CN114241717A - 一种防触电安全预警方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种防触电安全预警方法及系统，目的在于当人体或导电体接近电力设备不满足安全距离时进行示警，满足避免电力行业内和社会性触电事故发生，方法包括以下步骤：当人体或导电体进入布防范围时，启动摄像头进行拍摄并截取帧图片，将获取到的图片发送至行为算法模型，同时启用现场语音提示或报警音响；通过行为算法模型分析判别图片数据中是否存在违规特征，若是则将对应图片进行违规标记并上传至管理后台。系统系统包括主机、摄像头、测距雷达和扬声器；所述主机包括装载有行为算法模型的主控板，以及用于主控板与管理后台交互数据的无线通讯模块，所述主控板分别与摄像头、测距雷达和扬声器连接的；所述测距雷达用于布控警戒距离。
Description
技术领域
本发明涉及一种防触电安全预警方法及系统。
背景技术
电力行业的大力发展为城市经济建设带了新的能源供应保障，为城市的美好生活提供了可靠、高效、优质的清洁电能，是推动新时代智慧城市发展不可或缺的支柱。然而伴随着电力建设遍布各个城市的角落，每年因钩鱼等行为误触高压线、高压设备，导致的安全人身事故频繁发生，造成人身残疾、巨额财产损失，甚至生离死别的家庭悲剧。
发明内容
本发明提出一种防触电安全预警方法及系统，目的在于当人体或导电体接近电力设备不满足安全距离时进行示警，满足避免电力行业内和社会性触电事故发生，其具体通过以下技术手段实现：
本发明的防触电安全预警方法包括以下步骤：
当人体或导电体进入布防范围时，启动摄像头进行拍摄并截取帧图片，将获取到的图片发送至行为算法模型，同时启用现场语音提示或报警音响；
通过行为算法模型分析判别图片数据中是否存在违规特征，若是则将对应图片进行违规标记并上传至管理后台，所述违规特征包括违规物特征或/和违规动作特征。
所述行为算法模型的训练过程包括图像素材训练步骤和现场测试步骤；
在图像素材训练步骤中：收集用户行为图片并以此建立行为训练集，所述用户行为图片由测试人员持有不同规格的违规物进行拍摄所得，以及由测试人员做若干种动作进行拍摄所得；使用该行为训练集不断喂养基础模型，通过卷积神经网络将特征提取和回归分析实现安全距离的精准度和用户行为类型分析，以获得初始的行为算法模型；
在现场测试步骤中：通过摄像机不断的采集测试人员在现场模拟各类行为，包括：持有或不持有违规物，持有规格不同的违规物，持有或不持有违规物做出不同的动作；由此不断喂养初始的行为算法模型，从而获得最终的行为算法模型。
本发明的防触电安全预警系统包括：主机、摄像头、测距雷达和扬声器；所述主机包括装载有行为算法模型的主控板，以及用于主控板与管理后台交互数据的无线通讯模块，所述主控板分别与摄像头、测距雷达和扬声器连接；所述测距雷达用于布控警戒距离，当探知到有人体或导电体越入布防范围时，所述主控板激活摄像头进行现场拍摄，以及启用扬声器实现现场语音提示或报警音响；将摄像头取帧获取到的图片发送至行为算法模型以分析判别图片数据中是否存在违规特征，若是则将对应图片进行违规标记并经由无线通讯模块上传至管理后台。
本发明的有益效果是：可以精准测算出人体或导电体与高压设备之间真实距离，能够实现安全距离警示。同时，采用AI算法图像识别技术对图像的用户行为进行识别分析，可以进行不同行为类型的识别分析，降低误报率，提升监测准确率，避免电力行业内和社会性触电事故发生，保证安全工作和促进和谐社会建设。
附图说明
图1为本发明的系统框架示意图。
图2为本发明俯视角度下的系统布局示意图。
图3为本发明水平角度下的系统布局示意图。
具体实施方式
如下对本申请方案作进一步描述：
防触电安全预警方法包括以下步骤：
当人体或导电体进入布防范围时，启动摄像头进行拍摄并截取帧图片，将获取到的图片发送至行为算法模型，同时启用现场语音提示或报警音响；
