CN103647936A - 环境监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种环境监测系统，包括环境监测装置和接收端监控系统；环境监测装置包括具有内腔的透光球体，透光球体内腔中设置有信息采集单元和控制及传输单元，信息采集单元和控制及传输单元连接；所述接收端监控系统与所述控制及传输单元无线连接；所述接收端监控系统包括：接收模块，用于接收所述控制及传输单元发送的环境信息；解压编码模块，用于对所述环境信息进行解压编码；合成模块，用于提取所述环境信息中的图像，将所述图像合成处理为全景图像；指令模块，用于发出控制指令至所述控制及传输单元，控制所述信息采集单元。本发明具有体积小、成本低、移动灵活等优点，能及时地提供应急现场的实际情况。

Description

环境监测系统

技术领域

本发明涉及应急通信技术领域，特别是涉及一种环境监测系统。

背景技术

当前，人类社会要面对诸多由于自然灾害或人为因素所导致的突发性事件，比如面临火灾情况解救被困人员、遇到地震灾情进行现场救援、发生矿难进行井下救援、执行解救人质任务遭遇绑匪的攻击等。针对诸如此类的特殊情况，由于无法了解现场的具体情况，对于进入这些存在大量未知因素的危险区域进行现场救援，会给现场救援人员造成极大的生命安全威胁。

目前出现了许多进行突发性事件应急侦测的系统，最典型的有无人侦察机和移动机器人等，其应用也日益广泛。然而这些系统造价高昂、体积较大、移动方式受限，特别是在具有空间限制的特殊场景其功能将受到很大局限，不能很好地满足大部分实际应急应用的需求。比如发生火灾的高层住宅，无人机根本无法进入现场，移动机器人也会因为火灾现场的凌乱而无法前进；而一般发生突发事件，救援人员最为关注的是应急现场的实际情况，如何快速地获知具体情况也是亟待解决的问题。

发明内容

基于此，本发明提供一种环境监测系统，具有体积小、成本低、移动灵活等优点，能及时地提供应急现场的实际情况。

一种环境监测系统，包括环境监测装置和接收端监控系统；

所述环境监测装置包括具有内腔的透光球体，所述透光球体内腔中设置有信息采集单元和控制及传输单元，所述信息采集单元和所述控制及传输单元连接；

所述信息采集单元用于采集环境信息；其中，所述环境信息包括图像；所述控制及传输单元用于将所述环境信息进行压缩编码后通过无线网络发送给所述接收端监控系统；

所述接收端监控系统与所述控制及传输单元无线连接；所述接收端监控系统包括：

接收模块，用于接收所述控制及传输单元发送的环境信息；

解压编码模块，用于对所述环境信息进行解压编码；

合成模块，用于提取所述环境信息中的图像，将所述图像合成处理为全景图像；

指令模块，用于发出控制指令至所述控制及传输单元，控制所述信息采集单元。

上述环境监测系统，在透光球体的内腔中设有信息采集单元和与其连接的控制及传输单元，本发明装置可由专业人员抛入需监测区域，能深入应急现场，信息采集单元根据需要采集现场的信息，比如可拍摄现场情况照片、采集语音数据和其他环境数据等，然后通过控制及传输单元输出上述采集的环境信息至接收端监控系统；接收端监控系统接收所述环境信息，提取其中的图像，运用图像合成处理技术合成全景图像，能及时还原应急现场的具体情况。

本发明体积小、成本低、操作简单，能应用于情况不明、高度危险、人员无法接近且使用通常手段无法实施检测的区域；透光球体能代替专业人员进入事故发生环境，减少了人员受意外伤害的可能性；透光球体具有移动灵活的特点，方便适用于多种特殊场景，具有广泛用途；透光球体内设计的各个单元具有高度集成性，可以根据需要集成多种类型的信息采集单元，能一次性完成多种信息数据的采集。

附图说明

图1为本发明环境监测系统在一实施例中环境监测装置的结构示意图。

图2为图1透光球体内腔中信息采集单元的结构示意图。

图3为本发明环境监测系统中在一实施例中的结构示意图。

图4为图3中接收端监控系统的结构示意图。

图5为环境监测装置在另一实施例中的结构示意图。

图6为视频传感器的设置示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

一种环境监测系统，包括环境监测装置和接收端监控系统；

所述环境监测装置包括具有内腔的透光球体，所述透光球体内腔中设置有信息采集单元和控制及传输单元，所述信息采集单元和所述控制及传输单元连接；

所述信息采集单元用于采集环境信息；其中，所述环境信息包括图像；所述控制及传输单元用于将所述环境信息进行压缩编码后通过无线网络发送给所述接收端监控系统，能减少数据容量，提高传输速率；

