CN114792463B - 基于三维gis的智能虚拟标签安全警示系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于三维GIS的智能虚拟标签安全警示系统和方法，属于智慧园区领域，包括：物联网设备信息聚合模块，用于信息数据的聚合；物联网设备警示模块，用于对信息数据进行监测；警示有效性智能筛选模块，用于确保准确的将园区安全警示信息及时传递给工作人员；虚拟标签坐标定位模块，用于危险源经纬度信息进行保存；三维GIS危险源警示模块，用于监测到风险时，根据经纬度信息确定危险源的位置。本发明的优点是：当园区危险源产生警示时，对警示有效性和警示级别进行智能识别，然后进行危险源ID经纬度定位，通过显示扩散范围，第一时间获取危险源视频信息，为园区安全管理、应急指挥提供智能化支撑。

Description

基于三维GIS的智能虚拟标签安全警示系统和方法

技术领域

本发明涉及一种基于三维GIS的智能虚拟标签安全警示系统和方法，属于智慧园区领域。

背景技术

在智慧城市的构建中，智慧化工园区数字化转型成为智慧城市建设的主要驱动，技术赋能结合机制创新也是本轮建设阶段的最大特点，数字技术给城市规划、建设和管理带来了新的模式，各个城市以数字化转型的方式整体驱动生产方式、生活方式和治理方式的变革，生产要素和资源要素配置被重新定义，加速迈向城市转型升级和可持续发展的目标。

在信息技术及物联网蓬勃发展的今天，园区安全管理逐渐实现了自动化，根据目前全国园区行业现状，园区自动化向智能化发展仍需要一定时间，即使已经建成的智慧园区，在园区安全管理中仍存在一定问题，比如安全警示的误报、漏报、缺乏及时的影像取证、数据支撑等问题仍然较为突出，使得安全管理、应急指挥存在一定隐患。

本发明针对现有智慧园区安全管理中的痛点进行针对性的开发设计，能够提升安全警示准确率，另外通过自主研发的标签管理模块可以实现警示监控智能联动，系统第一时间自动分析、定位、显示风险点视频图像及相关危险因子，为园区指挥提供第一手资料。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种基于三维GIS的智能虚拟标签安全警示系统和方法，本发明的技术方案是：

一种基于三维GIS的智能虚拟标签安全警示系统，包括：

物联网设备信息聚合模块，用于信息数据的聚合；

物联网设备警示模块，用于对有毒有害气体、危险化学品、危险源的信息数据进行监测，超过安全阈值进行警示；

警示有效性智能筛选模块，用于对设备离线、设备故障信息进行过滤，确保准确的将园区安全警示信息及时传递给工作人员；

虚拟标签坐标定位模块，用于将物联网设备信息聚合模块所聚合的危险源经纬度信息进行保存，并对园区内每个危险源定制虚拟标签，自动选择出距离危险源最近的监控坐标；

三维GIS危险源警示模块，用于基于GIS地理信息系统对园区进行建模，将园区模型中的每个危险源与虚拟标签中的经纬度信息进行关联，当监测到风险时，根据经纬度信息确定危险源的位置，对相应的危险进行标红闪烁告警；

标签监控联动引擎模块，用于根据危险源的经纬度信息与监控设备ID相关联，当产生告警时自动显示相应的画面；

监控联动视频侦测模块，用于根据危险源经纬度信息与鹰眼设备ID相关联，当产生告警时，鹰眼设备根据预设的方位、焦距进行自动调整，自动显示危险源现场画面。

所述的安全阈值包括温度第一级警示阈值、温度第二级警示阈值、压力第一级警示阈值、压力第二级警示阈值、液位高位限警示阈值、液位高高位限警示阈值、液位低位限警示阈值、液位低低位限警示阈值、可燃气体浓度第一级警示阈值、可燃气体浓度第二级警示阈值、有毒气体浓度第一级警示阈值和有毒气体浓度第二级警示阈值。

所述危险源名称为id₀，园区监控点为id₁，id₂，id₃，_……，id_n，危险源坐标(x₀,y₀)，坐标单位m，监控坐标(x₁,y₁)，(x₂,y₂)，(x₃,y₃) ，_……，(x_n,y_n),坐标单位为m，模块根据算法自动选择距离危险源100m以内的监控：

。

当对相应的危险源进行标红闪烁告警时，点击悬浮在危险源上方的虚拟标签即可显示设备名称、状态信息，并显示现场危险源因子情况，如有毒有害气体浓度、流速、泄露情况、扩散范围，其中扩散范围具体算法模型如下：

