CN113438443A - 一种具有图像特征识别功能的应急场所监测预警系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有图像特征识别功能的应急场所监测预警系统，包括若干个预警节点与至少一个监控值班室，所述预警节点包括：数据存储模块、用于对预警节点周边的岸边及水面进行视频录制的视频录制模块、用于对水体水文数据进行采集的水文数据采集模块、用于在紧急情况时发出警报的警报模块，所述警报模块包括高音喇叭与LED指示牌，所述监控值班室包括服务器；本发明可对位于水中的人员进行动作识别，以在平时监测周边游泳、钓鱼、滑冰等人员信息，并利用卷积神经网络图像识别系统判定是否有人员发生溺水现象，以及时通过警报模块发出警报，通知附近人员及时进行救援，提高了附近人员的安全性，做到真正的平战结合。

Description

一种具有图像特征识别功能的应急场所监测预警系统
技术领域
本发明涉及一种应急响应系统，具体是一种具有图像特征识别功能的应急场所监测预 警系统。
背景技术
水文监测预警系统主要用于监视河流湖泊水利运行情况。在线监测系统，通过各种探 测器，探测到水利的温度、湿度、风速、风向、雨量、水质、水流速、水量、视频图像或 图片等数字化信息，通过GPRS/CDMA通道，上传到在线监测监视中心，同时可通过内部网 登录各种内部管理系统和调度自动化系统。监控中心设有LCD拼接大屏幕系统，各种在线 监测数据、图像、视频和抢修车辆位置等信息能直观显示在大屏幕上，使监控人员能及时 监视现场情况，准确判断状态，指挥车辆和人员处理各种检修和抢修工作。
然而现有的水文监测预警系统，大多只用于对水文数据进行检测，而其搭在的各种录 像监控设备无法用于观察桥梁、水面漂浮物等信息，无法对人员水面活动如游泳、滑冰、 钓鱼等进行观察，不能及时主动的发现溺水人员，没有充分发挥各项设备的作用，不能有 效的实现平战结合的检测预警系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有图像特征识别功能的应急场所监测预警系统，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：
一种具有图像特征识别功能的应急场所监测预警系统，包括若干个预警节点与至少一 个监控值班室，所述预警节点包括：处理器、数据存储模块、用于对预警节点周边的岸边 及水面进行视频录制的视频录制模块、用于对水体水文数据进行采集的水文数据采集模 块、用于在紧急情况时发出警报的警报模块，所述警报模块包括高音喇叭与LED指示牌，所述监控值班室包括服务器、人机交互模块、声光报警器，所述服务器包括用于对视频录制模块所录制的视频内容中的人物进行动作识别的人像动作识别模块，以及对水面人员状态进行识别的溺水识别模块，所述预警节点还包括用于与服务器进行数据传输的数据传输模块。
作为本发明进一步的方案：所述水文数据采集模块包括：通过浮标装置安装在水体液 面以下的PH传感器、氨氮传感器、温度传感器、浊度传感器、磷酸盐传感器、溶解氧传感器，以及通过支架固定在水面上方的雷达水位仪、雷达流速仪，其中，
所述PH传感器，用于监测水体的PH值；
所述氨氮传感器，用于监测水体的氨氮含量；
温度传感器，用于监测水体的温度；
浊度传感器，用于监测水体内的悬浮颗粒量；
磷酸盐传感器，用于监测水体的磷酸盐含量；
溶解氧传感器，用于监测氧气在水中的溶解量；
雷达水位仪，用于通过电磁波监测水体液面高度；
雷达流速仪，用于通过多普勒效应监测水体流速。
作为本发明进一步的方案：所述视频录制模块包括多个若干个CCD摄像机与若干个红 外摄像机，以分别在光照充足时进行高清拍摄，及在光照不足时进行辅助拍摄。
作为本发明进一步的方案：所述预警节点还包括，图片截取模块，用于以设定的频率 对视频录制模块所录制的视频内容进行图片截取；
图片识别模块，用于对图片截取模块所截取的图片进行识别，判断所述图片中是否有 人像存在，并判断人像是否在水中。
作为本发明进一步的方案：当所述图片识别模块判断图片中存在人像时，处理器将对 应时间段内的视频标记为一级；
当所述图片识别模块判断图片中的人像在水中时，处理器将对应时间段内的视频标记 为二级。
作为本发明进一步的方案：所述溺水识别模块优先对人像判定为在水中的图片进行识 别，所述人像动作识别模块优先对人像判定为在水中的图片进行识别。
