CN110286382A - 一种基于深度摄像头的公路边坡安全智能监测及预警装置 - Google Patents

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余清华
袁文豪
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Abstract

本发明公开了一种基于深度摄像头的公路边坡安全智能监测及预警装置，具体涉及公路交通工程安全管理技术领域，包括底座，所述底座顶部固定设有固定杆，所述固定杆顶部设有监测机构；所述监测机构包括机箱，所述机箱内部设有步进电机，所述步进电机顶部设有转轴，所述转轴顶部设有调节板，所述调节板顶部固定设有定位杆，所述定位杆一侧设有电动伸缩杆。本发明通过设置监测机构，可以进行远程的监控，有效的对影响公路边坡滑坡事故的外界因素和司机行驶过程中影响安全的因素进行很好的检测，提升了监测的力度，提高了滑坡事故因素和影响安全的因素的预防效果，可以根据需要对检测的角度进行调节，同时提升了检测范围。

Description

一种基于深度摄像头的公路边坡安全智能监测及预警装置
技术领域
本发明涉及公路交通工程安全管理技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于深度摄像头的公路边坡安全智能监测及预警装置。
背景技术
公路交通是经济发展的重要保障，而在公路建设和运营过程中，自然边坡和人工边坡的不稳定性严重影响了公路交通安全，我国公路边坡环境复杂多变，一方面我国幅员辽阔，公路里程长，监测任务繁重，另一方面公路边坡纬度跨度大，气候差异明显，地质条件复杂。
专利申请公布号CN207963788U的实用新型专利公开了一种基于深度摄像头的公路边坡安全智能监测及预警装置，包括图像采集端、后台处理端和应用端，图像采集端为深度摄像头，用于采集边坡彩色图像和深度图像信息；后台处理端为计算机后台，用于控制深度摄像头以及对采集边坡彩色图像和深度图像信息进行处理，对采集的信息判定是否为危险边坡，计算机后台将危险边坡的位移值转化为指令传给应用端；应用端包括声光报警器和手持移动设备。声光报警器用于接收计算机后台传来信号并进行报警提示；手持移动设备用于接收危险边坡信息并显示危险边坡的位移值和位移状态，以提供给安全管理人员参考；该实用新型自动化水平和测量效率高的特点，降低了人工测量的成本，大大提高了边坡安全监测的智能化。
但是其在实际使用时，仍旧存在较多缺点，如该实用在使用过程仅仅采用深度摄像头对边坡深度图像信息进行采集，对影响公路边坡滑坡事故的外界因素和司机行驶过程中影响安全的因素没有进行很好的检测，监测力度低，预防效果不佳。
发明新型内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于深度摄像头的公路边坡安全智能监测及预警装置，通过设置监测机构，可以进行远程的监控，有效的对影响公路边坡滑坡事故的外界因素和司机行驶过程中影响安全的因素进行很好的检测，提升了监测的力度，提高了滑坡事故因素和影响安全的因素的预防效果，可以根据需要对检测的角度进行调节，同时提升了检测范围，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于深度摄像头的公路边坡安全智能监测及预警装置，包括底座，所述底座顶部固定设有固定杆，所述固定杆顶部设有监测机构；
所述监测机构包括机箱，所述机箱内部设有步进电机，所述步进电机顶部设有转轴，所述转轴顶部设有调节板，所述调节板顶部固定设有定位杆，所述定位杆一侧设有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆和定位杆顶端均设有固定板，所述固定板一侧设有深度摄像头，所述深度摄像头底部固定设有第一激光测距传感器，所述深度摄像头顶部固定设有方位角度传感器，所述方位角度传感器顶部固定设有能见度传感器，所述固定板顶部固定设有光强传感器，所述光强传感器一侧设有温湿度传感器，所述深度摄像头正面固定设有第一红外摄像头。
