货运索道人员搭乘防误判闭锁系统及防误判闭锁方法与流程

本发明属于货运索道安全监控领域，具体涉及货运索道人员搭乘防误判闭锁系统，还涉及利用上述系统进行货运索道人员搭乘防误判闭锁的方法。

背景技术：

1、货运索道常应用于山区物料运输、工程施工和工矿企业生产场景。该类设备通常沿复杂地形布设，运行区域分散，依靠人工巡查或单点监控难以及时发现违规搭乘等危险行为。人员违规搭乘货运索道可能导致坠落、夹伤、设备误启等安全事故，因而需要对搭乘区域进行可靠的自动化安全防护。

2、现有技术中，部分货运索道已引入视频监控或图像识别装置，并在识别到人员目标后触发告警或闭锁。然而，山区场景存在光照剧烈变化、雨雾遮挡、背景干扰和摄像头视角受限等因素，视觉识别模型输出的置信度易产生波动。若仅依据单帧检测结果或单一置信度阈值执行闭锁，容易出现误闭锁，影响货运索道正常运输；若为减少误闭锁而提高阈值，又可能造成真实搭乘风险漏判。

3、此外，货运索道控制柜与现场监测设备之间常采用rs-485、modbus-rtu等工业总线通信。山区工业环境中电磁干扰、脉冲噪声和信号毛刺较为常见，仅依赖标准crc校验仍可能出现偶发错误指令被误执行的风险。同时，现有告警与闭锁通常共用同一控制链路，当通信链路异常、软件逻辑故障或单一执行通道失效时，系统的安全冗余不足。

4、因此，亟需一种能够结合视觉识别置信度分级、工业总线可靠传输、远程复核确认和硬件互锁冗余的货运索道人员搭乘防误判闭锁系统，以降低误触发概率，提高联动控制可靠性和安全水平。

技术实现思路

1、本发明的第一个目的是提供基于视觉识别与工业总线联动的货运索道人员搭乘防误判闭锁系统，解决了现有货运索道人员搭乘检测闭锁系统存在的误触发率高、指令传输可靠性不足、安全冗余缺失等技术问题。

2、本发明的第二个目的是提供利用上述系统进行货运索道人员搭乘防误判闭锁的方法。

3、本发明所采用的第一个技术方案是：货运索道人员搭乘防误判闭锁系统，包括视觉识别边缘计算节点、工业总线通信网络、控制柜执行单元、声光告警单元、电机启动闭锁单元及远程管理平台；

4、视觉识别边缘计算节点与控制柜执行单元通过工业总线通信网络连接；控制柜执行单元分别与声光告警单元及电机启动闭锁单元连接；

5、还配置有多级置信度驱动的分级联动响应策略、工业总线帧级冗余校验机制以及告警闭锁双通道互锁结构。

6、本发明的特点还在于：视觉识别边缘计算节点部署于货运索道搭乘区域，用于采集图像、识别人员目标并输出识别置信度；

7、工业总线通信网络用于在视觉识别边缘节点与控制柜执行单元之间传输联动控制指令及状态反馈；

8、控制柜执行单元用于对接收到的指令进行校验、比对和执行，并分别控制声光告警单元和电机启动闭锁单元动作；

9、远程管理平台与视觉识别边缘计算节点通过有线或无线网络连接；远程管理平台用于接收中置信度场景下的图像抓拍复核数据，供操作人员进行人工确认，并根据确认结果远程发送解除告警或执行闭锁的指令。

10、告警闭锁双通道互锁结构具体包括相互独立的声光告警通道和电机启动闭锁通道；声光告警通道由控制柜执行单元的软件指令驱动；电机启动闭锁通道包括由控制柜执行单元输出的软件闭锁信号驱动的继电器闭锁支路，以及由视觉识别边缘计算节点输出的硬件闭锁电平驱动的继电器闭锁支路，两个继电器的常闭触点串联接入电机启动回路；

11、当系统判定需要执行闭锁时，视觉识别边缘计算节点通过工业总线通信网络向控制柜执行单元发送“禁止启动”指令，同时通过通用输入输出接口输出硬件电平信号，分别驱动软件闭锁继电器和硬件闭锁继电器，使两继电器的常闭触点串联接入电机启动回路，从而形成软件指令与硬件电平双通道冗余闭锁。

