CN115050151A - 一种针对于火灾现场保护的便携式智慧电子围栏 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种针对于火灾现场保护的便携式智慧电子围栏，其中检测系统用于采集火灾现场的视频图像；信息处理系统用于对采集的视频图像进行预处理；通讯系统用于将预处理后的视频图像传输给后台计算机进行保护区域划分，并返回信息处理系统进行存储；信息处理系统还用于对后续采集的视频图像进行人员行为识别，并将识别结果与存储的保护区域进行对比，判断人员是否进入保护区域；定位系统用于实时定位电子围栏的位置；声光报警系统用于当识别出有人员进入保护区域或者电子围栏位置变化时进行预警；控制系统用于控制上述各个系统进行工作。本发明基于视觉识别技术，能够划分多级保护区域，并实现多级预警机制。

Description

一种针对于火灾现场保护的便携式智慧电子围栏
技术领域
本发明涉及消防安全技术领域，特别涉及一种针对于火灾现场保护的便携式智慧电子围栏。
背景技术
围栏作为一种安全装置，常被用于电力作业、工程施工、道路交通及人流管控等众多场合，形成永久或临时性物理屏障，起到隔离危险，限制安全活动范围，降低安全隐患的作用。如今的电子围栏，一般由电子围栏主机和前端的探测围栏组成。前端的探测围栏可分为两种，一种是直接进行物理阻拦的拦网或警戒线；另一种是利用静电感应、电子脉冲、红外发射器、超声波探测器等，通过人员穿过检测区域，被装置发射出的信号检测到并进行反馈来实现检测预警。另外还有红外成像型的可视化电子围栏，通过添加的摄像头来进行实时拍照和图像采集。
传统的物理电子围栏都需要搭建有形的保护结界，无论是电子脉冲还是静电感应，都需要搭建相应的基础设施。而基于电子地图设计的虚拟电子围栏，相较于有形的电子围栏，成本较低，且保护范围灵活多变，但一般仅限于空间维度上的保护。
便携式的电子围栏一般是通过改变装置构造来实现其便携性。在围栏底部增加增重装置或移动装置，增强围栏的可移动性。在底座上方的立柱上安装伸缩带结构，设计成伸缩式围栏，提高保护范围的灵活性。
现有的便携式电子围栏主要存在如下缺憾：1.无法适应不同火灾场景下的快速布置和保护；2.如果转动部件发生损坏，无法保证多角度多方位的检测保护；3.误报率高，受干扰因素多；4.地形曲折复杂的地区和多边形保护区域，无法轻易实现部署和精准定位；5.无法针对不同火灾场景下的不同区域进行分级预警；6.防盗方式大多基于GPS定位，方式简单且单一。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种针对于火灾原因调查阶段火灾现场保护的便携式智慧电子围栏，针对于火灾现场，提出了一种划分多级保护区域的计算方法和多级预警机制，设计了一种依据计算机视觉识别技术，采用R-C3D模型进行人员行为识别和数据处理的带摄像头的，便于拆卸和移动的电子围栏设备。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供如下方案：
一种针对于火灾现场保护的便携式智慧电子围栏，包括控制系统，以及分别与所述控制系统连接的检测系统、信息处理系统、通讯系统、定位系统和声光报警系统；
所述检测系统用于采集火灾现场的视频图像；
所述信息处理系统用于对采集的视频图像进行预处理；
所述通讯系统用于将预处理后的视频图像传输给后台计算机，以供所述后台计算机对视频图像进行保护区域划分，并将划分后的视频图像返回所述信息处理系统；
所述信息处理系统内置存储器，用于对返回的视频图像进行存储；
所述信息处理系统还用于对后续采集的视频图像进行人员行为识别，并将识别结果与存储的视频图像中的保护区域进行对比，判断人员是否进入保护区域；
所述定位系统用于实时定位电子围栏的位置，并通过所述通讯系统传输给所述后台计算机；
所述声光报警系统用于当识别出有人员进入保护区域或者电子围栏位置变化时进行预警；
所述控制系统用于控制所述检测系统、所述信息处理系统、所述通讯系统、所述定位系统和所述声光报警系统进行工作。
