機(jī)場跑道除雪作業(yè)質(zhì)量評估系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種機(jī)場跑道除雪作業(yè)質(zhì)量評估系統(tǒng)。其包括移動終端模塊、GPRS無線通信模塊、監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)和除雪質(zhì)量評估模塊；移動終端模塊包括圖像采集單元、GPS定位單元和移動終端處理器；監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)包括監(jiān)控中心服務(wù)器和監(jiān)視器；除雪質(zhì)量評估模塊包括圖像識別單元和除雪質(zhì)量評估單元。本發(fā)明利用圖像采集單元對除雪作業(yè)圖像實(shí)時進(jìn)行采集，由移動終端處理器對圖像進(jìn)一步處理，并將除雪車的GPS定位信息通過GPRS無線通信模塊發(fā)送到無線網(wǎng)絡(luò)中，由監(jiān)控中心服務(wù)器將圖像信息接收和保存，并在監(jiān)視器上實(shí)時顯示，圖像識別單元再對圖像進(jìn)行識別和處理，在獲取除雪圖像的有關(guān)信息后，除雪質(zhì)量評估單元依據(jù)機(jī)場跑道除雪作業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對除雪質(zhì)量做出評估。
【專利說明】機(jī)場跑道除雪作業(yè)質(zhì)量評估系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于民用航空應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種機(jī)場跑道除雪作業(yè)質(zhì)量評估系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來我國民航運(yùn)輸業(yè)發(fā)展迅速，隨著機(jī)場旅客吞吐量、貨郵吞吐量的大幅攀升，各型飛機(jī)的起降密度逐漸增大。相應(yīng)地，機(jī)場為航班提供服務(wù)的各種特種車輛工作量和工作強(qiáng)度也變得愈來愈大。而在我國北方的冬季，機(jī)場的除雪作業(yè)又是一項極其繁忙而且復(fù)雜的工作，同時也是一個必不可少的工作環(huán)節(jié)。因此，對除雪車的作業(yè)質(zhì)量和安全性能提出了更高的要求。
[0003]目前，我國機(jī)場跑道除雪作業(yè)基本都是依靠人工肉眼來觀測除雪質(zhì)量，這無論在工作效率上還是在安全性上都難以滿足現(xiàn)實(shí)需求?？梢?，對提高機(jī)場跑道除雪作業(yè)質(zhì)量的方法進(jìn)行研究可以大幅度地提高機(jī)場除雪車輛以及其他特種作業(yè)車輛的作業(yè)效率，同時也可以大大地減輕機(jī)場地面保障部門對各種特種車輛指揮調(diào)度的工作量，增強(qiáng)特種車輛作業(yè)的安全性能，間接地提高航班正點(diǎn)率。
[0004]但在我國很少有機(jī)場采用較為專業(yè)的編隊除雪車輛指揮調(diào)度管理，更沒有將圖像監(jiān)控應(yīng)用在機(jī)場跑道除雪作業(yè)質(zhì)量的評估方面，而多數(shù)機(jī)場尤其是樞紐機(jī)場與干線機(jī)場都已具有這方面的需求。因此，本發(fā)明提出一套基于無線傳輸技術(shù)和圖像識別技術(shù)的機(jī)場跑道除雪質(zhì)量的評估系統(tǒng)，提出了機(jī)場除雪車監(jiān)控系統(tǒng)的無線數(shù)據(jù)傳輸與圖像采集方法，在移動終端處理器上實(shí)現(xiàn)了圖像數(shù)據(jù)的壓縮與傳輸?；趫D像識別技術(shù)的跑道除雪作業(yè)質(zhì)量檢測技術(shù)進(jìn)行探索，提出利用圖像識別技術(shù)對采集到的實(shí)時圖像進(jìn)行數(shù)字分析，來實(shí)現(xiàn)跑道除雪作業(yè)質(zhì)量的自動監(jiān)測，以期望為跑道除雪車輛指揮與調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)提供技術(shù)平臺。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)場跑道除雪作業(yè)質(zhì)量評估系統(tǒng)。