CN115277811A - 基于物联网的智慧水务运维方法及系统 - Google Patents

基于物联网的智慧水务运维方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一般的控制与调节系统技术领域，公开一种基于物联网的智慧水务运维方法及系统，以提高平台的灵活性和扩展性。方法包括：向目标摄像头下发第一图像采集请求，该第一图像采集请求由按间隔周期触发的在线巡检任务触发或由新故障触发；获取目标摄像头以预先标定的视场参数拍照采集的一帧覆盖机柜指示灯集中区域的第一图像，并根据第一图像判断目标摄像头所在泵站内的照明灯是否开启，如果照明灯开启，向目标摄像头下发全域视频监控请求；如果照明灯未开启，向目标摄像头下发指示灯状态监控请求并根据第一图像采集请求的不同触发原因指定采集视频的不同帧率供其执行相应的数据处理。

Description

基于物联网的智慧水务运维方法及系统
技术领域
本发明涉及一般的控制与调节系统技术领域，尤其涉及一种基于物联网的智慧水务运维方法及系统。
背景技术
近年来，我国水务行业发展迅速。自从“智慧水务”这一概念提出之后，国内很多地区都开展了智慧水务的相关建设；其通常以物联网为核心建立高度信息化的网络，从而使水务更安全、更环保，并使资源的利用更加合理。与此同时，基于物联网进行分布式水务站点的远程运维是当前研究的热点。
现有的水务运维平台中，涉及的传感器和监控的数据对象比较多，所有数据都需要等待泵站或智能分流井等设备自身具通讯功能的控制模块进行上报，且各传感器与控制模块之间按约定的协议进行数据交互，从而使得各个控制模块的数据处理能力固化、可扩展性差，有待于进一步优化。
发明内容
本发明目的在于公开一种基于物联网的智慧水务运维方法及系统，以提高平台的灵活性和扩展性。
为达上述目的，本发明公开的基于物联网的智慧水务运维方法包括：
步骤S1、向目标摄像头下发第一图像采集请求，所述第一图像采集请求由按间隔周期触发的在线巡检任务触发或由新故障触发；
步骤S2、获取所述目标摄像头以预先标定的视场参数拍照采集的一帧覆盖机柜指示灯集中区域的第一图像，并根据所述第一图像判断所述目标摄像头所在泵站内的照明灯是否开启，如果照明灯开启，向所述目标摄像头下发全域视频监控请求并转步骤S3，所述全域视频监控请求中指定以第一帧率采集视频；如果照明灯未开启，向所述目标摄像头下发指示灯状态监控请求并转步骤S4，所述指示灯状态监控请求中根据所述第一图像采集请求的不同触发原因指定采集视频的不同帧率：
当所述第一图像采集请求由按间隔周期触发的在线巡检任务触发时，指定采集视频的帧率为第二帧率；或者当所述第一图像采集请求由新故障触发时，指定采集视频的帧率为第三帧率；其中，机柜设于泵站内，所述第一帧率小于所述第二帧率，所述第二帧率小于所述第三帧率；
步骤S3、获取所述目标摄像头以所述第一帧率在泵站至少两采集区域内以轮询方式采集的视频，并根据所采集的视频定期判断照明灯是否关闭，如果照明灯关闭，将所述目标摄像头切换至休眠模式；
步骤S4、获取所述目标摄像头以第二帧率或第三帧率并以预先标定的视场参数和默认设置时长所采集的机柜指示灯区域的图像帧，根据预先标定的指示灯的坐标识别各图像帧中各指示灯的状态，并根据各指示灯的状态组合判断是否存在相应故障，如果匹配到相应故障，进行相应的预警处理；其中，所述指示灯区域的指示灯数量至少为两个，且所述目标摄像头在视频采集时长超出默认设置时长后切换至休眠模式。
为达上述目的，本发明还公开一种基于物联网的智慧水务运维系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法相对应的步骤。
本发明具有以下有益效果：
1、所述目标摄像头可采用独立于泵站控制模块的网络摄像头，使得该目标摄像头可不经过泵站控制模块而直接建立与云服务器之间的通信连接，减轻控制模块数据处理压力的同时，便于本发明技术便捷部署并无缝实施于老旧水务站点中。
2、当泵站增设需监控的传感器或其他器件时，可将其对应的指示灯安装于机柜指示灯区域中，再在云服务器处理该泵站所采集图像的坐标系中标定该新增传感器或其他器件的坐标位置，再配套修改根据各指示灯的状态组合判断故障的逻辑即可实现对应的在线巡检等功能。
3、由于泵站内环境在照明灯关闭情况下相当于暗室，本发明根据标定的指示灯坐标识别指示灯的状态具有很好的精准度，确保了系统的整体性能。