作为本发明进一步的方案：所述人机交互模块包括若干个用于显示监控画面的显示 屏，所述显示屏优先播放含有一级标记与二级标记的视频画面。
作为本发明进一步的方案：所述溺水识别模块的判定结果包括“溺水”、“非溺水”与“疑似溺水”，其中，
对判定结果为“非溺水”的图片及对应的视频不做处理；
将判定结果为“溺水”的图片及对应的视频主动投放至监控值班室内的显示屏上，并 启动预警节点的警报模块与监控值班室内的声光报警器；
将判定结果为“疑似溺水”的图片及对应的视频片段主动投放至监控值班室内的显示 屏上，并启动声光报警器，提示值班人员进行判断。
作为本发明进一步的方案：所述预警节点与监控值班室还分别包括紧急呼叫对讲模块 A与紧急呼叫对讲模块B，其中，所述紧急呼叫对讲模块A包括紧急呼叫按钮、摄像头、麦克风与扬声器，所述紧急呼叫对讲模块B包括应答按钮、显示屏、麦克风与扬声器。
作为本发明再进一步的方案：上述的一种具有图像特征识别功能的应急场所监测预警 系统，其使用方法包括：水文数据采集预警：利用位于水中的PH传感器监测水体的PH值， 利用位于水中的氨氮传感器监测水体的氨氮含量，利用位于水中的温度传感器监测水体的 温度，利用位于水中的浊度传感器间隔水体内的悬浮颗粒量；利用位于水中的磷酸盐传感 器监测水体的磷酸盐含量，利用位于水中的溶解氧传感器监测氧气在水中的溶解量，利用 位于水面上方的雷达水位仪监测水体的液面高度，利用位于水面上方的雷达流速仪检测水 体流速，处理器将水文数据采集模块所采集的水文数据备份至数据存储模块中，并通过数 据传输模块发送一份水文数据至服务器，服务器对所获取的水文数据进行处理计算，并根 据当前水体的水质、水流情况，评估发生洪水的概率，做出预警；
附近人员行为检测：利用CCD摄像机与红外摄像机对预警节点四周进行视频监控，图 片截取模块每0.1-3秒对监控视频进行一次截图，图片识别模块对截图进行识别，判定图 片中是否有人像存在，并判断人像是否在水中，当图片识别模块判断图片中存在人像时， 处理器将对应时间段内的视频标记为一级，当图片识别模块判断图片中的人像在水中时， 处理器将对应时间段内的视频标记为二级，监控值班室内的显示屏优先播放含有一级标记 与二级标记的视频画面；人像动作识别模块与溺水识别模块分别对包含有人像的截图进行 识别判定，当溺水识别模块的判定结果包括“溺水”、“非溺水”与“疑似溺水”，其中，对判定结果为“非溺水”的图片及对应的视频不做处理；将判定结果为“溺水”的图片及 对应的视频主动投放至监控值班室内的显示屏上，并启动预警节点的警报模块与监控值班室内的声光报警器；将判定结果为“疑似溺水”的图片及对应的视频片段主动投放至监控值班室内的显示屏上，并启动声光报警器，提示值班人员进行判断；
紧急呼叫：当预警节点附近的人员遇到或发现紧急情况时，可通过紧急呼叫对讲模块 A呼叫监控值班室；
当出现防汛应急响应时，值班人员可通过高音喇叭及LED指示牌引导预警节点附近的 人员及时疏散。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过视频录制模块、图片截取模块、图片识别模块、人像动作识别模块、溺水识别模块的设置，可对位于水中的人员进行动作识别，以在平时监测周边游泳、钓鱼、滑冰等人员信息或桥梁、漂流物等物体信息，并利用卷积神经网络图像识别系统判定是否有人员发生溺水现象，向监控值班室发出灾情或突发事件报警，以及时通过警报模块发出警报，通知附近人员及时进行救援或指导撤离，提高了附近人员的安全性，在平时以水域周围监测管理为主，遇到灾情或突发事件时作为应急预警与救援的辅助系统，做到真正的平战结合。
2、本发明中，红外摄像机不仅可在光线不佳的状态下清晰直观的观察水面人员的活 动状态，同时可利用红外热成像技术直接检测水面人员的体温状况，从而及时发现出现失 温现象的人员，并作出预警，以保障水面人员的人生安全。
3、本发明通过水文数据采集模块的设置，可对水文数据进行实时的监测采集，并通 过服务器对所获取的水文数据进行处理计算，根据当前水体的水质、水流情况，评估发生 洪水的概率，做出预警。
4、本发明中，当预警节点附近的人员遇到或发现紧急情况时，可通过紧急呼叫对讲 模块A呼叫监控值班室的值班人员，并进行实时对讲，从而便于值班人员及时作出相应。
附图说明
图1为一种具有图像特征识别功能的应急场所监测预警系统的结构框图。