1）发射脉冲信号，利用回波信号得到距离-多普勒数据，即R-D数据；

2）构建的R-D-T三维数据Y（r,d,t），T为时间；

3）根据每个时刻目标污染源与两个监测站点之间的距离之和，其中两个监测站点分别为第一监测站点和第二监测站点，利用三角余弦定理，计算出每个时刻目标相对于第一监测站点的方位，t=1,2,_……；

计算公式为：

；R_1t为污染源到第一监测站点 的距离，R_2t为污染源到第二监测站点的距离，其中，D为第一监测站点与第二监测站点之间 的距离。

所述的信息数据包括甲醇、甲醛、乙醇、苯、甲苯之类的VOCs因子、以及SO₂、HCl、H₂S、NH₃之类的无机污染因子，以及甲烷/非甲烷总烃、总烃、氧气、温度、压力、流速和湿度之类的有机废气监测因子，以及HCl、 H₂S、和NH₃无机废气监测因子，以及储罐温度、压力和液位监测因子，以及可燃气体浓度和有毒气体浓度监测因子。

一种基于三维GIS的智能虚拟标签安全警示方法，包括

S1、对信息数据的聚合；

S2、对有毒有害气体、危险化学品、危险源的信息数据进行监测，超过安全阈值进行警示；

S3、对设备离线、设备故障信息进行过滤，确保准确的将园区安全警示信息及时传递给工作人员；

S4、将物联网设备信息聚合模块所聚合的危险源经纬度信息进行保存，并对园区内每个危险源定制虚拟标签，自动选择出距离危险源最近的监控坐标；

S5、基于GIS地理信息系统对园区进行建模，将园区模型中的每个危险源与虚拟标签中的经纬度信息进行关联，当监测到风险时，根据经纬度信息确定危险源的位置，对相应的危险进行标红闪烁告警；

S6、根据危险源的经纬度信息与监控设备ID相关联，当产生告警时自动显示相应的画面；

S7、根据危险源经纬度信息与鹰眼设备ID相关联，当产生告警时，鹰眼设备根据预设的方位、焦距进行自动调整，自动显示危险源现场画面。

本发明的优点是：通过对智慧园区危化品警示信息的聚合，基于自主研发的警示有效性智能筛选模块、虚拟标签坐标定位模块、三维GIS危险源警示模块和标签监控联动引擎模块，当园区危险源产生警示时，首先对警示有效性和警示级别进行智能识别，对重要警示设备通过虚拟标签坐标定位算法模型进行危险源ID经纬度定位，通过显示扩散范围，并通过标签监控联动引擎模块自动调整云台方向和焦距，第一时间获取危险源视频信息，为园区安全管理、应急指挥提供智能化支撑。

附图说明

图1是本发明的系统结构框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

参见图1，本发明涉及一种基于三维GIS的智能虚拟标签安全警示系统，包括：

物联网设备信息聚合模块01，用于信息数据的聚合；在危险源关键部位安装物联网传感器及监控设备，实现污染源废气排口监测、厂区无组织排放监测、污染源废水排口监测、雨水监测、两重点一重大重点部位视频监控、重点生产装置传感数据（储罐内温度数据、压力数据、液位数据）、储罐区可燃气体数据、库区可燃气体数据、储罐区有毒气体数据、库区有毒气体数据、智能烟感监测、电气火灾监测、消防用水监测等，将数据上传后进行统一存储、分析。

物联网设备警示模块02，用于对有毒有害气体、危险化学品、危险源的信息数据进行监测，超过安全阈值进行警示；

警示有效性智能筛选模块03，用于对设备离线、设备故障信息进行过滤，确保准确的将园区安全警示信息及时传递给工作人员；针对一个数据包中的某监测因子没有数据的情况进行审核，经过审核后对数据进行缺测标识，然后自动启动反控功能，再次对数据进行补测，并用补测到的数据更新数据库；

虚拟标签坐标定位模块04，用于将物联网设备信息聚合模块所聚合的危险源经纬度信息进行保存，并对园区内每个危险源定制虚拟标签，自动选择出距离危险源最近的监控坐标（每个虚拟标签有一个唯一ID，与所定位的危险源相关联，标签内还包含设备名称、危险源名称、状态等信息。发生告警时，该虚拟标签坐标定位模块会将危险源的经纬度数据与数据库内园区监控经纬度数组进行匹配，自动选择最优的监控图像）；

三维GIS危险源警示模块05，用于基于GIS地理信息系统对园区进行建模，将园区模型中的每个危险源与虚拟标签中的经纬度信息进行关联，当监测到风险时，根据经纬度信息确定危险源的位置，对相应的危险进行标红闪烁告警；三维GIS危险源警示模块主要包含以下内容：地形数据、影像数据、QL数据、模型数据、矢量数据、二维地图；在B/S下的三维场景浏览、三维数据管理、三维缓存数据获取、三维符号获取等，且三维场景中可同时发布和浏览二维地图。