4、本发明目标摄像头能灵活的在照明灯开启情况下的全域监控、以及照明灯关闭情况下对机柜指示灯区域进行局部监控，切换灵活且智能。由于在照明灯开启情况下，识别指示灯状态的结果容易产生误判，将目标摄像头切换为全域监控模式实现了扬长避短并提高了资源利用率。
5、在采集的机柜指示灯区域的图像时，能根据不同的触发机制设置不同的帧率，使得在故障触发情况下处理的图像样本相比于正常情况下在线巡检的图像样本更多，从而确保了故障匹配及相应预警处理的可靠性；而且基于故障通常为小概率，从而使得本发明技术在大部分时间都能实现节约网络带宽和减轻云端服务器数据处理压力的效果。
6、本发明中目标摄像头能根据情况切换至休眠模式，达到了节能的技术效果；而且，基于本发明技术方案，泵站控制模块可省略对机柜指示灯区域中各指示灯状态数据的上报，缓解相应控制模块数据处理压力的同时也达到了节能并延长控制模块使用寿命的技术效果。
下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例公开的基于物联网的智慧水务运维方法流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
本实施例公开一种基于物联网的智慧水务运维方法。
如图1所示，本实施例方法具体包括以下步骤：
步骤S1、向目标摄像头下发第一图像采集请求，所述第一图像采集请求由按间隔周期触发的在线巡检任务触发或由新故障触发。
在该步骤中，所谓新故障，通常是指根据实时性响应要求所对应当前分析得出的任一故障，相关的故障类型包括但不限于：电机故障、风机故障、渗漏等。
步骤S2、获取所述目标摄像头以预先标定的视场参数拍照采集的一帧覆盖机柜指示灯集中区域的第一图像，并根据所述第一图像判断所述目标摄像头所在泵站内的照明灯是否开启。如果照明灯开启，转步骤S3；如果照明灯未开启，转步骤S4。
本实施例中，机柜设于泵站内，所述指示灯区域的指示灯数量至少为两个。可选地，本实施例将泵站控制模块的无线通信单元设于泵站的顶盖之上，并以所述顶盖上的光伏组件将太阳能转换为泵站内蓄电池的电能，所述蓄电池用于向所述控制模块及照明灯供电，所述泵站的潜水泵组的电机及粉碎格栅电机以市电供电，所述蓄电池与市电之间连接有受控于所述控制模块的继电器。
值得说明的是，本发明目标摄像头都是在非补光情况下进行相应的图像采集，各指示灯在亮灯状态下即充当了光源；且操作人员在初始的标定过程中，可合理设置摄像头与机柜指示灯集中区域的间距、焦距及视场角等视场参数以使得各指示灯在全亮状态下的光斑在第一图像中彼此独立而不产生重叠。藉此，可使得所采集的图像在照明灯开启情况下所采集图像的整体像素信息（包括像素RGB各颜色通道和灰度等的平均值及其方差）与在照明灯未开启情况下所采集图像的整体像素信息之间的对比度非常明显，从而可基于各颜色通道和灰度等的平均值及其方差与统计经验得出的相关阈值，并通过与该阈值进行比较来准确判定第一图像是否是在照明灯开启情况下所采集的图像（例如：当灰度平均值高于相应的灰度阈值时，判定照明灯开启，反之，则判定照明灯关闭）。
步骤S3、向所述目标摄像头下发全域视频监控请求，所述全域视频监控请求中指定以第一帧率采集视频；然后获取所述目标摄像头以所述第一帧率在泵站至少两采集区域内以轮询方式采集的视频，并根据所采集的视频定期判断照明灯是否关闭，如果照明灯关闭，将所述目标摄像头切换至休眠模式。
优选地，在该步骤中还包括：根据所采集的视频定期在覆盖各采集区域的一组连续图像帧中分别判断是否存在人体轮廓，如果都不存在，则指令所述控制模块自动关闭泵站内的照明灯。其中，人体轮廓检测为现有技术，不做赘述。
步骤S4、向所述目标摄像头下发指示灯状态监控请求，所述指示灯状态监控请求中根据所述第一图像采集请求的不同触发原因指定采集视频的不同帧率，当所述第一图像采集请求由按间隔周期触发的在线巡检任务触发时，指定采集视频的帧率为第二帧率，当所述第一图像采集请求由新故障触发时，指定采集视频的帧率为第三帧率；然后获取所述目标摄像头以第二帧率或第三帧率并以预先标定的视场参数和默认设置时长所采集的机柜指示灯区域的图像帧，根据预先标定的指示灯的坐标识别各图像帧中各指示灯的状态，并根据各指示灯的状态组合判断是否存在相应故障，如果匹配到相应故障，进行相应的预警处理，且所述目标摄像头在视频采集时长超出默认设置时长后切换至休眠模式。
