CN112419686B - 一种桥梁撞击探测的多级判断报警与事件记录系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种桥梁撞击探测的多级判断报警与事件记录系统，包括：碰撞检测单元，包括信息采集模块、第一处理模块，所述信息采集模块用于采集所述桥梁的原始碰撞信息，摄像及信息处理与传输单元，包括控制单元、镜头模组、第二处理模块、AI处理模块、通讯模块和存储模块，所述第二处理模块与所述第一处理模块电性连接，该多级碰撞判断报警与事件记录系统将通过多维信息的采集，实现了初步的一级碰撞判断，将采集的信息进行信息处理与信号转换，利用阈值实现了二级碰撞判断，结合视频数据进行AI识别三级碰撞判断，最后通过视频设备记录的事件全程视频和实时视频查看实现事件的四级碰撞判断。

Description

一种桥梁撞击探测的多级判断报警与事件记录系统
技术领域
本发明属于安防系统技术领域，更具体地，涉及一种桥梁撞击探测的多级判断报警与事件记录系统。
背景技术
近年来，随着社会发展和国民经济的快速增长，安防形势越来越得到重点关注。近年来传感技术受到国内外的追捧，原有的传感设备主要是单一信息元的数值感知，如若需要同时对多信息源进行采集，则需多个传感设备集成，将数据回传后进行信息融合。随着高新技术的不断更新，传感技术向集成化、智能化、微小型化、低成本、节约资源与能源、减少环境污染等方面发展。集成化主要体现在硬件集成和软件集成两个方面，包括传感阵列的集成和多功能、多传感参数的复合传感器；例如信息处理与传感器的集成，数据集成与融合等。智能化侧重对传感信号的处理与识别技术、方法和装置同自校准、自诊断、自学习、自决策、自适应等智能技术结合。
现有的碰撞报警探测及报警主要是通过多种类型老式传感器感知碰撞发生，从而产生报警信息，使用中存在受到植被遮挡、桥面过车经过造成的振动、传感报警方法单一等情况，误报率较高，缺少多重报警判断机制。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种桥梁撞击探测的多级判断报警与事件记录系统，该多级碰撞判断报警与事件记录系统将通过多维信息的采集，实现了初步的一级碰撞判断，将采集的信息进行信息处理与信号转换，利用阈值实现了二级碰撞判断，结合视频数据进行AI识别三级碰撞判断，最后通过视频设备记录的事件全程视频和实时视频查看实现事件的四级碰撞判断，四级碰撞判断后产生报警信息，大大降低了误报情况，提升信息处理效率和事件报警的准确率。
为了实现上述目的，本发明提供一种桥梁撞击探测的多级判断报警与事件记录系统，包括：
碰撞检测单元，包括信息采集模块、第一处理模块，所述信息采集模块用于采集所述桥梁的原始碰撞信息；
摄像及信息处理与传输单元，包括控制单元、镜头模组、第二处理模块、AI处理模块、通讯模块和存储模块，所述第二处理模块与所述第一处理模块电性连接，所述镜头模组用于实时采集所述桥梁处的视频数据并存储至所述存储模块；
远程监控终端，通过所述通讯模块与所述第二处理模块通讯连接；
所述第一处理模块用于：规范化处理所述原始碰撞信息并生成碰撞数据，以及根据预设的碰撞参数阈值判断是否达到报警阈值，若判断达到所述报警阈值则将所述碰撞数据、所述原始碰撞信息发送至所述第二处理模块；
所述第二处理模块用于：根据所述原始碰撞信息的采集时间向所述控制单元发送获取指令，所述获取指令中包括所述采集时间；
所述控制单元用于：根据所述获取指令向所述AI处理模块发送AI解析视频指令；
所述AI处理模块用于：根据所述AI解析视频指令从所述存储模块中提取对应所述采集时间的视频数据，并对所述视频数据中撞击所述桥梁的车辆的车辆信息进行识别，同时分析判断所述视频数据中是否存在疑似碰撞事件，若判断存在疑似碰撞事件，则将识别出的车辆信息以及对应所述采集时间的视频数据发送至所述第二处理模块；
所述第二处理模块还用于：将所述原始碰撞信息、所述车辆信息以及对应所述采集时间的视频数据发送至所述远程监控终端，以进行人工判断。
可选地，所述信息采集模块包括：加速度采集模块、位移采集模块、撞击力采集模块、角速度采集模块和线速度采集模块。