优选地，所述信息处理系统采用基于R-C3D模型的行为识别算法进行人员行为识别，所述R-C3D模型分为三个部分，第一部分是3D ConvNet模块，以视频帧作为输入，通过卷积计算出特征；第二部分是Proposal Subne模块，以特征作为输入，改变长度，生成不同的proposals以及相应的置信度；第三部分是Classification Subnet模块，对proposals进行过滤，去除高度重叠和低置信度的候选框，之后通过3D ROI Pooling池将3D ConvNet模块输出的特征和过滤后的不同长度的anchor segments转换为成固定长度的特征图，最后分别输入到softmax层和位置回归层对每个检测框进行分类和位置回归，并预测出精修后的行为边界，从而实现人员行为识别。
优选地，所述电子围栏的整体结构包括固定装置、可伸缩支柱、保护装置，其中：
固定装置为便携式可加固装置，表面采用耐高温的材料，底部中央为一个方形底座，方形底座的底端采用防滑材料；方形底座内装有锁扣装置，用于将固定装置与可伸缩支柱连接；方形底座上方有一个圆柱形套筒，套筒外壁有四个加固装置，加固装置包括套筒外的转动把手和套筒内的螺栓，通过转动把手来推动螺栓向前转动，以此夹紧可伸缩支柱；套筒外侧装有四个两节的可折叠支架，可折叠支架在搬运时处于收缩状态，在工作时展开；可折叠支架分别连接四个支撑杆，在搬运过程中，支撑杆收缩紧贴套筒，工作时，支撑杆顶端支撑套筒；支撑杆底端连接可转动的矩形底座，矩形底座底端采用防滑材料，中央有圆柱形缺口，用于安装增重物体；缺口下端有与加固螺栓同直径的钻孔，用于插入加固螺栓进行加固。
优选地，可伸缩支柱为圆柱形结构，分为三层，均采用耐高温材料；外层直径略小于固定装置中套筒的直径；外层顶端有向内凹陷的缺口，用于与保护装置的锁扣相连接；外层底端有螺纹，用于和中层进行连接，调节高度；中层顶端与底端均有螺纹，分别与外层顶端与底端的螺纹连接；内层的顶端有螺纹，与中层顶端的螺纹连接，且内层底端有向内凹陷的缺口，用于与固定装置的锁扣相连接。
优选地，保护装置下半部为圆柱形结构，上半部由两个摄像头组成检测系统，保护装置底部是一个方形的锁扣装置，通过外拉的把手进行上锁，将可伸缩支柱和保护装置连接起来；锁扣装置上面是保护装置的主体，主体为圆柱形结构，主体外侧有可显示颜色的显示面板，内部连接声光报警系统，不同颜色代表不同的保护区域；显示面板下方设有两个按键，其中，按键S1是开关，用于控制电子围栏的启动与关闭，按键S2是防盗键，内连震动感应器，用于防盗；显示面板上方设有警报灯，内连声光报警系统，用于在报警时进行灯光闪烁和声音警报。
优选地，所述控制系统、所述信息处理系统、所述定位系统、所述通讯系统、所述声光报警系统均设置在主体内部；主体内部还设置有电池，用于为保护装置供电；主体外壳的内侧装有一层隔热层，隔热层内部填充隔热材料，防止火灾现场的高温环境对装置内部造成影响；主体外侧设有提手，便于随时移动；主体上方设有倾斜的两侧外壳和两个半球形的透明护罩，两侧外壳上安装有电动雨刷，透明护罩内部安装有雨水感应器，当雨水感应器感应到雨水量达到预设值时，通过内置的控制系统控制电动雨刷上下刮动，两侧外壳还设有内凹区域，用于引导雨水从两端向下流；主体上方内部设有补光灯，用于在阴暗环境下辅助拍摄；补光灯上方为旋转底座，用于承载摄像头组，旋转底座的旋转角度为180°，旋转底座内有一层隔热层，隔热层内含有隔热材料；旋转底座和摄像头组之间安装有可以手动转动的关节装置，用于调整摄像头的范围；摄像头组的上面是遮雨盖，遮雨盖内侧有隔热层，隔热层内有隔热材料。
优选地，摄像头组共有两个摄像头，均为红外摄像头，其中一个是正对保护区域的识别摄像头，连接内部的信息处理系统，用于进行人员识别；另一个是面对保护装置后方，用于防盗的防盗摄像头，具备拍照、监控和上传图像信息的功能。
优选地，所述后台计算机对视频图像进行保护区域划分具体包括：
所述后台计算机把接收的视频图像剪切成预定尺寸的对称矩形；将矩形下边界的中点定为原点，所在的下划线为x轴，并依此建立二维平面坐标系；根据火灾的实际情况，在视频图像中划分出火灾的重点保护区域，并依据火灾类型和严重程度，取中等保护区域和外围保护区域的距离范围L1和L2；通过计算和分类，在x轴上标注出不同密集程度的点S，取名为关键点，作出S1，S2，S3，……，Sn，并向上作垂线；根据中等保护区域的距离范围L1，作出点P1，P2，P3，……，Pn，取名为一级保护点，并将P点连接在一起；根据外围保护区域的距离范围L2，作出点Q1，Q2，Q3，……，Qn，取名为二级保护点，并将Q点连接在一起；P点连线和重点保护区域的所夹区域为中等保护区域，Q点连线与P点连线的所夹区域为外围保护区域。
