CN114724335A - 基于边缘计算的敬老院安全监测系统和方法 - Google Patents

基于边缘计算的敬老院安全监测系统和方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种基于边缘计算的敬老院安全监测系统和方法，涉及监控技术领域。该方法从布置安装在敬老院的多个监控摄像头处获取整个敬老院内的监控视频数据，利用获取的监控视频数据监测敬老院的老人是否存在安全问题；若利用获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题，则生成表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息；进而将报警信息发送给预设的终端设备。可以看到，本申请实施例能够获取整个敬老院内的监控情况，包括室内的楼道、公共场所和室外的围栏，可以实现室内所有人的行为动作监测以及室外的防入侵监测，保证了老人在敬老院内的安全问题，可以立即对情况做出响应报警，提升了敬老院内的安全情况。

Description

基于边缘计算的敬老院安全监测系统和方法
技术领域
本申请涉及监控技术领域，尤其涉及一种基于边缘计算的敬老院安全监测系统和方法。
背景技术
敬老院又称养老院，是为老年人提供养老服务的非营利性组织。随着我国人口老龄化程度的加剧，敬老院得到进一步的巩固和发展，它坚持入院自愿、出院自由的原则，能够接收有各种各样需求的老人。敬老院经常组织一些老人参加力所能及的生产劳动和适合老人特点的文娱体育活动。
目前，敬老院内老人的日常生活有的是依靠护工，普通的监控摄像头只能作为监控录像使用，不能完全保证老人的安全问题，同时也没有一些必要的越界监测功能，老人出现问题后需要敬老院工作人员及时响应，也需要一天24小时全天关注。因此，亟需解决这一技术问题。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本申请以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于边缘计算的敬老院安全监测系统和方法，保证了老人在敬老院内的安全问题，可以立即对情况做出响应报警，提升了敬老院内的安全情况。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种基于边缘计算的敬老院安全监测系统，包括：
边缘计算单元，用于从布置安装在敬老院的多个监控摄像头处获取整个敬老院内的监控视频数据，利用获取的监控视频数据监测敬老院的老人是否存在安全问题；其中所述多个监控摄像头布置安装在敬老院室内的楼道、公共场所和室外的围栏；
信息生成单元，用于若利用获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题，则生成表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息；
报警单元，用于将所述报警信息发送给预设的终端设备，从而将所述报警信息通知给所述预设的终端设备的工作人员。
在一种可能的实现方式中，所述边缘计算单元还用于：
布置一个或多个具备图像处理功能的边缘计算节点，并将所述一个或多个具备图像处理功能的边缘计算节点与所述多个监控摄像头通信连接；
确定所述一个或多个具备图像处理功能的边缘计算节点中处于工作状态的边缘计算节点；
将所述多个监控摄像头采集的监控视频数据实时发送给处于工作状态的边缘计算节点。
在一种可能的实现方式中，所述边缘计算单元还用于：利用获取的监控视频数据监测敬老院的老人是否跌倒；
在敬老院的洗手间布置红外传感器，利用布置的所述红外传感器监测敬老院的老人是否在洗手间发生意外。
在一种可能的实现方式中，所述边缘计算单元还用于：
将获取的监控视频数据中的每帧转化成对应的帧图像；
对于每个帧图像，按照预先确定的n个选区的矩形区域坐标截取各帧图像里的n个矩形图像，其中n为大于1的正整数；
对n个矩形图像进行处理，将n个矩形图像转化成指定边长的n个正方形图像，并按照预设排列顺序将n个正方形图像组成一个整体正方形图像；
将所述整体正方形图像输入预先训练的行为动作识别模型，利用所述训练的行为动作识别模型对所述整体正方形图像对应的行为动作进行预测，得到预测结果；
根据所述预测结果识别敬老院的老人是否存在安全问题。
在一种可能的实现方式中，所述边缘计算单元还用于：
在对于每个帧图像，按照预先确定的n个选区的矩形区域坐标截取各帧图像里的n个矩形图像之前，判断监控摄像头当前采集监控视频数据与确定n个选区的矩形区域坐标时采集样本视频，是否发生位置变动；
若发生位置变动，则确定位置变动的仿射转换矩阵；
利用仿射转换矩阵对确定的n个选区的矩形区域坐标进行转换，得到转换后的n个选区的矩形区域坐标，从而对于每个帧图像，按照转换后的n个选区的矩形区域坐标截取各帧图像里的n个矩形图像。
在一种可能的实现方式中，所述报警单元还用于：
布置无线网关，将所述报警信息发送给布置的无线网关，通过无线网关将所述报警信息发送给预设的终端设备，从而将所述报警信息通知给所述预设的终端设备的工作人员。
在一种可能的实现方式中，所述信息生成单元还用于：
利用获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题，生成多个不同数据长度的表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息，以便于后续可以根据传输速度传输不同数据长度的数据，便于工作人员可以及时收到报警信息，其具体步骤包括，
步骤A1：利用公式(1)根据获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题生成多个不同数据长度的表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息
H2＝(Etop，(W2，D2，F2)＞＞[u(L-3)×len(D2)+u(L-2)×len(F2)]，Eend) (1)
