CN101719316B - 道路安全高速无线实时影像自动监控警示装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种道路安全高速无线实时影像自动监控警示装置及其方法，涉及道路安全监控警示技术领域。本装置包括前后依次连通的现场视频采集模块、高速远程无线传输模块、视频自动识别警示模块、互联网和联网视频自动识别警示模块。本发明视频远程高速无线传输；组网灵活，扩展性强；完全无人值守，全天候实时监控；自动安全警示；适用于危岩落石、崩塌、滑坡和泥石流多发路段以及陡坡、急弯等危险路段安全监控。

Description

道路安全高速无线实时影像自动监控警示装置及其方法

技术领域

本发明涉及道路安全监控警示技术领域，尤其涉及一种道路安全高速无线实时影像自动监控警示装置及其方法。

背景技术

世界卫生组织发布的首份《道路安全全球现状报告》显示，全球每年有127万人死于道路交通事故。如果能够认真执行一些交通安全干预措施，如道路监控警示，事先或及时获知道路事故或障碍物情况，及时清障排险，每年可以挽救数十万人的生命。因此，安全实时监控对于规避危险，确保安全非常重要。道路安全监控，可以针对车辆监控和道路安全监控。在车辆监控方面，由于当前营运车辆监管中，交通管理部门、运输企业和司乘人员3方没有直接的信息通道，导致监管不到位，影响道路交通安全。目前针对车辆的监控手段，采用基于GPS、无线通信技术的车辆安全智能监控系统，已实现了联系3方的信息传输通道。针对汽车运行线路全程监控，监控人员可以及时发现超速、超员、疲劳驾驶、不按规定线路行驶和高速公路停车上下人等违章行为，通过语音通话功能及时给予纠正，可以大大降低超速、超员和疲劳驾驶等违章现象，预防事故的发生；但这是基于被监控车辆GPS支持且GPS处于开启并正常工作状态。在道路安全领域最常用的是视频录像监控，一般将摄像头架设于城市交通繁忙路段、交叉路口和T型路口等交通事故易发路段或等高速公路干线、互通立交和隧道等高速公路重点路段，目的在于：掌握高速公路交通状况，及时发现交通阻塞路段和违章车辆，及时给予引导，保证高速公路安全通畅。原理是通过摄像头摄录道路视频，以大容量存储为基础，对视频进行存储以备后期调用观看。这种视频摄录存储方式存在不能实时反馈道路安全状况的缺点，不能及时和实时安全警示，需要人员长期值守监看视频，进行人工判别，十分费时费力。所以，事后调用观看视频属于后补型，是道路安全事故或障碍物发生事故后的一种补救措施，便于查处违章行为或事故责任人。这种方式将受存储空间所限，必须定期清理前期的存储内容，也不能实现无人值守全天候实时监控和警示。

针对山区道路、高陡危岩路段、陡坡和急弯等野外道路的安全监控则很少，而恰恰在这些危险路段，危岩落石、塌方、滑坡和泥石流时常发生，一旦发生道路安全事故，其危害性、经济损失和人员伤亡往往比城市道路更为巨大。再则，这些路段的事故发生率不及城市事故多发地段；由于事故发生频率低，即使采用传统的视频摄录存储方式，存储空间需求大，不经济；采用人工监看视频也不能实时监控，存在监控的时间盲区。

发明内容

本发明的目的就是针对目前后补式道路安全监控方法不能全天候无人值守实时监控警示以及影像传输方面的不足，尤其在山区道路、高陡危岩路段、陡坡和急弯等野外道路安全事故多发路段视频传输布线难且易损方面的不足，提供一种道路安全高速无线实时影像自动监控警示装置及其方法。

本发明的目的是这样实现的：

针对危险路段(高陡危岩、急弯、陡坡等事故易发地段)架设数字摄像头，实时采集该路段的影像资料，再以高速无线连接模块(微波通讯、无线宽带等)将视讯图像实时高速无线传输至主控计算机，通过主控计算机内的视频自动识别监控警示软件，全天候无人值守自动监控危险路段安全状况，并在遇障碍物或事故发生后以警示文字、警示语音、截图邮件、手机彩信方式发送到管理部门和管理人员，提请管理人员派驻救险。还可通过交换机连接互联网，使多台联网计算机同时远程调用查看现场监控视频，完成实时监控警示工作。

一、道路安全高速无线实时影像自动监控警示装置(简称装置)