优选地，P点或Q点的连线方式根据火灾现场的复杂程度C确定；
C＝E×B×T
式中：E表示人员暴露于火灾附近区域的密集程度，B表示火灾附近区域的建筑物密集程度，T表示发生火灾的地形复杂程度；
根据C的数值，将关键点的密集程度分为三类：
在Ⅰ级范围内，火灾现场的复杂程度数值最高，关键点密集程度最高，依据不同情况，P点或Q点之间采用线性函数或建立回归模型进行拟合连线；
在Ⅱ级范围内，火灾现场的复杂程度数值较高，关键点密集程度较高，依据不同情况，P点或Q点之间采用线性函数、建立回归模型、二次函数或三次函数进行拟合连线；
在Ⅲ级范围内，火灾现场的复杂程度数值最低，关键点密集程度最低，依据不同情况，P点或Q点之间直接采用线性方程进行拟合连线。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
(1)本发明采用双摄像头组进行监控，根据计算机视觉识别技术，准确锁定人员所在的区域，并及时进行预警，摄像头的监控视野呈区域性，范围广泛，可以有效减少装置摆放的数量。
(2)本发明设计了一种用于划定多级保护区域的计算方法，可以高效地对现场进行多级别保护，并且提出了一种用于确定关键点数量的密集程度的分类法——EBT分类法，便于快速自动地进行多级区域的取点描线。
(3)本发明采用R-C3D模型进行人员行为识别，可以针对任意长度视频、任意长度行为进行端到端的检测。
(4)本发明中的摄像头均采用红外摄像头，内含红外线模块，且保护装置的主体上方内部安装有补光灯，可以保证在夜晚的昏暗条件下，依然可以实现清晰可见的实时监控。
(5)本发明采用可移动式摄像头，底盘可以180°旋转，可伸缩支柱能够调节摄像头的垂直高度，确保实现多角度保护。
(6)针对复杂天气环境，本发明设置雨水感应器进行智能识别，以此来控制雨刷进行自动清扫。火灾现场可能会出现高温环境，本发明采用耐高温的材料，保护装置的外壳内侧有隔热层，防止温度过高而对内部装置进行损坏。
(7)电子地图和人工划分区域具有不准确性，到达真正的火灾现场以后，可能因为种种原因，如探查火灾起因等，而改变提前划定的保护范围。这种情况下，可以现场用安全标识物划定新的范围，本发明依据计算机识别技术和摄像头图像采集，可以识别出安全标识物，并随时更改电子围栏范围，重新存储到存储器中。
(8)基于火灾的特性，不同火灾场所可分为重点保护区，中等保护区和外围保护区。为了进行有效的区分，本发明的显示屏采用不同的安全风险色来表示不同的保护区域。这里选取黄色、橙色和红色分别代表外围保护区域、中等保护区域和重点保护区域。当识别到人员进入不同保护区域时，装置会触发不同级别的警报，以此来进行分级保护。
(9)本发明在防盗方面具有多层保障。正面可以通过计算机视觉识别，来识别人员是否有偷盗的可能，并进行警告。内部装有震动感应器，当偷盗者进行触碰时，会立刻进行响应，后侧的防盗摄像头将图像信息上传后台。当震动感应器触发，两个摄像头会分别转向两侧进行拍照，保证无死角的监控保护。当装置的位置信息发生改变时，定位系统会实时将位置上传给后台。以上情况发生时，警报灯都会进行工作，给与偷盗者警示。
(10)本发明结构分为固定装置、可伸缩支柱、保护装置三个部分，易拆卸和组装，可伸缩支柱也可以改变长短，大大增强了装置的便携性和灵活性。固定装置兼具便携性和固定性，三个装置均含有锁扣装置，可以连为一体，提高稳固性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的电子围栏内各系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中人员识别流程示意图；
图3为本发明实施例中区域卷积三维网络(R-C3D)模型架构图；
图4为本发明实施例提供的电子围栏的外观结构示意图；
图5为本发明实施例提供的电子围栏的固定装置结构示意图；
图6为本发明实施例提供的电子围栏的可伸缩支柱结构示意图；
图7为本发明实施例提供的电子围栏的保护装置结构示意图；
图8为本发明实施例提供的保护装置的主体结构示意图；
图9为本发明实施例提供的保护装置的左视图；
图10为本发明实施例提供的固定装置折叠移动时的示意图；
图11为本发明实施例提供的固定装置工作时的俯视图；
图12为本发明实施例提供的可伸缩支柱完全展开时的示意图；
