CN113803105A - 一种城市隧道应急逃生智慧保障系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种城市隧道应急逃生智慧保障系统及方法，涉及城市隧道应急保障技术领域，包括获取城市隧道的图像信息，并进行预处理；结合处理后的城市隧道的图像信息与城市隧道的检测信息，得到危险因素以及危险区域，其中危险因素包括火情、洪涝、有害气体泄漏、车辆故障；监控站点根据城市隧道三维模型分析危险因素的蔓延情况与城市隧道线路，下达语音及灯光指令，引导城市隧道危险区域内的人员疏散本发明提出了一种城市隧道应急逃生智慧保障系统及方法，克服了现有城市隧道缺乏的应急保护措施，不仅保证了城市隧道内人员的生命安全，而且对以后城市隧道的建设具有显著的意义。

Description

一种城市隧道应急逃生智慧保障系统及方法
技术领域
本发明涉及城市隧道应急保障技术领域，具体是一种城市隧道应急逃生智慧保障系统及方法。
背景技术
随着国家科技技术的不断进步，地铁等城市隧道施工项目逐渐遍布各个城市中。就目前而言，建成的 城市隧道通常对于地质灾害所产生的振动等因素具有较高的防护性，但却往往忽视了天气因素对城市隧道 的影响。因此，本发明提出了一种城市隧道应急逃生智慧保障系统及方法，用于解决城市隧道缺乏应急保 护措施的问题。
发明内容
鉴于上述技术缺点，本发明提供了一种城市隧道应急逃生智慧保障系统及方法。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种城市隧道应急逃生智慧保障系统，包括：
城市隧道检测模块，用于对城市隧道进行危险因素检测；
城市隧道警报模块，用于对城市隧道进行警报，并引导人员疏散；
城市隧道图像采集模块，用于采集城市隧道的图像信息；
通信传输模块，用于将监控站点的警报信息传输至城市隧道警报模块，以及将城市隧道的检测信息和图像信息传输至监控站点；
监控站点，用于对城市隧道进行监控；
其中，监控站点包括：
信号收发模块，用于接收城市隧道的检测信息、图像信息，以及发送城市隧道的警报信息；
主控模块，用于控制信号的收发，以及监控站点内的警报模块；
监控站点警报模块，用于警报监控站点内的工作人员；
数据信息处理模块，用于处理信号收发模块接收的城市隧道数据信息；
数据库模块，用于存储处理后的城市隧道数据信息，以及历史城市隧道数据信息；
人机交互模块，用于显示数据库模块内的城市隧道数据信息，以及输入监控站点工作人员的语音信息；
所述城市隧道检测模块、城市隧道警报模块、城市隧道图像采集模块分别与所述通信传输模块连接；所述通信传输模块与所述信号收发模块连接；所述信号收发模块、监控中心警报模块分别与所述主控模块连接；所述主控模块与所述数据信息处理模块连接；所述数据信息处理模块与所述数据库模块连接；所述数据信息处理模块、数据库模块分别与所述人机交互模块连接。
作为优选的，所述城市隧道图像采集模块具体为全景图像采集，其安装方法为：按照城市隧道的面积以及城市隧道图像采集模块的有效监控区域，布点安装在城市隧道，并记录城市隧道图像采集模块的安装位置，对城市隧道俯视拍摄。
作为优选的，根据城市隧道图像采集模块的安装位置，分别安装城市隧道警报模块；所述城市隧道警报模块包括控制处理模块、信号接收模块、供电模块、扬声模块和声光报警模块；
所述信号接收模块，用于接收通信传输模块传输的警报信息；
所述控制处理模块，用于处理警报信息，以及控制扬声模块和声光报警模块；
所述供电模块包括应急供电模块和市区供电模块，用于对城市隧道警报模块进行供电；
所述扬声模块，用于语音指示城市隧道的人员疏散及自救；
所述声光报警模块，用于对城市隧道进行声光报警。
作为优选的，还包括城市隧道三维扫描模块，
所述城市隧道三维扫描模块，用于扫描城市隧道的三维点云数据；
还包括一种城市隧道三维模型生成方法，包括如下步骤：
S41，通过城市隧道三维扫描模块扫描城市隧道，得到三维点云数据，执行步骤S42；