其中H2表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息(所述分为三个部分，分别为帧头部分，报警数据部分，帧尾部分，在公式(1)中利用逗号将三部分进行区分隔开，实际数据中并不存在逗号是连接为一体的数据)；L表示数据生成长度控制值；Etop表示所述报警信息的标准帧头数据的二进制形式；Eend表示所述报警信息的标准帧尾数据的二进制形式；(W2，D2，F2)表示最完整的报警数据，其中W2表示存在安全问题的位置坐标数据的二进制形式，D2表示所述存在安全问题的老人的摔倒信息数据的二进制形式，F2表示所述存在安全问题的老人的图像信息数据的二进制形式；＞＞表示右移符号；len()表示求取括号内的数据位数；u()表示非负检验函数，若括号内的数值为非负数则函数值为1，反之函数值为0。
在一种可能的实现方式中，所述报警单元还用于：
检测与所述报警单元通信正常的终端设备，以及与每个终端设备的通信速度，然后通过所述与每个终端设备的通信速度控制步骤A1中的数据生成长度控制值，然后生成相应数据长度的报警信息，再将所述报警信息发送给与所述报警单元通信正常的终端设备，从而将所述报警信息通知给所述预设的终端设备的工作人员，其具体步骤包括，
步骤A2：所述报警单元会在正常通信前向每个终端设备发送通信请求信息，与所述报警单元通信正常的终端设备在收到通信请求信息后会将所述通信请求信息返回发送至报警单元，则利用公式(2)根据每个终端设备返回的通信请求信息情况筛选出与所述报警单元通信正常的终端设备以及对应的通信速度
Figure BDA0003562066000000041
其中V(a)表示已布设的第a个终端设备与所述报警单元的通信速度；Q2表示所述通信请求信息的二进制形式；t0(a)表示所述报警单元向已布设的第a个终端设备发送所述通信请求信息的时刻；t(a)表示所述报警单元接收到已布设的第a个终端设备返回的所述通信请求信息的时刻(若超出预设的T时间仍未接收到返回数据，则令t(a)＝t0(a)+T)；
若V(a)＝0，表示已布设的第a个终端设备与所述报警单元通信存在问题，需要对已布设的第a个终端设备进行检修；若所有已布设的终端设备与所述报警单元通信全部存在问题，则需要对所有已布设的终端设备以及所述报警单元同时进行检修，检修后再进行后续控制的步骤；
步骤A3：利用公式(3)根据与所述报警单元通信正常的终端设备的通信速度控制步骤A1中的数据生成长度控制值，进而形成控制闭环
Figure BDA0003562066000000051
其中L表示步骤A1中的数据生成长度控制值；m表示已布设的终端设备总数；
Figure BDA0003562066000000052
表示得到所有已布设的终端设备中与所述报警单元通信速度的最大值(若
Figure BDA0003562066000000053
则需要返回步骤A2进行检修后再进行此步骤)。
第二方面，提供了一种基于边缘计算的敬老院安全监测方法，包括：
从布置安装在敬老院的多个监控摄像头处获取整个敬老院内的监控视频数据，利用获取的监控视频数据监测敬老院的老人是否存在安全问题；其中所述多个监控摄像头布置安装在敬老院室内的楼道、公共场所和室外的围栏；
若利用获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题，则生成表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息；
将所述报警信息发送给预设的终端设备，从而将所述报警信息通知给所述预设的终端设备的工作人员。
在一种可能的实现方式中，所述从布置安装在敬老院的多个监控摄像头处获取整个敬老院内的监控视频数据，包括：
布置一个或多个具备图像处理功能的边缘计算节点，并将所述一个或多个具备图像处理功能的边缘计算节点与所述多个监控摄像头通信连接；
确定所述一个或多个具备图像处理功能的边缘计算节点中处于工作状态的边缘计算节点；
将所述多个监控摄像头采集的监控视频数据实时发送给处于工作状态的边缘计算节点。
在一种可能的实现方式中，所述利用获取的监控视频数据监测敬老院的老人是否存在安全问题，包括：
利用获取的监控视频数据监测敬老院的老人是否跌倒；
在敬老院的洗手间布置红外传感器，利用布置的所述红外传感器监测敬老院的老人是否在洗手间发生意外。
在一种可能的实现方式中，所述利用获取的监控视频数据监测敬老院的老人是否存在安全问题，包括：
将获取的监控视频数据中的每帧转化成对应的帧图像；
对于每个帧图像，按照预先确定的n个选区的矩形区域坐标截取各帧图像里的n个矩形图像，其中n为大于1的正整数；
对n个矩形图像进行处理，将n个矩形图像转化成指定边长的n个正方形图像，并按照预设排列顺序将n个正方形图像组成一个整体正方形图像；
将所述整体正方形图像输入预先训练的行为动作识别模型，利用所述训练的行为动作识别模型对所述整体正方形图像对应的行为动作进行预测，得到预测结果；
根据所述预测结果识别敬老院的老人是否存在安全问题。
在一种可能的实现方式中，所述利用获取的监控视频数据监测敬老院的老人是否存在安全问题，包括：
在对于每个帧图像，按照预先确定的n个选区的矩形区域坐标截取各帧图像里的n个矩形图像之前，判断监控摄像头当前采集监控视频数据与确定n个选区的矩形区域坐标时采集样本视频，是否发生位置变动；
若发生位置变动，则确定位置变动的仿射转换矩阵；
利用仿射转换矩阵对确定的n个选区的矩形区域坐标进行转换，得到转换后的n个选区的矩形区域坐标，从而对于每个帧图像，按照转换后的n个选区的矩形区域坐标截取各帧图像里的n个矩形图像。
在一种可能的实现方式中，将所述报警信息发送给预设的终端设备，从而将所述报警信息通知给所述预设的终端设备的工作人员，包括：
布置无线网关，将所述报警信息发送给布置的无线网关，通过无线网关将所述报警信息发送给预设的终端设备，从而将所述报警信息通知给所述预设的终端设备的工作人员。
在一种可能的实现方式中，若利用获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题，则生成表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息，包括：
利用获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题，生成多个不同数据长度的表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息，以便于后续可以根据传输速度传输不同数据长度的数据，便于工作人员可以及时收到报警信息，其具体步骤包括，