本装置包括前后依次连通的现场视频采集模块、高速远程无线传输模块、视频自动识别警示模块、互联网和联网视频自动识别警示模块；

所述的现场视频采集模块由前后连接的数字摄像头和无线接入点组成，主要完成现场视频采集和预发送任务；

所述的高速远程无线传输模块由前后连接的无线宽带和中继无线宽带组成，或由前后连接的无线网桥和中继网桥组成，完成高速远程无线连接和视频高速远程无线传输；

所述的视频自动识别警示模块由前后连接的交换机、主控计算机和安装于主控计算机内的第1视频自动识别监控警示软件组成，主要完成现场视频的接收、智能识别和安全警示任务；

所述的联网视频自动识别警示模块由前后连接的互联网、联网计算机和安装于联网计算机内的第2视频自动识别监控警示软件组成，主要完成联网计算机现场视频的接收、智能识别和安全警示任务。

本装置的工作原理是：

数字摄像头采集现场监控视频，通过无线接入点无线宽带、中继无线宽带或高速无线网桥和中继网桥将视频远程高速无线传输至交换机，交换机通过端口映射将不同摄像头传输的视频选择性输入主控计算机，供视频自动识别监控警示软件执行自动识别和监控警示任务。

二、道路安全高速无线实时影像自动监控警示方法(简称方法)

本方法包括下列步骤：

①连接数字摄像头和无线接入点；

②数字摄像头实时采集监控区域影像；

③通过IEEE 802.11a无线传输协议和Wi-Fi无线接入技术建立无线接入点和无线宽带的高速无线连接，或者通过IEEE 802.11a无线传输协议和微波通讯技术建立无线接入点和无线网桥的高速无线连接；并安装无线接入点、无线宽带和无线网桥各自配套的电源适配器；根据传输距离和通视条件决定是否增设1台或多台中继无线宽带或中继网桥及配套的电源适配器；

④连接中继无线宽带和交换机，或者连接中继无线网桥和交换机；各部件连接各自配套的电源适配器；

⑤交换机通过RJ45网络接口双绞线与主控计算机RJ45网络接口连接；

⑥在主控计算机内安装视频自动识别监控警示软件，主控计算机已通过RJ45网络接口双绞线与交换机建立连接；

⑦交换机通过RJ45网络接口双绞线连入互联网；

⑧联网计算机通过RJ45网络接口双绞线连入互联网；

⑨在联网计算机内安装视频自动识别监控警示软件；

⑩通过主控计算机或联网计算机内安装的视频自动识别监控警示软件无人值守实时监控警示道路安全工作。

本发明具有以下优点和积极效果：

1、视频远程高速无线传输

由无线宽带或无线网桥组成的高速无线传输模块，传输速率达54Mbps；最高可达108Mbps，能适应大数据量视频高速无线传输的要求。

2、组网灵活，扩展性强

通过交换机端口映射管理，支持点对点，点对多点的接入方式，组网灵活、扩展性强，安装快捷且维护方便，无需基站支持可随意随时组网，部件可拆卸重复利用，降低成本。

3、完全无人值守，全天候实时监控

通过视频自动识别监控警示软件，全天候无人值守，自动对运动物体跟踪和障碍物识别，彻底摆脱传统后补式视频监控人员需求和监控时间盲区的问题。

4、自动安全警示

根据障碍物大小、停留时间等安全警示阀值，能自动实时安全警示，并能在接收到除障排险指令后自动进行新的安全监控警示任务。

5、适用于危岩落石、崩塌、滑坡和泥石流多发路段以及陡坡、急弯等危险路段安全监控。

附图说明

图1是本装置结构方框简图；

图2是本装置结构方框详图；

图3是视频自动识别监控警示软件的工作流程图。

其中：

00-互联网；

10-现场视频采集模块，

11-数值摄像头，

12-无线接入点；

20-高速远程无线传输模块，

21-无线宽带，

22-中继无线宽带，

23-无线网桥，

24-中继网桥；

30-视频自动识别警示模块，

31-交换机，

32-主控计算机，

33-第1视频自动识别监控警示软件；

40-联网视频自动识别警示模块，

41-联网计算机，

42-第2视频自动识别监控警示软件。

名词解释：

①CCD和CMOS：是利用矽感光二极管进行光与电的转换，将光影像转换为电子数字信号的感光元器件。

②IEEE 802.11a：是一种无线网络连接和传输协议，工作频率为5GHz，使用52个正交频分多路复用副载波，最大原始数据传输率为54Mb/s。

③Super G：是无线网络厂商与芯片企业联手推出的一种高速无线连接和传输技术，该技术能够使无线传输产品达到108M的网络吞吐量，在300英尺的距离外仍可以5Mbps的速度进行数据传输。

④Wi-Fi：Wireless Fidelity，无线保真，属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。该技术使用的是2.4GHz附近的频段，本装置主要用于短距离无线接入。