通过行为算法模型分析判别图片数据中是否存在违规特征，若是则将对应图片进行违规标记并上传至管理后台，所述违规特征包括违规物特征或/和违规动作特征；所述违规物特征包括杆状物特征，例如不同规格的鱼杆；所述违规动作特征包括奔跑特征或跳跃特征。
其中，所述行为算法模型的训练过程包括图像素材训练步骤和现场测试步骤；在图像素材训练步骤中：收集用户行为图片并以此建立行为训练集，所述用户行为图片由测试人员持有不同规格的违规物进行拍摄所得，以及由测试人员做若干种动作进行拍摄所得；使用该行为训练集不断喂养基础模型，通过卷积神经网络将特征提取和回归分析实现安全距离的精准度和用户行为类型分析，以获得初始的行为算法模型；
在现场测试步骤中：通过摄像机不断的采集测试人员在现场模拟各类行为，包括：持有或不持有违规物，持有规格不同的违规物，持有或不持有违规物做出不同的动作；由此不断喂养初始的行为算法模型，从而获得最终的行为算法模型。
当探知到有人体或导电体越入布防范围时，唤醒摄像头进行拍摄并启用现场语音提示或报警音响，其余时间摄像头进入休眠状态。
参见附图1，防触电安全预警系统10包括主机1、摄像头2、测距雷达3、扬声器4以及供电模块5，所述主机1包括主控板11以及用于主控板11与管理后台交互数据的无线通讯模块12，所述主控板11分别与摄像头2、测距雷达3和扬声器4连接，所述无线通讯模块12基于4G/5G无线网络，所述供电模块5包括太阳能板51和蓄电池52，采用太阳能板51保证在有光照条件下，防触电安全预警系统能够24小时的正常使用；采用高性能的蓄电池52在无光照条件下可以不少于 7天对防触电安全预警系统进行连续供电，从而保证在极端天气也可以正常使用。也就是说，系统不依靠现场作业环境，不需要连接电源，通过自身太阳能装置取电，即可实现装置的正常运行，实用高效、部署简单。
参见附图2和3，防触电安全预警系统10的布防范围覆盖架空塔架7下的池塘区域9，至少包括危险范围(图2中线L1以内的区域)，以及位于危险范围外围的告警范围(图2中线L1和L2之间的区域)。具体的，所述摄像头2与测距雷达3 上下布局于在架空塔架7之上，通过测距雷达3来布控危险范围和告警范围的警戒距离。所述摄像头2的安装高度约为4米，监控有效角度(线B1与B2之间的夹角θ2)为40度，摄像头2下倾以朝向布防范围实现宽度为20米的监控距离；所述测距雷达3的安装高度约1.5米，水平波束宽度为120°(线A1与A2之间的夹角θ1)，沿高压线缆8对称±60°；俯仰波束宽度为18°(线C1与C2之间的夹角θ3),沿水平线对称±9°；所述布防范围中，自架空塔架起0至4米(即M＝4) 为危险范围，由危险围边缘朝外至15米(即N＝11)为告警范围；
当测距雷达探知到有人体或导电体越过告警范围的警戒距离即自架空塔架起15米处时，所述主控板激活摄像头进行现场拍摄，以及启用扬声器实现现场语音提示或报警音响，例如，语音提醒“当前已进入高压变电设施区域，有触电危险，请尽快离开”；并开始向管理后台上传摄像头所获取的图片，其中包括违规图片信息；具体是，将摄像头取帧获取到的图片发送至行为算法模型以分析判别图片数据中是否存在违规特征，若是则将对应图片进行违规标记并经由无线通讯模块上传至管理后台。
当检测到人体或导电体进入危险范围时，触发喊话功能，管理后台通过网络对现场进行实时喊话，劝说和指引误入者安全离开。
本实施例采用雷达测距的技术和行为算法模型可以精准测算出人体或导电体与高压设备之间真实距离，能够实现安全距离警示，当人体或导电体进入雷达探测范围内才会启动摄像头和主控板的图像算法AI识别功能(即行为算法模型)，而不是一直在线监测识别的模式，一直在线监测识别、实时计算的模式比较耗能。而行为算法模型可以对图像的用户行为进行识别分析，可以进行不同行为类型的识别，比如：人是拿着鱼杆靠近还是没拿着鱼杆靠近，对于不同行为类型进行不同的识别分析，从而实现降低误报率，提升监测准确率，避免电力行业内和社会性触电事故发生，保证安全工作。