图13为本发明实施例提供的划定多级保护区域的计算方法效果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
本发明的实施例提供了一种针对于火灾现场保护的便携式智慧电子围栏，图1是所述电子围栏的结构框图，所述电子围栏包括控制系统，以及分别与所述控制系统连接的检测系统、信息处理系统、通讯系统、定位系统和声光报警系统；其中：
所述检测系统用于采集火灾现场的视频图像；
所述信息处理系统用于对采集的视频图像进行预处理；
所述通讯系统用于将预处理后的视频图像传输给后台计算机，以供所述后台计算机对视频图像进行保护区域划分，并将划分后的视频图像返回所述信息处理系统；
所述信息处理系统内置存储器，用于对返回的视频图像进行存储；
所述信息处理系统还用于对后续采集的视频图像进行人员行为识别，并将识别结果与存储的视频图像中的保护区域进行对比，判断人员是否进入保护区域；
所述定位系统用于实时定位电子围栏的位置，并通过所述通讯系统传输给所述后台计算机；
所述声光报警系统用于当识别出有人员进入保护区域或者电子围栏位置变化时进行预警；
所述控制系统用于控制所述检测系统、所述信息处理系统、所述通讯系统、所述定位系统和所述声光报警系统进行工作。
本发明提供的电子围栏设备保留多机组网接口，以便后期覆盖火灾保护的全部区域。
如图2所示，本发明实施例中进行人员行为识别及触发预警的具体过程如下：1、检测系统中的摄像头采集图像；2、信息处理系统进行图像预处理，包括裁剪、去抖动等，并传递给后台计算机进行保护区域划分；3、后台计算机划分出重点保护区域、中等保护区域和外围保护区域的范围，返回给信息处理系统进行存储；4、信息处理系统继续进行人员行为识别；5、根据存储的保护区域范围，对比被识别人员所在的区域，如果人员进入保护区域，则进行预警。
本发明实施例中，信息处理系统内装有嵌入式处理器与存储器。摄像头在开始时采集图像，通过4g/5g网络直接将图像传输到后台计算机内，后台计算机对图像进行处理和保护区域划分，将处理好的图像传输回信息处理系统，并存储到存储器中。随后采集到的图像均在内嵌式处理器中进行预处理和人员识别，并将识别后的图像与存储的图像划定的保护范围进行对比，如果有人员进入保护区域，则触发警报。
进一步地，本发明实施例采用一种基于区域卷积三维网络(R-C3D)模型的行为识别算法进行人员行为识别，如图3所示，可以针对任意长度视频、任意长度行为进行端到端的检测。所述R-C3D模型分为三个部分，第一部分是3DConvNet模块，以视频帧作为输入，通过卷积计算出特征；第二部分是Proposal Subne模块，以特征作为输入，改变长度，生成不同的proposals以及相应的置信度；第三部分是Classification Subnet模块，对proposals进行过滤，去除高度重叠和低置信度的候选框，之后通过3D ROI Pooling池将3D ConvNet模块输出的特征和过滤后的不同长度的anchor segments转换为成固定长度的特征图，最后分别输入到softmax层和位置回归层对每个检测框进行分类和位置回归，并预测出精修后的行为边界，从而实现人员行为识别。
本发明实施例提出的便携式智慧电子围栏的整体结构如图4所示，所述电子围栏的整体结构包括固定装置1、可伸缩支柱2、保护装置3，其中：
固定装置1为便携式可加固装置，表面采用耐高温的材料，以适应火灾后的高温环境，如图5所示；底部中央为一个方形底座8，方形底座8的底端采用防滑材料，以此提高装置的稳定性；方形底座8内装有锁扣装置11，用于将固定装置1与可伸缩支柱2连接，提高防盗能力；方形底座8上方有一个圆柱形套筒，套筒外壁有四个加固装置9，加固装置9包括套筒外的转动把手和套筒内的螺栓，通过转动把手来推动螺栓向前转动，以此夹紧可伸缩支柱2，保证装置的稳定性；套筒外侧装有四个两节的可折叠支架10，可折叠支架10在搬运时处于收缩状态，，如图10所示，在工作时展开，如图11所示，；可折叠支架10分别连接四个支撑杆4，在搬运过程中，支撑杆4收缩紧贴套筒，工作时，支撑杆4顶端支撑套筒，提高稳定性；支撑杆4底端连接可转动的矩形底座5，矩形底座5底端采用防滑材料，提高稳定性；矩形底座5中央有圆柱形缺口，用于安装增重物体6；缺口下端有与加固螺栓7同直径的钻孔，用于插入加固螺栓7进行加固。
