CN111754714A - 一种安防监控系统及其监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及安全防范系统领域，具体为一种安防监控系统及其监控方法。其中系统包括监控终端主机和海量存储服务器，监控终端主机包括动态场景分析模块和静态场景分析模块；动态场景分析模块用于分析环境参数的动态变化；静态场景分析模块用于分析图像视频数据中的人体特征信息和物体特征信息；海量存储服务器存储有图像识别数据集。其中方法包括如下步骤：S1、初始化；S2：设定安全值；S3、动态场景分析；S4、静态场景分析预处理；S5、轮廓图像切割；S6、以图搜图。本发明通过各类传感器对监控区域进行动态监控，并通过大数据对视频图像特征进行提取，实现对可能发生的风险进行预先报警，提醒相关管理人员，从而避免危险事件发生。

Description

一种安防监控系统及其监控方法

技术领域

本发明涉及安全防范系统领域，具体为一种安防监控系统及其监控方法。

背景技术

安全防范系统是指以维护社会公共安全为目的，防入侵、防被盗、防破坏、防火、防暴和安全检查等措施。而为了达到防入侵、防盗、防破坏等目的，采用以电子技术、传感器技术和计算机技术为基础的安全防范技术的器材设备，并将其构成一个系统，由此应运而生的安全防范技术正逐步发展成为一项专门的安全防范技术学科。

视频监控系统作为安防监控中的一种重要手段，在安防建设中发挥着巨大的作用。视频作为非结构化的数据，不能够被计算机直接进行处理和分析。因此，对视频进行大数据应用时，必须要进行智能分析。通过智能视频分析可以减少很大一部分人工劳动，降低人力成本的投入，同时提升视频监控系统的工作效率。

授权公告号为CN102968875B的发明专利公开了一种电力台区防盗预警系统及其监控方法，该系统包括报警装置层、通信平台层、主站层、客户端层；线路末端监测装置与终端监测装置通讯连接，终端监测装置与GSM网络通讯连接，且GSM网络还分别与前置机、监控人手机通讯连接，前置机分别与前置机服务器、供电所客户端、110指挥中心客户端通讯连接；前置机服务器与数据库服务器通讯连接。该系统缺少对环境的动态监控和对物体特征的静态识别，监控系统需要人工识别海量的视频监控信息，不仅识别工作量大，而且识别准确率和效率低。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种安防监控系统及其监控方法，能够适配环境的动态监控和物体特征的静态识别，提高视频监控效果；解决了原先监控存在识别工作量大，识别准确率和效率低的问题。

（二）技术方案

为实现上述能够适配环境的动态监控和物体特征的静态识别，提高视频监控效果的目的，本发明提供如下技术方案：一种安防监控系统，包括监控区域、监控室、传输网络层和用户终端，所述监控区域中布设有至少一组前端监控层，所述监控室中布设有后端控制层；

所述前端监控层，用于采集所述监控区域内的图像视频信息和环境信息，并将图像视频信息和环境信息分别转化为图像视频数据和环境参数，所述前端监控层包括视频图像监控从机和环境参数监控从机；

所述后端控制层，用于接收、存储、显示图像视频数据和环境参数，其包括监控终端主机、海量存储服务器和监视器，所述监控终端主机包括动态场景分析模块和静态场景分析模块；所述动态场景分析模块用于分析环境参数的动态变化，其包括入侵检测模块、水灾分析模块、火灾分析模块和危险气体分析模块；所述静态场景分析模块用于分析图像视频数据中的人体特征信息和物体特征信息，其包括图像预处理模块、图像切割模块和图像比对模块；所述海量存储服务器存储有图像识别数据集；

所述用户终端，用于接收来自监控终端主机的预警信息，其包括手持移动设备中的应用程序。

可选的，所述视频图像监控从机包括用于采集视频图像与音频信号的摄像头采集模块，用于将视频图像与音频信号转变成图像视频数据的视频音频处理模块，以及用于将图像视频数据上传至监控终端主机的上传模块。

可选的，所述环境参数监控从机包括振动入侵探测器、热释电红外传感器、温湿度传感器、火焰传感器、烟雾传感器、可燃气体传感器和水浸传感器；所述环境参数包括监控区域中的机械震动数值、红外线能量数值、温度数值、湿度数值、火焰辐射强度、烟雾含量数值和可燃气含量数值。