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的機(jī)場跑道除雪作業(yè)質(zhì)量評估系統(tǒng)包括至少一個移動終端模塊、GPRS無線通信模塊、監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)和除雪質(zhì)量評估模塊；每個移動終端模塊安裝在一個編隊除雪車輛上，所述的移動終端模塊包括:圖像采集單元、GPS定位單元和移動終端處理器；其中:圖像采集單元為圖像采集傳感器，用于實(shí)時采集編隊除雪車輛除雪后的作業(yè)現(xiàn)場圖像；GPS定位單元用于對正在除雪作業(yè)的編隊除雪車輛位置實(shí)時進(jìn)行跟蹤；移動終端處理器為嵌入式計算機(jī)，與圖像采集單元和GPS定位單元相連接，用于控制圖像采集單元對作業(yè)現(xiàn)場圖像實(shí)時進(jìn)行采集，再將采集到的除雪作業(yè)現(xiàn)場圖像進(jìn)行壓縮、編碼并進(jìn)入圖像的發(fā)送程序；
[0007]GPRS無線通信模塊與移動終端處理器相連接，在移動終端處理器的控制下通過GPRS無線通信模塊將采集到的除雪圖像數(shù)據(jù)和GPS定位單元的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到無線網(wǎng)絡(luò)中，進(jìn)一步為監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中相關(guān)設(shè)備所接收做準(zhǔn)備；
[0008]監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)安裝在監(jiān)控調(diào)度中心，其包括監(jiān)控中心服務(wù)器和監(jiān)視器；其中:監(jiān)控中心服務(wù)器為一臺工業(yè)控制計算機(jī)，與GPRS無線通信模塊和監(jiān)視器相連接，用于對正處于工作狀態(tài)的編隊除雪車輛的位置信息進(jìn)行監(jiān)控，并在監(jiān)視器相應(yīng)的機(jī)場區(qū)域地圖上實(shí)時顯示出來，同時實(shí)現(xiàn)編對除雪車輛的定位與跟蹤監(jiān)視，并將接收到的除雪作業(yè)的圖像數(shù)據(jù)存儲在存儲器中，為后面的除雪質(zhì)量評估模塊進(jìn)行除雪質(zhì)量的評估提供數(shù)據(jù)來源；監(jiān)視器為一個大屏幕的顯示器，用于顯示除雪作業(yè)實(shí)施圖像和相關(guān)數(shù)據(jù)信息，輔助監(jiān)控中心服務(wù)器對編隊除雪車輛實(shí)現(xiàn)調(diào)度優(yōu)化管理；
[0009]除雪質(zhì)量評估模塊安裝在監(jiān)控調(diào)度中心，其包括圖像識別單元和除雪質(zhì)量評估單元；其中:圖像識別單元同時與監(jiān)控中心服務(wù)器和除雪質(zhì)量評估單元相連，在監(jiān)控中心服務(wù)器的控制下，其將通過GPRS無線通信模塊接收并存儲在監(jiān)控中心服務(wù)器的存儲器中的除雪作業(yè)圖像信息進(jìn)行進(jìn)一步的處理；除雪質(zhì)量評估單元利用圖像識別單元輸出的圖像處理結(jié)果分析圖像二值化后的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行除雪有效區(qū)域的查找和殘留積雪面積百分比的計算，由此得出殘留積雪面積的相對占比，最后根據(jù)機(jī)場除雪作業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對跑道除雪質(zhì)量做出評估，為編隊除雪車輛的調(diào)度優(yōu)化提供重要的依據(jù)。
[0010]所述的圖像采集單元安裝在編隊除雪車輛的尾部且視野范圍較寬廣的位置。
[0011]本發(fā)明提供的機(jī)場跑道除雪作業(yè)質(zhì)量評估系統(tǒng)通過在編隊除雪車輛上安裝的圖像采集單元對除雪作業(yè)的圖像實(shí)時進(jìn)行采集，在移動終端處理器的控制下對除雪圖像做進(jìn)一步處理之后和除雪車的GPS定位信息通過GPRS無線通信模塊發(fā)送到無線網(wǎng)絡(luò)中，由監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中的監(jiān)控中心服務(wù)器將圖像信息接收和保存在存儲器中，并將編隊除雪車輛的GPS定位信息在監(jiān)視器相應(yīng)的地圖區(qū)域?qū)崟r顯示出來，同時，除雪質(zhì)量評估模塊對存儲器中的圖像進(jìn)行識別和處理，在獲取除雪圖像的有關(guān)信息后，除雪質(zhì)量評估單元依據(jù)機(jī)場跑道除雪作業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對除雪質(zhì)量做出評估，最后，根據(jù)評估的數(shù)據(jù)信息對編隊除雪車輛做合理、高效地調(diào)度管理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