S42，结合城市隧道的图像信息，对城市隧道的点云数据进行三维建模，得到备选城市隧道三维模型，执行步骤S43；
S43，通过Blensor对备选城市隧道三维模型进行扫描，并利用多细节层次LOD技术对城市隧道三维模型进行渲染，生成城市隧道三维模型。
作为优选的，还包括城市隧道应急模块，所述城市隧道应急模块设置在所述城市隧道所述城市隧道应急模块包括泄洪功能、灭火功能、逃生功能、人员探测功能、应急照明功能和通风换气功能；
所述泄洪功能，用于对城市隧道进行泄洪；
所述灭火功能，用于对城市隧道进行灭火；
所述逃生功能，用于对城市隧道的人员提供逃生通道；
所述人员探测功能，用于对城市隧道进行人员探测；
所述应急照明功能，用于对城市隧道进行应急照明，以及疏散指示；
所述通风换气功能，用于对城市隧道进行通风换气。
作为优选的，所述城市隧道检测模块包括天气检测模块和隧道检测模块；
其中，天气检测模块包括雨量检测功能、闪电检测功能；
所述雨量检测功能，用于对城市隧道外的环境进行雨量检测；
所述闪电检测功能，用于对城市隧道外的环境进行闪电检测；
隧道检测模块包括水位检测功能、水流速检测功能、温度检测功能、烟雾检测功能、有害气体检测功能、氧气检测功能、光照检测功能和车辆静止检测功能；
所述水位检测功能，用于对城市隧道进行水位检测；
所述水流速检测功能，用于对城市隧道进行水流速检测；
所述温度检测功能，用于对城市隧道进行温度检测；
所述烟雾检测功能，用于对城市隧道进行烟雾检测；
所述有害气体检测功能，用于对城市隧道进行有害气体检测；
所述氧气检测功能，用于对城市隧道进行氧气检测；
所述光照检测功能，用于对城市隧道进行光照检测；
所述车辆静止检测功能，用于对城市隧道内的车辆进行静止检测。
一种城市隧道应急逃生智慧保障方法，其特征在于，应用于上述任意一项所述的一种城市隧道应急逃生智慧保障系统，包括如下步骤：
S1，获取城市隧道的图像信息，并进行预处理，执行步骤S2；
S2，结合处理后的城市隧道的图像信息与城市隧道的检测信息，得到危险因素以及危险区域，其中危险因素包括火情、洪涝、有害气体泄漏、车辆故障，执行步骤S3；
S3，监控站点根据城市隧道三维模型分析危险因素的蔓延情况与城市隧道线路，下达语音及灯光指令，引导城市隧道危险区域内的人员疏散。
作为优选的，步骤S1中所述的预处理过程如下：
S81，输入城市隧道的图像，执行步骤S82；
S82，对城市隧道图像的横向及纵向分别进行差分并累积，若差分总值超过阈值，则城市隧道图像失 焦，删除该图像，返回步骤S81；否则执行步骤S83；
S83，通过评价函数法对城市隧道图像进行计算，得到处理后的城市隧道图像，其计算过程如下：
Figure RE-GDA0003362763570000031
Figure RE-GDA0003362763570000032
式中，Ia，Ib分别为卷积核，M(a,b)为图像N在(a,b)处的梯度，m为图像的像素总数。
本发明的有益效果是：本发明提出了一种城市隧道应急逃生智慧保障系统及方法，克服了现有城市隧道缺乏的应急保护措施，不仅保证了城市隧道内人员的生命安全，而且对以后城市隧道的建设具有显著的意义。
附图说明
图1为本发明提供的：系统示意图；
图2为本发明提供的：流程示意图。
具体实施方式
下面结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。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
如图1所示，一种城市隧道应急逃生智慧保障系统，包括：
城市隧道检测模块，用于对城市隧道进行危险因素检测；
城市隧道警报模块，用于对城市隧道进行警报，并引导人员疏散；
城市隧道图像采集模块，用于采集城市隧道的图像信息；
通信传输模块，用于将监控站点的警报信息传输至城市隧道警报模块，以及将城市隧道的检测信息和图像信息传输至监控站点；
监控站点，用于对城市隧道进行监控；
其中，监控站点包括：
