CN105120224A - 基于视频事件检测的隧道水害智能监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于视频事件检测的隧道水害智能监测系统，包括数据采集器、处理单元、移动终端和监控室工作站，所述数据采集器实时获取被检测区域的图像数据，所述处理单元的输入端与数据采集器的输出端连接，用于对数据采集器的输出数据进行处理，并将处理结果通过网络分别发送到移动终端、监控室工作站。本发明实现了对隧道渗漏水的实时监测，并能够按照现行行业规范等技术要求对隧道水害进行实时分级，并通过通信网络将报警信号传送给监控室及移动智能终端。具有成本低、可靠性高、易维护性的优点。

Description

基于视频事件检测的隧道水害智能监测系统及方法

技术领域

本发明涉及一种用于监测隧道是否发生水害的基于视频事件检测的隧道水害智能监测系统。

背景技术

由于地质环境、设计缺陷、施工质量、建设和养护管理等种种原因，“十隧九漏”已成为隧道最为突出的病害形态。隧道一旦发生渗水、漏水等病害后，如果处治不及时，就有可能造成路面湿滑，从而影响隧道正常运营；严重则可能诱发交通灾害事故，加速衬砌结构材料老化，降低结构安全。但目前对于隧道渗漏水病害，往往只能采用人工观察、人工现场采样测试以及以年为周期的周期性检查等传统手段或装置(见下文)进行长期跟踪检测，缺乏可靠装置实施长期有效监测。这种不足已成为隧道结构安全和运营安全隐患的重要因素。

传统装置1(201320025705一种隧道渗水量检测装置)。该装置只是在隧道发生渗水后，人员到现场进行水量收集的装置。不支持远程自动报警，无法第一时间获取隧道水害信息，不能实时连续性的掌握病害信息。还有些方法是在隧道衬砌表面或者内部安装应力传感器，通过水害发生后的衬砌应力变化检测是否发生水害。该方法对渗水、漏水量、影响面积无法做出评估。存在成本高，可靠性差，检测精度低，维护难度大等缺点。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种基于视频事件检测的隧道水害智能监测系统及方法。

本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的，一种基于视频事件检测的隧道水害智能监测系统，包括数据采集器、处理单元、移动终端和监控室工作站，所述数据采集器实时获取被检测区域的图像数据，所述处理单元的输入端与数据采集器的输出端连接，用于对数据采集器的输出数据进行处理，并将处理结果通过网络分别发送到移动终端、监控室工作站。

优选的，所述监测系统还包括隧道现场工作站，处理单元的处理结果通过网络发送给隧道现场工作站。

优选的，所述数据采集器为摄像机，所述处理单元为视频分析仪。

优选的，所述监测系统还包括支架，所述支架安装于被检测区域，所述摄像机安装于支架上。

本发明的目的之二是通过以下技术方案实现的，一种基于视频事件检测的隧道水害智能监测方法，摄像机对准渗漏水区域，视频分析仪实时分析检测区域的图像序列，检测区域出现渗、漏水时图像的相应区域的亮度和对比度发生变化，视频分析仪判断是否为渗漏水，如果是渗漏水则将报警信号传送给移动智能终端和监控室工作站。

进一步，所述视频检测仪判断是否为渗漏水的方法具体包括以下步骤：

S1.提取图像背景；

S2.将每一帧图像与背景图像作差，将图像序列的每一帧图像与背景图像作差，然后进行二值化操作，如果它与背景图像对应像素的距离大于一个阈值，则认为它是前景，得到运动点团图像；

S3.对运点点团进行数学形态学处理，提取运动点团的轮廓；

S4.点团运动跟踪；

S5.标定物体提取。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

1.本发明实现了对隧道渗漏水的实时监测，并能够按照现行行业规范等技术要求对隧道水害进行实时分级，并通过通信网络将报警信号传送给监控室及移动智能终端。具有成本低、可靠性高、易维护性的优点。

2.积极效果：实时发现和监控隧道渗漏水情况，及时发布通知和预警信息，以避免发生隧道恶性运营及结构安全重大灾害。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明原理框图；

图2为支架的结构示意图；

图3为图2的右视图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种基于视频事件检测的隧道水害智能监测系统，包括数据采集器、处理单元、移动终端、隧道现场工作站和监控室工作站，所述数据采集器实时获取被检测区域的图像数据，所述处理单元的输入端与数据采集器的输出端连接，用于对数据采集器的输出数据进行处理，并将处理结果通过网络分别发送到移动终端、监控室工作站、隧道现场工作站。所述数据采集器为摄像机，所述处理单元为视频分析仪。摄像机通过安装于支架上，所述支架安装于被检测区域。

摄像机对准渗漏水区域，视频分析仪实时分析检测区域的图像序列，检测区域出现渗、漏水时图像的相应区域的亮度和对比度发生变化，视频分析仪判断是否为渗漏水，如果是渗漏水则将报警信号(含图片：指点的是渗漏区域的图片)传送给移动智能终端和监控室工作站。

视频分析仪采用目标分析、模糊识别及动态目标跟踪检测等视频图像分析技术对检测区域进行实时检测，以达到隧道渗漏水区域的实时监控和水害的规模。视频分析仪的工作过程如下：

(1)检测水害是否存在，需要无运动物体的背景图像，因此首先提取图像背景。(2)将每一帧图像与背景图像作差，将图像序列的每一帧图像与背景图像作差，然后进行二值化操作，如果它与背景图像对应像素的距离大于一个阈值，则认为它是前景，得到运动点团图像。(3)对运点点团进行数学形态学处理，提取运动点团的轮廓。(5)点团运动跟踪。(6)标定物体提取。同时应用时间差分、光流法等算法作为补充算法。