可选的，所述监控终端主机还包括用于用户身份认证和分配使用权限的用户管理模块，用于设置视频图像监控从机参数的监控器控制模块，用于诊断视频图像监控从机和环境参数监控从机工作状态的设备诊断模块，用于将图像视频数据和环境参数存储到海量存储服务器的图像视频存储模块，用于生成预警信息的预警信息模块，以及用于将传输图像视频数据、环境参数上传至监控终端主机且将预警信息传输至用户终端的网络通信模块。

可选的，所述人体特征信息包括面部信息、性别信息、身高信息、服饰穿戴信息、携带物信息和运动姿态信息；所述物体特征信息包括物体形状信息、物体颜色信息、物体表面文字信息。

可选的，所述传输网络层包括以太网络模块、ZigBee无线传输模块、5G网络模块和Wi-Fi模块。

本发明还提供如下技术方案：一种安防监控系统的监控方法，包括如下步骤：

S1、初始化：在所述监控区域布置视频图像监控从机和环境参数监控从机，在监控室布置监控终端主机、海量存储服务器和监视器，搭建传输网络层；

S2：设定安全值：初始化完成时，通过所述环境参数监控从机采集监控区域的环境参数作为安全值；

S3、动态场景分析：初始化完成后，将环境参数监控从机采集的环境参数与安全值进行比较，判断监控区域是否存在人为入侵、水灾、火灾和危险气体泄漏，若存在，所述监控终端主机通过传输网络层发出预警信息至用户终端；

S4、静态场景分析预处理：所述图像预处理模块采用图像二值化法处理图像视频数据得到二值化图像，并对二值化图像采用最小二乘法进行图像边缘直线拟合，得到轮廓图像；

S5、轮廓图像切割：所述图像切割模块将轮廓图像沿着拟合直线切割，得到切割图像；

S6、以图搜图：所述图像比对模块提取图像识别数据集，通过感知哈希算法比较图像识别数据集中照片与切割图像的相似性，若相似度大于80%，提取与之匹配图像识别数据集中照片的人体特征信息和物体特征信息。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种安防监控系统及其监控方法，具备以下有益效果：

1.本发明通过各类传感器对监控区域进行动态监控，并通过大数据对视频图像特征进行提取，实现对可能发生的风险进行预先报警，提醒相关管理人员，从而避免危险事件发生，在提高视频监控效果的同时，也大大降低了监控管理人员的工作量；

2.本发明通过入侵检测模块、水灾分析模块、火灾分析模块和危险气体分析模块，可以快速判断监控区域内的危险类型，提醒用户终端随身随时报案，无地域限制，可简单方便，高效安全。

附图说明

图1为本发明的安防监控系统的系统框图；

图2为本发明中环境参数监控从机框图；

图3为本发明中监控终端主机框图；

图4为本发明的安防监控系统的监控方法流程图。

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。

实施例：请参阅图1，本发明提供了一种安防监控系统，包括监控区域、监控室、传输网络层和用户终端，监控区域中布设有至少一组前端监控层，监控室中布设有后端控制层。用户终端，用于接收来自监控终端主机的预警信息，其包括手持移动设备中的应用程序。传输网络层包括以太网络模块、ZigBee无线传输模块、5G网络模块和Wi-Fi模块。

前端监控层包括用于采集监控区域内的图像视频信息并转化为图像视频数据的频图像监控从机，以及用于采集监控区域内的环境信息转化为环境参数的环境参数监控从机。

视频图像监控从机包括用于采集视频图像与音频信号的摄像头采集模块（采用OV7670摄像头模块），用于将视频图像与音频信号转变成图像视频数据的视频音频处理模块（采用多功能视频处理模块 DM8168），以及用于将图像视频数据上传至监控终端主机的上传模块（采用ZigBee无线传输模块）。