信号收发模块，用于接收城市隧道的检测信息、图像信息，以及发送城市隧道的警报信息；
主控模块，用于控制信号的收发，以及监控站点内的警报模块；
监控站点警报模块，用于警报监控站点内的工作人员；
数据信息处理模块，用于处理信号收发模块接收的城市隧道数据信息；
数据库模块，用于存储处理后的城市隧道数据信息，以及历史城市隧道数据信息；
人机交互模块，用于显示数据库模块内的城市隧道数据信息，以及输入监控站点工作人员的语音信息；
所述城市隧道检测模块、城市隧道警报模块、城市隧道图像采集模块分别与所述通信传输模块连接；所述通信传输模块与所述信号收发模块连接；所述信号收发模块、监控中心警报模块分别与所述主控模块连接；所述主控模块与所述数据信息处理模块连接；所述数据信息处理模块与所述数据库模块连接；所述数据信息处理模块、数据库模块分别与所述人机交互模块连接。
在实际实施时，城市隧道检测模块将检测信息通过通信传输模块发送至监控站点内，监控站点判断城市隧道的危险因素是否达到危险值，若达到，监控站点内的监控站点警报模块警报监控站点内的工作人员，工作人员根据采集的城市隧道图像判断该处区域，并通过人机交互模块语音输入，并控制城市隧道警报模块语音输出及发出警报，引导城市隧道危险区域人员应急逃生。
作为优选的，所述城市隧道图像采集模块具体为全景图像采集，其安装方法为：按照城市隧道的面积以及城市隧道图像采集模块的有效监控区域，布点安装在城市隧道，并记录城市隧道图像采集模块的安装位置，对城市隧道俯视拍摄。
作为优选的，根据城市隧道图像采集模块的安装位置，分别安装城市隧道警报模块；所述城市隧道警报模块包括控制处理模块、信号接收模块、供电模块、扬声模块和声光报警模块；
所述信号接收模块，用于接收通信传输模块传输的警报信息；
所述控制处理模块，用于处理警报信息，以及控制扬声模块和声光报警模块；
所述供电模块包括应急供电模块和市区供电模块，用于对城市隧道警报模块进行供电；
所述扬声模块，用于语音指示城市隧道的人员疏散及自救；
所述声光报警模块，用于对城市隧道进行声光报警。
在实际实施时，城市隧道警报模块为警报站，该警报站采用GSM网络与FM电台双网络进行警报启、停信号及语音输入信号的接收，并提供了应急供电模块，避免了市区供电切断后无法正常引导人员逃生。
作为优选的，还包括城市隧道三维扫描模块，
所述城市隧道三维扫描模块，用于扫描城市隧道的三维点云数据；
还包括一种城市隧道三维模型生成方法，包括如下步骤：
S41，通过城市隧道三维扫描模块扫描城市隧道，得到三维点云数据，执行步骤S42；
S42，结合城市隧道的图像信息，对城市隧道的点云数据进行三维建模，得到备选城市隧道三维模型，执行步骤S43；
S43，通过Blensor对备选城市隧道三维模型进行扫描，并利用多细节层次LOD技术对城市隧道三维模型进行渲染，生成城市隧道三维模型。
其中，Blensor将三维模型导入Blender中，模拟通过Scanner扫描三维模型，与实际扫描得到的数据非常接近，可以方便地选择扫描的位置；
多细节层次LOD技术可以根据物体模型的节点在显示环境中所处的位置和重要度，决定物体渲染的资源分配，降低非重要物体的面数和细节度，从而获得高效率的渲染运算。
还包括城市隧道应急模块，所述城市隧道应急模块设置在所述城市隧道所述城市隧道应急模块包括泄洪功能、灭火功能、逃生功能、人员探测功能、应急照明功能和通风换气功能；
所述泄洪功能，用于对城市隧道进行泄洪；
所述灭火功能，用于对城市隧道进行灭火；
所述逃生功能，用于对城市隧道的人员提供逃生通道；
所述人员探测功能，用于对城市隧道进行人员探测；
所述应急照明功能，用于对城市隧道进行应急照明，以及疏散指示；
所述通风换气功能，用于对城市隧道进行通风换气。
在实际实施时，城市隧道应急模块不仅可以有监控站点控制，而且应急开关还设置在城市隧道内，并且构建的城市隧道三维模型内标注有相应应急开关的位置，当该处区域发生水情或火情时，人员可以自行使用相应应急开关进行保护.
