CN103238167B - 用于检测基础结构内的危险状况的位置的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种检测基础结构内的危险状况的位置的实现。所述实现使用卫星影象、GIS数据、自动图像处理及预测建模来自动判定危险的位置，因此使基础结构管理优化。具体地，危险检测工具提供这种能力。危险检测工具包含检测组件，被配置成：接收视觉媒体，视觉媒体包含关于一组有形资产的资产位置数据及关于一组有形资产中的每一个附近的潜在危险的危险位置数据。检测组件还接收图形信息系统(GIS)数据，GIS数据包含关于一组有形资产中的每一个的资产位置数据。检测组件还包括分析组件，被配置成：分析视觉媒体以判定一组有形资产中的每一个是否存在危险状况；以及将GIS数据应用于视觉媒体以判定基础结构内危险状况的位置。

Description

用于检测基础结构内的危险状况的位置的方法和系统
技术领域
本发明通常涉及基础结构资产管理(infrastructure asset management)。具体而言，本发明提供了一种用于自动定位基础结构中的危险的方法。
背景技术
公用事业公司具有显著停电挑战，该情形可能由落在架空电力线上的树及其它物体所导致。预防性维护预算的很大部分将清除树作为目标。公用事业公司花费大量时间来试图定位造成特定停电的树损害的确切位置。这些问题既是经济负担又降低由公用事业公司提供的服务的品质。类似管理道路网络、油管网络、轨道网络等的数种其它资产管理专业领域存在类似挑战，其中评估基础结构的状况及检测潜在危险对于这些基础结构的安全及连续操作是关键性的。
许多公用事业公司将其电力线的位置存储例如在地理信息系统(GIS)中。然而，公用事业公司今天使用ad hoc手动技术来评估将例如用于树修剪活动的组员分派至何处。
发明内容
在一种实现中，存在一种用于检测基础结构内的危险状况的位置的方法。在这种实现中，所述方法包括：接收视觉媒体，所述视觉媒体包含关于有形资产的资产位置数据及关于所述有形资产附近的潜在危险的危险位置数据；接收图形信息系统(GIS)数据，所述GIS数据包含关于所述有形资产的资产位置数据；分析所述视觉媒体以判定所述有形资产是否存在危险状况；以及将所述GIS数据应用于所述视觉媒体以判定所述危险状况的位置。
在第二种实现中，存在一种用于检测基础结构内的危险状况的位置的系统。在这种实现中，所述系统包括：至少一个处理单元和存储器，所述存储器与所述至少一个处理单元可操作地关联。危险检测工具能够存储在所述存储器中且能够由所述至少一个处理单元执行。所述危险检测工具包括：检测组件，被配置成：接收视觉媒体，所述视觉媒体包含关于一组有形资产的资产位置数据及关于所述一组有形资产中的每一个有形资产附近的潜在危险的危险位置数据；接收图形信息系统(GIS)数据，所述GIS数据包含关于所述一组有形资产中的每一个有形资产的资产位置数据。所述危险检测工具还包括：分析组件，被配置成：分析所述视觉媒体以判定所述一组有形资产中的每一个有形资产是否存在危险状况；以及将所述GIS数据应用于所述视觉媒体以判定所述基础结构内所述危险状况的位置。
在第三种实现中，存在一种用于检测基础结构内的危险状况的位置的计算机程序产品，所述计算机程序产品包含计算机可读存储介质，以及存储在所述计算机可读存储介质中的程序指令，所述程序指令用于接收视觉媒体，所述视觉媒体包含关于一组有形资产的资产位置数据及关于所述一组有形资产中的每一个有形资产附近的潜在危险的危险位置数据；接收图形信息系统(GIS)数据，所述GIS数据包含关于所述一组有形资产中的每一个有形资产的资产位置数据；分析所述视觉媒体以判定所述一组有形资产中的每一个有形资产是否存在危险状况；以及将所述GIS数据应用于所述视觉媒体以判定所述基础结构内所述危险状况的位置。
在第四种实现中，存在一种用于检测基础结构内的危险状况的位置的方法，包括：在计算机基础结构内提供危险检测工具，所述危险检测工具具有以下功能：接收视觉媒体，所述视觉媒体包含关于一组有形资产的资产位置数据及关于所述一组有形资产中的每一个有形资产附近的潜在危险的危险位置数据；接收图形信息系统(GIS)数据，所述GIS数据包含关于所述一组有形资产中的每一个有形资产的资产位置数据；分析所述视觉媒体以判定所述一组有形资产中的每一个有形 资产是否存在危险状况；以及将所述GIS数据应用于所述视觉媒体以判定所述基础结构内所述危险状况的位置 。
附图说明
图1示出其中本发明的元件可以操作的示例性计算环境的示意图；
图2示出在图1中所示的环境中操作的危险检测工具；