步骤A1：利用公式(1)根据获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题生成多个不同数据长度的表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息
H2＝(Etop，(W2，D2，F2)＞＞[u(L-3)×len(D2)+u(L-2)×len(F2)]，Eend) (1)
其中H2表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息(所述分为三个部分，分别为帧头部分，报警数据部分，帧尾部分，在公式(1)中利用逗号将三部分进行区分隔开，实际数据中并不存在逗号是连接为一体的数据)；L表示数据生成长度控制值；Etop表示所述报警信息的标准帧头数据的二进制形式；Eend表示所述报警信息的标准帧尾数据的二进制形式；(W2，D2，F2)表示最完整的报警数据，其中W2表示存在安全问题的位置坐标数据的二进制形式，D表示所述存在安全问题的老人的摔倒信息数据的二进制形式，F2表示所述存在安全问题的老人的图像信息数据的二进制形式；＞＞表示右移符号；len()表示求取括号内的数据位数；u()表示非负检验函数，若括号内的数值为非负数则函数值为1，反之函数值为0。
在一种可能的实现方式中，将所述报警信息发送给预设的终端设备，包括：
检测通信正常的终端设备，以及与每个终端设备的通信速度，然后通过所述与每个终端设备的通信速度控制步骤A1中的数据生成长度控制值，然后生成相应数据长度的报警信息，再将所述报警信息发送给通信正常的终端设备，从而将所述报警信息通知给所述预设的终端设备的工作人员，其具体步骤包括，
步骤A2：在正常通信前向每个终端设备发送通信请求信息，通信正常的终端设备在收到通信请求信息后会将所述通信请求信息返回，则利用公式(2)根据每个终端设备返回的通信请求信息情况筛选出通信正常的终端设备以及对应的通信速度
Figure BDA0003562066000000081
其中V(a)表示已布设的第a个终端设备的通信速度；Q2表示所述通信请求信息的二进制形式；t0(a)表示向已布设的第a个终端设备发送所述通信请求信息的时刻；t(a)表示接收到已布设的第a个终端设备返回的所述通信请求信息的时刻(若超出预设的T时间仍未接收到返回数据，则令t(a)＝t0(a)+T)；
若V(a)＝0，表示已布设的第a个终端设备通信存在问题，需要对已布设的第a个终端设备进行检修；若所有已布设的终端设备通信全部存在问题，则需要对所有已布设的终端设备同时进行检修，检修后再进行后续控制的步骤；
步骤A3：利用公式(3)根据通信正常的终端设备的通信速度控制步骤A1中的数据生成长度控制值，进而形成控制闭环
Figure BDA0003562066000000082
其中L表示步骤A1中的数据生成长度控制值；m表示已布设的终端设备总数；
Figure BDA0003562066000000083
表示得到所有已布设的终端设备中通信速度的最大值(若
Figure BDA0003562066000000084
则需要返回步骤A2进行检修后再进行此步骤)。
借由上述技术方案，本申请实施例提供的基于边缘计算的敬老院安全监测系统和方法，可以从布置安装在敬老院的多个监控摄像头处获取整个敬老院内的监控视频数据，利用获取的监控视频数据监测敬老院的老人是否存在安全问题；其中多个监控摄像头布置安装在敬老院室内的楼道、公共场所和室外的围栏；若利用获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题，则生成表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息；进而将报警信息发送给预设的终端设备，从而将报警信息通知给预设的终端设备的工作人员。可以看到，本申请实施例能够获取整个敬老院内的监控情况，包括室内的楼道、公共场所和室外的围栏，可以实现室内所有人的行为动作监测以及室外的防入侵监测，保证了老人在敬老院内的安全问题，可以立即对情况做出响应报警，提升了敬老院内的安全情况。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1示出了根据本申请实施例的基于边缘计算的敬老院安全监测方法的流程图；
图2示出了根据本申请另一实施例的基于边缘计算的敬老院安全监测方法的流程图；
图3示出了根据本申请实施例的基于边缘计算的敬老院安全监测装置的结构图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施例。虽然附图中显示了本申请的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。
本申请实施例提供了一种基于边缘计算的敬老院安全监测方法，可以应用在敬老院监测设备。如图1所示，该基于边缘计算的敬老院安全监测方法可以包括以下步骤S101至S103：
步骤S101，从布置安装在敬老院的多个监控摄像头处获取整个敬老院内的监控视频数据，利用获取的监控视频数据监测敬老院的老人是否存在安全问题；其中多个监控摄像头布置安装在敬老院室内的楼道、公共场所和室外的围栏；
步骤S102，若利用获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题，则生成表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息；
步骤S103，将报警信息发送给预设的终端设备，从而将报警信息通知给预设的终端设备的工作人员。
本申请实施例可以从布置安装在敬老院的多个监控摄像头处获取整个敬老院内的监控视频数据，利用获取的监控视频数据监测敬老院的老人是否存在安全问题；其中多个监控摄像头布置安装在敬老院室内的楼道、公共场所和室外的围栏；若利用获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题，则生成表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息；进而将报警信息发送给预设的终端设备，从而将报警信息通知给预设的终端设备的工作人员。可以看到，本申请实施例能够获取整个敬老院内的监控情况，包括室内的楼道、公共场所和室外的围栏，可以实现室内所有人的行为动作监测以及室外的防入侵监测，保证了老人在敬老院内的安全问题，可以立即对情况做出响应报警，提升了敬老院内的安全情况。