使用时，如果电子围栏装置放置时间较长，放置地区风阻较大，放置的地形便于打孔，可以采用加固螺栓7和增重物体6结合的方式。反之，则可以采用只安放增重物体6的方式进行加固。
可伸缩支柱2为圆柱形结构，分为三层，均采用耐高温材料，如图6所示；外层12具有一定厚度与韧性，防止受到风力的作用而出现断折的现象，直径略小于固定装置1中套筒的直径，，可以将支柱塞入套筒内；外层12顶端有向内凹陷的缺口，用于与保护装置3的锁扣相连接，将两个部件结合在一起，提高稳定性和防盗能力；外层12底端有螺纹，用于和中层13进行连接，调节高度；中层13顶端与底端均有螺纹，分别与外层12顶端与底端的螺纹连接；内层14的顶端有螺纹，与中层13顶端的螺纹连接，且内层14底端有向内凹陷的缺口，用于与固定装置1的锁扣相连接。
通过对底端缺口进行拉伸，能够满足该电子围栏对不同高度的需求。拉伸出的支柱直径较小，所拉出部分全部放入在固定装置1的套筒内，保证电子围栏的稳固性，防止出现被轻易破环的现象。可伸缩支柱2完全展开如图12所示。
保护装置3下半部为圆柱形结构，上半部由两个摄像头组成检测系统，如图7所示，左视图如图9所示。保护装置3底部是一个方形的锁扣装置15，通过外拉的把手16进行上锁，将可伸缩支柱2和保护装置3连接起来；锁扣装置15上面是保护装置5的主体17，主体17为圆柱形结构，具体构造如图8所示。主体17外侧有可显示颜色的显示面板27，内部连接声光报警系统，不同颜色代表不同的保护区域，例如：红色为重点保护区域，橙色为中等保护区域，黄色为外围保护区域；显示面板27下方设有两个按键，其中，按键S1是开关，用于控制电子围栏的启动与关闭，按键S2是防盗键，内连震动感应器，用于防盗；显示面板27上方设有警报灯26，内连声光报警系统，用于在报警时进行灯光闪烁和声音警报。
进一步地，所述控制系统、所述信息处理系统、所述定位系统、所述通讯系统、所述声光报警系统均设置在主体17内部；主体17内部还设置有电池，用于为保护装置3供电；主体17外壳的内侧装有一层隔热层，隔热层内部填充隔热材料，防止火灾现场的高温环境对装置内部造成影响；主体17外侧设有提手18，便于随时移动；主体17上方设有倾斜的两侧外壳和两个半球形的透明护罩，两侧外壳上安装有电动雨刷20，透明护罩内部安装有雨水感应器21，当雨水感应器21感应到雨水量达到预设值时，通过内置的控制系统控制电动雨刷20上下刮动，两侧外壳还设有内凹区域，用于引导雨水从两端向下流，减少雨、雾、雪等自然灾害的影响；主体17上方内部设有补光灯19，用于在阴暗环境下辅助拍摄；补光灯19上方为旋转底座22，用于承载摄像头组24，能够在必要条件下进行转动，旋转底座22的旋转角度为180°，旋转底座22内有一层隔热层，隔热层内含有隔热材料；旋转底座22和摄像头组24之间安装有可以手动转动的关节装置23，用于调整摄像头24的范围；摄像头组24的上面是遮雨盖25，用于减少雨雪天气对装置的影响；遮雨盖25内侧有隔热层，隔热层内有隔热材料。
本发明实施例中，摄像头组24共有两个摄像头，均为红外摄像头，内部配有红外线模块；其中一个是正对保护区域的识别摄像头28，连接内部的信息处理系统，用于进行人员识别；另一个是面对保护装置3后方，用于防盗的防盗摄像头29，该摄像头只具备拍照、监控和上传图像信息的功能。
为防止外来人员对电子围栏进行偷盗行为，当位于正面的识别摄像头28检测到有人员在不断接近电子围栏装置的时候，便会触发报警，并拍照上传图像信息。当有人从后方接近并触碰装置时，将触发震动感应器，防盗摄像头29立刻上传最近时间间隔内的图像信息。当有人触发震动感应器，防盗摄像头29在上传图像信息以后，立刻通过旋转底座22转移到右侧进行拍照，识别摄像头28立刻通过旋转底座22转移到左侧进行拍照，以此弥补可能从两侧的视觉死角来进行的盗窃。当装置被人盗走，主体17内部的定位系统会实时上传装置的位置信息，帮助进行追踪和找回。震动感应器触发、位置信息改变和监控摄像头感应到人员距离过近，装置都会进入高级警报状态，给予偷盗者警示。
本发明通过结合两类摄像头，一类进行视觉识别，另一类通过震动感应器触发来上传图像信息。这样既能减小装置的运算负担，减少耗电量，又能增强装置的防盗能力。