明提供的機(jī)場跑道除雪作業(yè)質(zhì)量評估系統(tǒng)中除雪編隊車輛的跑道除雪工作與車輛調(diào)度示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明提供的機(jī)場跑道除雪作業(yè)質(zhì)量評估系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明提供的機(jī)場跑道除雪作業(yè)質(zhì)量評估系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0015]如圖1所示，當(dāng)發(fā)生雪情時，機(jī)場地面保障部門需要在飛機(jī)航班降落之前需要對跑道進(jìn)行除雪工作，同時，依據(jù)機(jī)場跑道除雪作業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對跑道除雪作業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行除雪質(zhì)量評估。由于對跑道除雪作業(yè)是一項復(fù)雜而艱巨的工作，并且在航班起降頻繁的時候，預(yù)留給除雪工作的時間并不是很多，因此，在這采用編隊除雪車輛6同時對跑道進(jìn)行除雪工作。編隊除雪車輛6在進(jìn)行除雪工作的同時通過本機(jī)場跑道除雪作業(yè)質(zhì)量評估系統(tǒng)中的移動終端設(shè)備對已經(jīng)除雪過的跑道進(jìn)行圖像采集，并對編隊除雪車輛6進(jìn)行定位跟蹤。然后，通過由通信基站建立起來的無線網(wǎng)絡(luò)將圖像信息和定位信息發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)中，由調(diào)度中心對圖像信息和定位信息接收并作進(jìn)一步的處理，最后，根據(jù)處理后的除雪圖像信息對除雪作業(yè)質(zhì)量做出評估，依據(jù)評估數(shù)據(jù)可以對編隊除雪車輛6做出合理、高效地調(diào)度管理。
[0016]如圖2所示，本發(fā)明提供的機(jī)場跑道除雪作業(yè)質(zhì)量評估系統(tǒng)包括至少一個移動終端模塊、GPRS無線通信模塊4、監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)和除雪質(zhì)量評估模塊；每個移動終端模塊安裝在一個編隊除雪車輛6上，所述的移動終端模塊包括:圖像采集單元1、GPS定位單元2和移動終端處理器3 ;其中:圖像采集單元I為圖像采集傳感器，用于實(shí)時采集編隊除雪車輛6除雪后的作業(yè)現(xiàn)場圖像；GPS定位單元2用于對正在除雪作業(yè)的編隊除雪車輛6位置實(shí)時進(jìn)行跟蹤；移動終端處理器3為嵌入式計算機(jī)，與圖像采集單元I和GPS定位單元2相連接，用于控制圖像采集單元I對作業(yè)現(xiàn)場圖像實(shí)時進(jìn)行采集，再將采集到的除雪作業(yè)現(xiàn)場圖像進(jìn)行壓縮、編碼并進(jìn)入圖像的發(fā)送程序；
[0017]所述的圖像采集單元I應(yīng)安裝在編隊除雪車輛6的尾部且視野范圍較寬廣的位置，這樣便于采集到更清晰的除雪圖像，進(jìn)一步提高評估系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。
[0018]GPRS無線通信模塊4與移動終端處理器3相連接，在移動終端處理器3的控制下通過GPRS無線通信模塊4將采集到的除雪圖像數(shù)據(jù)和GPS定位單元2的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到無線網(wǎng)絡(luò)中，進(jìn)一步為監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中相關(guān)設(shè)備所接收做準(zhǔn)備。
[0019]所述的監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)安裝在監(jiān)控調(diào)度中心，其包括監(jiān)控中心服務(wù)器5和監(jiān)視器7 ；其中:監(jiān)控中心服務(wù)器5為一臺工業(yè)控制計算機(jī)，與GPRS無線通信模塊4和監(jiān)視器7相連接，用于對正處于工作狀態(tài)的編隊除雪車輛6的位置信息進(jìn)行監(jiān)控，并在監(jiān)視器7相應(yīng)的機(jī)場區(qū)域地圖上實(shí)時顯示出來，同時實(shí)現(xiàn)編對除雪車輛6的定位與跟蹤監(jiān)視，并將接收到的除雪作業(yè)的圖像數(shù)據(jù)存儲在存儲器中，為后面的除雪質(zhì)量評估模塊進(jìn)行除雪質(zhì)量的評估提供數(shù)據(jù)來源；監(jiān)視器7為一個大屏幕的顯示器，用于顯示除雪作業(yè)實(shí)施圖像和相關(guān)數(shù)據(jù)信息，輔助監(jiān)控中心服務(wù)器5對編隊除雪車輛6實(shí)現(xiàn)調(diào)度優(yōu)化管理。