如图1所示，示出了其中一种环境监测装置的结构示意图，图2示出了所述透光球体10内腔101中信息采集单元20的结构示意图，在本实施例中，所述信息采集单元20可包括多个视频传感器21、音频传感器22和/或环境信息采集传感器23，所述视频传感器21、音频传感器22、环境信息采集传感器23都与所述控制及传输单元24连接；所述透光球体10设置有多个与其内腔相通的通孔102，所述视频传感器21、音频传感器22、环境信息采集传感器23、所述控制及传输单元24和所述电源25分别固定在各个通孔102中；所述视频传感器21、音频传感器22和环境信息采集传感器23都与所述控制及传输单元24连接，所述控制及传输单元24能将视频传感器21、音频传感器22和环境信息采集传感器23采集的数据输出，同时还可包括电源25，为各个传感器供电。

如图3所示，所述接收端监控系统30与所述环境监测装置的透光球体10无线连接；如图4所示，所述接收端监控系统30包括：

接收模块41，用于接收所述控制及传输单元发送的环境信息；

解压解码模块42，用于对所述环境信息进行解压解码；

合成模块43，用于提取所述环境信息中的图像，将所述图像合成处理为全景图像；

环境监控装置的透明球体中设置的多个视频传感器，各个视频传感器的拍摄角度不同，本模块运用图像合成处理技术，将多张图像合成处理，得到全景图像，能自动将多张有关联的图像合成处理为一张全景图像，快速还原拍摄现场的具体情况，提高监控人员的监控效率。

在一较佳实施例中，所述合成模块43用于：

对所述图像滤除噪声；

将滤除噪声后的所述图像转换为二值图像，根据二值图像中的像素点分布，删除无效图像；

在剩余图像中，将在预设时间阈值内拍摄的图像进行分组，获得各个图像集合；

对每个图像集合内的图像提取边缘特征，根据边缘特征对多张图像进行拼接，得到全景图像；

在本实施例中，首先对所有图像进行降噪，滤除噪声，提高图像的质量；

接着对有遮挡或角度不对或采集数据不正确的图像数据直接删除抛弃，具体做法是将所有图像转换为二值图像，读取二值图像中各个像素点的像素值，根据图像中像素点的分布情况，删除部分图像；例如，若某个摄像头被墙壁遮挡，则拍摄到的图像大部分区域为墙壁，转换为二值图像后，该区域的像素值都为0，因此可预设像素点判断阈值，当同个像素值的像素点分布大小或个数超过阈值，可则删除该图像；

在自动筛选完图像后，可对剩余的图像开始进行合成处理；球体内的视频传感器会设置采集周期，球体内设置了多个摄像头，各个摄像头拍摄到不同方位角度的图像，在合成全景图像时，进行合成的多张图像必须是同个时间段拍摄的；因此，获取每张图像的参数，读取其中的拍摄时间，根据预设的时间阈值将各张图像进行分组，将同个时间或一个时间间隔内拍摄到的图像分为一组，得到多个图像集合；

对于同个集合内的多张图像，则可提取边缘特征，根据图像的拍摄角度、视场方向等拍摄参数对图像进行旋转、平移变换，最后根据边缘特征对多张图像进行合成，得到全景图像。

指令模块44，用于发出控制指令至所述控制及传输单元，控制所述信息采集单元。

如图5所示，示出了另一种环境监测装置的结构示意图，还包括设置在所述透光球体10内腔101中的支撑部件50，所述视频传感器、音频传感器、环境信息采集传感器和传输模块可分别固定在所述支撑部件50上；其中，所述支撑部件50可为多根支撑杆拼接组成的立体支架，形成多个支撑面，上述的各个传感器和控制及传输单元24可分别安装在不同的支撑面上。

在一较佳实施例中，所述视频传感器至少为四个，以保证视频传感器能无死角地拍摄到监测区域的图像，各个视频传感器可分别设置在所述透光球体球体表面或内部，如图6所示，示出了球体一侧其中3个视频传感器21的示意图，将多个视频传感器拍摄的图片进行拼接，既能保证全方位无死角地获得监测区域的全景图片，也能较好地控制装置成本。

在一较佳实施例中，所述环境信息采集传感器包括以下一种或多种传感器：温度传感器、湿度传感器、有害物质传感器、辐射传感器，用于采集现场的温度、湿度、有害物质含量、放射性物质含量等信息。

在一较佳实施例中，还包括照明装置，设置在所述透光球体的内腔中，与所述控制及传输单元连接，用于在监测区域光线不足或黑暗环境下进行照明。

在一较佳实施例中，所述透光球体可为防火隔热的透光球体。

上述环境监控装置的透光球体结构，具有体积小成本低即抛即用的优点，在应对情况不明、高度危险、人员无法接近且使用通常手段无法实施监测的紧急事故时，根据实际情况将一个或多个装置抛掷到无法接近或存在安全隐患的环境中；