进一步地，本发明实施例中提出了一种用于划定多级保护区域的计算方法，如图13所示。摄像头将首次采集到的视频图像传入后台计算机后，由于摄像头的视野呈现为对称的图像，后台计算机把接收的视频图像剪切成预定尺寸的对称矩形；将矩形下边界的中点定为原点，所在的下划线为x轴，并依此建立二维平面坐标系；根据火灾的实际情况，在视频图像中划分出火灾的重点保护区域，并依据火灾类型和严重程度，取中等保护区域和外围保护区域的距离范围L1和L2；通过计算和分类，在x轴上标注出不同密集程度的点S，取名为关键点，作出S1，S2，S3，……，Sn，并向上作垂线；根据中等保护区域的距离范围L1，作出点P1，P2，P3，……，Pn，取名为一级保护点，并将P点连接在一起；根据外围保护区域的距离范围L2，作出点Q1，Q2，Q3，……，Qn，取名为二级保护点，并将Q点连接在一起；P点连线和重点保护区域的所夹区域为中等保护区域，Q点连线与P点连线的所夹区域为外围保护区域。
本发明实施例还提供了一种用于确定关键点数量的密集程度的分类法，即EBT分类法，按规定标准对E(Exposure，人员暴露于火灾附近区域的密集程度)、B(Building，火灾附近区域的建筑物密集程度)、T(Topography，发生火灾的地形复杂程度)分别评分，取三者乘积的分值为C(Complexity，火灾现场的复杂程度)。根据C的取值来划分类别，在不同类别内，关键点数量的密集程度不同，P点或Q点的连线方式的选取也不同。用公式表示为：
C＝E×B×T
式中：E表示人员暴露于火灾附近区域的密集程度，取值见表1；
B表示火灾附近区域的建筑物密集程度，取值见表2；
T表示发生火灾的地形复杂程度；取值见表3；
C表示火灾现场的复杂程度，根据该数值，可将关键点的密集程度分为三类，分类标准见表4。
火灾附近区域的人员密集程度，非常罕见赋值为0.5，非常密集赋值为10。
表1人员暴露于火灾附近区域的密集程度E
Figure BDA0003576375300000111
Figure BDA0003576375300000121
火灾附近区域的建筑物密集程度，分值规定在0.5-10之间。无建筑物赋值为0.5，建筑物非常密集的商业区或住宅区赋值为10。
表2火灾附近区域的建筑物密集程度B
Figure BDA0003576375300000122
发生火灾的地形复杂程度，平坦荒凉地区赋值为0.5，非常复杂地区赋值为10。
表3发生火灾的地形复杂程度T
Figure BDA0003576375300000123
表4关键点密集程度的分类标准
Figure BDA0003576375300000124
根据C的数值，将关键点的密集程度分为三类：
在Ⅰ级范围内，火灾现场的复杂程度数值最高，关键点密集程度最高，依据不同情况，P点或Q点之间采用线性函数f(x)＝mx+b或使用最小二乘法
Figure BDA0003576375300000125
建立回归模型进行拟合连线；
在Ⅱ级范围内，火灾现场的复杂程度数值较高，关键点密集程度较高，依据不同情况，P点或Q点之间采用线性函数、建立回归模型、二次函数或三次函数进行拟合连线；
在Ⅲ级范围内，火灾现场的复杂程度数值最低，关键点密集程度最低，依据不同情况，P点或Q点之间直接采用线性方程进行拟合连线。
以上三个等级在自动做完区域划分后，都可以人为在后台进行操作与修改，以适应不同的实际情况。
本发明提供的便携式智慧电子围栏在使用时，根据火灾场景保护范围，计算出需求最少的、最佳的摆放位置。到达摆放位置后，根据所处的地形特点和灾后场景的实际情况，采取不同的保护方法，选择只增加增重物，或结合加固螺栓的方式进行摆放。调整好可伸缩支柱2的长度后，将该装置的三个部分组合在一起，并上锁固定。
在电子围栏安装好以后，确定摄像头关节装置23的角度，得到适合监控范围的最佳视野。调整好电子围栏的角度以后，点击电子围栏装置开关S1，基于电子地图将虚拟电子围栏区域通过通讯系统传入控制系统，再由控制系统转入包含存储器的信息处理系统进行储存，以此用来检测和对比人员是否进入围栏的保护范围内。最后点击S2键，开启防盗功能，此时该电子围栏正式进入工作状态。
当有外来人员接近保护区域时，摄像头组24开始扫描和锁定监视范围内的人员行动范围，根据接近的距离不同，声光报警系统进行分级警报。进入外围保护区时，触发初级警报，显示屏27黄色灯光闪烁+警报灯26的提示音警报；进入中等保护区时，触发中级警报，显示屏27橙色灯光闪烁+警报灯26的提示音警报；进入重点保护区时，触发高级警报，显示屏27红色灯光闪烁+警报灯26的提示音警报+警报灯26的灯光闪烁。触发中级警报和高级警报的人员，识别摄像头28将会对其进行锁定和拍照，并将图像信息通过通讯系统传送至后台计算机。