在一个优选地实施方式中，所述固定杆一侧设有预警机构，所述预警机构包括横向杆，所述横向杆与固定杆固定连接，所述横向杆前侧面固定设有电子显示屏。
在一个优选地实施方式中，所述电子显示屏顶部和底部均设有LED灯，所述电子显示屏两侧均固定设有警报器。
在一个优选地实施方式中，所述电子显示屏一侧设有第二激光测距传感器，所述固定杆另一侧固定设有放置箱，所述放置箱内部固定设有单片机。
在一个优选地实施方式中，所述单片机底部设有无线通信模块，所述无线通信模块底部设有蓄电池。
在一个优选地实施方式中，所述第二激光测距传感器一侧设有第二红外摄像头。
在一个优选地实施方式中，所述机箱与固定杆固定连接，所述步进电机输出轴与转轴固定连接。
在一个优选地实施方式中，所述电动伸缩杆输出轴和定位杆顶端均与固定板底部铰接。
本发明的技术效果和优点：
1、通过设置监测机构，打开步进电机，步进电机通过转轴带动调节板进行多角度的旋转调节，之后打开电动伸缩杆，电动伸缩杆推动固定板一端上升，使得固定板进行倾斜，定位杆对固定板进行定位，从而可以根据周围的情况调节深度摄像头、第一激光测距传感器和第一红外摄像头的检测位置，第一红外摄像头对检测方位进行视屏监控，对检测公路边坡的表面情况进行实时的检测，深度摄像头向监测的公路边坡发射连续的近红外脉冲，然后用传感器接收由物体反射回的光脉冲，通过比较发射光脉冲与经过物体发射的光脉冲的相位差，可以推算得到光脉冲之间的传输延迟进而得到物体相对于发射器的距离，最终得到一幅深度图像，第一激光测距传感器对监测的公路边坡的距离进行检测，之后深度摄像头将深度图像发送至单片机，第一激光测距传感器将距离数据发送至单片机，第一红外摄像头将监控的视屏数据发送至单片机，方位角度传感器检测深度摄像头的倾斜角度，能见度传感器对外界的能见度进行实时的检测，光强传感器对外界的光线强度进行实时的检测，温湿度传感器对外界的温湿度进行检测，之后将方位角度传感器、能见度传感器、光强传感器和温湿度传感器的检测数据发送至单片机处进行处理，之后单片机将监控的数据通过无线通信模块对外联网传输，可以进行远程的监控，有效的对影响公路边坡滑坡事故的外界因素和司机行驶过程中影响安全的因素进行很好的检测，提升了监测的力度，提高了滑坡事故因素和影响安全的因素的预防效果，可以根据需要对检测的角度进行调节，同时提升了检测范围；
2、通过设置预警机构，见度传感器检测到外界能见度较低将数据发送至单片机处，通过警报器进行警报提示，同时LED灯进行闪烁提示，光强传感器检测光线强度，当在昏暗环境下时打开LED灯进行灯光警示，根据深度摄像头和温湿度传感器检测到公路边坡和温湿度对公里边坡造成的影响，之后通过电子显示屏对公路边坡的实际检测数据和警示信息进行显示，第二激光测距传感器对公路车辆进行检测，第二红外摄像头对道路上的车辆情况进行实时的监控，当检测到汽车时通过警报器播放警示信息，LED灯加强提示效果，进一步的对公路边坡的道路车辆情况信息实时的监控，提升警示效果，进一步增强安全预警效果。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的图1中A部局部结构示意图。
图3为本发明的图1中B部局部结构示意图。
图4为本发明的固定板立体示意图。
图5为本发明的拓扑图。
图6为本发明的系统示意图。
图7为本发明的电路示意图。
