专利名称：一种对机电式控制设备数据采集的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于数据采集的方法及装置，具体地说是对电气、调度以及不含计算机控制的控制台、表示柜上显示仪表，信号灯、操纵器及类似物的指示值进行采集的方法及装置。
现行中小型企业用的控制仪表许多为机电式结构。如化工部门用电动单元组合式仪表，铁路部门用电气闭、联锁设备，急待更新改造。但对其全面更新将面临资金投入大，建设周期长，合格人员不足等一系列问题，实践表明在原有设备基础上采用微机增强其功能是行之有效的办法，而微机如何从原有设备采集数据是个关键问题。现行通常的方法是通过采用光电耦合器，电平转换器，A/D转换器等装置实现，需要在现场接线施工，又由于各种设备各不相同，采样装置不能通用实现大批量生产。
本发明的目的是针对上述问题提供一种无需对机电式控制设备作电气连接，不影响其正常工作;能通用于各种类型设备;实现对其显示仪表、信号灯、操纵器及类似物进行可靠、低成本并容易实现硬件冗余的数据采集的方法及运用此方法的装置。
本发明的目的是通过下述的方法和装置实现的。
一种对机电式控制设备数据采集的方法采用固定的图象传感器对固定在机电式控制设备上一组显示仪表、信号灯、操纵器及类似物(以下称采集对象)，进行非接触摄像，产生图象信息;对各个采集对象预先作成一描述各采集对象和特征和图象信息与数据或定义值对应关系的参数表;按参数表中采集对象特征内容对图象信息进行确认;如确认不通过，作调整式给出错信号;确认通过则根据参数表中图象信息与数值或定义对应关系内容获得各采集对象的数值或定义值，完成一次采集过程。
通过比较多个图象传感器对同一采集对象采集所得数值或定义值，舍去、指出不正常的数值或定义值，从而避免由于尘埃、小昆虫遮掩图象传感器引起的错误数据，提高数据采集的可靠性。
CCD电视图象传感器具有体积小、寿命长、灵敏度高、几何失真小，价格低等一系列优点已成为家用摄像机的必选器件，并且随着摄像机的日益普及和CCD图象传感器适于大批量生产其价格必将大幅度下降，因而采用其作为本方法所述的图象传感器具有特别意义。
铁路车站现使用的电气联、闭锁设备急待运用微机对其改造提高行车效益与安全，对其采集数据须采用非电气连接方法;另一方面，此类设备的控制台面板特征特别适于图象信号的处理。因此本发明方法是解决微机从此类设备采集数据的最佳方法。
实现上述方法的数据采集装置由一个或若干个图象传感器、图象处理器、微型计算机组成;图象传感器将所摄的采集对象的图象信号输入图象处理器，后者将输入的图象信号处理为便于微型计算机处理的图象信息，微型计算机内存储有一根据所摄的采集对象预先制作的参数表，微型计算机按参数表内容对图象信息进一步处理就实现了数据采集的目的。
当有若干个图象传感器构成采集装置时，可将这若干个图象传感器分别连接至一信号切换器，再由它连接至图象处理器，它将各个图象传感器所摄的图象信号分时输入图象处理器，它也可与微型计算机连接以便接收微型计算机发给其的信号切换指令。
本发明的积极效果由于以非电气连接方式进行数据采集，因而具有安装维修简单方便;原设备和采集装置之间互不干扰影响，不论采集装置是否工作正常，原设备都可正常工作，有利于操作人员对更新改造后的设备的掌握。采用制作不同参数表的软件方式代替采用专门硬件电路方式实现适应于各种类型设备，并且又由于采用大批量生产的通用器件构成采集装置，软件也能制作为通用软件包，因而能以很低费用实现数据采集，在每次采集过程中进行了自检验和自适应调整，数据采集有高的可靠性。由于多个图象传感器对同一组采集对象摄像互不影响，因而能设置多个图象传感器对同一组采集对象进行数据采集方便地实现硬件冗余，并能进一步提高数据采集的可靠性。
图1为本发明的数据采集装置结构示意图。
图2为本发明有若干个图象传感器构成的数据采集装置的结构示意图。
本发明实施例1是对铁路车站用电气闭、联锁设备的数据采集装置，由于电气闭、联锁设备不允许其他设备与其进行电气连接，否则将不能满足其故障安全的要求，因而必须采用非电气连接方式对其进行数据采集。下面结合图1对此采集装置具体说明，图象传感器1本例采用MTV-3001CCD彩色摄像头，其镜头面对电气闭、联锁设备的控制台面板，此面板为黑色或深蓝色;按装有复示现场信号机显示状况的园形信号灯和表示线路占用状况的条形光带，其颜色为红、绿、黄、白等纯色适于图象处理。摄像头1所摄的面板图象视频信号输入至图象处理器2，它对输入的图象视频信号进行处理，产生表示所摄信号灯和光带图象信息的图象文件，供微型计算机3进一步处理。本例中微型计算机3采用康迪多媒体微机，其机内含有图象处理器2，只需将摄像头1插头插入该微机的摄像输入插座即构成了本采集装置。在微型计算机3内预先存储了所摄各信号灯和光带有关位置、形状及显示颜色对应的定义值的关系，(如将显示红色定义为1定义值、显色绿色定义为2定义值……)的参数表。这样微型计算机3根据参数表中各信号灯，光带的位置、形状特征对输入的图象文件中表示的各信号灯、光带的图象信息进行确认，确认摄像头是否移动、受遮掩，图象文件所表示的图象信息的亮度、对比度、色饱和度等指标是否满足要求，如确认不通过，不能调整解决的问题，(如摄像头受遮掩)，将给出错信号;能调整解决的问题(如亮度、对比度等)则通过软件调整图象处理器2的处理参数对图象信号重新处理产生新的图象文件，这种调整可按预先设定的调整策略经多次调整完成，确认通过后，微型计算机3将对图象文件中所表示的各信号灯、光带所显示颜色的图象信息，按参数表中对它们各自的定义值求得各自的定义值，实现数据采集，这些数据将被微型计算机3和其他自动化设备所利用。