需要说明的是，本发明实施例中提到的锁扣装置，可以是多种类型的锁，如普通机械锁，电子锁等。本发明实施例中提到的折叠装置和关节处，也可转化为拉伸或或旋转的形式。本发明实施例中提到的不同保护范围等级的颜色，也可以更换为其他颜色。
可以理解的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
本领域普通技术人员可以理解实现上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来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (9)

1.一种针对于火灾现场保护的便携式智慧电子围栏，其特征在于，包括控制系统，以及分别与所述控制系统连接的检测系统、信息处理系统、通讯系统、定位系统和声光报警系统；
所述检测系统用于采集火灾现场的视频图像；
所述信息处理系统用于对采集的视频图像进行预处理；
所述通讯系统用于将预处理后的视频图像传输给后台计算机，以供所述后台计算机对视频图像进行保护区域划分，并将划分后的视频图像返回所述信息处理系统；
所述信息处理系统内置存储器，用于对返回的视频图像进行存储；
所述信息处理系统还用于对后续采集的视频图像进行人员行为识别，并将识别结果与存储的视频图像中的保护区域进行对比，判断人员是否进入保护区域；
所述定位系统用于实时定位电子围栏的位置，并通过所述通讯系统传输给所述后台计算机；
所述声光报警系统用于当识别出有人员进入保护区域或者电子围栏位置变化时进行预警；
所述控制系统用于控制所述检测系统、所述信息处理系统、所述通讯系统、所述定位系统和所述声光报警系统进行工作。
2.根据权利要求1所述的便携式智慧电子围栏，其特征在于，所述信息处理系统采用基于R-C3D模型的行为识别算法进行人员行为识别，所述R-C3D模型分为三个部分，第一部分是3D ConvNet模块，以视频帧作为输入，通过卷积计算出特征；第二部分是Proposal Subne模块，以特征作为输入，改变长度，生成不同的proposals以及相应的置信度；第三部分是Classification Subnet模块，对proposals进行过滤，去除高度重叠和低置信度的候选框，之后通过3D ROI Pooling池将3D ConvNet模块输出的特征和过滤后的不同长度的anchorsegments转换为成固定长度的特征图，最后分别输入到softmax层和位置回归层对每个检测框进行分类和位置回归，并预测出精修后的行为边界，从而实现人员行为识别。
3.根据权利要求1所述的便携式智慧电子围栏，其特征在于，所述电子围栏的整体结构包括固定装置(1)、可伸缩支柱(2)、保护装置(3)，其中：
固定装置(1)为便携式可加固装置，表面采用耐高温的材料，底部中央为一个方形底座(8)，方形底座(8)的底端采用防滑材料；方形底座(8)内装有锁扣装置(11)，用于将固定装置(1)与可伸缩支柱(2)连接；方形底座(8)上方有一个圆柱形套筒，套筒外壁有四个加固装置(9)，加固装置(9)包括套筒外的转动把手和套筒内的螺栓，通过转动把手来推动螺栓向前转动，以此夹紧可伸缩支柱(2)；套筒外侧装有四个两节的可折叠支架(10)，可折叠支架(10)在搬运时处于收缩状态，在工作时展开；可折叠支架(10)分别连接四个支撑杆(4)，在搬运过程中，支撑杆(4)收缩紧贴套筒，工作时，支撑杆(4)顶端支撑套筒；支撑杆(4)底端连接可转动的矩形底座(5)，矩形底座(5)底端采用防滑材料，中央有圆柱形缺口，用于安装增重物体(6)；缺口下端有与加固螺栓(7)同直径的钻孔，用于插入加固螺栓(7)进行加固。
4.根据权利要求3所述的便携式智慧电子围栏，其特征在于，可伸缩支柱(2)为圆柱形结构，分为三层，均采用耐高温材料；外层(12)直径略小于固定装置(1)中套筒的直径；外层(12)顶端有向内凹陷的缺口，用于与保护装置(3)的锁扣相连接；外层(12)底端有螺纹，用于和中层(13)进行连接，调节高度；中层(13)顶端与底端均有螺纹，分别与外层(12)顶端与底端的螺纹连接；内层(14)的顶端有螺纹，与中层(13)顶端的螺纹连接，且内层(14)底端有向内凹陷的缺口，用于与固定装置(1)的锁扣相连接。