本发明采用高清摄像机对准所检测区域(包含路面)，实时抓取图像序列进行分析和识别，图像输入视频分析仪进行智能分析。当检测区域出现渗水、漏水后，后端的视频分析仪对图像序列进行智能分析和识别，对水害进行定性和定量分析，判断隧道内是否发生湿渍、滴水、线流、漏泥砂、路面积水等病害，及时发出报警信号。

本发明的监测范围大：横断面上、纵向上的范围，例如包含一定长度距离的渗漏水部位、路面等影响范围，

本发明获取信息及时：通过公路通信网络或者3G通信网络及时发出报警信号，通知管理人员进行处治。

本发明检测可靠：检测设备与隧道渗水、漏水区域无物理接触，受水的影响较小，设备的易维护性好。

如图2、3所示，所述支架包括托板1、安装座、二维可调支架；托板横向具有凹槽2，凹槽的截面形状为圆弧形；安装座具有与凹槽匹配的支撑面3；安装座包括圆弧板4、安装板5；圆弧板与安装板焊接；圆弧板的外表面为支撑面；圆弧板具有转向固定通孔6，转向固定通孔有二个，转向固定通孔为腰形孔，转向固定通孔的长度方向与凹槽方向垂直；转角固定机构包括压板7、压紧螺钉8；压板具有与圆弧板的内表面匹配的压紧面9，压板具有螺钉通孔10；螺钉通孔有二个，压紧面与圆弧板的内表面接触，支撑面与凹槽接触；压紧螺钉穿过螺钉通孔、转向固定通孔与托板螺纹连接；安装板具有扳手通孔11，扳手通孔有二个，扳手通孔位置与螺钉通孔对应；二维可调支架包括连接件12、横杆13、立柱；横杆的截面形状为正四边形，连接件的截面形状为正四边形；连接件具有横杆通孔14，横杆通孔的截面形状为正四边形；横杆通孔套在横杆外；横杆通孔与横杆间隙配合；连接件与横杆间具有横杆紧定螺钉15；横杆紧定螺钉穿过连接件与横杆接触，并与连接件螺纹连接；连接件与托板螺钉连接；立柱有二个包括立杆16、底座17；立杆与底座焊接；立杆截面形状为圆形，横杆端部具有与立柱适配的立杆通孔18，立杆通孔套在立杆外，立杆通孔与立杆间隙配合；立杆与横杆间具有立柱紧定螺钉19；立柱紧定螺钉穿过横杆与立杆接触，并与横杆螺纹连接；该高速摄像机的可调式安装架使用时，高速摄像机固定安装在安装座上，通过安装座与托板间的相对转动，并用转角固定机构定位，可以调整高速摄像机的倾角；二维可调支架可以调整高速摄像机的高度与横向位置。

该高速摄像机的可调式安装架，结构简单，高速摄像机固定在摄像机架上后固定稳固，调整高速摄像机的倾角和高度方便。安装座结构简单，调整倾角方便，固定稳固。二维可调支架结构简单，调整高速摄像机的高度与横向位置方便，固定稳固。横杆截面形状为正四边形，使横杆与连接件间不能相对转动。立杆截面形状为圆形，圆形制作方便。

在本发明中，该支架结构简单高速，摄像机固定在摄像机架上后固定稳固，调整高速摄像机的倾角和高度方便。安装座结构简单，调整倾角方便，固定稳固。二维可调支架结构简单，调整高速摄像机的高度与横向位置方便，固定稳固。横杆截面形状为矩形，使横杆与连接件间不能相对转动。立杆截面形状为圆形，圆形制作方便。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种基于视频事件检测的隧道水害智能监测系统，其特征在于：包括数据采集器、处理单元、移动终端和监控室工作站，所述数据采集器实时获取被检测区域的图像数据，所述处理单元的输入端与数据采集器的输出端连接，用于对数据采集器的输出数据进行处理，并将处理结果通过网络分别发送到移动终端、监控室工作站。

2.根据权利要求1所述的基于视频事件检测的隧道水害智能监测系统，其特征在于：所述监测系统还包括隧道现场工作站，处理单元的处理结果通过网络发送给隧道现场工作站。

3.根据权利要求1所述的基于视频事件检测的隧道水害智能监测系统，其特征在于：所述数据采集器为摄像机，所述处理单元为视频分析仪。

4.根据权利要求1所述的基于视频事件检测的隧道水害智能监测系统，其特征在于：所述监测系统还包括支架，所述支架安装于被检测区域，所述摄像机安装于支架上。

5.一种基于视频事件检测的隧道水害智能监测方法，其特征在于：摄像机对准渗漏水区域，视频分析仪实时分析检测区域的图像序列，检测区域出现渗、漏水时图像的相应区域的亮度和对比度发生变化，视频分析仪判断是否为渗漏水，如果是渗漏水则将报警信号传送给移动智能终端和监控室工作站。

6.根据权利要求5所述的基于视频事件检测的隧道水害智能监测方法，其特征在于：所述视频检测仪判断是否为渗漏水的方法具体包括以下步骤：

S1.提取图像背景；

S2.将每一帧图像与背景图像作差，将图像序列的每一帧图像与背景图像作差，然后进行二值化操作，如果它与背景图像对应像素的距离大于一个阈值，则认为它是前景，得到运动点团图像；

S3.对运点点团进行数学形态学处理，提取运动点团的轮廓；

S4.点团运动跟踪；

S5.标定物体提取。