图像识别技术在电梯超载保护装置检验中的应用研究

    修志杰 潘洋 邹海涛

    

    摘 ?要：由于现场载荷的准备成本高、效率低且费时费力，在电梯的定检中对于超载保护装置的检验，一般通过查看电梯维保单位的自检记录或报告并手动试验超载开关的方法进行，但在缺少有效监督的情况下，很难保证维保单位会依规进行加载试验以验证超载保护装置功能的有效性。为使超载保护装置的检验落到实处，该文提出一种利用图像识别技术辅助电梯检验的方案。

    关键词：电梯;超载保护装置;图像识别;检验方法

    中图分类号：TG305 ? ? ? ? ? 文献标志码：A

    0 引言

    超载保护装置是电梯安全防护系统的重要组成部分，其作用是当轿厢超过额定负载时，能够发出报警信号并使电梯停止运行。如果其功能失效，则有可能会导致电梯超载运行，恶劣工况下甚至会引发电梯溜车、蹲底等事故，因此，对超载保护装置进行定期检查非常重要，然而依据TSG T7001—2009 《电梯监督检验和定期检验规则—曳引与强制驱动电梯》中的规定，电梯超载保护装置的检验属于C类项目，在定期检验时，如果电梯维保单位已进行过加载试验，且验证超载保护装置的功能有效，并在自检记录或报告中有完整的记录，检验机构现场可不进行加载试验，而是通过查看电梯维保单位的自检记录或报告并手动试验超载开关的方法判断超载保护装置的有效性。如果电梯维保单位未进行加载试验并提供虚假的自检记录或报告，则无法保证超载保护装置检验结果真实有效。鉴于此，该文提出一种利用图像识别技术辅助电梯检验的方案，以解决电梯定期检验中，可能出现的超载保护装置误检、漏检等问题。

    1 方案介绍

    利用电梯现有的控制线路与视频监控系统，采集超载保护装置的动作信号与轿厢内的图像信息，并对获取的信号进行实时处理，得到超载保护装置的动作状态与轿厢内的人员数量，当超载保护装置动作或轿厢内的人员数量大于预先设定的判断阈值时，控制系统发出拍照命令，并以图像的形式记录此时轿厢内的人员数量情况，具体控制流程如图1所示。

    检验机构在进行定期检验时，如果维保单位可提供已进行过加载试验的自检记录或报告，则可通过调取相应试验时间的图像记录信息查看当时的载荷施加情况，以判断超载保护装置的检验是否符合要求。与此同时，检验机构还可通过查看电梯日常使用过程中乘客数量超员时的图像记录，来判断超载保护装置的工作状态是否正常。如果轿厢内的人数超过判断阈值且超载保护装置动作，则判断超载保护装置工作状态正常;如果轿厢内的人数未超过判断阈值而超载保护装置动作，则应根据图像信息推算当时的轿内载重，通常超载保护装置的动作点应设置在接近额定载重量（对于额定载重量小于750 kg的电梯，按75 kg设定上限值）与额定载重量的1.1倍之间，如果在此范围内，则判断超载保护装置工作状态正常，如果不在范围内，则判断超载保护装置工作状态异常;如果轿厢内的人数超过判断阈值而超载保护装置未动作，则判断超载保护装置工作状态异常。考虑到轿厢内的人员重量差异与超载保护开关动作的延迟性，建议预设的轿厢内人员数量判断阈值应略大于超载保护装置正常动作点临界值所对应的人员数量。为避免信息的重复记录，建议将系统的扫描间隔设置为5 min，即一次正常超载保护事件所能持续的大致时间。

    2 关键技术

    目前较为常用的人数统计图像处理算法主要有Harr特征检测、AdaBoost、基于像素点的统计方法以及Hough变换等。其中，Harr特征检测主要是利用像素间的相对位置及和差关系提取图像特征算子，进而实现分类判断。AdaBoost作为一种迭代算法，主要依赖于样本的训练与特征的选择。基于像素点的统计方法主要是对单个样本的二值化图像进行训练，再用总的像素点个数除以此值，得到当前乘客数量。Hough变换主要依靠的是特征提取技术，即通过一种投票算法检测出具有特定形状的物体，例如直线、椭圆以及圆形等。

    考虑到电梯存在背景稳定，受外界影响小，且其乘客头部的轮廓非常接近圆形等因素，该文选用Hough变换作为乘客人数识别的处理算法。为得到标准的二值化阈值和乘客头部轮廓参数，在正式进行人数计算前，首先要对样本进行反复地训练学习。之后，再利用算法对采集到的轿厢内图像信息依次进行灰度化、中值滤波及反二值化等預处理，剔除次要信息，保留重要信息，得到二值化的黑白图像，最后，利用Hough变换强大的处理能力，统计出当前轿厢内的乘客数量。

    3 系统设计

    系统组成主要包括控制系统、图像采集模块、超载保护装置信号采集模块与数据存储模块等，具体如图2所示。

    控制系统的主要功能是接收来自图像采集模块与超载保护装置信号采集模块的信号，并进行实时处理与分析，然后分别输出控制命令与信息处理结果至图像采集模块和数据存储模块。图像采集模块的主要功能是接收来自控制系统的控制命令与采集轿厢内的图像信息，并将信号传送至控制系统。超载保护装置信号采集模块的主要功能是采集电梯超载保护装置的动作状态信息，并将信号传送至控制系统。数据存储模块的主要功能是接收来自控制系统的信息处理结果，并对其进行分类保存。

    4 结语

    电梯超载保护装置的检验不仅要从设备上进行控制，更要强化人员与设备的管理措施，该文提出了一种利用图像识别技术辅助电梯检验的方案，目的是解决在电梯定期检验中，可能出现的因维保单位提供虚假自检记录或报告而导致的对超载保护装置检验未到位的问题，对提高电梯使用的安全性，保证电梯乘客的生命和财产安全具有一定的积极意义。

    参考文献

    [1]张宏亮，李杰锋.电梯检验工艺手册[M].北京：中国标准出版社，2018.

    [2]秦梦阳.基于Wi-Fi的电梯远程视频监控系统研发[D].苏州大学，2014.

    [3]李俊，王伟.电梯超载保护装置检验的重要性及检验方法刍议[J].科技创新导报，2013（8）：228.