5.根据权利要求4所述的便携式智慧电子围栏，其特征在于，保护装置(3)下半部为圆柱形结构，上半部由两个摄像头组成检测系统，保护装置(3)底部是一个方形的锁扣装置(15)，通过外拉的把手(16)进行上锁，将可伸缩支柱(2)和保护装置(3)连接起来；锁扣装置(15)上面是保护装置(5)的主体(17)，主体(17)为圆柱形结构，主体(17)外侧有可显示颜色的显示面板(27)，内部连接声光报警系统，不同颜色代表不同的保护区域；显示面板(27)下方设有两个按键，其中，按键S1是开关，用于控制电子围栏的启动与关闭，按键S2是防盗键，内连震动感应器，用于防盗；显示面板(27)上方设有警报灯(26)，内连声光报警系统，用于在报警时进行灯光闪烁和声音警报。
6.根据权利要求5所述的便携式智慧电子围栏，其特征在于，所述控制系统、所述信息处理系统、所述定位系统、所述通讯系统、所述声光报警系统均设置在主体(17)内部；主体(17)内部还设置有电池，用于为保护装置(3)供电；主体(17)外壳的内侧装有一层隔热层，隔热层内部填充隔热材料，防止火灾现场的高温环境对装置内部造成影响；主体(17)外侧设有提手(18)，便于随时移动；主体(17)上方设有倾斜的两侧外壳和两个半球形的透明护罩，两侧外壳上安装有电动雨刷(20)，透明护罩内部安装有雨水感应器(21)，当雨水感应器(21)感应到雨水量达到预设值时，通过内置的控制系统控制电动雨刷(20)上下刮动，两侧外壳还设有内凹区域，用于引导雨水从两端向下流；主体(17)上方内部设有补光灯(19)，用于在阴暗环境下辅助拍摄；补光灯(19)上方为旋转底座(22)，用于承载摄像头组(24)，旋转底座(22)的旋转角度为180°，旋转底座(22)内有一层隔热层，隔热层内含有隔热材料；旋转底座(22)和摄像头组(24)之间安装有可以手动转动的关节装置(23)，用于调整摄像头(24)的范围；摄像头组(24)的上面是遮雨盖(25)，遮雨盖(25)内侧有隔热层，隔热层内有隔热材料。
7.根据权利要求6所述的便携式智慧电子围栏，其特征在于，摄像头组(24)共有两个摄像头，均为红外摄像头，其中一个是正对保护区域的识别摄像头(28)，连接内部的信息处理系统，用于进行人员识别；另一个是面对保护装置(3)后方，用于防盗的防盗摄像头(29)，具备拍照、监控和上传图像信息的功能。
8.根据权利要求1所述的便携式智慧电子围栏，其特征在于，所述后台计算机对视频图像进行保护区域划分具体包括：
所述后台计算机把接收的视频图像剪切成预定尺寸的对称矩形；将矩形下边界的中点定为原点，所在的下划线为x轴，并依此建立二维平面坐标系；根据火灾的实际情况，在视频图像中划分出火灾的重点保护区域，并依据火灾类型和严重程度，取中等保护区域和外围保护区域的距离范围L1和L2；通过计算和分类，在x轴上标注出不同密集程度的点S，取名为关键点，作出S1，S2，S3，……，Sn，并向上作垂线；根据中等保护区域的距离范围L1，作出点P1，P2，P3，……，Pn，取名为一级保护点，并将P点连接在一起；根据外围保护区域的距离范围L2，作出点Q1，Q2，Q3，……，Qn，取名为二级保护点，并将Q点连接在一起；P点连线和重点保护区域的所夹区域为中等保护区域，Q点连线与P点连线的所夹区域为外围保护区域。
9.根据权利要求8所述的便携式智慧电子围栏，其特征在于，P点或Q点的连线方式根据火灾现场的复杂程度C确定；
C＝E×B×T
式中：E表示人员暴露于火灾附近区域的密集程度，B表示火灾附近区域的建筑物密集程度，T表示发生火灾的地形复杂程度；
根据C的数值，将关键点的密集程度分为三类：
在Ⅰ级范围内，火灾现场的复杂程度数值最高，关键点密集程度最高，依据不同情况，P点或Q点之间采用线性函数或建立回归模型进行拟合连线；
在Ⅱ级范围内，火灾现场的复杂程度数值较高，关键点密集程度较高，依据不同情况，P点或Q点之间采用线性函数、建立回归模型、二次函数或三次函数进行拟合连线；
在Ⅲ级范围内，火灾现场的复杂程度数值最低，关键点密集程度最低，依据不同情况，P点或Q点之间直接采用线性方程进行拟合连线。
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