CN111310556A - 基于中小学学生区域防溺水安全监管系统及其监控方法 - Google Patents

基于中小学学生区域防溺水安全监管系统及其监控方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于中小学学生区域防溺水安全监管系统及其监控方法，设计中小学生安全技术领域，包括：广角摄像机，用于大范围的拍摄易溺水区域的图像数据；声光报警器，设置在广角摄像机上并且与服务器相连接，用于发出警报；服务器，与广角摄像机相连通，用于接收和分析广角摄像机所拍摄的图像数据；通讯模块，设置在服务器内，用于服务器与外界进行沟通并发出通知。本发明在溺水高发水域安装广角摄像机及声光报警器，预先根据湖面设定预警范围，当有人靠近规定的区域时，声光报警器发生鸣笛声或喊话预警。服务器中的显示屏可以第一时间将报警画面放大，并自主抓拍区域内影像。

Description

基于中小学学生区域防溺水安全监管系统及其监控方法
技术领域
本发明涉及中小学生安全技术领域，具体为一种基于中小学学生区域防 溺水安全监管系统。
背景技术
处于读书期间，尤其是中小学的学生，由于其自控能力较差，在炎热的 夏季，总会发生多起学生溺水的悲剧事故。目前学校、家长采取的办法，大 多是人工值守巡回，在河、湖、深池池等区域安排专门的值班人员不间断巡 视，这一方面需要耗用大量的劳动力和财力，另一方面，这种巡视的效果不 能让人满意，一不留神，就会有胆大的孩子、学生从巡视人员的眼皮子底下 溜过去，一旦发生落水事故，抢救不急就会酿成悲剧。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于中小学学生区域防溺水安全监管系统及 其监控方法，以解决上述背景技术中提出的由于其自控能力较差，在炎热的 夏季，总会发生多起学生溺水的悲剧事故的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于中小学学生区域防溺水安全监管系统，包括：
广角摄像机，用于大范围的拍摄易溺水区域的图像数据；
声光报警器，设置在广角摄像机上并且与服务器相连接，用于发出警报；
服务器，与广角摄像机相连通，用于接收和分析广角摄像机所拍摄的图像 数据；
通讯模块，设置在服务器内，用于服务器与外界进行沟通并发出通知。
一种基于中小学学生区域防溺水安全监管系统的监控方法
步骤1.广角摄像机采集监控河道区域的图像数据；
步骤2.将广角摄像机拍摄的图像数据划分成若干级别不同的危险区域，一 级危险区域、二级危险区域、禁止水域，其中一级危险区域、二级危险区域、 禁止水域的危险等级逐渐上升；
步骤3.服务器对该图像数据进行实时分析，如果服务器监测到图像中有活 体出现后，开启判断模式，并根据判断情况启动声光报警器或通讯模块。
步骤4.判断模式的判断方法为：
步骤41.服务器提取图像数据中活体出现时的第一帧图像，同时提取该第 一帧图像的前一帧图像；
步骤42.将该前一帧图像根据危险区域的划分情况，分割成与危险区域划 分情况一致的若干图像片一，服务器同时将包含活体出现时的第一帧图像在 内的之后的每一帧图像均分割成与危险区域划分情况一致的若干图像片二；
步骤43.服务器根据时间的顺序将图像片一和图像片二通过阴影检测算法 进行对比判断；进行对比判断时，服务器按照危险等级上升的顺序进行判断， 判断方法如下：
步骤431.当服务器判断出一级危险区域有人时，系统的声光报警器进行声 光报警；
步骤432.如果服务器判断出一级危险区域内有活体后接着又判断出二级 危险区域有人时，系统的声光报警器进行声光报警的同时，与危险区域负责 人发警报，反之进行步骤431；
步骤433.如果服务器判断出二级危险区域内有活体后判断出禁止水域内 发现有异常时，给该广角摄像机所在的区域的负责人发警报的同时，拨打110 电话报警，反之进行步骤432。
进一步的，如果服务器判断一级危险区域内有活体时，声光报警持续10 秒以上；如果持续十秒后，一级危险区域、二级危险区域或禁止水域中仍有 活体存在时，服务器给该广角摄像机所在的区域的负责人发通知。
进一步的，服务器能够录入河道所在区域附近的学校内所有学生的人脸 图像资料，服务器并对这些人脸图像资料提取特征点后存入数据库，并且每 个学生都对应存入一个监护人联系方式。
进一步的，服务器也对广角摄像机所拍摄的图像数据中的人脸进行人脸 识别，如果识别出危险区域内的人为学校学生时，服务器做出上述报警的同 时还会根据数据库中的所对应的监护人联系方式通知监护人。
进一步的，服务器还与显示屏相连接，广角摄像机所拍摄的图像数据可 以通过显示屏呈现出来供工作人员进行监控。