可选地，所述碰撞检测单元设置有蓄电池，所述蓄电池连接有太阳能供电单元，所述第二处理模块与所述太阳能供电单元连接，用于监控所述太阳能供电单元的供电状态和所述碰撞检测单元的用电量。
可选地，所述摄像及信息处理与传输单元还包括自检模块，所述自检模块与所述通讯模块电性连接，用于检测所述摄像及信息处理与传输单元的运行状态。
可选地，所述摄像及信息处理与传输单元还包括图像处理模块，所述图像处理模块用于在所述AI处理模块无法识别出所述车辆信息的情况下，将对应所述采集时间的视频数据进行优化处理后传给所述AI处理模块，以使所述AI处理模块再次进行识别。
可选地，所述AI处理模块设置有AI图形库，所述AI图形库内存储有多种发生碰撞事件情形的图片。
可选地，所述碰撞检测单元还包括信号转换模块和电压放大模块，所述信号转换模块用于将所述第一处理模块规范化处理后的原始碰撞信息转换为数字信号，所述电压放大模块用于对所述数字信号的电压进行放大并返回给所述第一处理模块，以生成所述碰撞数据。
可选地，所述对应所述采集时间的视频数据为包括所述采集时间的前后至少一分钟的视频数据。
可选地，所述通讯模块包括4G模块和/或5G模块。
可选地，所述远程监控终端包括管理系统和移动端。
本发明提供一种桥梁撞击探测的多级判断报警与事件记录系统，其有益效果在于：
1、该多级碰撞判断报警与事件记录系统将通过多维信息的采集，实现了初步的一级碰撞判断，将采集的信息进行信息处理与信号转换，利用阈值实现了二级碰撞判断，结合视频数据进行AI识别三级碰撞判断，最后通过视频设备记录的事件全程视频和实时视频查看实现事件的四级碰撞判断，四级碰撞判断后产生报警信息，大大降低了误报情况，提升信息处理效率和事件报警的准确率；
2、该多级碰撞判断报警与事件记录系统把基于AI识别与计算的模块前置到了现场，大大缩短了数据处理时间，在收到报警信息时即可初步了解车牌信息，提升了处置效率。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种桥梁撞击探测的多级判断报警与事件记录系统的结构示意图。
附图标记说明：
1、第一处理模块；2、第二处理模块；3、信息采集模块；4、信号转换模块；5、电压放大模块；6、通讯模块；7、控制单元；8、AI处理模块；9、存储模块；10、自检模块；11、图像处理模块；12、太阳能供电单元；13、蓄电池、14、镜头模组。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种桥梁撞击探测的多级判断报警与事件记录系统的结构示意图。
如图1所示，一种桥梁撞击探测的多级判断报警与事件记录系统，包括：
碰撞检测单元，包括信息采集模块3、第一处理模块1，信息采集模块3用于采集桥梁的原始碰撞信息；
摄像及信息处理与传输单元，包括控制单元7、镜头模组14、第二处理模块2、AI处理模块8、通讯模块6和存储模块9，第二处理模块2与第一处理模块1电性连接，镜头模组14用于实时采集桥梁处的视频数据并存储至存储模块9；
远程监控终端，通过通讯模块6与第二处理模块2通讯连接；
第一处理模块1用于：规范化处理原始碰撞信息并生成碰撞数据，以及根据预设的碰撞参数阈值判断是否达到报警阈值，若判断达到报警阈值则将碰撞数据、原始碰撞信息发送至第二处理模块2；
第二处理模块2用于：根据原始碰撞信息的采集时间向控制单元7发送获取指令，获取指令中包括采集时间；
控制单元7用于：根据获取指令向AI处理模块8发送AI解析视频指令；
AI处理模块8用于：根据AI解析视频指令从存储模块9中提取对应采集时间的视频数据，并对视频数据中撞击桥梁的车辆的车辆信息进行识别，同时分析判断视频数据中是否存在疑似碰撞事件，若判断存在疑似碰撞事件，则将识别出的车辆信息以及对应采集时间的视频数据发送至第二处理模块2；
第二处理模块2还用于：将原始碰撞信息、车辆信息以及对应采集时间的视频数据发送至远程监控终端，以进行人工判断。
具体的，将信息处理、融合、分析、识别、传输等功能与设备进行了高度集成，基于AI技术的信息识别与事件判断在设备端自动化快速识别与处理，第一处理模块1的阈值比较可排除大部分误报，AI处理模块8的自动化识别加快处理进程，方便人工最终判断，多级的判断提升信息处理效率和事件报警的准确率。