[0020]所述的除雪質(zhì)量評估模塊安裝在監(jiān)控調(diào)度中心，其包括圖像識別單元8和除雪質(zhì)量評估單元9 ;其中:圖像識別單元8同時與監(jiān)控中心服務(wù)器5和除雪質(zhì)量評估單元9相連，在監(jiān)控中心服務(wù)器5的控制下，其將通過GPRS無線通信模塊4接收并存儲在監(jiān)控中心服務(wù)器5的存儲器中的除雪作業(yè)圖像信息進(jìn)行進(jìn)一步的處理；除雪質(zhì)量評估單元9利用圖像識別單元8輸出的圖像處理結(jié)果分析圖像二值化后的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行除雪有效區(qū)域的查找和殘留積雪面積百分比的計算，由此得出殘留積雪面積的相對占比，最后根據(jù)機(jī)場除雪作業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對跑道除雪質(zhì)量做出評估，為編隊除雪車輛6的調(diào)度優(yōu)化提供重要的依據(jù)。
[0021]本發(fā)明提供的機(jī)場跑道除雪作業(yè)質(zhì)量評估系統(tǒng)具體工作過程如下:
[0022]本系統(tǒng)中的移動終端模塊主要是通過編隊除雪車輛6上安裝的圖像采集單元I對除雪作業(yè)現(xiàn)場的圖像實(shí)時進(jìn)行采集和通過GPS定位單元2對編隊除雪車輛6進(jìn)行定位跟蹤。在采用編隊除雪時，由于不同除雪車輛的型號、不同的雪情、不同的除雪道面寬度都會造成除雪編隊規(guī)模的變化，而GPS定位單元2將更有利于對正處在工作狀態(tài)的編隊除雪車輛6進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控與調(diào)度管理。針對圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量較大，如果對獲取到的圖像不進(jìn)行壓縮編碼處理，那么在現(xiàn)有的無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾y度是難以承受的。因此，在移動終端處理器3的控制下需要對除雪圖像做處理，再將處理后的圖像信息和編隊除雪車輛6的GPS定位信息通過GPRS無線通信模塊4發(fā)送到無線網(wǎng)絡(luò)中，這樣就完成了車載移動終端模塊所要實(shí)現(xiàn)的功能。
[0023]監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中的監(jiān)控中心服務(wù)器5通過GPRS無線通信模塊4將移動終端處理器3處理之后的圖像信息以及編隊除雪車輛6的GPS定位信息分別接收和保存在其存儲器中，并將編隊除雪車輛6的GPS實(shí)時定位信息在監(jiān)視器7相應(yīng)的地圖區(qū)域?qū)崟r顯示出來，便于監(jiān)控調(diào)度中心的工作人員實(shí)時掌握除雪工作。
[0024]除雪質(zhì)量評估模塊中的圖像識別單元8對監(jiān)控中心服務(wù)器5上存儲器內(nèi)的圖像進(jìn)行識別和處理，主要有圖像預(yù)處理、圖像特征提取、圖像灰度化、閾值的區(qū)域分割與提取、圖像分類。然后通過分析圖像二值化后的數(shù)據(jù)來進(jìn)行除雪有效區(qū)域的查找和殘留積雪面積百分比的計算，得到了殘留積雪面積的相對占比。此目的在于運(yùn)用計算機(jī)及圖像處理技術(shù)的方法代替人自動去完成圖像信息提取及辨識的任務(wù)，在獲取到這些圖像的有關(guān)信息后，除雪質(zhì)量評估單元9依據(jù)機(jī)場跑道除雪作業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對當(dāng)前除雪質(zhì)量做出實(shí)時的評估，假如機(jī)場跑道除雪作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求殘留積雪的面積不能占跑道總面積的30%作為合格標(biāo)準(zhǔn)，在此情況下飛機(jī)航班可以安全起降，而經(jīng)過除雪質(zhì)量評估單元9分析計算得出的殘留積雪面積的相對占比大于30%的話，則評估結(jié)果不合格，需要監(jiān)控調(diào)度中心的工作人員對編隊除雪車輛6重新發(fā)出除雪的任務(wù)?？