附图标记为：1底座、2固定杆、3监测机构、4机箱、5步进电机、6转轴、7调节板、8定位杆、9电动伸缩杆、10固定板、11深度摄像头、12第一激光测距传感器、13方位角度传感器、14能见度传感器、15光强传感器、16温湿度传感器、17第一红外摄像头、18预警机构、19横向杆、20电子显示屏、21LED灯、22警报器、23第二激光测距传感器、24放置箱、25单片机、26无线通信模块、27蓄电池、28第二红外摄像头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如附图1-7所示的一种基于深度摄像头的公路边坡安全智能监测及预警装置，包括底座1，所述底座1顶部固定设有固定杆2，所述固定杆2顶部设有监测机构3；
所述监测机构3包括机箱4，所述机箱4内部设有步进电机5，所述步进电机5顶部设有转轴6，所述转轴6顶部设有调节板7，所述调节板7顶部固定设有定位杆8，所述定位杆8一侧设有电动伸缩杆9，所述电动伸缩杆9和定位杆8顶端均设有固定板10，所述固定板10一侧设有深度摄像头11，所述深度摄像头11底部固定设有第一激光测距传感器12，所述深度摄像头11顶部固定设有方位角度传感器13，所述方位角度传感器13顶部固定设有能见度传感器14，所述固定板10顶部固定设有光强传感器15，所述光强传感器15一侧设有温湿度传感器16，所述深度摄像头11正面固定设有第一红外摄像头17；
所述机箱4与固定杆2固定连接，所述步进电机5输出轴与转轴6固定连接；
所述电动伸缩杆9输出轴和定位杆8顶端均与固定板10底部铰接。
实施方式具体为：步进电机5、电动伸缩杆9、深度摄像头11、第一激光测距传感器12、第二激光测距传感器23、方位角度传感器13、能见度传感器14、光强传感器15、温湿度传感器16、第一红外摄像头17、电子显示屏20、LED灯21、警报器22、无线通信模块26、蓄电池27和第二红外摄像头28均与单片机25电性连接，打开步进电机5，步进电机5通过转轴6带动调节板7进行多角度的旋转调节，之后打开电动伸缩杆9，电动伸缩杆9推动固定板10一端上升，使得固定板10进行倾斜，定位杆8对固定板10进行定位，从而可以根据周围的情况调节深度摄像头11、第一激光测距传感器12和第一红外摄像头17的检测位置，第一红外摄像头17对检测方位进行视屏监控，对检测公路边坡的表面情况进行实时的检测，深度摄像头11向监测的公路边坡发射连续的近红外脉冲，然后用传感器接收由物体反射回的光脉冲，通过比较发射光脉冲与经过物体发射的光脉冲的相位差，可以推算得到光脉冲之间的传输延迟进而得到物体相对于发射器的距离，最终得到一幅深度图像，第一激光测距传感器12对监测的公路边坡的距离进行检测，之后深度摄像头11将深度图像发送至单片机25，第一激光测距传感器12将距离数据发送至单片机25，第一红外摄像头17将监控的视屏数据发送至单片机25，方位角度传感器13检测深度摄像头11的倾斜角度，能见度传感器14对外界的能见度进行实时的检测，光强传感器15对外界的光线强度进行实时的检测，温湿度传感器16对外界的温湿度进行检测，之后将方位角度传感器13、能见度传感器14、光强传感器15和温湿度传感器16的检测数据发送至单片机25处进行处理，之后单片机25将监控的数据通过无线通信模块26对外联网传输，可以进行远程的监控，有效的对影响公路边坡滑坡事故的外界因素和司机行驶过程中影响安全的因素进行很好的检测，提升了监测的力度，提高了滑坡事故因素和影响安全的因素的预防效果，可以根据需要对检测的角度进行调节，同时提升了检测范围。
如附图2所示的一种基于深度摄像头的公路边坡安全智能监测及预警装置，还包括预警机构18，所述预警机构18设置在固定杆2一侧，所述预警机构18包括横向杆19，所述横向杆19与固定杆2固定连接，所述横向杆19前侧面固定设有电子显示屏20；
所述电子显示屏20顶部和底部均设有LED灯21，所述电子显示屏20两侧均固定设有警报器22；
所述电子显示屏20一侧设有第二激光测距传感器23，所述固定杆2另一侧固定设有放置箱24，所述放置箱24内部固定设有单片机25；
所述单片机25底部设有无线通信模块26，所述无线通信模块26底部设有蓄电池27，所述无线通信模块26广泛地运用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线485/422数据通信、数字音频、数字图像传输等领域中；