作为优选的，所述城市隧道检测模块包括天气检测模块和隧道检测模块；
其中，天气检测模块包括雨量检测功能、闪电检测功能；
所述雨量检测功能，用于对城市隧道外的环境进行雨量检测；
所述闪电检测功能，用于对城市隧道外的环境进行闪电检测；
在检测到雨量及闪电达到预警值，通过城市隧道警报模块通知内部人员及时撤离，避免安全事故发生。
隧道检测模块包括水位检测功能、水流速检测功能、温度检测功能、烟雾检测功能、有害气体检测功能、氧气检测功能、光照检测功能和车辆静止检测功能；
所述水位检测功能，用于对城市隧道进行水位检测；
所述水流速检测功能，用于对城市隧道进行水流速检测；
所述温度检测功能，用于对城市隧道进行温度检测；
所述烟雾检测功能，用于对城市隧道进行烟雾检测；
所述有害气体检测功能，用于对城市隧道进行有害气体检测；
所述氧气检测功能，用于对城市隧道进行氧气检测；
所述光照检测功能，用于对城市隧道进行光照检测；
所述车辆静止检测功能，用于对城市隧道内的车辆进行静止检测。
如图2所示，一种城市隧道应急逃生智慧保障方法，其特征在于，应用于上述任意一项所述的一种城市隧道应急逃生智慧保障系统，包括如下步骤：
S1，获取城市隧道的图像信息，并进行预处理，执行步骤S2；
S2，结合处理后的城市隧道的图像信息与城市隧道的检测信息，得到危险因素以及危险区域，其中危险因素包括火情、洪涝、有害气体泄漏、车辆故障，执行步骤S3；
S3，监控站点根据城市隧道三维模型分析危险因素的蔓延情况与城市隧道线路，下达语音及灯光指令，引导城市隧道危险区域内的人员疏散。
作为优选的，步骤S1中所述的预处理是为了剔除质量较差的图像，保留质量较好的图像，其过程如 下：
S81，输入城市隧道的图像，执行步骤S82；
S82，对城市隧道图像的横向及纵向分别进行差分并累积，若差分总值超过阈值，则城市隧道图像失 焦，删除该图像，返回步骤S81；否则执行步骤S83；
S83，通过评价函数法对城市隧道图像进行计算，得到处理后的城市隧道图像，其计算过程如下：
Figure RE-GDA0003362763570000061
Figure RE-GDA0003362763570000062
式中，Ia，Ib分别为卷积核，M(a,b)为图像N在(a,b)处的梯度，m为图像的像素总数。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种城市隧道应急逃生智慧保障系统，其特征在于，包括：
城市隧道检测模块，用于对城市隧道进行危险因素检测；
城市隧道警报模块，用于对城市隧道进行警报，并引导人员疏散；
城市隧道图像采集模块，用于采集城市隧道的图像信息；
通信传输模块，用于将监控站点的警报信息传输至城市隧道警报模块，以及将城市隧道的检测信息和图像信息传输至监控站点；
监控站点，用于对城市隧道进行监控；
其中，监控站点包括：
信号收发模块，用于接收城市隧道的检测信息、图像信息，以及发送城市隧道的警报信息；
主控模块，用于控制信号的收发，以及监控站点内的警报模块；
监控站点警报模块，用于警报监控站点内的工作人员；
数据信息处理模块，用于处理信号收发模块接收的城市隧道数据信息；
数据库模块，用于存储处理后的城市隧道数据信息，以及历史城市隧道数据信息；
人机交互模块，用于显示数据库模块内的城市隧道数据信息，以及输入监控站点工作人员的语音信息；
所述城市隧道检测模块、城市隧道警报模块、城市隧道图像采集模块分别与所述通信传输模块连接；所述通信传输模块与所述信号收发模块连接；所述信号收发模块、监控中心警报模块分别与所述主控模块连接；所述主控模块与所述数据信息处理模块连接；所述数据信息处理模块与所述数据库模块连接；所述数据信息处理模块、数据库模块分别与所述人机交互模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种城市隧道应急逃生智慧保障系统，其特征在于，所述城市隧道图像采集模块具体为全景图像采集，其安装方法为：按照城市隧道的面积以及城市隧道图像采集模块的有效监控区域，布点安装在城市隧道，并记录城市隧道图像采集模块的安装位置，对城市隧道俯视拍摄。
3.根据权利要求2所述的一种城市隧道应急逃生智慧保障系统，其特征在于，根据城市隧道图像采集模块的安装位置，分别安装城市隧道警报模块；所述城市隧道警报模块包括控制处理模块、信号接收模块、供电模块、扬声模块和声光报警模块；