图3示出根据本发明的实施例的基础结构内的一组资产的俯视视图表示；
图4示出根据本发明的实施例的应用于基础结构内的一组资产的表示的GIS覆盖；及
图5示出根据本发明的实施例的用于检测基础结构内的危险的实现的流程图。
这些图未必按比例绘制。这些图仅为示意性表示，而非意欲描绘本发明的特定参数。这些图意欲仅描绘本发明的典型实施例，因此不应被视为限制本发明的范围。在这些图中，类似编号表示类似元件。
具体实施方式
现在将在本文中参看示出示例性实施例的附图全面地描述示例性实施例。然而，本发明公开可以许多不同形式体现且不应被解释为限于本文中所阐述的示例性实施例。而是，这些示例性实施例被提供来使得本发明公开将为透彻的且完整的，且将向本领域技术人员完全传达本发明的范围。在描述中，可能省略公知特征及技术的细节以避免不必要地混淆所呈现的实施例。
本文中所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的且不意欲限制本发明公开。如本文中所使用的，除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式“一(a、an)”及“所述(the)”意欲也包括复数形式。此外，术语“一(a、an等)”的使用不表示量的限制，而表示所参考项目中的至少一个的存在。将进一步理解：当用于本说明书中时，术语“包含 (comprises/comprising)”或“包括(includes/including)”指定所陈述特征、区域、整数、步骤、操作、元件及/或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、区域、整数、步骤、操作、元件、组件及/或其组的存在或添加。
本发明的实施例涉及自动检测基础结构内的危险状况的位置。这种实现使用卫星影象、GIS数据、自动图像处理及预测建模(predictive modeling)来自动判定危险的位置，因此使预防性维护管理优化。在这些实施例中，危险检测工具提供这种能力。具体而言，该危险检测工具包括检测组件，被配置成：接收视觉媒体，所述视觉媒体包含关于一组有形资产的资产位置数据及关于所述一组有形资产中的每一个有形资产附近的潜在危险的危险位置数据；接收图形信息系统(GIS)数据，所述GIS数据包含关于所述一组有形资产中的每一个有形资产的资产位置数据。该危险检测工具还包括分析组件，被配置成：分析所述视觉媒体以判定所述一组有形资产中的每一个有形资产是否存在危险状况；以及将所述GIS数据应用于所述视觉媒体以判定所述基础结构内所述危险状况的位置。
图1说明本发明的计算机化实施方案100。如所描绘，实施方案100包括部署于计算机基础结构102内的计算机系统104。这尤其意欲展示：本发明可实施于网络环境(例如，因特网、广域网络(WAN)、局域网络(LAN)、虚拟私人网络(VPN)等)内或独立计算机系统上。在实施于网络环境内的情况下，贯穿网络的通信可经由各种类型的通信链路的任何组合进行。举例而言，通信链路可包含可利用有线及/或无线传输方法的任何组合的可寻址连接。在通信经由因特网进行的情况下，可通过常规的基于TCP/IP套接字(TCP/IP sockets-based)的协议来提供连接性，且可使用因特网服务提供者来建立至因特网的连接性。然而，计算机基础结构102意欲展示：实施方案100的组件中的一些组件或全部组件可由服务提供者来部署、管理、服务等，服务提供者为其它人提供服务以实施、部署及/或执行本发明的功能。
计算机系统104意欲表示可在部署/实现本文中所记载的教导中实 施的任何类型的计算机系统。在此特定示例中，计算机系统104表示用于检测基础结构内的危险状况的位置的说明性系统。应理解，在本发明下实施的任何其它计算机可具有不同组件/软件，但将执行类似功能。如所示出的，计算机系统104包括处理单元106，处理单元106能够分析卫星及GIS数据且产生可用输出，例如图像、压缩视频及视频元数据。还示出用于存储危险检测工具153的存储器108、总线110及设备接口112。
示出计算机系统104与一组传感器设备122(例如，卫星影象装置)(即，一个或多个传感器设备)通信，传感器设备122经由设备接口112与总线110通信。如图1中所示，传感器设备122监视并接收来自所关注视觉区119的视觉信息(visual information)，所关注视觉区119可包括基础结构的全部或部分。在一个实施例中，如下文将进一步描述的，该基础结构可包括由公用事业公司操作的一组电力线。传感器设备122包括用于获取图像数据的一个或多个传感器设备，图像数据表示基础结构内的资产(例如，电力线)的视觉属性以及所关注视觉区119内的其它物体(例如，树)的属性。传感器设备122可包括实际上任何类型的卫星影象传感器，该卫星影象传感器能够以足够质量获取对象的视觉属性以支持如本文中所描述的本发明的方法。