与现有技术相比，本发明提供了一种基于中小学学生区域防溺水安全监 管系统，具备以下有益效果：
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在溺水高发水域安装广 角摄像机及声光报警器，预先根据湖面设定预警范围，当有人靠近规定的区 域时，声光报警器发生鸣笛声或喊话预警。服务器中的显示屏可以第一时间 将报警画面放大，并自主抓拍区域内影像；
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所 需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明 的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前 提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
1广角摄像机，2服务器，3通讯模块，4显示屏，5禁止水域，6二级危 险区域，7一级危险区域，8声光报警器。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体 实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请 的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本 发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于 下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1：
请参阅图1，一种基于中小学学生区域防溺水安全监管系统，一种基于中小 学学生区域防溺水安全监管系统，包括：
广角摄像机1，用于大范围的拍摄易溺水区域的图像数据；
声光报警器8，设置在广角摄像机1上并且与服务器2相连接，用于发出警 报；
服务器2，与广角摄像机1相连通，用于接收和分析广角摄像机1所拍摄的 图像数据；
通讯模块3，设置在服务器2内，用于服务器2与外界进行沟通并发出通知。
实施例2：
在实施例1的基础上，一种基于中小学学生区域防溺水安全监管系统的监控 方法
步骤1.广角摄像机1采集监控河道区域的图像数据；
步骤2.将广角摄像机1拍摄的图像数据划分成若干级别不同的危险区域，一 级危险区域7、二级危险区域6、禁止水域5，其中一级危险区域7、二级危 险区域6、禁止水域5的危险等级逐渐上升；在划分危险区域时，将靠近河道 的一段长条形区域指定为二级危险区域，一级危险区域和二级危险区域的长 度是广角摄像机的拍摄长度，因为这里与河道相邻，越过二级危险区域就是 河道，所以这里比较危险，将与二级危险区域相邻的一端长条形区域指定为 一级危险区域，这里距离河道中间隔着二级危险区域，所以这里属于较危险区域，广角摄像机设置在河岸上，可以将一级危险区域、二级危险区域、禁 止水域全面覆盖。
步骤3.服务器2对该图像数据进行实时分析，如果服务器2监测到图像中有 活体出现后，开启判断模式，并根据判断情况启动声光报警器8或通讯模块3。 步骤4.判断模式的判断方法为：
步骤41.服务器2提取图像数据中活体出现时的第一帧图像，同时提取该第 一帧图像的前一帧图像；
步骤42.将该前一帧图像根据危险区域的划分情况，分割成与危险区域划分 情况一致的若干图像片一，服务器2同时将包含活体出现时的第一帧图像在 内的之后的每一帧图像均分割成与危险区域划分情况一致的若干图像片二；
步骤43.服务器2根据时间的顺序将图像片一和图像片二通过阴影检测算法 进行对比判断；进行对比判断时，服务器2按照危险等级上升的顺序进行判 断，判断方法如下：
步骤431.当服务器2判断出一级危险区域7有人时，系统的声光报警器8进 行声光报警；
步骤432.如果服务器2判断出一级危险区域7内有活体后接着又判断出二级 危险区域6有人时，系统的声光报警器8进行声光报警的同时，与危险区域 负责人发警报，反之进行步骤431；
步骤433.如果服务器2判断出二级危险区域6内有活体后判断出禁止水域5 内发现有异常时，给该广角摄像机1所在的区域的负责人发警报的同时，拨 打110电话报警，反之进行步骤432。
实施例3：
在实施例1的基础上，一种基于中小学学生区域防溺水安全监管系统的监控 方法
步骤1.广角摄像机1采集监控河道区域的图像数据；
步骤2.将广角摄像机1拍摄的图像数据划分成若干级别不同的危险区域，一 级危险区域7、二级危险区域6、禁止水域5，其中一级危险区域7、二级危 险区域6、禁止水域5的危险等级逐渐上升；