在该步骤中，优选地，若上述步骤S1的第一图像采集请求由新故障触发，在匹配到相应故障进行相应的预警处理时，可结合该新故障的位置、类型等属性信息并联合故障传递模型进行故障溯源及干预等自动运维处理。其中，在识别任一坐标位置所对应指示灯状态的过程中，该坐标可以是光斑的区域位置或中心点位置，优选通过光斑的区域位置取平均值以准确判断该指示灯是否处于被点亮状态。而且，优选地，本发明任一指示灯的状态可仅考虑点亮和未点亮两种状态，以避免在确定点亮状态后再进一步判断其颜色是黄色还是红色，从而简化并提高识别的准确度。
本实施例中，基于各情况所分别对应的实际产生场景、网络带宽及运维可靠性等的综合考虑，所述第一帧率小于所述第二帧率，所述第二帧率小于所述第三帧率。其中，在全域视频监控模式下，由于其延续时间通常都比较长，将第一帧率取较小值有利于减少对网络资源的消耗。
进一步地，本实施例在所述泵站扶梯的前后方向设置一组光电传感器，并建立该光电传感器与泵站的控制模块之间的连接，当所述控制模块根据所述光电传感器上传的数据判断有人闯入后，自动开启泵站内的照明灯，其中，所述照明灯还与设置在泵站内的手动开关进行连接；从而使得该照明灯的开关方式可将手动和远程方式相结合。藉此，便于线下巡检人员在巡检过程中，远程自动开启照明灯，并在线下巡检或工单维修等人员离开过程中，手动关闭该照明灯；藉此，既便利又节能，且提升了用户体验。
优选地，在本实施例中，所述指示灯包括液位低于第一警戒线的第一指示灯和液位高于第二警戒线的第二指示灯，所述第二警戒线高于所述第一警戒线，当识别所述第一指示灯被点亮后，在自动执行的预警处理过程中，将所述目标摄像头所在泵站的潜水泵组的协作模式切换到一用二备模式；当识别所述第二指示灯被点亮后，在自动执行的预警处理过程中，将所述目标摄像头所在泵站的潜水泵组的协作模式切换到二用一备模式。换言之，该本实施例泵站内的潜水泵组可由三台潜水泵组成，所谓“一用二备”模式即其中一台处于工作状态，而另外两台潜水泵则处于备用状态，同理，“二用一备” 即其中二台处于工作状态，而另外一台潜水泵则处于备用状态。
进一步地，本实施例所述指示灯还包括进水口的水流量低于阈值的第三指示灯，当识别所述第三指示灯被点亮后，在自动执行的预警处理过程中，远程启动所述目标摄像头所在泵站内的粉碎格栅电机以根据默认设置的工作时长执行固体废物的粉碎处理。其中，本实施例相关预警处理的结果可在下一在线巡检过程中予以跟踪得出；必要时，通知人工进行干预。
实施例2
与上述实施例相对应的，本实施例公开一种基于物联网的智慧水务运维系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法实施例所对应的步骤。
综上，本发明上述实施例所分别公开的基于物联网的智慧水务运维方法及系统，至少具有以下有益效果：
1、所述目标摄像头可采用独立于泵站控制模块的网络摄像头，使得该目标摄像头可不经过泵站控制模块而直接建立与云服务器之间的通信连接，减轻控制模块数据处理压力的同时，便于本发明技术便捷部署并无缝实施于老旧水务站点中。
2、当泵站增设需监控的传感器或其他器件时，可将其对应的指示灯安装于机柜指示灯区域中，再在云服务器处理该泵站所采集图像的坐标系中标定该新增传感器或其他器件的坐标位置，再配套修改根据各指示灯的状态组合判断故障的逻辑即可实现对应的在线巡检等功能。
3、由于泵站内环境在照明灯关闭情况下相当于暗室，本发明根据标定的指示灯坐标识别指示灯的状态具有很好的精准度，确保了系统的整体性能。
4、本发明目标摄像头能灵活的在照明灯开启情况下的全域监控、以及照明灯关闭情况下对机柜指示灯区域进行局部监控，切换灵活且智能。由于在照明灯开启情况下，识别指示灯状态的结果容易产生误判，将目标摄像头切换为全域监控模式实现了扬长避短并提高了资源利用率。
5、在采集的机柜指示灯区域的图像时，能根据不同的触发机制设置不同的帧率，使得在故障触发情况下处理的图像样本相比于正常情况下在线巡检的图像样本更多，从而确保了故障匹配及相应预警处理的可靠性；而且基于故障通常为小概率，从而使得本发明技术在大部分时间都能实现节约网络带宽和减轻云端服务器数据处理压力的效果。