具体的，碰撞检测单元：
信息采集模块3由能够测量加速度、位移、撞击力、角速度和线速度的传感器进行集成，其采集数值的输出端与第一处理模块1的输入端相连接，在第一处理模块1中对所采集的原始信息进行规范化处理，将第一处理模块1输出的信息值作为信号转换模块4的输入，信号转换模块4是将输入的模拟数据进行数字转换，输出转换后的电信号，将转换后的电信号作为电压放大器的输入，进行电压放大，放大后的电信号再作为第一处理模块1的输入项，进行信号第一次判断，达到报警、传输阈值的电压值再输出，同时传输的数据还包括原始探测时间、原始采集信息等数据，同时碰撞检测单元可采用锂电池供电。
摄像及信息处理与传输单元：
1)第二处理模块2的输入为来自碰撞检测单元信息第一处理模块1的输出，以及监测太阳能供电单元12所传出的用电状态/电量。
2)第二处理模块2在信息第一处理模块1输入的基础上，进行处理后信息的时间及原始数据采集的时间的提取，同时生成视频获取指令，将提取的时间和指令同时传输给控制单元7。
3)控制单元7的接收第二处理模块2所传输的时间和获取指令，当收到时间和获取指令时，立即输出AI解析视频指令给AI处理模块8，立即输出图像处理指令给图像处理模块11。
4)摄像及信息处理与传输单元的镜头模组14实时采集视频，将采集的视频存储在本地视频的存储模块9中。
5)AI处理模块8在接收到AI视频指令时，对指令进行解析，得出原始数据采集时间，将对应时间的前后各1分钟视频数据从本地视频的存储模块9中提取，并进行基于视频数据的车牌识别。
6)AI处理模块8设置有AI图形库，AI处理模块8在获取的原始视频数据基础上，将视频数据与AI图形库做对比，分析得出获取的视频数据中是否存在疑似的碰撞事件。
7)在步骤5)和6)的基础上，若6)分析得出存在疑似碰撞事件，且5)识别到疑似的车牌信息，则将车牌号、利用AI处理模块8解析的事件过程图片、该有效视频一并传输至第二处理模块2中。
8)如果5)第一次尝试没有识别出有效车牌信息，6)第一次尝试没有分析出碰撞证据，则AI处理模块8向控制单元7返回处理结果，由控制单元7再向图像处理模块11发出图像处理指令。
9)图像处理模块11接收到来自控制单位发出的图像处理指令时，对指令进行解析，得出原始数据采集时间，将对应时间的前后各1分钟视频数据从本地视频的存储模块9中提取，图像处理模块11自动对视频数据进行锐化、白平衡、补光、平滑、对比度增强等图像处理，并将经过处理的数据输入至本地视频的存储模块9，及发送至AI处理模块8。
10)记录碰撞事件的有效视频、识别出的车牌信息、碰撞产生的原始信息均输入至第二处理模块2，再由第二处理模块2输出碰撞报警信息至4G模块；
11)4G模块将报警信息通过4G网络传送至管理系统和移动端
12)设备自检模块10将定时对设备运行情况进行自检，定时生成自检日志通过4G模块传输至管理系统。
13)管理系统和移动端接收到报警信息时，可通过人工查看方式进行报警判断。
在本实施例中，信息采集模块3包括：加速度采集模块、位移采集模块、撞击力采集模块、角速度采集模块和线速度采集模块。
具体的，多维采集碰撞信息，将各项信息综合比对，避免受到植被遮挡、桥面过车经过造成的振动、传感报警方法单一等因素影响检测出现误报，提高判断的可靠性。
在本实施例中，碰撞检测单元设置有蓄电池13，蓄电池13连接有太阳能供电单元12，第二处理模块2与太阳能供电单元12连接，用于监控太阳能供电单元12的供电状态和碰撞检测单元的用电量。
在本实施例中，摄像及信息处理与传输单元还包括自检模块10，自检模块10与通讯模块6电性连接，用于检测摄像及信息处理与传输单元的运行状态。
具体的，自检模块10将定时对多级碰撞判断报警与事件记录系统运行情况进行自检，定时生成自检日志通过通讯模块6传输至远程监控终端
在本实施例中，摄像及信息处理与传输单元还包括图像处理模块11，图像处理模块11用于在AI处理模块8无法识别出车辆信息的情况下，将对应采集时间的视频数据进行优化处理后传给AI处理模块8，以使AI处理模块8再次进行识别。