12、硬件继电器互锁回路包括串联的第一继电器和第二继电器；

13、第一继电器的线圈端与视觉识别边缘计算节点的gpio输出端电连接；第二继电器的线圈端与控制柜执行单元的闭锁指令输出端电连接；

14、第一继电器与第二继电器的常闭触点串联连接后接入电机启动回路；

15、仅当两路继电器均处于释放状态时，电机启动回路保持导通；任一继电器动作吸合时，电机启动回路被切断。

16、本发明所采用的第二个技术方案是：货运索道人员搭乘防误判闭锁方法，采用上述防误判闭锁系统，具体方法如下：

17、s1、通过视觉识别边缘计算节点采集货运索道搭乘区域的视频图像并进行人员目标检测识别，输出人员目标识别置信度；

18、s2、控制柜执行单元对接收到的人员目标识别置信度指令进行校验、比对，按照分级联动响应策略判定分级响应等级；

19、s3、控制柜执行单元分级执行相应联动响应，分别控制声光告警单元和电机启动闭锁单元执行相应动作，完成对货运索道人员搭乘风险的防误判闭锁控制。

20、本发明的特点还在于：s2中，根据人员目标识别置信度c的值判定分级响应等级具体过程如下：

21、视觉识别边缘计算节点在每个检测周期内采集搭乘区域的图像，获得人员目标识别置信度c，将联动响应动作a（c）定义如下：

22、（1）

23、式中，t1为第一置信度阈值，t2为第二置信度阈值，且t1＞t2；

24、a1表示高置信度有效检出响应；a2表示中置信度疑似检出响应；a3表示低置信度无效检出响应；

25、当视觉识别输出的置信度c≥t1时，判定为高置信度有效检出；

26、当t2≤视觉识别输出的置信度c

27、当视觉识别输出的置信度c

28、s2中，当分级响应等级判定为高置信度有效检出时，视觉识别边缘计算节点通过工业总线连续发送“声光告警+电机启动闭锁”联动动作；同时通过gpio输出硬件闭锁信号；控制柜执行单元确认指令有效后驱动声光告警单元，并使电机启动闭锁单元断开启动回路；

29、当分级响应等级判定为中置信度疑似检出时，系统仅执行声光告警和图像抓拍复核，不直接执行电机启动闭锁，同时向视觉识别边缘计算节点发送指令，增加一次图像抓拍复核并上传至远程管理端进行人工确认，若操作人员确认存在人员搭乘风险，远程管理平台下发闭锁确认指令；若确认不存在风险，则下发解除告警指令或记录为误检复核事件；

30、当分级响应等级判定为低置信度无效检出时，系统不触发任何联动动作，仅将识别结果及置信度值记录至系统日志。

31、当分级响应等级判定为高置信度有效检出时，视觉识别边缘计算节点将事件编号、联动等级、设备地址、时间戳和控制字封装为modbus-rtu报文，发送端在预设间隔时间δt内连续发送三帧内容相同的报文，δt可根据总线速率和控制柜扫描周期设定，取值为20ms~100ms；

32、控制柜执行单元对三帧报文分别进行crc16校验，并对校验通过的报文执行逐字节比较，有效指令判定可表示为：

33、（2）

34、式中，pj表示第j帧报文crc16校验结果，fj表示第j帧报文的字节内容；

35、v=1表示至少两帧报文校验通过且内容一致；仅当v=1时，索道控制柜执行对应控制指令；当v=0时，丢弃本次指令并请求重发或保持安全状态。

36、控制柜执行单元在确认闭锁指令有效后驱动第二继电器；视觉识别边缘计算节点在强制闭锁等级成立时同步输出gpio硬件闭锁电平，经光耦隔离和驱动电路驱动第一继电器，第一继电器和第二继电器的常闭触点串联接入电机启动回路；

37、设e表示急停回路处于闭合状态，b表示启动按钮或启动允许信号有效，k1表示第一继电器常闭触点闭合状态，k2表示第二继电器常闭触点闭合状态，各变量取1表示闭合或有效，取0表示断开或无效，则电机启动允许量m为：

38、（3）

39、式中，m=1表示电机启动回路具备导通条件，m=0表示启动回路被切断；由于k1和k2采用串联关系，只要硬件闭锁路径或软件闭锁路径中的任一路动作，即有k1=0或k2=0，从而m=0。

40、在中置信度疑似检出场景下，远程管理平台接收视觉识别边缘计算节点上传的抓拍图像、置信度值、目标框坐标、设备编号、事件时间和现场状态，远程管理平台向操作人员展示复核界面，并保存人工确认结果；

41、若人工确认后仍存在人员搭乘或人员滞留风险，远程管理平台向控制柜执行单元或视觉识别边缘计算节点发送闭锁确认指令，闭锁指令按照三帧冗余发送、crc16校验和多数一致表决方式执行；若人工确认不存在人员风险，远程管理平台记录误检或无风险事件，并可发送解除告警指令；

42、通过远程复核机制，系统在中置信度区间不直接闭锁，可降低复杂视觉环境下误判对货运索道运输效率的影响，同时保留人工确认后的闭锁处置能力。

43、本发明的有益效果是：

44、（1）本发明基于视觉识别与工业总线联动的货运索道人员搭乘防误判闭锁系统，通过置信度分级响应，可区分高置信度有效检出、中置信度疑似检出和低置信度无效检出，减少中置信度误检导致的误闭锁；

45、（2）本发明基于视觉识别与工业总线联动的货运索道人员搭乘防误判闭锁系统，通过三次发送、crc校验和字节级比对，可提高modbus-rtu总线在电磁干扰环境下的控制指令可靠性；通过告警与闭锁解耦以及继电器互锁回路，可在通信异常或软件故障时仍保持物理闭锁能力，提高货运索道人员搭乘防护的安全冗余；

46、（3）本发明基于视觉识别与工业总线联动的货运索道人员搭乘防误判闭锁系统，显著降低了误触发率：通过多级置信度驱动的分级联动响应策略，将中置信度疑似场景与高置信度有效检出场景区分对待，避免了因视觉识别模型在复杂光照条件下的偶发误判导致的频繁误锁定，误触发率≤1%，保障了索道正常运输效率；

47、（4）本发明基于视觉识别与工业总线联动的货运索道人员搭乘防误判闭锁系统，采用边缘计算节点实现本地视觉识别，仅上传识别结果与置信度数据，有效降低通信带宽占用；同时兼容远程管理平台接入，支持人工复核与集中管控，整体架构简洁合理、现场部署灵活。