处理单元106(图1)收集表示来自传感器设备122的输出的信号且将该信号路由至危险检测工具153。该信号可经由LAN及/或WAN(例如，T1、T3、56kb、X.25)、宽频连接(ISDN、帧中继、ATM)、无线链路(802.11、蓝芽等)等等来传输。在一些实施例中，可使用例如受信任密钥对加密来对视频信号进行加密。不同传感器系统可使用不同通信路径(诸如，以太网络或无线网络、直接串行或并列连接、USB、或其它专属接口)来传输信息。(Firewire为Apple Computer,Inc.的注册商标。Bluetooth为蓝牙专题讨论组(SIG)的注册商标)。
大体而言，处理单元106执行计算机程序代码，诸如用于操作存储于存储器108及/或存储系统116中的危险检测工具153的程序代码。 在执行计算机程序代码的同时，处理单元106可从存储器108及存储系统116读取数据及/或将数据写入至存储器108及存储系统116。计算机系统104还利用包含关于基础结构内的有形资产的位置数据的GIS数据库117以及存储卫星数据的卫星影象数据库120操作，卫星数据包括由处理单元106产生的视觉元数据，以及比较元数据以识别存在于所关注视觉区119内的对象/资产及对象的属性的规则。存储系统116、GIS数据库117及卫星影象数据库120可包括VCR、DVR、RAID数组、USB硬盘、光盘记录器、快闪存储设备、图像分析设备、通用计算机、视频增强设备、解交错器、定标器(scaler)，及/或用于存储及/或处理视觉媒体及GIS数据的其它视觉或数据处理及存储元件。
尽管未示出，但计算机系统104也可包括与一个或多个外部设备118通信的I/O接口(例如，键盘、指点设备、显示器等)，该I/O接口允许使用者与计算机系统104互动。在一个实施例中，将基础结构内的危险状况输出至操作者，该操作者对预防性维护人员的分派安排优先顺序。
现在转向图2至图3，将更详细地描述根据本发明的实施例的危险检测工具153。危险检测工具153(图2)包含检测组件155，检测组件155被配置成接收视觉媒体121(例如，图3中所表示的俯视卫星图像)。如所示的，视觉媒体121包含关于一组有形资产157的资产位置数据，及关于该组有形资产157中每一个有形资产附近的潜在危险158的危险位置数据。具体地，检测组件155接收视觉媒体121(例如，经由卫星影象数据库120的一个或多个卫星图像)，视觉媒体121描绘了沿道路161的资产157及危险158以及其它实体结构159(例如，建筑物)。在这个非限制性示例中，资产157包含地上电力线，且危险158包含电力线附近(即，预定距离)内的树。为了判定资产157中的每一个是否存在危险状况(即，为了判定树是否处于距电力线的不可接受距离内)，处理及分析卫星图像。为了完成该操作，检测组件153包含分析组件160，分析组件160被配置成分析视觉媒体121以判定该组有形资产157中的每一个是否存在危险状况(hazardous condition)。
在一个实施例中，分析组件160对视觉媒体121执行自动图像处理，以基于资产157及潜在危险158的接近性而判定是否存在危险状况。为了完成该操作，由分析组件160执行的自动图像处理包含以下中的至少一个：背景建模(background modeling)、对象检测、空间强度场梯度分析、线检测及纹理检测。然而，将了解：在本发明的范围内，许多类型的自动图像处理可能用以判定资产157及潜在危险158的位置、边缘、属性等。在一个实施例中，由分析组件160执行的图像处理可被配置成基于卫星图像的多个不同特性，诸如，纹理、强度、色彩等，而检测及定位资产157及潜在危险158的边缘或边界位置。图像处理执行例如基于纹理的边缘寻找操作以及强度梯度边缘定位操作，以基于可能需要基础结构的操作者注意的危险状况的分类/严重性而判定危险状况的存在。此外，自动图像处理能够检测树外观的改变，树外观的改变可指示树损害及危险状况的可能性。
现转向图4，将进一步详细描述用于基于GIS数据而判定危险状况的位置的实现。如所示的，在一个实施例中，危险检测组件153(图2)的检测组件155被配置成接收GIS数据，GIS数据包含关于一组有形资产157中的每一个的资产位置信息。GIS数据通常以提供信息“层”的视觉图的形式呈现。GIS图组合关于给定资产或位置的信息层，由此为基础结构操作者提供对基础结构中的特定位置的较好理解。在这个示例中，将GIS数据表示为视觉覆盖163，其提供关于物体(诸如，电力线、建筑物、街道、下水道、灯柱等)的位置的信息以及关于物体自身的信息。