标签监控联动引擎模块06，用于根据危险源的经纬度信息与监控设备ID相关联，当产生告警时自动显示相应的画面；

监控联动视频侦测模块07，用于根据危险源经纬度信息与鹰眼设备ID相关联，当产生告警时，鹰眼设备根据预设的方位、焦距进行自动调整，自动显示危险源现场画面。

所述的安全阈值包括温度第一级警示阈值、温度第二级警示阈值、压力第一级警示阈值、压力第二级警示阈值、液位高位限警示阈值、液位高高位限警示阈值、液位低位限警示阈值、液位低低位限警示阈值、可燃气体浓度第一级警示阈值、可燃气体浓度第二级警示阈值、有毒气体浓度第一级警示阈值和有毒气体浓度第二级警示阈值。

所述危险源名称为id₀，园区监控点为id₁，id₂，id₃，_……，id_n，危险源坐标(x₀,y₀)，坐标单位m，监控坐标(x₁,y₁)，(x₂,y₂)，(x₃,y₃) ，_……，(x_n,y_n),坐标单位为m，模块根据以下危险源算法自动选择距离危险源100m以内的监控：

。

当对相应的危险源进行标红闪烁告警时，点击悬浮在危险源上方的虚拟标签即可显示设备名称、状态信息，并显示现场危险源因子情况，如有毒有害气体浓度、流速、泄露情况、扩散范围，其中扩散范围具体算法模型如下：

1）发射脉冲信号，利用回波信号得到距离-多普勒数据，即R-D数据；

2）构建的R-D-T三维数据Y（r,d,t），T为时间；

3）根据每个时刻目标污染源与两个监测站点之间的距离之和，其中两个监测站点分别为第一监测站点和第二监测站点，利用三角余弦定理，计算出每个时刻目标相对于第一监测站点的方位 ，t=1,2，_……；

计算公式为：

；R_1t为污染源到第一监测站点的距 离，R_2t为污染源到第二监测站点的距离，其中，D为第一监测站点与第二监测站点之间的距 离。

所述的信息数据包括甲醇、甲醛、乙醇、苯、甲苯之类的VOCs因子、以及SO₂、HCl、H₂S、NH₃之类的无机污染因子，以及甲烷/非甲烷总烃、总烃、氧气、温度、压力、流速和湿度之类的有机废气监测因子，以及HCl、 H₂S、和NH₃无机废气监测因子，以及储罐温度、压力和液位监测因子，以及可燃气体浓度和有毒气体浓度监测因子。

本发明还涉及一种基于三维GIS的智能虚拟标签安全警示方法，

包括

S1、对信息数据的聚合；

S2、对有毒有害气体、危险化学品、危险源的信息数据进行监测，超过安全阈值进行警示；

S3、对设备离线、设备故障信息进行过滤，确保准确的将园区安全警示信息及时传递给工作人员；

S4、将物联网设备信息聚合模块所聚合的危险源经纬度信息进行保存，并对园区内每个危险源定制虚拟标签，自动选择出距离危险源最近的监控坐标；

S5、基于GIS地理信息系统对园区进行建模，将园区模型中的每个危险源与虚拟标签中的经纬度信息进行关联，当监测到风险时，根据经纬度信息确定危险源的位置，对相应的危险进行标红闪烁告警；

S6、根据危险源的经纬度信息与监控设备ID相关联，当产生告警时自动显示相应的画面；

S7、根据危险源经纬度信息与鹰眼设备ID相关联，当产生告警时，鹰眼设备根据预设的方位、焦距进行自动调整，自动显示危险源现场画面。

本发明通过设置物联网设备信息聚合模块、物联网设备警示模块、警示有效性智能筛选模块、虚拟标签坐标定位模块、三维GIS危险源警示模块、标签监控联动引擎模块和监控联动视频侦测模块，共由7个模块组成。通过对智慧园区危化品警示信息的聚合，基于警示有效性智能筛选模块、虚拟标签坐标定位模块、三维GIS危险源警示模块和标签监控联动引擎模块，当园区危险源产生警示时，首先对警示有效性和警示级别进行智能识别，对重要警示设备通过虚拟标签坐标定位算法进行危险源ID经纬度定位，通过危险源算法模式显示扩散范围，并通过标签监控联动引擎模块自动调整云台方向和焦距，第一时间获取危险源视频信息，为园区安全管理、应急指挥提供智能化支撑。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于三维GIS的智能虚拟标签安全警示系统，其特征在于，