图2为一种具有图像特征识别功能的应急场所监测预警系统中水文数据采集模块的结 构框图。
图3为一种具有图像特征识别功能的应急场所监测预警系统中紧急呼叫对讲模块A与 紧急呼叫对讲模块B的结构框图。
图4为一种具有图像特征识别功能的应急场所监测预警系统中警报模块的结构框图。
图5为一种具有图像特征识别功能的应急场所监测预警系统中图像识别的流程图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下将结合 实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解 释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它 可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗 示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二” 的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
请参阅图1～5，本发明中，一种具有图像特征识别功能的应急场所监测预警系统，包 括若干个预警节点与至少一个监控值班室，所述预警节点包括：处理器、数据存储模块、用于对预警节点周边的岸边及水面进行视频录制的视频录制模块、用于对水体水文数据进行采集的水文数据采集模块、用于在紧急情况时发出警报的警报模块，所述警报模块包括高音喇叭与LED指示牌，所述监控值班室包括服务器、人机交互模块、声光报警器，所述 服务器包括用于对视频录制模块所录制的视频内容中的人物进行动作识别的人像动作识 别模块，以及对水面人员状态进行识别的溺水识别模块，所述预警节点还包括用于与服务 器进行数据传输的数据传输模块。
所述水文数据采集模块包括：通过浮标装置安装在水体液面以下的PH传感器、氨氮 传感器、温度传感器、浊度传感器、磷酸盐传感器、溶解氧传感器，以及通过支架固定在水面上方的雷达水位仪、雷达流速仪，其中，
所述PH传感器，用于监测水体的PH值；
所述氨氮传感器，用于监测水体的氨氮含量；
温度传感器，用于监测水体的温度；
浊度传感器，用于监测水体内的悬浮颗粒量；
磷酸盐传感器，用于监测水体的磷酸盐含量；
溶解氧传感器，用于监测氧气在水中的溶解量；
雷达水位仪，用于通过电磁波监测水体液面高度；
雷达流速仪，用于通过多普勒效应监测水体流速。
所述视频录制模块包括多个若干个CCD摄像机与若干个红外摄像机，以分别在光照充 足时进行高清拍摄，及在光照不足时进行辅助拍摄，其中红外摄像机不仅可在光线不佳的 状态下清晰直观的观察水面人员的活动状态，同时可利用红外热成像技术直接检测水面人 员的体温状况，从而及时发现出现失温现象的人员，并作出预警，以保障水面人员的人生 安全。
所述预警节点还包括，图片截取模块，用于以设定的频率对视频录制模块所录制的视 频内容进行图片截取；
图片识别模块，用于对图片截取模块所截取的图片进行识别，判断所述图片中是否有 人像存在，并判断人像是否在水中，处理器会将图片中识别出的桥梁信息、堤坝信息及水 面漂浮物信息备份至数据存储模块，并上传至服务器。
当所述图片识别模块判断图片中存在人像时，处理器将对应时间段内的视频标记为一 级；
当所述图片识别模块判断图片中的人像在水中时，处理器将对应时间段内的视频标记 为二级。
所述溺水识别模块优先对人像判定为在水中的图片进行识别，所述人像动作识别模块 优先对人像判定为在水中的图片进行识别。
所述人机交互模块包括若干个用于显示监控画面的显示屏，所述显示屏优先播放含有 一级标记与二级标记的视频画面。
所述溺水识别模块的判定结果包括“溺水”、“非溺水”与“疑似溺水”，其中，
对判定结果为“非溺水”的图片及对应的视频不做处理；
将判定结果为“溺水”的图片及对应的视频主动投放至监控值班室内的显示屏上，并 启动预警节点的警报模块与监控值班室内的声光报警器；
将判定结果为“疑似溺水”的图片及对应的视频片段主动投放至监控值班室内的显示 屏上，并启动声光报警器，提示值班人员进行判断。
所述溺水识别模块采用基于Python的卷积神经网络图像识别系统，其主要通过调用 百度人体姿态识别分析接口，对视频截图内的人体姿态进行识别，并通过搭建的神经网络 模型配合预先导入的标记为“溺水”、“非溺水”与“疑似溺水”的人体姿态读片进行训练，以确保溺水识别判定的精度。