上文步骤S101从布置安装在敬老院的多个监控摄像头处获取整个敬老院内的监控视频数据，具体可以包括以下步骤a1至a3：
步骤a1，布置一个或多个具备图像处理功能的边缘计算节点，并将一个或多个具备图像处理功能的边缘计算节点与多个监控摄像头通信连接；
步骤a2，确定一个或多个具备图像处理功能的边缘计算节点中处于工作状态的边缘计算节点；
步骤a3，将多个监控摄像头采集的监控视频数据实时发送给处于工作状态的边缘计算节点。
本申请实施例中通过边缘计算节点提高分辨准确度，并提高识别的效率。
本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，上文步骤a3将多个监控摄像头采集的监控视频数据实时发送给处于工作状态的边缘计算节点，具体可以包括以下步骤a3-1至a3-3：
步骤a3-1，获取待绑定的边缘计算节点的特征标识；
步骤a3-2，根据获取的特征标识与待绑定的边缘计算节点进行绑定；
步骤a3-3，将多个监控摄像头采集的监控视频数据实时发送给绑定的边缘计算节点。
本申请实施例可以找到合适的边缘计算节点进行绑定，提高后续的行为动作的识别效率。
上面步骤a3-1中提及的边缘计算节点的特征标识可以包括边缘计算节点的ID(Identity Document，身份标识号)、二维码、条码、URL(Uniform Resource Locator，统一资源标识符)中的一种或多种。
本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，上文步骤S101利用获取的监控视频数据监测敬老院的老人是否存在安全问题，具体可以包括以下步骤B1和B2：
步骤B1，利用获取的监控视频数据监测敬老院的老人是否跌倒；
步骤B2，在敬老院的洗手间布置红外传感器，利用布置的红外传感器监测敬老院的老人是否在洗手间发生意外。
本申请实施例可以利用获取的监控视频数据监测敬老院的老人是否跌倒，并利用布置的红外传感器监测敬老院的老人是否在洗手间发生意外，可以实现室内所有人的行为动作监测以及室外的防入侵监测，保证了老人在敬老院内的安全问题，可以立即对情况做出响应报警，提升了敬老院内的安全情况。
本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，上文步骤S101利用获取的监控视频数据监测敬老院的老人是否存在安全问题，具体可以包括以下步骤C1至C5：
步骤C1，将获取的监控视频数据中的每帧转化成对应的帧图像；
步骤C2，对于每个帧图像，按照预先确定的n个选区的矩形区域坐标截取各帧图像里的n个矩形图像，其中n为大于1的正整数；
步骤C3，对n个矩形图像进行处理，将n个矩形图像转化成指定边长的n个正方形图像，并按照预设排列顺序将n个正方形图像组成一个整体正方形图像；
步骤C4，将整体正方形图像输入预先训练的行为动作识别模型，利用训练的行为动作识别模型对整体正方形图像对应的行为动作进行预测，得到预测结果；
步骤C5，根据预测结果识别敬老院的老人是否存在安全问题。
该步骤中，若预测结果为敬老院的老人跌倒，则识别老人存在安全问题。
本申请实施例通过边缘计算节点对视频数据帧图像进行处理，可以准确、高效地识别敬老院老人的动作行为，可以很好地协助工作人员对老人进行照顾和保证老人的安全。
本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，在步骤C2对于每个帧图像，按照预先确定的n个选区的矩形区域坐标截取各帧图像里的n个矩形图像之前，还可以包括以下步骤D1至D3：
步骤D1，判断监控摄像头当前采集监控视频数据与确定n个选区的矩形区域坐标时采集样本视频，是否发生位置变动；
步骤D2，若发生位置变动，则确定位置变动的仿射转换矩阵；
步骤D3，利用仿射转换矩阵对确定的n个选区的矩形区域坐标进行转换，得到转换后的n个选区的矩形区域坐标，从而对于每个帧图像，按照转换后的n个选区的矩形区域坐标截取各帧图像里的n个矩形图像。
本实施例如果摄像头没有位置的变动则不需要对其进行校准，校准的目的是调整摄像头位置或角度的改变带来预选框位置在图像中的变化，可以提高选取图像的准确性，进而提高识别的准确性。
本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，上文步骤S103将报警信息发送给预设的终端设备，从而将报警信息通知给预设的终端设备的工作人员，具体可以是布置无线网关，将报警信息发送给布置的无线网关，通过无线网关将报警信息发送给预设的终端设备，从而将报警信息通知给预设的终端设备的工作人员。
本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，上文步骤S102若利用获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题，则生成表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息，具体可以是利用获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题，生成多个不同数据长度的表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息，以便于后续可以根据传输速度传输不同数据长度的数据，便于工作人员可以及时收到报警信息，其具体步骤包括，
步骤A1：利用公式(1)根据获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题生成多个不同数据长度的表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息
H2＝(Etop，(W2，D2，F2)＞＞[u(L-3)×len(D2)+u(L-2)×len(F2)]，Eend) (1)