包括：

物联网设备信息聚合模块，用于信息数据的聚合；

物联网设备警示模块，用于对有毒有害气体、危险化学品、危险源的信息数据进行监测，超过安全阈值进行警示；

警示有效性智能筛选模块，用于对设备离线、设备故障信息进行过滤，确保准确的将园区安全警示信息及时传递给工作人员；

虚拟标签坐标定位模块，用于将物联网设备信息聚合模块所聚合的危险源经纬度信息进行保存，并对园区内每个危险源定制虚拟标签，自动选择出距离危险源最近的监控坐标；

三维GIS危险源警示模块，用于基于GIS地理信息系统对园区进行建模，将园区模型中的每个危险源与虚拟标签中的经纬度信息进行关联，当监测到风险时，根据经纬度信息确定危险源的位置，对相应的危险源进行标红闪烁告警；当对相应的危险源进行标红闪烁告警时，点击悬浮在危险源上方的虚拟标签即可显示设备名称、状态信息，并显示现场危险源因子情况，包括有毒有害气体浓度、流速、泄露情况、扩散范围，其中扩散范围具体算法模型如下：

1）发射脉冲信号，利用回波信号得到距离-多普勒数据，即R-D数据；

2）构建的R-D-T三维数据Y（r,d,t），T为时间；

3）根据每个时刻目标污染源与两个监测站点之间的距离之和，其中两个监测站点分别为第一监测站点和第二监测站点，利用三角余弦定理，计算出每个时刻目标相对于第一监测站点的方位 ，t=1,2......；

计算公式为：

；R_1t为污染源到第一监测站点的距 离，R_2t为污染源到第二监测站点的距离，其中，D为第一监测站点与第二监测站点之间的距 离；

标签监控联动引擎模块，用于根据危险源的经纬度信息与监控设备ID相关联，当产生告警时自动显示相应的画面；

监控联动视频侦测模块，用于根据危险源经纬度信息与鹰眼设备ID相关联，当产生告警时，鹰眼设备根据预设的方位、焦距进行自动调整，自动显示危险源现场画面。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维GIS的智能虚拟标签安全警示系统，其特征在于，所述的安全阈值包括温度第一级警示阈值、温度第二级警示阈值、压力第一级警示阈值、压力第二级警示阈值、液位高位限警示阈值、液位高高位限警示阈值、液位低位限警示阈值、液位低低位限警示阈值、可燃气体浓度第一级警示阈值、可燃气体浓度第二级警示阈值、有毒气体浓度第一级警示阈值和有毒气体浓度第二级警示阈值。

3.根据权利要求1所述的一种基于三维GIS的智能虚拟标签安全警示系统，其特征在于，危险源名称为id₀，园区监控点为id₁，id₂，id₃......，id_n，危险源坐标(x₀,y₀)，坐标单位m，监控坐标(x₁,y₁)，(x₂,y₂)，(x₃,y₃)......，(x_n,y_n),坐标单位为m，所述三维GIS危险源警示模块根据算法自动选择距离危险源100m以内的监控：

。

4.根据权利要求1所述的基于三维GIS的智能虚拟标签安全警示系统，其特征在于，所述的信息数据包括甲醇、甲醛、乙醇、苯、甲苯的VOCs因子、以及SO₂、HCl、H₂S、NH₃的无机污染因子，以及总烃、氧气、温度、压力、流速和湿度的有机废气监测因子，以及HCl、 H₂S、和NH₃无机废气监测因子，以及储罐温度、压力和液位监测因子，以及可燃气体浓度和有毒气体浓度监测因子。

5.一种如权利要求1所述的三维GIS的智能虚拟标签安全警示系统的警示方法，其特征在于，包括

S1、对信息数据的聚合；

S2、对有毒有害气体、危险化学品、危险源的信息数据进行监测，超过安全阈值进行警示；

S3、对设备离线、设备故障信息进行过滤，确保准确的将园区安全警示信息及时传递给工作人员；

S4、将物联网设备信息聚合模块所聚合的危险源经纬度信息进行保存，并对园区内每个危险源定制虚拟标签，自动选择出距离危险源最近的监控坐标；

S5、基于GIS地理信息系统对园区进行建模，将园区模型中的每个危险源与虚拟标签中的经纬度信息进行关联，当监测到风险时，根据经纬度信息确定危险源的位置，对相应的危险进行标红闪烁告警；

S6、根据危险源的经纬度信息与监控设备ID相关联，当产生告警时自动显示相应的画面；

S7、根据危险源经纬度信息与鹰眼设备ID相关联，当产生告警时，鹰眼设备根据预设的方位、焦距进行自动调整，自动显示危险源现场画面。

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