所述信号接收模块，用于接收通信传输模块传输的警报信息；
所述控制处理模块，用于处理警报信息，以及控制扬声模块和声光报警模块；
所述供电模块包括应急供电模块和市区供电模块，用于对城市隧道警报模块进行供电；
所述扬声模块，用于语音指示城市隧道的人员疏散及自救；
所述声光报警模块，用于对城市隧道进行声光报警。
4.根据权利要求1所述的一种城市隧道应急逃生智慧保障系统，其特征在于，还包括城市隧道三维扫描模块，
所述城市隧道三维扫描模块，用于扫描城市隧道的三维点云数据；
还包括一种城市隧道三维模型生成方法，包括如下步骤：
S41，通过城市隧道三维扫描模块扫描城市隧道，得到三维点云数据，执行步骤S42；
S42，结合城市隧道的图像信息，对城市隧道的点云数据进行三维建模，得到备选城市隧道三维模型，执行步骤S43；
S43，通过Blensor对备选城市隧道三维模型进行扫描，并利用多细节层次LOD技术对城市隧道三维模型进行渲染，生成城市隧道三维模型。
5.根据权利要求1所述的一种城市隧道应急逃生智慧保障系统，其特征在于，还包括城市隧道应急模块，所述城市隧道应急模块设置在所述城市隧道所述城市隧道应急模块包括泄洪功能、灭火功能、逃生功能、人员探测功能、应急照明功能和通风换气功能；
所述泄洪功能，用于对城市隧道进行泄洪；
所述灭火功能，用于对城市隧道进行灭火；
所述逃生功能，用于对城市隧道的人员提供逃生通道；
所述人员探测功能，用于对城市隧道进行人员探测；
所述应急照明功能，用于对城市隧道进行应急照明，以及疏散指示；
所述通风换气功能，用于对城市隧道进行通风换气。
6.根据权利要求1所述的一种城市隧道应急逃生智慧保障系统，其特征在于，所述城市隧道检测模块包括天气检测模块和隧道检测模块；
其中，天气检测模块包括雨量检测功能、闪电检测功能；
所述雨量检测功能，用于对城市隧道外的环境进行雨量检测；
所述闪电检测功能，用于对城市隧道外的环境进行闪电检测；
隧道检测模块包括水位检测功能、水流速检测功能、温度检测功能、烟雾检测功能、有害气体检测功能、氧气检测功能、光照检测功能和车辆静止检测功能；
所述水位检测功能，用于对城市隧道进行水位检测；
所述水流速检测功能，用于对城市隧道进行水流速检测；
所述温度检测功能，用于对城市隧道进行温度检测；
所述烟雾检测功能，用于对城市隧道进行烟雾检测；
所述有害气体检测功能，用于对城市隧道进行有害气体检测；
所述氧气检测功能，用于对城市隧道进行氧气检测；
所述光照检测功能，用于对城市隧道进行光照检测；
所述车辆静止检测功能，用于对城市隧道内的车辆进行静止检测。
7.一种城市隧道应急逃生智慧保障方法，其特征在于，应用于权利要求1-6任意一项所述的一种城市隧道应急逃生智慧保障系统，包括如下步骤：
S1，获取城市隧道的图像信息，并进行预处理，执行步骤S2；
S2，结合处理后的城市隧道的图像信息与城市隧道的检测信息，得到危险因素以及危险区域，其中危险因素包括火情、洪涝、有害气体泄漏、车辆故障，执行步骤S3；
S3，监控站点根据城市隧道三维模型分析危险因素的蔓延情况与城市隧道线路，下达语音及灯光指令，引导城市隧道危险区域内的人员疏散。
8.根据权利要求7所述的一种城市隧道应急逃生智慧保障方法，其特征在于，步骤S1中所述的预处理过程如下：
S81，输入城市隧道的图像，执行步骤S82；
S82，对城市隧道图像的横向及纵向分别进行差分并累积，若差分总值超过阈值，则城市隧道图像失焦，删除该图像，返回步骤S81；否则执行步骤S83；
S83，通过评价函数法对城市隧道图像进行计算，得到处理后的城市隧道图像，其计算过程如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_IMAGE004
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
分别为卷积核，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为图像N在
Figure DEST_PATH_IMAGE012
处的梯度，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为图像的像素总数。
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