其中H2表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息(分为三个部分，分别为帧头部分，报警数据部分，帧尾部分，在公式(1)中利用逗号将三部分进行区分隔开，实际数据中并不存在逗号是连接为一体的数据)；L表示数据生成长度控制值；Etop表示报警信息的标准帧头数据的二进制形式；Eend表示报警信息的标准帧尾数据的二进制形式；(W2，D2，F2)表示最完整的报警数据，其中W2表示存在安全问题的位置坐标数据的二进制形式，D2表示存在安全问题的老人的摔倒信息数据的二进制形式，F2表示存在安全问题的老人的图像信息数据的二进制形式；＞＞表示右移符号；len()表示求取括号内的数据位数；u()表示非负检验函数，若括号内的数值为非负数则函数值为1，反之函数值为0。
本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，上文步骤S103将报警信息发送给预设的终端设备，从而将报警信息通知给预设的终端设备的工作人员，具体可以是检测通信正常的终端设备，以及与每个终端设备的通信速度，然后通过与每个终端设备的通信速度控制步骤A1中的数据生成长度控制值，然后生成相应数据长度的报警信息，再将报警信息发送给通信正常的终端设备，从而将报警信息通知给预设的终端设备的工作人员，其具体步骤包括，
步骤A2：在正常通信前向每个终端设备发送通信请求信息，通信正常的终端设备在收到通信请求信息后会将通信请求信息返回，则利用公式(2)根据每个终端设备返回的通信请求信息情况筛选出通信正常的终端设备以及对应的通信速度
Figure BDA0003562066000000141
其中V(a)表示已布设的第a个终端设备的通信速度；Q2表示通信请求信息的二进制形式；t0(a)表示向已布设的第a个终端设备发送通信请求信息的时刻；t(a)表示接收到已布设的第a个终端设备返回的通信请求信息的时刻(若超出预设的T时间仍未接收到返回数据，则令t(a)＝t0(a)+T)；
若V(a)＝0，表示已布设的第a个终端设备通信存在问题，需要对已布设的第a个终端设备进行检修；若所有已布设的终端设备通信全部存在问题，则需要对所有已布设的终端设备同时进行检修，检修后再进行后续控制的步骤；
步骤A3：利用公式(3)根据通信正常的终端设备的通信速度控制步骤A1中的数据生成长度控制值，进而形成控制闭环
Figure BDA0003562066000000151
其中L表示步骤A1中的数据生成长度控制值；m表示已布设的终端设备总数；
Figure BDA0003562066000000152
表示得到所有已布设的终端设备中通信速度的最大值(若
Figure BDA0003562066000000153
则需要返回步骤A2进行检修后再进行此步骤)。
上述技术方案的有益效果为：首先利用步骤A1中的公式(1)根据获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题生成多个不同数据长度的表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息，从而可以根据传输速度传输不同数据长度的数据，便于工作人员可以及时收到报警信息；然后利用步骤A2中的公式(2)根据每个终端设备返回的通信请求信息情况筛选出通信正常的终端设备以及对应的通信速度，从而不仅可以计算出与每个终端设备的通信速度，还能及时对设备进行检查和检修；最后利用步骤A3中的公式(3)根据通信正常的终端设备的通信速度控制步骤A1中的数据生成长度控制值，进而形成控制闭环，保证设备的可靠，以及报警的可靠。
以上介绍了图1所示实施例的各个环节的多种实现方式，下面将通过具体实施例来详细介绍基于边缘计算的敬老院安全监测方法的实现过程。
本申请另一实施例提供了一种基于边缘计算的敬老院安全监测方法，如图2所示，该基于边缘计算的敬老院安全监测方法可以包括以下步骤S201至S205。
步骤S201，从布置安装在敬老院的多个监控摄像头处获取整个敬老院内的监控视频数据。
该步骤中，可以布置一个或多个具备图像处理功能的边缘计算节点，并将一个或多个具备图像处理功能的边缘计算节点与多个监控摄像头通信连接；确定一个或多个具备图像处理功能的边缘计算节点中处于工作状态的边缘计算节点；进而将多个监控摄像头采集的监控视频数据实时发送给处于工作状态的边缘计算节点。
步骤S202，利用获取的监控视频数据监测敬老院的老人是否跌倒。
该步骤中，可以将获取的监控视频数据中的每帧转化成对应的帧图像；对于每个帧图像，按照预先确定的n个选区的矩形区域坐标截取各帧图像里的n个矩形图像，其中n为大于1的正整数；进而对n个矩形图像进行处理，将n个矩形图像转化成指定边长的n个正方形图像，并按照预设排列顺序将n个正方形图像组成一个整体正方形图像；随后将整体正方形图像输入预先训练的行为动作识别模型，利用训练的行为动作识别模型对整体正方形图像对应的行为动作进行预测，得到预测结果；之后根据预测结果识别敬老院的老人是否存在安全问题。若预测结果为敬老院的老人跌倒，则识别老人存在安全问题。
步骤S203，在敬老院的洗手间布置红外传感器，利用布置的红外传感器监测敬老院的老人是否在洗手间发生意外。
步骤S204，若利用获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题，则生成表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息。
步骤S205，布置无线网关，将报警信息发送给布置的无线网关，通过无线网关将报警信息发送给预设的终端设备，从而将报警信息通知给预设的终端设备的工作人员。
本申请实施例能够获取整个敬老院内的监控情况，包括室内的楼道、公共场所和室外的围栏，可以实现室内所有人的行为动作监测以及室外的防入侵监测，保证了老人在敬老院内的安全问题，可以立即对情况做出响应报警，提升了敬老院内的安全情况。
需要说明的是，实际应用中，上述所有可能的实施方式可以采用结合的方式任意组合，形成本申请的可能的实施例，在此不再一一赘述。
基于上文各个实施例提供的基于边缘计算的敬老院安全监测方法，基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种基于边缘计算的敬老院安全监测装置。