分析组件160被配置成将GIS数据应用至视觉媒体121以判定基础结构内的危险状况的位置。举例而言，分析组件160可利用与GIS数据库117接口的计算机可执行的GIS扩展应用进行操作，以定位极接近基础结构的电力线资产的树。图4图示了包括显示基本地理特征的视觉媒体121(即，卫星图像)的这种实现，基本地理特征包括关于正被监视的区域的资产157及潜在危险158。分析组件160产生包含可被显示的街道地址信息的视觉覆盖163，由此呈现基础结构资产及危 险状况的位置的详细视图。
在基于分析而判定存在潜在危险状况的情况下，将由危险检测工具153通过各种方式中的任一个接收信息。此外，出于本发明公开的目的，假定事件为：极接近电力线或覆盖电力线的树，或具有最近改变的外观的树。在此实施例中，危险检测工具153在潜在危险状况的图上向操作者显示位置(例如，地址)。在一个实施例中，危险检测工具153判定可中继至适当维护人员的相关道路相交点或交通控制点的位置。
如图2中所示，危险检测工具进一步包含分类组件165，分类组件165被配置成分类并列出危险状况中每一个的位置。在一个实施例中，分类组件165接收有序列表172中的多个所检测的危险状况，有序列表172基于危险的严重性。举例而言，可对极接近的具有多个及/或较大的树的电力线的区段给予高于由较少树环绕的电力线的区段的优先权。在本发明范围内，可基于危险的严重性而产生任何数目的响应。为了完成该操作，危险检测工具153进一步包含响应组件170，响应组件170被配置成基于危险状况的分类而产生响应。基于提供根据危险程度排序的位置的有序列表172，响应组件170(或基础结构操作者)出于校正维护的目的而对至确切位置的组员的分派安排优先顺序。
可了解：本文中所公开的方法可用于计算机系统内以检测如图1中所示的基础结构内的危险状况的位置。在此情况下，可提供危险检测工具153且可获得用于执行本发明中所描述的程序的一个或多个系统并将该一个或多个系统部署至计算机基础结构102。就此而言，部署可包含以下中的一个或多个：(1)将来自计算机可读介质的程序代码安装于计算设备(诸如，计算机系统)上；(2)将一个或多个计算设备添加至基础结构；及(3)合并及/或修改基础结构的一个或多个现有系统以使得基础结构能够执行本发明的处理动作。
可在计算机可执行指令(诸如，由计算机执行的程序模块)的一般情形中描述示例性计算机系统104。大体而言，程序模块包括执行特 定任务或实施特定抽象数据类型的例程、程序、人、组件、逻辑、数据结构等等。示例性计算机系统104可在分布式计算环境中实践，其中任务由经由通信网路链接的远程处理设备来执行。在分布式计算环境中，程序模块可位于包括内存储存设备的本地计算机存储介质与远程计算机存储介质两者中。
程序模块执行本文中所公开的方法，如图5中所示。根据一个实施例，在S1处，接收包含关于有形资产的资产位置数据的视觉媒体。在S2处，接收关于有形资产附近的潜在危险的危险位置数据。在S3处，接收包含关于有形资产的资产位置数据的GIS数据。在S4处，分析视觉媒体以判定有形资产是否存在危险状况。在S5处，将GIS数据应用至视觉媒体以判定基础结构内的危险状况的位置。
图5的流程图图示根据本发明各种实施例的系统、方法及计算机程序产品的可能实施方案的架构、功能性及操作。就此而言，流程图中的每一块可表示代码的模块、段或部分，其包含用于实施指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应注意，在一些替代性实施方案中，块中所注功能可不以诸图中所注的次序发生。举例而言，接连示出的两块实际上可基本上同时执行。还应注意，流程图的每一块可通过执行所指定功能或动作的基于专用硬件的系统或专用硬件与计算机指令的组合来实现。
此外，示例性计算机系统104(图1)的实施方案可存储于某种形式的计算机可读介质上或经由某种形式的计算机可读介质传输。计算机可读介质可为可由计算机存取的任何可用介质。作为示例而非限制，计算机可读介质可包含“计算机存储介质”及“通信介质”。