实施例2是对一按装有20个动圈指针式显示仪表的某生产过程控制台的数据采集装置，此类显示仪表为长条型、指针可左右摆动以指示不同物理量的大小，以下结合图2具体说明本实施例，在图2中C1……CN为N个图象传感器，这N个图象传感器所摄对象可为同一对象，也可为不同对象。本例有C1、C2两图象传感器采用MTV-1101黑白CCD摄像头，分别按装于控制台左右两边从左右两边对其面板上20个显示仪表摄像，这种按装方式有利于提高数据采集可靠性和精度，两摄像头C1、C2的信号输出插头分别插入信号切换器1的摄像输入插座1和2，信号切换器1按微型计算机3的指令将这两个摄像头C1、C2所摄图象信号分时输入图象处理器2，图象处理器2对输入的图象信号进行处理产生图象文件供微型计算机3对其进一步处理，本例中微型计算机3采用AST-386微机，图象处理器2采用插在图象微型计算机3总线扩展槽上并装在其机箱内的life view video卡，该卡上还含有一可连接三个摄像头的信号切换器1，这样就构成了本例的采集装置。在微型计算机3内预先存储了所摄控制面板上各显示仪表装置、形状、指针位置对应的数值关系的内容。此对应关系含有校正由于各显示仪表以及显示仪表指针的不同位置和摄像头的距离角度不同引起的误差。本实施例的工作过程为首先微型计算机3指令信号切换器1将摄像头C1的图象信号输入图象处理器2，开始摄像头C1的数据采集过程，此数据采集过程为图象处理器2对输入的图象信号处理产生一图象文件，微型计算机3根据参数表中各显示仪表的位置、形状特征对图象文件中所表示的各显示仪表的图象信息进行确认。对确认不通过的将调整图象处理器2，产生新图象文件，或给出出错信号，确认通过后，微型计算机3将图象文件中表示的各显示仪表指针位置的图象信息，按参数表中对它们各自的指针位置对应的数值关系求得各自的数值，完成摄像头C1的数据采集过程，而后微型计算机3发出指令给信号切换器1将摄像头C2的图象信号输入图象处理器2，开始摄像头C2的数据采集过程，其工作过程同摄像头C1完全相同，完成摄像头C2数据采集过程后，微型计算机3检验摄像头C1和C2对同一显示仪表所采集得到数值，如两数值的差超过一给定的值时，微型计算机3将给出出错信号，以免某个摄像头由于被尘埃或小昆虫遮掩引起错误的数据，从而提高了数据采集的可靠性，这样就完成了本例采集装置的一次采集过程，本例装置的微型计算机3接上打印机后就能作为代替人工对显示仪表进行自动抄表的设备，并且能在生产过程中出现突发性故障时，指导操作人员处理故障。
权利要求
1.一种对机电式控制设备数据采集的方法，其特征是，固定的图象传感器对固定在机电式控制设备上一组显示仪表、信号灯、操纵器及类似物(以下称采集对象)，进行非接触摄象，经处理产生图象信息，对各个采集对象预先作成一描述其特征和图象信息与数值或定义值对应关系的参数表，按参数表中采集对象的特征内容对图象信息进行确认，如确认不通过，作调整或给出出错信号，确认通过则根据参数表中图象信息与数值或定义值对应关系，获得各采集对象的数值或定义值，完成一次采集过程。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是有N(N≥2)个固定的图象传感器对固定同一组采集对象进行非接触摄像，各个图象传感器完成各自的按权利要求1所述的采集过程后，比较各采集对象各自N个数值或定义值，舍去其中超出给定值的数值或定义值，并给出出错信号。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是所述的采集对象为铁路用电气闭、联锁设备控制台面板上一组信号灯或光带。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是所述图象传感器为CCD电视摄像头或CCD面阵型图象传感器芯片。
5.一种对机电式控制设备数据采集的装置，其特征是由一个或若干个图象传感器、图象处理器、微型计算机构成，图象处理器分别与图象传感器、微型计算机连接。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述图象传感器为电视摄像头或CCD面阵型图象传感器芯片。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征是有N(N≥2)个图象传感器时，有一信号切换器，它分别与N个图象传感器，图象处理器连接，也可与微型计算机连接，它可单独构成一个器件或做在图象处理器上作为其一部分。
8.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于图象处理器按装在微型计算机箱内或主机板上。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于图象处理器按装在微型计算机箱内或主机板上。
全文摘要
本发明公开了一种对机电式控制设备数据采集的方法及装置，它采用图象传感器对机电式控制设备上显示仪表、信号灯、操纵器及类似物摄取图象信号，共这些图象信号再经图象处理器和微型计算机处理，取得各采集对象的数值或定义值，实现数据采集。具有对采集对象非电气连接，通过软件设定参数方法适应各种类型采集对象，采集过程为自检验、自适应调整过程，便于采集装置的硬件冗余等特点。
文档编号H04N7/18GK1090456SQ9311055
公开日1994年8月3日 申请日期1993年1月29日 优先权日1993年1月29日
发明者张永信 申请人:张永信