上述优选实施方式应视为本申请方案实施方式的举例说明，凡与本申请方案雷同、近似或以此为基础作出的技术推演、替换、改进等，均应视为本专利的保护范围。
Claims (10)
1.一种防触电安全预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
当人体或导电体进入布防范围时，启动摄像头进行拍摄并截取帧图片，将获取到的图片发送至行为算法模型，同时启用现场语音提示或报警音响；
通过行为算法模型分析判别图片数据中是否存在违规特征，若是则将对应图片进行违规标记并上传至管理后台，所述违规特征包括违规物特征或/和违规动作特征。
2.根据权利要求1所述的防触电安全预警方法，其特征在于：所述行为算法模型的训练过程包括图像素材训练步骤和现场测试步骤；
在图像素材训练步骤中：
收集用户行为图片并以此建立行为训练集，所述用户行为图片由测试人员持有不同规格的违规物进行拍摄所得，以及由测试人员做若干种动作进行拍摄所得；
使用该行为训练集不断喂养基础模型，通过卷积神经网络将特征提取和回归分析实现安全距离的精准度和用户行为类型分析，以获得初始的行为算法模型；
在现场测试步骤中：
通过摄像机不断的采集测试人员在现场模拟各类行为，包括：持有或不持有违规物，持有规格不同的违规物，持有或不持有违规物做出不同的动作；
由此不断喂养初始的行为算法模型，从而获得最终的行为算法模型。
3.根据权利要求1所述的防触电安全预警方法，其特征在于：所述违规物特征包括杆状物特征，所述违规动作特征包括奔跑特征或跳跃特征。
4.根据权利要求1所述的防触电安全预警方法，其特征在于：当探知到有人体或导电体越入布防范围时，唤醒摄像头进行拍摄并启用现场语音提示或报警音响，其余时间摄像头进入休眠状态。
5.根据权利要求4所述的防触电安全预警方法，其特征在于：所述布防范围至少包括危险范围，以及位于危险范围外围的告警范围；
当检测到人体或导电体进入告警范围时，触发现场语音提示或报警音响，并开始向管理后台上传违规图片信息；
当检测到人体或导电体进入危险范围时，触发喊话功能，管理后台通过网络对现场进行实时喊话。
6.根据权利要求5所述的防触电安全预警方法，其特征在于：通过测距雷达来布控危险范围和告警范围的警戒距离。
7.一种防触电安全预警系统，其特征在于，包括：主机、摄像头、测距雷达和扬声器；
所述主机包括装载有行为算法模型的主控板，以及用于主控板与管理后台交互数据的无线通讯模块，所述主控板分别与摄像头、测距雷达和扬声器连接；
所述测距雷达用于布控警戒距离，当探知到有人体或导电体越入布防范围时，所述主控板激活摄像头进行现场拍摄，以及启用扬声器实现现场语音提示或报警音响；
将摄像头取帧获取到的图片发送至行为算法模型以分析判别图片数据中是否存在违规特征，若是则将对应图片进行违规标记并经由无线通讯模块上传至管理后台。
8.根据权利要求7所述的防触电安全预警系统，其特征在于：所述无线通讯模块基于4G/5G无线网络。
9.根据权利要求7所述的防触电安全预警系统，其特征在于：还包括供电模块，所述供电模块包括太阳能板和蓄电池。
10.根据权利要求7所述的防触电安全预警系统，其特征在于：所述摄像头与测距雷达上下布局于在架空塔架之上，所述摄像头下倾以朝向布防范围，所述布防范围包括自架空塔架起0至M米的危险范围，以及由危险围边缘朝外N米的告警范围；当测距雷达探知到有人体或导电体越过告警范围的警戒距离时，所述主控板激活摄像头进行现场拍摄，以及启用扬声器实现现场语音提示或报警音响。
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