请参阅图2，环境参数监控从机包括振动入侵探测器、热释电红外传感器、温湿度传感器、火焰传感器、烟雾传感器、可燃气体传感器和水浸传感器。振动入侵探测器采用B7110-5AJT1型振动探测器，用于检测监控区域中受到机械震动数值；热释电红外传感器采用LHl958型热释电红外传感器，用于检测监控区域出现的人体红外线能量数值；温湿度传感器采用NTH10 网络型温湿度传感器，用于检测监控区域中温度数值和湿度数值；火焰传感器采用火焰检测传感器C7027A 1049，用于检测监控区域中火焰辐射强度数值；烟雾传感器采用D4240风管型侦烟传感器，用于检测监控区域中烟雾含量数值；可燃气体传感器采用MQ-5可燃气体传感器，用于检测监控区域中可燃气含量数值；水浸传感器采用无线智能水浸传感器XMSH-MW81，用于于检测监控区域中是否浸水。环境参数监控从机采用STM32F103C8T6作为处理器，环境参数监控从机通过过ZigBee无线路由节点发送给监控终端主机。

后端控制层包括监控终端主机、海量存储服务器和监视器。海量存储服务器用于存储图像识别数据集以及图像视频数据和环境参数，图像识别数据集采用ImageNet数据集，为目前世界上图像识别最大的数据库。监视器用于显示接收到的图像视频数据和环境参数。监控终端主机包括动态场景分析模块和静态场景分析模块。

动态场景分析模块用于分析环境参数的动态变化，其包括入侵检测模块、水灾分析模块、火灾分析模块和危险气体分析模块。入侵检测模块、水灾分析模块、火灾分析模块和危险气体分析模块的输入端均电性连接网络通信模块的输出端，其中，入侵检测模块用于接收监控区域中受到机械震动数值、人体红外线能量数值，并判读是否超过安全阈值，若超出即存在有人入侵；水灾分析模块用于接收水浸传感器的信号，水浸传感器只有两种信号，一种表示监控区域浸水，另一种表示监控区域不浸水；火灾分析模块用于接收监控区域中温度数值、火焰辐射强度数值和烟雾含量数值，并判读是否超过安全阈值，若超出即存在火灾险情；危险气体分析模块用于接收监控区域中可燃气含量数值，并判读是否超过安全阈值，若超出即存在可燃性气体（主要是甲烷、丙烷）。

静态场景分析模块用于分析图像视频数据中的人体特征信息和物体特征信息，人体特征信息包括面部信息、性别信息、身高信息、服饰穿戴信息、携带物信息和运动姿态信息；物体特征信息包括物体形状信息、物体颜色信息、物体表面文字信息。静态场景分析模块包括图像预处理模块、图像切割模块和图像比对模块。

请参阅图3，监控终端主机还包括用于用户身份认证和分配使用权限的用户管理模块，用于设置视频图像监控从机参数的监控器控制模块，用于诊断视频图像监控从机和环境参数监控从机工作状态的设备诊断模块，用于将图像视频数据和环境参数存储到海量存储服务器的图像视频存储模块，用于生成预警信息的预警信息模块，以及用于将传输图像视频数据、环境参数上传至监控终端主机且将预警信息传输至用户终端的网络通信模块。

入侵检测模块、水灾分析模块、火灾分析模块和危险气体分析模块的输出端均电性连接预警信息模块的输入端，预警信息模块的输出端电性连接网络通信模块的输入端。入侵检测模块、水灾分析模块、火灾分析模块和危险气体均采用STC15W4K32S4 单片机，该单片机内置有用于存储安全阈值的存储器，以及用于比较环境参数与安全阈值的比较器。

请参阅图4，一种安防监控系统的监控方法，包括如下步骤：

S1、初始化：在监控区域布置视频图像监控从机和环境参数监控从机，在监控室布置监控终端主机、海量存储服务器和监视器，搭建传输网络层；

S2：设定安全值：初始化完成时，通过环境参数监控从机采集监控区域的环境参数作为安全值；

S3、动态场景分析：初始化完成后，将环境参数监控从机采集的环境参数与安全值进行比较，判断监控区域是否存在人为入侵、水灾、火灾和危险气体泄漏，若存在，监控终端主机通过传输网络层发出预警信息至用户终端；