图3示出了根据本申请实施例的基于边缘计算的敬老院安全监测装置的结构图。如图3所示，该基于边缘计算的敬老院安全监测装置可以包括边缘计算单元310、信息生成单元320以及报警单元330。
边缘计算单元310，用于从布置安装在敬老院的多个监控摄像头处获取整个敬老院内的监控视频数据，利用获取的监控视频数据监测敬老院的老人是否存在安全问题；其中多个监控摄像头布置安装在敬老院室内的楼道、公共场所和室外的围栏；
信息生成单元320，用于若利用获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题，则生成表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息；
报警单元330，用于将报警信息发送给预设的终端设备，从而将报警信息通知给预设的终端设备的工作人员。
本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，上文图3展示的边缘计算单元310还用于：
布置一个或多个具备图像处理功能的边缘计算节点，并将一个或多个具备图像处理功能的边缘计算节点与多个监控摄像头通信连接；
确定一个或多个具备图像处理功能的边缘计算节点中处于工作状态的边缘计算节点；
将多个监控摄像头采集的监控视频数据实时发送给处于工作状态的边缘计算节点。
本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，上文图3展示的边缘计算单元310还用于：
利用获取的监控视频数据监测敬老院的老人是否跌倒；
在敬老院的洗手间布置红外传感器，利用布置的红外传感器监测敬老院的老人是否在洗手间发生意外。
本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，上文图3展示的边缘计算单元310还用于：
将获取的监控视频数据中的每帧转化成对应的帧图像；
对于每个帧图像，按照预先确定的n个选区的矩形区域坐标截取各帧图像里的n个矩形图像，其中n为大于1的正整数；
对n个矩形图像进行处理，将n个矩形图像转化成指定边长的n个正方形图像，并按照预设排列顺序将n个正方形图像组成一个整体正方形图像；
将整体正方形图像输入预先训练的行为动作识别模型，利用训练的行为动作识别模型对整体正方形图像对应的行为动作进行预测，得到预测结果；
根据预测结果识别敬老院的老人是否存在安全问题。
本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，上文图3展示的边缘计算单元310还用于：
在对于每个帧图像，按照预先确定的n个选区的矩形区域坐标截取各帧图像里的n个矩形图像之前，判断监控摄像头当前采集监控视频数据与确定n个选区的矩形区域坐标时采集样本视频，是否发生位置变动；
若发生位置变动，则确定位置变动的仿射转换矩阵；
利用仿射转换矩阵对确定的n个选区的矩形区域坐标进行转换，得到转换后的n个选区的矩形区域坐标，从而对于每个帧图像，按照转换后的n个选区的矩形区域坐标截取各帧图像里的n个矩形图像。
本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，上文图3展示的报警单元330还用于：
布置无线网关，将报警信息发送给布置的无线网关，通过无线网关将报警信息发送给预设的终端设备，从而将报警信息通知给预设的终端设备的工作人员。
本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，上文图3展示的信息生成单元320还用于：
利用获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题，生成多个不同数据长度的表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息，以便于后续可以根据传输速度传输不同数据长度的数据，便于工作人员可以及时收到报警信息，其具体步骤包括，
步骤A1：利用公式(1)根据获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题生成多个不同数据长度的表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息
H2＝(Etop，(W2，D2，F2)＞＞[u(L-3)×len(D2)+u(L-2)×len(F2)]，Eend) (1)
其中H2表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息(分为三个部分，分别为帧头部分，报警数据部分，帧尾部分，在公式(1)中利用逗号将三部分进行区分隔开，实际数据中并不存在逗号是连接为一体的数据)；L表示数据生成长度控制值；Etop表示报警信息的标准帧头数据的二进制形式；Eend表示报警信息的标准帧尾数据的二进制形式；(W2，D2，F2)表示最完整的报警数据，其中W2表示存在安全问题的位置坐标数据的二进制形式，D2表示存在安全问题的老人的摔倒信息数据的二进制形式，F2表示存在安全问题的老人的图像信息数据的二进制形式；＞＞表示右移符号；len()表示求取括号内的数据位数；u()表示非负检验函数，若括号内的数值为非负数则函数值为1，反之函数值为0。
本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，上文图3展示的报警单元330还用于：
检测与报警单元通信正常的终端设备，以及与每个终端设备的通信速度，然后通过与每个终端设备的通信速度控制步骤A1中的数据生成长度控制值，然后生成相应数据长度的报警信息，再将报警信息发送给与报警单元通信正常的终端设备，从而将报警信息通知给预设的终端设备的工作人员，其具体步骤包括，
步骤A2：报警单元会在正常通信前向每个终端设备发送通信请求信息，与报警单元通信正常的终端设备在收到通信请求信息后会将通信请求信息返回发送至报警单元，则利用公式(2)根据每个终端设备返回的通信请求信息情况筛选出与报警单元通信正常的终端设备以及对应的通信速度
Figure BDA0003562066000000201
其中V(a)表示已布设的第a个终端设备与报警单元的通信速度；Q2表示通信请求信息的二进制形式；t0(a)表示报警单元向已布设的第a个终端设备发送通信请求信息的时刻；t(a)表示报警单元接收到已布设的第a个终端设备返回的通信请求信息的时刻(若超出预设的T时间仍未接收到返回数据，则令t(a)＝t0(a)+T)；