具体的，AI处理模块8判断存在疑似碰撞事件，但无法识别出的车辆信息，将无法识别有效车辆信息反馈第二处理模块2，第二处理模块2发送获取指令，控制单元7再次接受获取指令后发出解析指令和图像处理指令，图像处理模块11接收到来自控制单元7发出的图像处理指令时，对指令进行解析，得出原始数据采集时间，将视频数据从存储模块9中提取和优化，图像处理模块11对视频数据进行锐化、白平衡、补光、平滑、对比度增强等图像处理，并将经过处理的数据输入至存储模块9，AI处理模块8提取优化后的数据进行分析判断，并将识别出的车辆信息以及对应采集时间的视频数据发送至第二处理模块2。
在本实施例中，AI处理模块8设置有AI图形库，AI图形库内存储有多种发生碰撞事件情形的图片。
具体的，AI图形库中主要为车辆撞击桥涵相关的图形样本。
在本实施例中，碰撞检测单元还包括信号转换模块4和电压放大模块5，信号转换模块4用于将第一处理模块1规范化处理后的原始碰撞信息转换为数字信号，电压放大模块5用于对数字信号的电压进行放大并返回给第一处理模块1，以生成碰撞数据。
在本实施例中，对应采集时间的视频数据为包括采集时间的前后至少一分钟的视频数据。
具体的，车辆高速行驶，需要留存足够时长的视频数据进行分析，保证分析结果准确，同时方便人工判断碰撞发生的起因和后序结果。
在本实施例中，通讯模块6包括4G模块和/或5G模块。
在本实施例中，远程监控终端包括管理系统和移动端。
本实施例的多级碰撞判断报警与事件记录系统使用时，以有超高车辆撞击桥涵为例，先利用摄像头鸭嘴支架和太阳能供单元专用支架，将镜头模组14和太阳能供电单元12进行固定，再将其通过采用U型抱箍固定于铁路跨公路桥涵等铁路围栏外侧，距离地面距离取决于桥涵限高距离，镜头模组14调整角度至覆盖所需探测区域，信息采集模块3通过通讯线与镜头模组14利用航空插头连接，利用抱箍安装在桥体现有栅栏且靠近桥体下面，安装空隙填充垫片，保证信息采集模块3安装的牢固，信息采集模块3处于常开状态，同时镜头模组14内部放置4G通信卡，保持常开状态，镜头模组14如补光、曝光时间等可通过管理软件调节；
当超高车辆撞击桥涵时，当超高车辆撞击桥涵时，安装在桥体的信息采集模块3采集加速度、撞击力、角速度、位移和线速度，将采集数据上传第一处理模块1比对预设阈值进行一级碰撞判断；当个别数值超过预设阈值时，将同一时间采集的全部数据传输至第一处理模块1，第一处理模块1规范化处理后采集的全部数据，通过信号转换模块4用于将转换为数字信号，通过电压放大模块5将数字信号的电压放大并返回给第一处理模块1，第一处理模块1根据数字信号进行二级碰撞判断，并将二级判断结果和原始的采集数据上传第二处理模块2，第二处理模块2接收到来自第一处理模块1的数据后，发出获取指令至控制单元7，由控制单元7发出AI解析视频指令，AI处理模块8根据AI解析视频指令从存储模块9中提取对应采集时间的视频数据，并对视频数据中撞击桥梁的车辆的车辆信息进行识别，进行三级碰撞判断，将识别出的车辆信息以及对应采集时间的视频数据发送至第二处理模块2，第二处理模块2通过4G模块传送至管理系统和移动端，用户通过查看报警信息及视频，实现事件的四级碰撞判断与程度评估。
综上，一种桥梁撞击探测的多级判断报警与事件记录系统将信息处理、融合、分析、识别、传输等功能与设备进行了高度集成，基于AI技术的信息识别与事件判断在设备端自动化快速识别与处理，第一处理模块1的阈值比较可排除大部分误报，AI处理模块8的自动化识别加快处理进程，方便人工最终判断，多级的判断提升信息处理效率和事件报警的准确率。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种桥梁撞击探测的多级判断报警与事件记录系统，其特征在于，包括：
碰撞检测单元，包括信息采集模块、第一处理模块，所述信息采集模块用于采集所述桥梁的原始碰撞信息；
摄像及信息处理与传输单元，包括控制单元、镜头模组、第二处理模块、AI处理模块、通讯模块和存储模块，所述第二处理模块与所述第一处理模块电性连接，所述镜头模组用于实时采集所述桥梁处的视频数据并存储至所述存储模块；
远程监控终端，通过所述通讯模块与所述第二处理模块通讯连接；