梢?，可以根據(jù)除雪質(zhì)量評估單元9的評估數(shù)據(jù)信息對編隊除雪車輛做出更加合理地、高效地調(diào)度管理。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)場跑道除雪作業(yè)質(zhì)量評估系統(tǒng)，其特征在于:其包括至少一個移動終端模塊、GPRS無線通信模塊(4)、監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)和除雪質(zhì)量評估模塊；每個移動終端模塊安裝在一個編隊除雪車輛(6)上，所述的移動終端模塊包括:圖像采集單元(I)、GPS定位單元(2)和移動終端處理器(3);其中:圖像采集單元(I)為圖像采集傳感器，用于實(shí)時采集編隊除雪車輛(6)除雪后的作業(yè)現(xiàn)場圖像；GPS定位單元(2)用于對正在除雪作業(yè)的編隊除雪車輛(6)位置實(shí)時進(jìn)行跟蹤；移動終端處理器(3)為嵌入式計算機(jī)，與圖像采集單元(I)和GPS定位單元(2)相連接，用于控制圖像采集單元(I)對作業(yè)現(xiàn)場圖像實(shí)時進(jìn)行采集，再將采集到的除雪作業(yè)現(xiàn)場圖像進(jìn)行壓縮、編碼并進(jìn)入圖像的發(fā)送程序； GPRS無線通信模塊(4)與移動終端處理器(3)相連接，在移動終端處理器(3)的控制下通過GPRS無線通信模塊(4)將采集到的除雪圖像數(shù)據(jù)和GPS定位單元(2)的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到無線網(wǎng)絡(luò)中，進(jìn)一步為監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中相關(guān)設(shè)備所接收做準(zhǔn)備； 監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)安裝在監(jiān)控調(diào)度中心，其包括監(jiān)控中心服務(wù)器(5)和監(jiān)視器(7);其中:監(jiān)控中心服務(wù)器(5)為一臺工業(yè)控制計算機(jī)，與GPRS無線通信模塊(4)和監(jiān)視器(7)相連接，用于對正處于工作狀態(tài)的編隊除雪車輛(6)的位置信息進(jìn)行監(jiān)控，并在監(jiān)視器(7)相應(yīng)的機(jī)場區(qū)域地圖上實(shí)時顯示出來，同時實(shí)現(xiàn)編對除雪車輛(6)的定位與跟蹤監(jiān)視，并將接收到的除雪作業(yè)的圖像數(shù)據(jù)存儲在存儲器中，為后面的除雪質(zhì)量評估模塊進(jìn)行除雪質(zhì)量的評估提供數(shù)據(jù)來源；監(jiān)視器(7)為一個大屏幕的顯示器，用于顯示除雪作業(yè)實(shí)施圖像和相關(guān)數(shù)據(jù)信息，輔助監(jiān)控中心服務(wù)器(5)對編隊除雪車輛(6)實(shí)現(xiàn)調(diào)度優(yōu)化管理； 除雪質(zhì)量評估模塊安裝在監(jiān)控調(diào)度中心，其包括圖像識別單元(8)和除雪質(zhì)量評估單元(9);其中:圖像識別單元(8)同時與監(jiān)控中心服務(wù)器(5)和除雪質(zhì)量評估單元(9)相連，在監(jiān)控中心服務(wù)器(5)的控制下，其將通過GPRS無線通信模塊(4)接收并存儲在監(jiān)控中心服務(wù)器(5)的存儲器中的除雪作業(yè)圖像信息進(jìn)行進(jìn)一步的處理；除雪質(zhì)量評估單元(9)利用圖像識別單元(8)輸出的圖像處理結(jié)果分析圖像二值化后的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行除雪有效區(qū)域的查找和殘留積雪面積百分比的計算，由此得出殘留積雪面積的相對占比，最后根據(jù)機(jī)場除雪作業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對跑道除雪質(zhì)量做出評估，為編隊除雪車輛(6)的調(diào)度優(yōu)化提供重要的依據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)場跑道除雪作業(yè)質(zhì)量評估系統(tǒng)，其特征在于:所述的圖像采集單元(I)安裝在編隊除雪車輛(6)的尾部且視野范圍較寬廣的位置。
【文檔編號】G05B19/418GK103941672SQ201410116101
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】陳斌, 石旭東, 陳垣均, 王立文 申請人:中國民航大學(xué)