所述预警节点与监控值班室还分别包括紧急呼叫对讲模块A与紧急呼叫对讲模块B， 其中，所述紧急呼叫对讲模块A包括紧急呼叫按钮、摄像头、麦克风与扬声器，所述紧急呼叫对讲模块B包括应答按钮、显示屏、麦克风与扬声器。
上述的一种具有图像特征识别功能的应急场所监测预警系统，其使用方法包括：水文 数据采集预警：利用位于水中的PH传感器监测水体的PH值，利用位于水中的氨氮传感器 监测水体的氨氮含量，利用位于水中的温度传感器监测水体的温度，利用位于水中的浊度 传感器间隔水体内的悬浮颗粒量；利用位于水中的磷酸盐传感器监测水体的磷酸盐含量， 利用位于水中的溶解氧传感器监测氧气在水中的溶解量，利用位于水面上方的雷达水位仪 监测水体的液面高度，利用位于水面上方的雷达流速仪检测水体流速，处理器将水文数据 采集模块所采集的水文数据备份至数据存储模块中，并通过数据传输模块发送一份水文数 据至服务器，服务器对所获取的水文数据进行处理计算，并根据当前水体的水质、水流情 况，评估发生洪水的概率，做出预警；
附近人员行为检测：利用CCD摄像机与红外摄像机对预警节点四周进行视频监控，图 片截取模块每0.1-3秒对监控视频进行一次截图，图片识别模块对截图进行识别，判定图 片中是否有人像存在，并判断人像是否在水中，当图片识别模块判断图片中存在人像时， 处理器将对应时间段内的视频标记为一级，当图片识别模块判断图片中的人像在水中时， 处理器将对应时间段内的视频标记为二级，监控值班室内的显示屏优先播放含有一级标记 与二级标记的视频画面；人像动作识别模块与溺水识别模块分别对包含有人像的截图进行 识别判定，当溺水识别模块的判定结果包括“溺水”、“非溺水”与“疑似溺水”，其中，对判定结果为“非溺水”的图片及对应的视频不做处理；将判定结果为“溺水”的图片及 对应的视频主动投放至监控值班室内的显示屏上，并启动预警节点的警报模块与监控值班室内的声光报警器；将判定结果为“疑似溺水”的图片及对应的视频片段主动投放至监控值班室内的显示屏上，并启动声光报警器，提示值班人员进行判断，其中红外摄像机不仅可在光线不佳的状态下清晰直观的观察水面人员的活动状态，同时可利用红外热成像技术直接检测水面人员的体温状况，从而及时发现出现失温现象的人员，并作出预警，以保障水面人员的人生安全；
紧急呼叫：当预警节点附近的人员遇到或发现紧急情况时，可通过紧急呼叫对讲模块 A呼叫监控值班室；
当出现防汛应急响应时，值班人员可通过高音喇叭及LED指示牌引导预警节点附近的 人员及时疏散。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依 然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替 换，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 (10)

1.一种具有图像特征识别功能的应急场所监测预警系统，包括若干个预警节点与至少一个监控值班室，其特征在于：所述预警节点包括：处理器、数据存储模块、用于对预警节点周边的岸边及水面进行视频录制的视频录制模块、用于对水体水文数据进行采集的水文数据采集模块、用于在紧急情况时发出警报的警报模块，所述警报模块包括高音喇叭与LED指示牌，所述监控值班室包括服务器、人机交互模块、声光报警器，所述服务器包括用于对视频录制模块所录制的视频内容中的人物进行动作识别的人像动作识别模块，以及对水面人员状态进行识别的溺水识别模块，所述预警节点还包括用于与服务器进行数据传输的数据传输模块。
2.根据权利要求1所述的一种具有图像特征识别功能的应急场所监测预警系统，其特征在于：所述水文数据采集模块包括：通过浮标装置安装在水体液面以下的PH传感器、氨氮传感器、温度传感器、浊度传感器、磷酸盐传感器、溶解氧传感器，以及通过支架固定在水面上方的雷达水位仪、雷达流速仪，其中，
所述PH传感器，用于监测水体的PH值；
所述氨氮传感器，用于监测水体的氨氮含量；
温度传感器，用于监测水体的温度；
浊度传感器，用于监测水体内的悬浮颗粒量；
磷酸盐传感器，用于监测水体的磷酸盐含量；
溶解氧传感器，用于监测氧气在水中的溶解量；
雷达水位仪，用于通过电磁波监测水体液面高度；
雷达流速仪，用于通过多普勒效应监测水体流速。