⑤Orinda：是无线网桥生产公司名。

具体实施方式

下面结合附图和实施示例对本发明进一步说明：

一、装置

1、总体

如图1、2，本装置包括前后依次连通的现场视频采集模块10、高速远程无线传输模块20、视频自动识别警示模块30、互联网00和联网视频自动识别警示模块40；

所述的现场视频采集模块10由前后连接的数字摄像头11和无线接入点12组成；

所述的高速远程无线传输模块20由前后连接的无线宽带21和中继无线宽带22组成，或由前后连接的无线网桥23和中继网桥24组成；

所述的视频自动识别警示模块30由前后连接的交换机31、主控计算机32和安装于主控计算机32内的第1视频自动识别监控警示软件33组成；

所述的联网视频自动识别警示模块40由前后连接的联网计算机41和安装于联网计算机41内的第2视频自动识别监控警示软件42组成。

2、各功能部件

1、数字摄像头11

数字摄像头11选用市售的基于CCD和CMOS感光元件的，带RJ45以太网络接口和端口映射功能的视频输入设备，视频分辨率达到640×480及以上。

2、无线接入点12

无线接入点12选用市售的基于802.11a无线网络标准和Wi-Fi无线网络技术的无线连接和通讯装置。

3、无线宽带21

无线宽带21选用市售的基于802.11a无线网络标准和Wi-Fi无线网络技术的无线连接和通讯装置。

4、中继无线宽带22

中继无线宽带22选用市售的基于802.11a无线网络标准和Wi-Fi无线网络技术的无线连接和通讯装置；只是因传输距离太远或信号衰减后增设的与无线宽带21性能参数完全一致的装置，目的在于增加信号强度、延长传输距离。

5、无线网桥23

无线网桥23是一种常用的基于IEEE 802.11a无线传输协议和微波通讯技术的，采用Super G技术，5.8G频段的电信级Orinda户外无线接入和传输设备。

6、中继网桥24

与无线网桥23的功能和技术参数完全相同的一种常用的基于IEEE 802.11a无线传输协议和微波通讯技术的，采用Super G技术，5.8G频段的电信级Orinda户外无线接入和传输设备。只是在无线网桥23和交换机31之间因传输距离太远或通视条件不佳情况下增设的与无线网桥23和交换机31之间均无障碍的数据高速无线传输中转点，目的是增强信号、增加传输距离或绕避阻挡物。

7、交换机31

交换机31是一种市售各品牌的带端口映射功能的网络接入和输出设备。

8、主控计算机32

主控计算机32是一种为带RJ45以太网络接口的工业级计算机(PC)或笔记本电脑。

9、第1、2自动识别监控警示软件33、42

由C++语言编制，安装在主控计算机32内，接收交换机31传输来的视频，并自动识别监控警示；安装在联网计算机41内，通过互联网接收交换机31传输来的视频，并自动识别监控警示。第1、2自动识别监控警示软件33、42全天候无人值守自动识别道路障碍物或事故现场，并在识别道路安全状况后通过警示文字、警示语音、截图邮件、手机彩信方式发送到管理部门和管理人员，提请管理部门派驻救险。

如图3，第1、2自动识别监控警示软件33、42的工作流程包括前后依次交互的联机影像获取模块A、影像自动识别监控模块B和安全监控自动警示模块C。

(1)联机影像获取模块A

主要功能在于获取监控地段的远程视频，工作流程包括下列步骤：

程序开始a；

①程序初始化b；

②网络初始化c；

③联机影像是否获取请求d，是则进入影像自动识别监控模块B；否则转跳到步骤②网络初始化c，继续发送联机视频获取请求。

(2)影像自动识别监控模块B

主要功能在于无人值守实时自动跟踪运动物体、自动识别障碍物，甄别障碍物颜色、大小和形状，根据障碍物滞留时间确认障碍物，并依据障碍物报警设定的值判定是否执行安全自动警示；工作流程包括下列步骤：

①视频初始化e；

②监控区运动物体跟踪f；

③障碍物监控识别g；

④障碍物特征识别(颜色、大小、形状)h；

⑤根据障碍物停留时间，确定障碍物i；

⑥根据障碍物特征报警阀值，判定是否发送警示指令j，是则发送安全警示指令，进入安全警示模块C；否则转跳到视频初始化e，继续进行视频的跟踪监测和障碍物的识别。

3、安全监控自动警示模块C

主要功能和目的在于：响应影像自动识别监控模块B根据障碍物特征报警阀值，判定障碍物后发出的安全警示指令，以警示语音、警示文字、截图邮件和截图手机彩信的方式发送至设定的管理部分和相关人员，并确认安全警示回执，等待安全警示的反馈；并就安全警示回执后的排险救灾反馈执行响应的步骤：已排险救灾，则跳转至视频初始化，执行新的监控识别警示认为；未排险救灾，则跳转至障碍物安全警示，从新发送安全警示到相关部分和责任人；安全监控自动警示模块C的工作流程包括下列步骤：

