CN117994736A - 三维可视化港口智能监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及港口监测技术领域，具体涉及三维可视化港口智能监测系统，包括：采集模块，基于港口的周界三维模型，获取到每个监测点的外来数据；其中，外来数据包括外来对象进入到三维港口周界的时长和次数；分析模块，基于每个监测点的外来数据，计算得到每个监测点的薄弱系数；监测模块，基于上空薄弱系数XBs，对三维港口周界的监测点进行分析判断，得到监测点信号，再根据监测点信号，确定巡检设备的巡检路径；本发明通过对三维港口周期的监测点进行薄弱情况分析，判断外来对象进入情况，从而确定当前三维港口的监测管理范围，提高三维港口的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及港口监测技术领域，具体涉及三维可视化港口智能监测系统。
背景技术
中国专利公开三维可视化智能管控系统，用于智能管理粮库，包括粮情信息模块、实时监控模块、轨迹回放模块、报警管理模块、人员管理模块、车辆管理模块和设备管理模块。其为加强粮食安全建设，创新科学储粮技术，提高储粮管理水平，保障储粮质量安全，运用远程监管科技手段实现在线监测并远程指挥、调度、管控粮库各工作环节，真正意义上实现了对多环节、多层级系统模块的互联互通的集成控制，可以便于粮库使用者实时掌握粮库动态，并针对相应动态第一时间做出相关处理；
现有技术中，在对港口进行监测管理，维护港口安全的过程中，其通过采用人员巡逻的方式，进行定期定时检查，是否有外来对象进入到港口，该方式存在着对港口监测效率低下，同时也存在着较大的片面性的问题。
基于此，本发明设计了三维可视化港口智能监测系统，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供主题，以解决上述背景技术中提出的现有技术中，在对港口进行监测管理，维护港口安全的过程中，其通过采用人员巡逻的方式，进行定期定时检查，是否有外来对象进入到港口，该方式存在着对港口监测效率低下，同时也存在着较大的片面性的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：三维可视化港口智能监测系统，包括：
采集模块，基于港口的周界三维模型，获取到每个监测点的外来数据；
其中，外来数据包括外来对象进入到三维港口周界的时长和次数；
分析模块，基于每个监测点的外来数据，计算得到每个监测点的薄弱系数；薄弱系数包括地面薄弱系数XBd和上空薄弱系数XBs；
监测模块，基于薄弱系数，对三维港口周界的监测点进行分析判断，得到监测点信号，再根据监测点信号，确定巡检设备的巡检路径；
其中，监测点信号包括地面监测点薄弱信号、上空监测点薄弱信号；
巡检路径确定过程为：提取地面薄弱监测点和上空薄弱监测点，将上空薄弱监测点投影到地面上，并与地面薄弱监测点处于同一平面上，所有的薄弱监测点连线构建封闭图形，确定该封闭图形的中心点；
获取到巡检设备的成像距离，以及获取到中心点到薄弱监测点最远距离，将最远距离与成像距离做差值计算，得到巡检距离；
以中心点为圆心，巡检距离为半径，绘制得到巡检环形区域；再获取到高度最大的上空薄弱监测点的高度值，确定巡检高度，结合巡检环形区域与巡检高度，得到该巡检设备的巡检路径。
作为本发明进一步的方案：在采集模块中，获取到港口地面监测区域范围，再以地面监测区域范围向上延伸，构建三维港口周界，在三维港口周界上等间距设置有多个监测点；获取到每个监测点的外来对象进入到三维港口周界的时长和次数，标记为入界时长TR和入界次数CR；
入界时长TR包括地面入界时长TRd和上空入界时长TRs，入界次数CR包括地面入界次数CRd和上空入界次数CRs。
作为本发明进一步的方案：在分析模块中，通过公式，
计算得到地面薄弱系数XBd；其中，a1、a2均为权重系数；
通过公式，计算得到地面入界时长比值BTRd；TRdy为地面入界预设
时长；
通过公式，计算得到地面入界次数比值BCRd；CRdy为地面入界预设
次数。
作为本发明进一步的方案：在分析模块中，通过公式，
计算得到上空薄弱系数XBs；其中，b1、b2均为权重系数；
通过公式，计算得到上空入界时长比值BTRs；TRsy为上空入界预设
时长；
通过公式，计算得到上空入界次数比值BCRs；CRsy为上空入界预设
次数。
作为本发明进一步的方案：在监测模块中，若地面薄弱系数XBd大于等于地面薄弱系数阈值时，则生成地面薄弱信号，标记为地面薄弱监测点；
若上空薄弱系数XBs大于等于上空薄弱系数阈值时，则生成该上空薄弱信号，标记为上空薄弱监测点。
作为本发明进一步的方案：还包括：
巡检确定模块，获取巡检环形区域与三维港口周界的地面边界之间的面积，标记为监测区域面积，以及获取到无人机的摄像设备的成像面积；
将监测区域面积除以成像面积，得到面积比值，将面积比值按照四舍五入的方法取整，按照面积比值进行分配巡检设备数量i个。