“计算机存储介质”包括以任何方法或技术实施的用于存储信息(诸如，计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据)的易失性及非易失性、可移除及不可移除的介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字激光视盘(DVD)或其它光学储存装置、磁性盒带、磁带、磁盘储存装置或其它磁性储存装置，或可用于储存所要信息且可由计算机存取 的任何其它介质。
“通信介质”通常体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或调制数据信号中的其它数据(诸如，载波或其它传送机构)。通信介质还包括任何信息传递介质。
术语“调制数据信号”意指其特性中的一个或多个以编码信号中的信息的方式被设定或改变的信号。作为示例而非限制，通信介质包括诸如有线网络或直接有线连接的有线介质，及诸如声学、RF、红外线及其它无线介质的无线介质。上述各项的任意组合也包括在计算机可读介质的范围内。
显然，本发明提供了一种用于检测基础结构内的危险状况的位置的实现。虽然已结合本发明的优选实施例具体地示出及描述了本发明，但将了解，本领域技术人员将想到变化及修改。

Claims (9)

1.一种用于检测基础结构内的危险状况的位置的方法，包括：
接收视觉媒体数据，所述视觉媒体数据包含关于一组有形资产的资产位置数据及关于所述一组有形资产的每一个附近的潜在危险的危险位置数据；
接收图形信息系统GIS数据，所述GIS数据包含关于所述一组有形资产的每一个的资产位置数据；
分析所述视觉媒体数据以判定所述一组有形资产的每一个是否存在危险状况，其中如果一个或者多个所述有形资产的附近的对象在外观上改变，则识别其处于危险状况；
基于危险的严重性对每个危险状况排序；
将所述GIS数据应用于所述视觉媒体数据以判定所述危险状况的位置；
生成可视的视觉覆盖，其在所述视觉媒体数据上显示卫星图像，该视觉覆盖包括沿着一个或者多个危险状况显示的街道地址；以及
通过基于一个或者多个危险状况的街道地址确定相关道路相交点和交通控制点的位置，基于每个危险状况的严重性排序和GIS数据生成维护计划以及中继维护人员到所述相关道路相交点和交通控制点的位置。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述视觉媒体包括卫星影象。
3.如任一在前权利要求所述的方法，其中所述分析包括自动图像处理。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述自动图像处理包含以下中的至少一个：背景建模、对象检测、空间强度场梯度分析、线检测及纹理检测。
5.一种用于检测基础结构内的危险状况的位置的系统，包括：
至少一个处理单元；
存储器，与所述至少一个处理单元可操作地关联；以及
危险检测工具，能够存储在所述存储器中且能够由所述至少一个处理单元执行，所述危险检测工具包括：
检测组件，被配置成：
接收视觉媒体数据，所述视觉媒体数据包含关于一组有形资产的资产位置数据及关于所述一组有形资产中的每一个有形资产附近的潜在危险的危险位置数据；
接收图形信息系统GIS数据，所述GIS数据包含关于所述一组有形资产中的每一个有形资产的资产位置数据；及
分析组件，被配置成：
分析所述视觉媒体数据以判定所述一组有形资产中的每一个有形资产是否存在危险状况，其中如果一个或者多个所述有形资产的附近的对象在外观上改变，则识别其处于危险状况；
基于危险的严重性对每个危险状况排序；
将所述GIS数据应用于所述视觉媒体数据以判定所述基础结构内所述危险状况的位置；
生成可视的视觉覆盖，其在所述视觉媒体数据上显示卫星图像，该视觉覆盖包括沿着一个或者多个危险状况显示的街道地址；以及
通过基于一个或者多个危险状况的街道地址确定相关道路相交点和交通控制点的位置，基于每个危险状况的严重性排序和GIS数据生成维护计划以及中继维护人员到所述相关道路相交点和交通控制点的位置。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述视觉媒体包含卫星影象。
7.如权利要求5或6所述的系统，其中所述被配置成分析所述视觉媒体数据的分析组件还被配置成执行自动图像处理。
8.如权利要求7所述的系统，其中由所述分析组件执行的自动图像处理包含以下中的至少一个：背景建模、对象检测、空间强度场梯度分析、线检测及纹理检测。
9.一种用于部署用于检测基础结构内的危险状况的位置的系统的方法，包括：
在计算机基础结构内提供危险检测组件，所述危险检测组件具有用于执行权利要求1-4中的任一项的步骤的功能。
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