接收端监控系统供救援人员使用，与所述环境监测装置的控制及传输单元无线连接，无线传输方法可以是GSM/GPRS、CDMA、3G、wifi和COFDM等方式的一种或多种，接收模块用于接收数据，解压解码模块解压解码数据后，由合成模块对其中的图像数据合成为全景图像，专业人员还可通过指令模块发出控制指令，通过无线网络传输到所述控制及传输单元，控制所述视频传感器、音频传感器、环境信息采集传感器的采集周期，以及控制所述照明装置的开合。

运用本发明，在无法接近或存在安全隐患的环境中，多个摄像头可以清晰地拍摄现场的视频图像，各种传感器可以实时采集传输环境监测装置所在位置的信息，将采集的信息传输到专业人员所携带的接收端监控系统上，专业人员可以通过显示装置实时显示传输过来的数据，查看现场的图像、声音和环境等信息，综合判断出事故现场的具体情况，做出救援决策和控制措施。接收端也可以将所接收到的图像、声音和环境等各种信息转发到指挥控制中心，供指挥控制中心了解事故现场的具体情况。

本发明环境监测装置和系统，在透光球体的内腔中设有多个视频传感器、音频传感器、环境信息采集传感器和控制及传输单元，本发明装置可由专业人员抛入需监测区域，能深入应急现场，多个视频传感器设置在透光的球体内部，能全方位地拍摄现场情况，同时音频传感器和环境信息采集传感器采集语音数据和其他环境数据，通过控制及传输单元输出；本发明体积小、成本低、操作简单，能应用于情况不明、高度危险、人员无法接近且使用通常手段无法实施检测的区域；环境监测装置能代替专业人员进入事故发生环境，减少了人员受意外伤害的可能性；环境监测装置具有移动灵活的特点，方便适用于多种特殊场景，具有广泛用途；环境监测装置具有高度集成性，可以根据需要集成多种类型的信息采集单元，能一次性完成多种信息数据的采集。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种环境监测系统，其特征在于，包括环境监测装置和接收端监控系统；

所述环境监测装置包括具有内腔的透光球体，所述透光球体内腔中设置有信息采集单元和控制及传输单元，所述信息采集单元和所述控制及传输单元连接；

所述信息采集单元用于采集环境信息；其中，所述环境信息包括图像；

所述控制及传输单元用于将所述环境信息进行压缩编码后通过无线网络发送给所述接收端监控系统；

所述接收端监控系统与所述控制及传输单元无线连接；所述接收端监控系统包括：

接收模块，用于接收所述控制及传输单元发送的环境信息；

解压编码模块，用于对所述环境信息进行解压编码；

合成模块，用于提取所述环境信息中的图像，将所述图像合成处理为全景图像；

指令模块，用于发出控制指令至所述控制及传输单元，控制所述信息采集单元。

2.根据权利要求1所述的环境监测系统，其特征在于，所述合成模块用于：

对所述图像滤除噪声；

将滤除噪声后的所述图像转换为二值图像，根据二值图像中的像素值分布，删除无效图像；

在剩余图像中，将在预设时间阈值内拍摄的图像进行分组，获得各个图像集合；

对每个图像集合内的图像提取边缘特征，根据边缘特征对多张图像进行拼接，得到全景图像。

3.根据权利要求1所述的环境监测系统，其特征在于，所述信息采集单元还包括多个视频传感器、音频传感器和/或环境信息采集传感器，所述视频传感器、音频传感器、环境信息采集传感器都与所述控制及传输单元连接。

4.根据权利要求3所述的环境监测系统，其特征在于，所述透光球体设置有多个与其内腔相通的通孔，所述视频传感器、音频传感器、环境信息采集传感器和控制及传输单元分别固定在各个所述通孔中。

5.根据权利要求3所述的环境监测系统，其特征在于，还包括设置在所述透光球体内腔的支撑部件，所述视频传感器、音频传感器、环境信息采集传感器和控制及传输单元分别固定在所述支撑部件上。

6.根据权利要求1，3至5任一项所述的环境监测系统，其特征在于，所述视频传感器至少是四个。

7.根据权利要求3所述的环境监测系统，其特征在于，所述环境信息采集传感器包括以下一种或多种传感器：温度传感器、湿度传感器、有害物质传感器、辐射传感器。

8.根据权利要求1所述的环境监测系统，其特征在于，所述透光球体的内腔中还设置有照明装置，与所述控制及传输单元连接。

9.根据权利要求1所述的环境监测系统，其特征在于，所述透光球体为防火隔热的透光球体。

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