若V(a)＝0，表示已布设的第a个终端设备与报警单元通信存在问题，需要对已布设的第a个终端设备进行检修；若所有已布设的终端设备与报警单元通信全部存在问题，则需要对所有已布设的终端设备以及报警单元同时进行检修，检修后再进行后续控制的步骤；
步骤A3：利用公式(3)根据与报警单元通信正常的终端设备的通信速度控制步骤A1中的数据生成长度控制值，进而形成控制闭环
Figure BDA0003562066000000202
其中L表示步骤A1中的数据生成长度控制值；m表示已布设的终端设备总数；
Figure BDA0003562066000000203
表示得到所有已布设的终端设备中与报警单元通信速度的最大值(若
Figure BDA0003562066000000204
则需要返回步骤A2进行检修后再进行此步骤)。
上述技术方案的有益效果为：首先利用步骤A1中的公式(1)根据获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题生成多个不同数据长度的表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息，从而可以根据传输速度传输不同数据长度的数据，便于工作人员可以及时收到报警信息；然后利用步骤A2中的公式(2)根据每个终端设备返回的通信请求信息情况筛选出与报警单元通信正常的终端设备以及对应的通信速度，从而不仅可以计算出与每个终端设备的通信速度，还能及时对设备进行检查和检修；最后利用步骤A3中的公式(3)根据与报警单元通信正常的终端设备的通信速度控制步骤A1中的数据生成长度控制值，进而形成控制闭环，保证设备的可靠，以及报警的可靠。
本申请实施例提供的基于边缘计算的敬老院安全监测系统，可以从布置安装在敬老院的多个监控摄像头处获取整个敬老院内的监控视频数据，利用获取的监控视频数据监测敬老院的老人是否存在安全问题；其中多个监控摄像头布置安装在敬老院室内的楼道、公共场所和室外的围栏；若利用获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题，则生成表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息；进而将报警信息发送给预设的终端设备，从而将报警信息通知给预设的终端设备的工作人员。可以看到，本申请实施例能够获取整个敬老院内的监控情况，包括室内的楼道、公共场所和室外的围栏，可以实现室内所有人的行为动作监测以及室外的防入侵监测，保证了老人在敬老院内的安全问题，可以立即对情况做出响应报警。提升了敬老院内的安全情况。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述描述的系统、装置、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，为简洁起见，在此不另赘述。
本领域普通技术人员可以理解：本申请的技术方案本质上或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，其包括若干程序指令，用以使得一电子设备(例如个人计算机，服务器，或者网络设备等)在运行所述程序指令时执行本申请各实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
或者，实现前述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件(诸如个人计算机，服务器，或者网络设备等的电子设备)来完成，所述程序指令可以存储于一计算机可读取存储介质中，当所述程序指令被电子设备的处理器执行时，所述电子设备执行本申请各实施例所述方法的全部或部分步骤。
以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：在本申请的精神和原则之内，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案脱离本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于边缘计算的敬老院安全监测系统，其特征在于，包括：
边缘计算单元，用于从布置安装在敬老院的多个监控摄像头处获取整个敬老院内的监控视频数据，利用获取的监控视频数据监测敬老院的老人是否存在安全问题；其中所述多个监控摄像头布置安装在敬老院室内的楼道、公共场所和室外的围栏；
信息生成单元，用于若利用获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题，则生成表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息；
报警单元，用于将所述报警信息发送给预设的终端设备，从而将所述报警信息通知给所述预设的终端设备的工作人员。
2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的敬老院安全监测系统，其特征在于，所述边缘计算单元还用于：
布置一个或多个具备图像处理功能的边缘计算节点，并将所述一个或多个具备图像处理功能的边缘计算节点与所述多个监控摄像头通信连接；
确定所述一个或多个具备图像处理功能的边缘计算节点中处于工作状态的边缘计算节点；
将所述多个监控摄像头采集的监控视频数据实时发送给处于工作状态的边缘计算节点。
3.根据权利要求1所述的基于边缘计算的敬老院安全监测系统，其特征在于，所述边缘计算单元还用于：利用获取的监控视频数据监测敬老院的老人是否跌倒；
在敬老院的洗手间布置红外传感器，利用布置的所述红外传感器监测敬老院的老人是否在洗手间发生意外。
4.根据权利要求3所述的基于边缘计算的敬老院安全监测系统，其特征在于，所述边缘计算单元还用于：
将获取的监控视频数据中的每帧转化成对应的帧图像；
对于每个帧图像，按照预先确定的n个选区的矩形区域坐标截取各帧图像里的n个矩形图像，其中n为大于1的正整数；
对n个矩形图像进行处理，将n个矩形图像转化成指定边长的n个正方形图像，并按照预设排列顺序将n个正方形图像组成一个整体正方形图像；