3.根据权利要求1所述的一种具有图像特征识别功能的应急场所监测预警系统，其特征在于：所述视频录制模块包括多个若干个CCD摄像机与若干个红外摄像机，以分别在光照充足时进行高清拍摄，及在光照不足时进行辅助拍摄。
4.根据权利要求1所述的一种具有图像特征识别功能的应急场所监测预警系统，其特征在于：所述预警节点还包括，图片截取模块，用于以设定的频率对视频录制模块所录制的视频内容进行图片截取；
图片识别模块，用于对图片截取模块所截取的图片进行识别，判断所述图片中是否有人像存在，并判断人像是否在水中。
5.根据权利要求4所述的一种具有图像特征识别功能的应急场所监测预警系统，其特征在于：当所述图片识别模块判断图片中存在人像时，处理器将对应时间段内的视频标记为一级；
当所述图片识别模块判断图片中的人像在水中时，处理器将对应时间段内的视频标记为二级。
6.根据权利要求4所述的一种具有图像特征识别功能的应急场所监测预警系统，其特征在于：所述溺水识别模块优先对人像判定为在水中的图片进行识别，所述人像动作识别模块优先对人像判定为在水中的图片进行识别。
7.根据权利要求5所述的一种具有图像特征识别功能的应急场所监测预警系统，其特征在于：所述人机交互模块包括若干个用于显示监控画面的显示屏，所述显示屏优先播放含有一级标记与二级标记的视频画面。
8.根据权利要求7所述的一种具有图像特征识别功能的应急场所监测预警系统，其特征在于：所述溺水识别模块的判定结果包括“溺水”、“非溺水”与“疑似溺水”，其中，对判定结果为“非溺水”的图片及对应的视频不做处理；
将判定结果为“溺水”的图片及对应的视频主动投放至监控值班室内的显示屏上，并启动预警节点的警报模块与监控值班室内的声光报警器；
将判定结果为“疑似溺水”的图片及对应的视频片段主动投放至监控值班室内的显示屏上，并启动声光报警器，提示值班人员进行判断。
9.根据权利要求1所述的一种具有图像特征识别功能的应急场所监测预警系统，其特征在于：所述预警节点与监控值班室还分别包括紧急呼叫对讲模块A与紧急呼叫对讲模块B，其中，所述紧急呼叫对讲模块A包括紧急呼叫按钮、摄像头、麦克风与扬声器，所述紧急呼叫对讲模块B包括应答按钮、显示屏、麦克风与扬声器。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种具有图像特征识别功能的应急场所监测预警系统，其特征在于：其使用方法包括：
水文数据采集预警：利用位于水中的PH传感器监测水体的PH值，利用位于水中的氨氮传感器监测水体的氨氮含量，利用位于水中的温度传感器监测水体的温度，利用位于水中的浊度传感器间隔水体内的悬浮颗粒量；利用位于水中的磷酸盐传感器监测水体的磷酸盐含量，利用位于水中的溶解氧传感器监测氧气在水中的溶解量，利用位于水面上方的雷达水位仪监测水体的液面高度，利用位于水面上方的雷达流速仪检测水体流速，处理器将水文数据采集模块所采集的水文数据备份至数据存储模块中，并通过数据传输模块发送一份水文数据至服务器，服务器对所获取的水文数据进行处理计算，并根据当前水体的水质、水流情况，评估发生洪水的概率，做出预警；
附近人员行为检测：利用CCD摄像机与红外摄像机对预警节点四周进行视频监控，图片截取模块每0.1-3秒对监控视频进行一次截图，图片识别模块对截图进行识别，判定图片中是否有人像存在，并判断人像是否在水中，当图片识别模块判断图片中存在人像时，处理器将对应时间段内的视频标记为一级，当图片识别模块判断图片中的人像在水中时，处理器将对应时间段内的视频标记为二级，监控值班室内的显示屏优先播放含有一级标记与二级标记的视频画面；人像动作识别模块与溺水识别模块分别对包含有人像的截图进行识别判定，当溺水识别模块的判定结果包括“溺水”、“非溺水”与“疑似溺水”，其中，对判定结果为“非溺水”的图片及对应的视频不做处理；将判定结果为“溺水”的图片及对应的视频主动投放至监控值班室内的显示屏上，并启动预警节点的警报模块与监控值班室内的声光报警器；将判定结果为“疑似溺水”的图片及对应的视频片段主动投放至监控值班室内的显示屏上，并启动声光报警器，提示值班人员进行判断；
紧急呼叫：当预警节点附近的人员遇到或发现紧急情况时，可通过紧急呼叫对讲模块A呼叫监控值班室；
当出现防汛应急响应时，值班人员可通过高音喇叭及LED指示牌引导预警节点附近的人员及时疏散。
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