6、本发明中目标摄像头能根据情况切换至休眠模式，达到了节能的技术效果；而且，基于本发明技术方案，泵站控制模块可省略对机柜指示灯区域中各指示灯状态数据的上报，缓解相应控制模块数据处理压力的同时也达到了节能并延长控制模块使用寿命的技术效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (7)

1.一种基于物联网的智慧水务运维方法，其特征在于，包括：
步骤S1、向目标摄像头下发第一图像采集请求，所述第一图像采集请求由按间隔周期触发的在线巡检任务触发或由新故障触发；
步骤S2、获取所述目标摄像头以预先标定的视场参数拍照采集的一帧覆盖机柜指示灯集中区域的第一图像，并根据所述第一图像判断所述目标摄像头所在泵站内的照明灯是否开启，如果照明灯开启，向所述目标摄像头下发全域视频监控请求并转步骤S3，所述全域视频监控请求中指定以第一帧率采集视频；如果照明灯未开启，向所述目标摄像头下发指示灯状态监控请求并转步骤S4，所述指示灯状态监控请求中根据所述第一图像采集请求的不同触发原因指定采集视频的不同帧率：
当所述第一图像采集请求由按间隔周期触发的在线巡检任务触发时，指定采集视频的帧率为第二帧率；或者
当所述第一图像采集请求由新故障触发时，指定采集视频的帧率为第三帧率；
其中，机柜设于泵站内，所述第一帧率小于所述第二帧率，所述第二帧率小于所述第三帧率；
步骤S3、获取所述目标摄像头以所述第一帧率在泵站至少两采集区域内以轮询方式采集的视频，并根据所采集的视频定期判断照明灯是否关闭，如果照明灯关闭，将所述目标摄像头切换至休眠模式；
步骤S4、获取所述目标摄像头以第二帧率或第三帧率并以预先标定的视场参数和默认设置时长所采集的机柜指示灯区域的图像帧，根据预先标定的指示灯的坐标识别各图像帧中各指示灯的状态，并根据各指示灯的状态组合判断是否存在相应故障，如果匹配到相应故障，进行相应的预警处理；其中，所述指示灯区域的指示灯数量至少为两个，且所述目标摄像头在视频采集时长超出默认设置时长后切换至休眠模式。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的智慧水务运维方法，其特征在于，在所述泵站扶梯的前后方向设置一组光电传感器，并建立该光电传感器与泵站的控制模块之间的连接，当所述控制模块根据所述光电传感器上传的数据判断有人闯入后，自动开启泵站内的照明灯，其中，所述照明灯还与设置在泵站内的手动开关进行连接。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的智慧水务运维方法，其特征在于，在所述步骤S3中还包括：
根据所采集的视频定期在覆盖各采集区域的一组连续图像帧中分别判断是否存在人体轮廓，如果都不存在，则指令所述控制模块自动关闭泵站内的照明灯。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的智慧水务运维方法，其特征在于，将所述控制模块的无线通信单元设于泵站的顶盖之上，并以所述顶盖上的光伏组件将太阳能转换为泵站内蓄电池的电能，所述蓄电池用于向所述控制模块及照明灯供电，所述泵站的潜水泵组的电机及粉碎格栅电机以市电供电，所述蓄电池与市电之间连接有受控于所述控制模块的继电器。
5.根据权利要求1至4任一所述的基于物联网的智慧水务运维方法，其特征在于，所述指示灯包括液位低于第一警戒线的第一指示灯和液位高于第二警戒线的第二指示灯，所述第二警戒线高于所述第一警戒线，当识别所述第一指示灯被点亮后，在自动执行的预警处理过程中，将所述目标摄像头所在泵站的潜水泵组的协作模式切换到一用二备模式；当识别所述第二指示灯被点亮后，在自动执行的预警处理过程中，将所述目标摄像头所在泵站的潜水泵组的协作模式切换到二用一备模式。
6.根据权利要求5所述的基于物联网的智慧水务运维方法，其特征在于，所述指示灯还包括进水口的水流量低于阈值的第三指示灯，当识别所述第三指示灯被点亮后，在自动执行的预警处理过程中，远程启动所述目标摄像头所在泵站内的粉碎格栅电机以根据默认设置的工作时长执行固体废物的粉碎处理。
7.一种基于物联网的智慧水务运维系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至6任一所述方法的步骤。
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