将所述整体正方形图像输入预先训练的行为动作识别模型，利用所述训练的行为动作识别模型对所述整体正方形图像对应的行为动作进行预测，得到预测结果；
根据所述预测结果识别敬老院的老人是否存在安全问题。
5.根据权利要求4所述的基于边缘计算的敬老院安全监测系统，其特征在于，所述边缘计算单元还用于：
在对于每个帧图像，按照预先确定的n个选区的矩形区域坐标截取各帧图像里的n个矩形图像之前，判断监控摄像头当前采集监控视频数据与确定n个选区的矩形区域坐标时采集样本视频，是否发生位置变动；
若发生位置变动，则确定位置变动的仿射转换矩阵；
利用仿射转换矩阵对确定的n个选区的矩形区域坐标进行转换，得到转换后的n个选区的矩形区域坐标，从而对于每个帧图像，按照转换后的n个选区的矩形区域坐标截取各帧图像里的n个矩形图像。
6.根据权利要求1所述的基于边缘计算的敬老院安全监测系统，其特征在于，所述报警单元还用于：
布置无线网关，将所述报警信息发送给布置的无线网关，通过无线网关将所述报警信息发送给预设的终端设备，从而将所述报警信息通知给所述预设的终端设备的工作人员。
7.一种基于边缘计算的敬老院安全监测方法，其特征在于，包括：
从布置安装在敬老院的多个监控摄像头处获取整个敬老院内的监控视频数据，利用获取的监控视频数据监测敬老院的老人是否存在安全问题；其中所述多个监控摄像头布置安装在敬老院室内的楼道、公共场所和室外的围栏；
若利用获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题，则生成表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息；
将所述报警信息发送给预设的终端设备，从而将所述报警信息通知给所述预设的终端设备的工作人员。
8.根据权利要求7所述的基于边缘计算的敬老院安全监测方法，其特征在于，所述从布置安装在敬老院的多个监控摄像头处获取整个敬老院内的监控视频数据，包括：
布置一个或多个具备图像处理功能的边缘计算节点，并将所述一个或多个具备图像处理功能的边缘计算节点与所述多个监控摄像头通信连接；
确定所述一个或多个具备图像处理功能的边缘计算节点中处于工作状态的边缘计算节点；
将所述多个监控摄像头采集的监控视频数据实时发送给处于工作状态的边缘计算节点。
9.根据权利要求7所述的基于边缘计算的敬老院安全监测方法，其特征在于，若利用获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题，则生成表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息，包括：
利用获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题，生成多个不同数据长度的表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息，以便于后续可以根据传输速度传输不同数据长度的数据，便于工作人员可以及时收到报警信息，其具体步骤包括，
步骤A1：利用公式(1)根据获取的监控视频数据监测到敬老院的老人存在安全问题生成多个不同数据长度的表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息
H2＝
(Etop，(W2，D2，F2)＞＞[u(L-3)×len(D2)+u(L-2)×len(F2)]，Eend) (1)
其中H2表示敬老院的老人存在安全问题的报警信息(所述分为三个部分，分别为帧头部分，报警数据部分，帧尾部分，在公式(1)中利用逗号将三部分进行区分隔开，实际数据中并不存在逗号是连接为一体的数据)；L表示数据生成长度控制值；Etop表示所述报警信息的标准帧头数据的二进制形式；Eend表示所述报警信息的标准帧尾数据的二进制形式；(W2，D2，F2)表示最完整的报警数据，其中W2表示存在安全问题的位置坐标数据的二进制形式，D2表示所述存在安全问题的老人的摔倒信息数据的二进制形式，F2表示所述存在安全问题的老人的图像信息数据的二进制形式；＞＞表示右移符号；len()表示求取括号内的数据位数；u()表示非负检验函数，若括号内的数值为非负数则函数值为1，反之函数值为0。
10.根据权利要求9所述的基于边缘计算的敬老院安全监测方法，其特征在于，将所述报警信息发送给预设的终端设备，包括：
检测通信正常的终端设备，以及与每个终端设备的通信速度，然后通过所述与每个终端设备的通信速度控制步骤A1中的数据生成长度控制值，然后生成相应数据长度的报警信息，再将所述报警信息发送给通信正常的终端设备，从而将所述报警信息通知给所述预设的终端设备的工作人员，其具体步骤包括，
步骤A2：在正常通信前向每个终端设备发送通信请求信息，通信正常的终端设备在收到通信请求信息后会将所述通信请求信息返回，则利用公式(2)根据每个终端设备返回的通信请求信息情况筛选出通信正常的终端设备以及对应的通信速度
Figure FDA0003562065990000041
其中V(a)表示已布设的第a个终端设备的通信速度；Q2表示所述通信请求信息的二进制形式；t0(a)表示向已布设的第a个终端设备发送所述通信请求信息的时刻；t(a)表示接收到已布设的第a个终端设备返回的所述通信请求信息的时刻(若超出预设的T时间仍未接收到返回数据，则令t(a)＝t0(a)+T)；
若V(a)＝0，表示已布设的第a个终端设备通信存在问题，需要对已布设的第a个终端设备进行检修；若所有已布设的终端设备通信全部存在问题，则需要对所有已布设的终端设备同时进行检修，检修后再进行后续控制的步骤；
步骤A3：利用公式(3)根据通信正常的终端设备的通信速度控制步骤A1中的数据生成长度控制值，进而形成控制闭环
Figure FDA0003562065990000051
其中L表示步骤A1中的数据生成长度控制值；m表示已布设的终端设备总数；
Figure FDA0003562065990000052
表示得到所有已布设的终端设备中通信速度的最大值(若
Figure FDA0003562065990000053
则需要返回步骤A2进行检修后再进行此步骤)。
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