步骤3.服务器2对该图像数据进行实时分析，如果服务器2监测到图像中有 活体出现后，开启判断模式，并根据判断情况启动声光报警器8或通讯模块3。 步骤4.判断模式的判断方法为：
步骤41.服务器2提取图像数据中活体出现时的第一帧图像，同时提取该第 一帧图像的前一帧图像；
步骤42.将该前一帧图像根据危险区域的划分情况，分割成与危险区域划分 情况一致的若干图像片一，服务器2同时将包含活体出现时的第一帧图像在 内的之后的每一帧图像均分割成与危险区域划分情况一致的若干图像片二；
步骤43.服务器2根据时间的顺序将图像片一和图像片二通过阴影检测算法 进行对比判断；进行对比判断时，服务器2按照危险等级上升的顺序进行判 断，判断方法如下：
步骤431.当服务器2判断出一级危险区域7有人时，系统的声光报警器8进 行声光报警；
步骤432.如果服务器2判断出一级危险区域7内有活体后接着又判断出二级 危险区域6有人时，系统的声光报警器8进行声光报警的同时，与危险区域 负责人发警报，反之进行步骤431；
步骤433.如果服务器2判断出二级危险区域6内有活体后判断出禁止水 域5内发现有异常时，给该广角摄像机1所在的区域的负责人发警报的同时， 拨打110电话报警，反之进行步骤432。
如果服务器2判断一级危险区域7内有活体时，声光报警持续10秒以上； 如果持续十秒后，一级危险区域7、二级危险区域6或禁止水域5中仍有活体 存在时，服务器2给该广角摄像机1所在的区域的负责人发通知。
实施例4：
在实施例1的基础上，一种基于中小学学生区域防溺水安全监管系统的监控 方法。
步骤1.广角摄像机1采集监控河道区域的图像数据；
步骤2.将广角摄像机1拍摄的图像数据划分成若干级别不同的危险区域，一 级危险区域7、二级危险区域6、禁止水域5，其中一级危险区域7、二级危 险区域6、禁止水域5的危险等级逐渐上升；
步骤3.服务器2对该图像数据进行实时分析，如果服务器2监测到图像中有 活体出现后，开启判断模式，并根据判断情况启动声光报警器8或通讯模块3。 步骤4.判断模式的判断方法为：
步骤41.服务器2提取图像数据中活体出现时的第一帧图像，同时提取该第 一帧图像的前一帧图像；
步骤42.将该前一帧图像根据危险区域的划分情况，分割成与危险区域划分 情况一致的若干图像片一，服务器2同时将包含活体出现时的第一帧图像在 内的之后的每一帧图像均分割成与危险区域划分情况一致的若干图像片二；
步骤43.服务器2根据时间的顺序将图像片一和图像片二通过阴影检测算法 进行对比判断；进行对比判断时，服务器2按照危险等级上升的顺序进行判 断，判断方法如下：
步骤431.当服务器2判断出一级危险区域7有人时，系统的声光报警器8进 行声光报警；
步骤432.如果服务器2判断出一级危险区域7内有活体后接着又判断出二级 危险区域6有人时，系统的声光报警器8进行声光报警的同时，与危险区域 负责人发警报，反之进行步骤431；
步骤433.如果服务器2判断出二级危险区域6内有活体后判断出禁止水 域5内发现有异常时，给该广角摄像机1所在的区域的负责人发警报的同时， 拨打110电话报警，反之进行步骤432。
如果服务器2判断一级危险区域7内有活体时，声光报警持续10秒以上； 如果持续十秒后，一级危险区域7、二级危险区域6或禁止水域5中仍有活体 存在时，服务器2给该广角摄像机1所在的区域的负责人发通知。
服务器2能够录入河道所在区域附近的学校内所有学生的人脸图像资料， 服务器2并对这些人脸图像资料提取特征点后存入数据库，并且每个学生都 对应存入一个监护人联系方式。服务器2也对广角摄像机1所拍摄的图像数 据中的人脸进行人脸识别，如果识别出危险区域内的人为学校学生时，服务 器2做出上述报警的同时还会根据数据库中的所对应的监护人联系方式通知 监护人。
服务器2还与显示屏4相连接，广角摄像机1所拍摄的图像数据可以通 过显示屏4呈现出来供工作人员进行监控。
所述通过阴影检测算法判断的方法具体为:
步骤51、将当前帧源图像进行预处理：屏蔽当前帧源图像中的非重点区 域，并采用中值滤波处理；
步骤52：将预处理后的当前图像转化成灰度图；
步骤53、将当前帧预处理图像转化的灰度图与上一帧图像预处理后的灰 度图相减，获得各像素点的像素值的差值，将差值大于阈值的像素点作为疑 似前景点，如果有疑似前景点，执行下一步；否则，将下一帧图像设为当前 图像执行步骤51；
步骤54、将步骤51预处理后的当前帧图像转化为HSV图像，并与上一帧 源图像转化的HSV图像相减，将H、S的差值小于设定的阈值的像素点判断为 阴影，将H、S的差值大于设定的阈值的点作为前景点，然后提取所有前景点 区域的轮廓获得前景点区域，当前景点区域的面积大于设定的前景点区域的 面积阈值时，则判断当前帧图像有活体出现；否则无活体出现。