所述第一处理模块用于：规范化处理所述原始碰撞信息并生成碰撞数据，以及根据预设的碰撞参数阈值判断是否达到报警阈值，若判断达到所述报警阈值则将所述碰撞数据、所述原始碰撞信息发送至所述第二处理模块；
所述第二处理模块用于：根据所述原始碰撞信息的采集时间向所述控制单元发送获取指令，所述获取指令中包括所述采集时间；
所述控制单元用于：根据所述获取指令向所述AI处理模块发送AI解析视频指令；
所述AI处理模块用于：根据所述AI解析视频指令从所述存储模块中提取对应所述的视频数据，并对所述视频数据中撞击所述桥梁的车辆的车辆信息进行识别，同时分析判断所述视频数据中是否存在疑似碰撞事件，若判断存在疑似碰撞事件，则将识别出的车辆信息以及对应所述采集时间的视频数据发送至所述第二处理模块；
所述第二处理模块还用于：将所述原始碰撞信息、所述车辆信息以及对应所述采集时间的视频数据发送至所述远程监控终端，以进行人工判断；
当超高车辆撞击桥涵时，安装在桥体的信息采集模块采集加速度、撞击力、角速度、位移和线速度，将采集数据上传第一处理模块比对预设阈值进行一级碰撞判断；当个别数值超过预设阈值时，将同一时间采集的全部数据传输至第一处理模块，第一处理模块规范化处理后采集的全部数据，通过信号转换模块用于将转换为数字信号，通过电压放大模块将数字信号的电压放大并返回给第一处理模块，第一处理模块根据数字信号进行二级碰撞判断，并将二级判断结果和原始的采集数据上传第二处理模块，第二处理模块接收到来自第一处理模块的数据后，发出获取指令至控制单元，由控制单元发出AI解析视频指令，AI处理模块根据AI解析视频指令从存储模块中提取对应采集时间的视频数据，并对视频数据中撞击桥梁的车辆的车辆信息进行识别，进行三级碰撞判断，将识别出的车辆信息以及对应采集时间的视频数据发送至第二处理模块，第二处理模块通过通讯模块传送至远程监控终端，用户通过查看报警信息及视频，实现事件的四级碰撞判断与程度评估。
2.根据权利要求1所述的一种桥梁撞击探测的多级判断报警与事件记录系统，其特征在于，所述信息采集模块包括：加速度采集模块、位移采集模块、撞击力采集模块、角速度采集模块和线速度采集模块。
3.根据权利要求1所述的一种桥梁撞击探测的多级判断报警与事件记录系统，其特征在于，所述碰撞检测单元设置有蓄电池，所述蓄电池连接有太阳能供电单元，所述第二处理模块与所述太阳能供电单元连接，用于监控所述太阳能供电单元的供电状态和所述碰撞检测单元的用电量。
4.根据权利要求1所述的一种桥梁撞击探测的多级判断报警与事件记录系统，其特征在于，所述摄像及信息处理与传输单元还包括自检模块，所述自检模块与所述通讯模块电性连接，用于检测所述摄像及信息处理与传输单元的运行状态。
5.根据权利要求1所述的一种桥梁撞击探测的多级判断报警与事件记录系统，其特征在于，所述摄像及信息处理与传输单元还包括图像处理模块，所述图像处理模块用于在所述AI处理模块无法识别出所述车辆信息的情况下，将对应所述采集时间的视频数据进行优化处理后传给所述AI处理模块，以使所述AI处理模块再次进行识别。
6.根据权利要求1所述的一种桥梁撞击探测的多级判断报警与事件记录系统，其特征在于，所述AI处理模块设置有AI图形库，所述AI图形库内存储有多种发生碰撞事件情形的图片。
7.根据权利要求1所述的一种桥梁撞击探测的多级判断报警与事件记录系统，其特征在于，所述碰撞检测单元还包括信号转换模块和电压放大模块，所述信号转换模块用于将所述第一处理模块规范化处理后的原始碰撞信息转换为数字信号，所述电压放大模块用于对所述数字信号的电压进行放大并返回给所述第一处理模块，以生成所述碰撞数据。
8.根据权利要求1所述的一种桥梁撞击探测的多级判断报警与事件记录系统，其特征在于，所述对应所述采集时间的视频数据为包括所述采集时间的前后至少一分钟的视频数据。
9.根据权利要求1所述的一种桥梁撞击探测的多级判断报警与事件记录系统，其特征在于，所述通讯模块包括4G模块和/或5G模块。
10.根据权利要求1所述的一种桥梁撞击探测的多级判断报警与事件记录系统，其特征在于，所述远程监控终端包括管理系统和移动端。
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