所述第二激光测距传感器23一侧设有第二红外摄像头28；
所述第一激光测距传感器12和第二激光测距传感器23型号均设置为SKD-300D，所述第一激光测距传感器12和第二激光测距传感器23先由激光二极管对准目标发射激光脉冲，经目标反射后激光向各方向散射，部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上，雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号，所述方位角度传感器13型号设置为SST810，所述方位角度传感器13测量方位角是从某点的指北方向线起，依顺时针方向到目标方向线之间的水平夹角，是一种两面角，即午圈所在的平面与通过天体所在的地平经圈平面的夹角，以午圈所在的平面为起始面，按顺时针方向度量，所述能见度传感器14型号设置为NJD-1，所述通过测量空气中经过采样的离散光粒子的总数来测量大气能见度，所述光强传感器15型号设置为SSW-LI607，所述光强传感器15采用对弱光也有较高灵敏度的硅兰光伏探测器作为传感器，具有测量范围宽、线形度好、防水性能好、使用方便、便于安装、传输距离远等特点，适用于各种场所，所述温湿度传感器16型号设置为JCJ175，所述温湿度传感器16只是传感器其中的一种而已，只是把空气中的温湿度通过一定检测装置，测量到温湿度后，按一定的规律变换成电信号或其他所需形式的信息输出，用以满足用户需求，所述单片机25型号设置为SMC62，所述单片机25又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上，相当于一个微型的计算机。
实施方式具体为：见度传感器检测到外界能见度较低将数据发送至单片机25处，通过警报器22进行警报提示，同时LED灯21进行闪烁提示，光强传感器15检测光线强度，当在昏暗环境下时打开LED灯21进行灯光警示，根据深度摄像头11和温湿度传感器16检测到公路边坡和温湿度对公里边坡造成的影响，之后通过电子显示屏20对公路边坡的实际检测数据和警示信息进行显示，第二激光测距传感器23对公路车辆进行检测，第二红外摄像头28对道路上的车辆情况进行实时的监控，当检测到汽车时通过警报器22播放警示信息，LED灯21加强提示效果，进一步的对公路边坡的道路车辆情况信息实时的监控，提升警示效果，进一步增强安全预警效果。
本发明工作原理：
参照说明书附图1-7，通过设置监测机构3，打开步进电机5，步进电机5通过转轴6带动调节板7进行多角度的旋转调节，之后打开电动伸缩杆9，电动伸缩杆9推动固定板10一端上升，使得固定板10进行倾斜，定位杆8对固定板10进行定位，从而可以根据周围的情况调节深度摄像头11、第一激光测距传感器12和第一红外摄像头17的检测位置，第一红外摄像头17对检测方位进行视屏监控，对检测公路边坡的表面情况进行实时的检测，深度摄像头11向监测的公路边坡发射连续的近红外脉冲，然后用传感器接收由物体反射回的光脉冲，通过比较发射光脉冲与经过物体发射的光脉冲的相位差，可以推算得到光脉冲之间的传输延迟进而得到物体相对于发射器的距离，最终得到一幅深度图像，第一激光测距传感器12对监测的公路边坡的距离进行检测，之后深度摄像头11将深度图像发送至单片机25，第一激光测距传感器12将距离数据发送至单片机25，第一红外摄像头17将监控的视屏数据发送至单片机25，方位角度传感器13检测深度摄像头11的倾斜角度，能见度传感器14对外界的能见度进行实时的检测，光强传感器15对外界的光线强度进行实时的检测，温湿度传感器16对外界的温湿度进行检测，之后将方位角度传感器13、能见度传感器14、光强传感器15和温湿度传感器16的检测数据发送至单片机25处进行处理，之后单片机25将监控的数据通过无线通信模块26对外联网传输，可以进行远程的监控，有效的对影响公路边坡滑坡事故的外界因素和司机行驶过程中影响安全的因素进行很好的检测，提升了监测的力度，提高了滑坡事故因素和影响安全的因素的预防效果，可以根据需要对检测的角度进行调节，同时提升了检测范围；