检测图像中是否有目标侵入的方法为比较当前图像和当前图像的前一帧 图像像素值，通过屏蔽当前帧源图像中的非重点区域，实现了只监控重点区 域。优选的，屏蔽当前帧源图像中的非重点区域的方法为将图像中非重点区 域的所有像素值设为0。首先通过灰度图的像素值的比较初步确定是否有活体 出现，再通过HSV图像进一步确定有目标侵入，确定目标侵入的准确度提高， 通过阴影检测算法，去除了图像中的阴影，避免因重点监控区域阴影进入而 产生误报警。
本系统在溺水高发水域安装广角摄像机及声光报警器，预先根据湖面设 定预警范围，当有人靠近规定的区域时，声光报警器发生鸣笛声或喊话预警。 服务器中的显示屏可以第一时间将报警画面放大，并自主抓拍区域内影像。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根 据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明 的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于中小学学生区域防溺水安全监管系统，包括：
广角摄像机(1)，用于大范围的拍摄易溺水区域的图像数据；
声光报警器(8)，设置在广角摄像机(1)上并且与服务器(2)相连接，用于发出警报；
服务器(2)，与广角摄像机(1)相连通，用于接收和分析广角摄像机(1)所拍摄的图像数据；
通讯模块(3)，设置在服务器(2)内，用于服务器(2)与外界进行沟通并发出通知。
2.一种如权利要求1所述的基于中小学学生区域防溺水安全监管系统的监控方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1.广角摄像机(1)采集监控河道区域的图像数据；
步骤2.将广角摄像机(1)拍摄的图像数据划分成若干级别不同的危险区域，一级危险区域(7)、二级危险区域(6)、禁止水域(5)，其中一级危险区域(7)、二级危险区域(6)、禁止水域(5)的危险等级逐渐上升；
步骤3.服务器(2)对该图像数据进行实时分析，如果服务器(2)监测到图像中有活体出现后，开启判断模式，并根据判断情况启动声光报警器(8)或通讯模块(3)。
步骤4.判断模式的判断方法为：
步骤41.服务器(2)提取图像数据中活体出现时的第一帧图像，同时提取该第一帧图像的前一帧图像；
步骤42.将该前一帧图像根据危险区域的划分情况，分割成与危险区域划分情况一致的若干图像片一，服务器(2)同时将包含活体出现时的第一帧图像在内的之后的每一帧图像均分割成与危险区域划分情况一致的若干图像片二；
步骤43.服务器(2)根据时间的顺序将图像片一和图像片二通过阴影检测算法进行对比判断；进行对比判断时，服务器(2)按照危险等级上升的顺序进行判断，判断方法如下：
步骤431.当服务器(2)判断出一级危险区域(7)有人时，系统的声光报警器(8)进行声光报警；
步骤432.如果服务器(2)判断出一级危险区域(7)内有活体后接着又判断出二级危险区域(6)有人时，系统的声光报警器(8)进行声光报警的同时，与危险区域负责人发警报，反之进行步骤431；
步骤433.如果服务器(2)判断出二级危险区域(6)内有活体后判断出禁止水域(5)内发现有异常时，给该广角摄像机(1)所在的区域的负责人发警报的同时，拨打110电话报警，反之进行步骤432。
3.一种如权利要求2所述的监控方法，其特征在于：如果服务器(2)判断一级危险区域(7)内有活体时，声光报警持续10秒以上；如果持续十秒后，一级危险区域(7)、二级危险区域(6)或禁止水域(5)中仍有活体存在时，服务器(2)给该广角摄像机(1)所在的区域的负责人发通知。
4.一种如权利要求2所述的监控方法，其特征在于：服务器(2)能够录入河道所在区域附近的学校内所有学生的人脸图像资料，服务器(2)并对这些人脸图像资料提取特征点后存入数据库，并且每个学生都对应存入一个监护人联系方式。
5.一种如权利要求4所述的监控方法，其特征在于：服务器(2)也对广角摄像机(1)所拍摄的图像数据中的人脸进行人脸识别，如果识别出危险区域内的人为学校学生时，服务器(2)做出上述报警的同时还会根据数据库中的所对应的监护人联系方式通知监护人。
6.一种如权利要求所述的监控方法，其特征在于：服务器(2)还与显示屏(4)相连接，广角摄像机(1)所拍摄的图像数据可以通过显示屏(4)呈现出来供工作人员进行监控。
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