①障碍物安全警示k；

②以多种方式和途径发送安全警示l；

③接收安全指令回执m；

④是否发送排险救灾确认指令n；否则表明障碍物清除工作或救灾工作尚未结束，将继续执行障碍物安全警示k步骤，继续发送安全警示予以提醒；是则表明障碍物已清除或救灾工作结束，则跳转至影像自动识别监控模块B的视频初始化e步骤，开始新的影像自动监控识别任务。

Claims (1)

1.一种道路安全高速无线实时影像自动监控警示方法，该方法基于的装置，是：

包括前后依次连通的现场视频采集模块、高速远程无线传输模块、视频自动识别警示模块、互联网和联网视频自动识别警示模块；

所述的现场视频采集模块由前后连接的数字摄像头和无线接入点组成，完成现场视频采集和预发送任务；

所述的高速远程无线传输模块由前后连接的无线宽带和中继无线宽带组成，或由前后连接的无线网桥和中继网桥组成，完成高速远程无线连接和视频高速远程无线传输；

所述的视频自动识别警示模块由前后连接的交换机、主控计算机和安装于主控计算机内的第1视频自动识别监控警示软件组成，完成现场视频的接收、智能识别和安全警示任务；

所述的联网视频自动识别警示模块由前后连接的联网计算机和安装于联网计算机内的第2视频自动识别监控警示软件组成，完成联网计算机现场视频的接收、智能识别和安全警示任务；

所述的第1、2自动识别监控警示软件(33、42)：

由C++语言编制，安装在主控计算机(32)内，接收交换机(31)传输来的视频，并自动识别监控警示；安装在联网计算机(41)内，通过互联网接收交换机(31)传输来的视频，并自动识别监控警示；

其工作方法包括前后依次交互的联机影像获取模块(A)、影像自动识别监控模块(B)和安全监控自动警示模块(C)；

其特征在于：

联机影像获取模块(A)的工作方法包括下列步骤：

程序开始(a)；

①程序初始化(b)；

②网络初始化(c)；

③联机影像是否获取请求(d)，是则进入影像自动识别监控模块(B)；否则转跳到步骤②网络初始化(c)，继续发送联机视频获取请求；

影像自动识别监控模块(B)的工作方法包括下列步骤：

①视频初始化(e)；

②监控区运动物体跟踪(f)；

③障碍物监控识别(g)；

④障碍物特征识别(h)；

⑤根据障碍物停留时间，确定障碍物(i)；

⑥根据障碍物特征报警阀值，判定是否发送警示指令(j)，是则发送安全警示指令，进入安全警示模块(C)；否则转跳到视频初始化(e)，继续进行视频的跟踪监测和障碍物的识别；

安全监控自动警示模块(C)的工作方法包括下列步骤：

①障碍物安全警示(k)；

②以多种方式和途径发送安全警示(1)；

③接收安全指令回执(m)；

④是否发送排险救灾确认指令(n)；否则表明障碍物清除工作或救灾工作尚未结束，将继续执行障碍物安全警示(k)步骤，继续发送安全警示予以提醒；是则表明障碍物已清除或救灾工作结束，则跳转至影像自动识别监控模块(B)的视频初始化(e)步骤，开始新的影像自动监控识别任务；

本道路安全高速无线实时影像自动监控警示方法包括下列步骤：

①连接数字摄像头和无线接入点；

②数字摄像头实时采集监控区域影像；

③通过IEEE 802.11a无线传输协议和Wi-Fi无线接入技术建立无线接入点和无线宽带的高速无线连接，或者通过IEEE 802.11a无线传输协议和微波通讯技术建立无线接入点和无线网桥的高速无线连接；并安装无线接入点、无线宽带和无线网桥各自配套的电源适配器；根据传输距离和通视条件决定是否增设1台或多台中继无线宽带或中继网桥及配套的电源适配器；

④连接中继无线宽带和交换机，或者连接中继无线网桥和交换机；各部件连接各自配套的电源适配器；

⑤交换机通过RJ45网络接口双绞线与主控计算机RJ45网络接口连接；

⑥在主控计算机内安装视频自动识别监控警示软件，主控计算机已通过RJ45网络接口双绞线与交换机建立连接；

⑦交换机通过RJ45网络接口双绞线连入互联网；

⑧联网计算机通过RJ45网络接口双绞线连入互联网；

⑨在联网计算机内安装视频自动识别监控警示软件；

⑩通过主控计算机或联网计算机内安装的视频自动识别监控警示软件无人值守实时监控警示道路安全工作。

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