参照说明书附图2，通过设置预警机构18，见度传感器检测到外界能见度较低将数据发送至单片机25处，通过警报器22进行警报提示，同时LED灯21进行闪烁提示，光强传感器15检测光线强度，当在昏暗环境下时打开LED灯21进行灯光警示，根据深度摄像头11和温湿度传感器16检测到公路边坡和温湿度对公里边坡造成的影响，之后通过电子显示屏20对公路边坡的实际检测数据和警示信息进行显示，第二激光测距传感器23对公路车辆进行检测，第二红外摄像头28对道路上的车辆情况进行实时的监控，当检测到汽车时通过警报器22播放警示信息，LED灯21加强提示效果，进一步的对公路边坡的道路车辆情况信息实时的监控，提升警示效果，进一步增强安全预警效果。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于深度摄像头的公路边坡安全智能监测及预警装置，包括底座(1)，其特征在于：所述底座(1)顶部固定设有固定杆(2)，所述固定杆(2)顶部设有监测机构(3)；
所述监测机构(3)包括机箱(4)，所述机箱(4)内部设有步进电机(5)，所述步进电机(5)顶部设有转轴(6)，所述转轴(6)顶部设有调节板(7)，所述调节板(7)顶部固定设有定位杆(8)，所述定位杆(8)一侧设有电动伸缩杆(9)，所述电动伸缩杆(9)和定位杆(8)顶端均设有固定板(10)，所述固定板(10)一侧设有深度摄像头(11)，所述深度摄像头(11)底部固定设有第一激光测距传感器(12)，所述深度摄像头(11)顶部固定设有方位角度传感器(13)，所述方位角度传感器(13)顶部固定设有能见度传感器(14)，所述固定板(10)顶部固定设有光强传感器(15)，所述光强传感器(15)一侧设有温湿度传感器(16)，所述深度摄像头(11)正面固定设有第一红外摄像头(17)。
2.根据权利要求1所述的一种基于深度摄像头的公路边坡安全智能监测及预警装置，其特征在于：所述固定杆(2)一侧设有预警机构(18)，所述预警机构(18)包括横向杆(19)，所述横向杆(19)与固定杆(2)固定连接，所述横向杆(19)前侧面固定设有电子显示屏(20)。
3.根据权利要求2所述的一种基于深度摄像头的公路边坡安全智能监测及预警装置，其特征在于：所述电子显示屏(20)顶部和底部均设有LED灯(21)，所述电子显示屏(20)两侧均固定设有警报器(22)。
4.根据权利要求2所述的一种基于深度摄像头的公路边坡安全智能监测及预警装置，其特征在于：所述电子显示屏(20)一侧设有第二激光测距传感器(23)，所述固定杆(2)另一侧固定设有放置箱(24)，所述放置箱(24)内部固定设有单片机(25)。
5.根据权利要求4所述的一种基于深度摄像头的公路边坡安全智能监测及预警装置，其特征在于：所述单片机(25)底部设有无线通信模块(26)，所述无线通信模块(26)底部设有蓄电池(27)。
6.根据权利要求4所述的一种基于深度摄像头的公路边坡安全智能监测及预警装置，其特征在于：所述第二激光测距传感器(23)一侧设有第二红外摄像头(28)。
7.根据权利要求1所述的一种基于深度摄像头的公路边坡安全智能监测及预警装置，其特征在于：所述机箱(4)与固定杆(2)固定连接，所述步进电机(5)输出轴与转轴(6)固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于深度摄像头的公路边坡安全智能监测及预警装置，其特征在于：所述电动伸缩杆(9)输出轴和定位杆(8)顶端均与固定板(10)底部铰接。
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