S4、静态场景分析预处理：图像预处理模块采用图像二值化法处理图像视频数据得到二值化图像，并对二值化图像采用最小二乘法进行图像边缘直线拟合，得到轮廓图像；

S5、轮廓图像切割：图像切割模块将轮廓图像沿着拟合直线切割，得到切割图像；

S6、以图搜图：图像比对模块提取图像识别数据集，通过感知哈希算法比较图像识别数据集中照片与切割图像的相似性，若相似度大于80%，提取与之匹配图像识别数据集中照片的人体特征信息和物体特征信息。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种安防监控系统，其特征在于：包括监控区域、监控室、传输网络层和用户终端，所述监控区域中布设有至少一组前端监控层，所述监控室中布设有后端控制层；

所述前端监控层，用于采集所述监控区域内的图像视频信息和环境信息，并将图像视频信息和环境信息分别转化为图像视频数据和环境参数，所述前端监控层包括视频图像监控从机和环境参数监控从机；

所述后端控制层，用于接收、存储、显示图像视频数据和环境参数，其包括监控终端主机、海量存储服务器和监视器，所述监控终端主机包括动态场景分析模块和静态场景分析模块；所述动态场景分析模块用于分析环境参数的动态变化，其包括入侵检测模块、水灾分析模块、火灾分析模块和危险气体分析模块；所述静态场景分析模块用于分析图像视频数据中的人体特征信息和物体特征信息，其包括图像预处理模块、图像切割模块和图像比对模块；所述海量存储服务器存储有图像识别数据集；

所述用户终端，用于接收来自监控终端主机的预警信息，其包括手持移动设备中的应用程序。

2.根据权利要求1所述的一种安防监控系统，其特征在于：所述视频图像监控从机包括用于采集视频图像与音频信号的摄像头采集模块，用于将视频图像与音频信号转变成图像视频数据的视频音频处理模块，以及用于将图像视频数据上传至监控终端主机的上传模块。

3.根据权利要求1所述的一种安防监控系统，其特征在于：所述环境参数监控从机包括振动入侵探测器、热释电红外传感器、温湿度传感器、火焰传感器、烟雾传感器、可燃气体传感器和水浸传感器；所述环境参数包括监控区域中的机械震动数值、红外线能量数值、温度数值、湿度数值、火焰辐射强度、烟雾含量数值和可燃气含量数值。

4.根据权利要求1所述的一种安防监控系统，其特征在于：所述监控终端主机还包括用于用户身份认证和分配使用权限的用户管理模块，用于设置视频图像监控从机参数的监控器控制模块，用于诊断视频图像监控从机和环境参数监控从机工作状态的设备诊断模块，用于将图像视频数据和环境参数存储到海量存储服务器的图像视频存储模块，用于生成预警信息的预警信息模块，以及用于将传输图像视频数据、环境参数上传至监控终端主机且将预警信息传输至用户终端的网络通信模块。

5.根据权利要求1所述的一种安防监控系统，其特征在于：所述人体特征信息包括面部信息、性别信息、身高信息、服饰穿戴信息、携带物信息和运动姿态信息；所述物体特征信息包括物体形状信息、物体颜色信息、物体表面文字信息。

6.根据权利要求1所述的一种安防监控系统，其特征在于：所述传输网络层包括以太网络模块、ZigBee无线传输模块、5G网络模块和Wi-Fi模块。

7.一种采用权利要求1所述的安防监控系统的监控方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、初始化：在所述监控区域布置视频图像监控从机和环境参数监控从机，在监控室布置监控终端主机、海量存储服务器和监视器，搭建传输网络层；

S2：设定安全值：初始化完成时，通过所述环境参数监控从机采集监控区域的环境参数作为安全值；

S3、动态场景分析：初始化完成后，将环境参数监控从机采集的环境参数与安全值进行比较，判断监控区域是否存在人为入侵、水灾、火灾和危险气体泄漏，若存在，所述监控终端主机通过传输网络层发出预警信息至用户终端；

S4、静态场景分析预处理：所述图像预处理模块采用图像二值化法处理图像视频数据得到二值化图像，并对二值化图像采用最小二乘法进行图像边缘直线拟合，得到轮廓图像；

S5、轮廓图像切割：所述图像切割模块将轮廓图像沿着拟合直线切割，得到切割图像；

S6、以图搜图：所述图像比对模块提取图像识别数据集，通过感知哈希算法比较图像识别数据集中照片与切割图像的相似性，若相似度大于80%，提取与之匹配图像识别数据集中照片的人体特征信息和物体特征信息。

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