作为本发明进一步的方案：巡检确定模块还包括：
基于巡检设备数量i个将三维港口周界划分成相同数量i个的巡检区域；
获取到巡检区域内所有的地面薄弱监测点的入界时长，以及所有的上空薄弱监测点的入界时长，得到入界时长的开始时间，以及入界时长的结束时间，将入界时长的结束时间与入界时长的开始时间做差值计算，得到该巡检区域的巡检时长。
作为本发明进一步的方案：还包括：
巡检控制模块，获取到监测区域的入界时长的开始时间和入界时长的结束时间，构建每个监测区域的入界时长区间【TRk，TRj】；
对相邻监测区域的入界时长区间【TRk，TRj】进行重合比较分析，若相邻监测区域的入界时长区间未出现重合，将两个监测区域进行预合并，生成预合并信号；
对预合并信号的监测区域作进一步的分析判断；
将相邻监测区域的入界时长的结束时间与入界时长的开始时间作差值计算，得到入界时间差值；
获取到相邻两个监测区域之间的距离，以及巡检设备的最大移速，将相邻两个监测区域之间的距离除以巡检设备的最大移速，得到巡检设备移区的最小时间；
若入界时间差值大于等于巡检设备移区的最小时间时，将预合并信号的两个监测区域进行合并，得到合并新的监测区域；
若入界时间差值小于巡检设备移区的最小时间时，将预合并信号的两个监测区域不进行合并，生成两个监测区域不合并信号。
作为本发明进一步的方案：巡检控制模块还包括：
根据合并后监测区域的个数，确定巡检设备的数量；以及针对其中合并新的监测区域，将相邻两个监测区域之间的距离除以入界时间差值，得到巡检设备的移区速度。
作为本发明进一步的方案：若相邻监测区域的入界时长区间出现重合，生成两个监测区域不合并信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明采集模块，基于港口的周界三维模型，获取到港口的外来数据；分析模块，基于每个监测点的外来信息，计算得到每个监测点的薄弱系数；监测模块，基于上空薄弱系数XBs，对三维港口周界的监测点进行分析判断，得到监测点信号；本发明通过对三维港口周期的监测点进行薄弱情况分析，判断外来对象进入情况，从而确定当前三维港口的监测管理范围，提高三维港口的安全性，有效避免港口监测管理效率低的问题；
2.本发明巡检确定模块，基于无人机的摄像设备的巡检路径，确定三维港口周界的巡检设备的数量和巡检时长；巡检控制模块，基于巡检设备的巡检时长，对巡检设备进行控制；本发明实现对三维港口周界进行智能化、合理化进行监测安排处理，以及在此基础上，可以有效减少巡检设备的数量，从而也能实现对三维港口周界进行全面安全监测，达到对三维港口周界进行巡检高效管理。
附图说明
图1是本发明实施例1的系统框图；
图2是本发明实施例2的系统框图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1所示，本发明为三维可视化港口智能监测系统，包括：
采集模块，基于港口的周界三维模型，获取到每个监测点的外来数据；
其中，外来数据包括外来对象进入到三维港口周界的时长和次数；
在一些实施例中，获取到港口地面监测区域范围，再以地面监测区域范围向上延伸，构建三维港口周界，在三维港口周界上等间距设置有多个监测点；获取到每个监测点的外来对象进入到三维港口周界的时长和次数，标记为入界时长TR和入界次数CR；
入界时长TR包括地面入界时长TRd和上空入界时长TRs，入界次数CR包括地面入界次数CRd和上空入界次数CRs；
名词解释：地面入界时长表示为：外来对象进入到港口地面处的时长值，上空入界时长表示为：外来对象进入到港口地面上方空间处的时长值，地面入界次数表示为：外来对象进入到港口地面处的次数值，上空入界次数表示为：外来对象进入到港口地面上方空间处的次数值；
分析模块，基于每个监测点的外来数据，计算得到每个监测点的薄弱系数；
在一些实施例中，获取到地面入界时长TRd、上空入界时长TRs、地面入界次数CRd和上空入界次数CRs，以及对应获取到地面入界预设时长TRdy、上空入界预设时长TRsy、地面入界预设次数CRdy和上空入界预设次数CRsy；其中，预设时长和预设次数均根据本领域技术人员根据历史数据自行设置的；
通过公式，计算得到地面入界时长比值BTRd；
通过公式，计算得到上空入界时长比值BTRs；
通过公式，计算得到地面入界次数比值BCRd；
通过公式，计算得到上空入界次数比值BCRs；
再通过公式，计算得到地面薄弱系数XBd；其中，a1、a2
均为权重系数，a1+a2=1，a1取值为0.48，a2取值为0.52；
通过公式，计算得到上空薄弱系数XBs；其中，b1、b2均
为权重系数，b1+b2=1，b1取值为0.82，b2取值为0.18；
监测模块，基于地面薄弱系数XBd和上空薄弱系数XBs，对三维港口周界的监测点进行分析判断，得到监测点信号，再根据监测点信号，确定巡检设备的巡检路径；
其中，监测点信号包括地面监测点薄弱信号、地面监测点非薄弱信号、上空监测点薄弱信号、上空监测点非薄弱信号；
巡检设备包括设置有摄像设备的无人机；
将地面薄弱系数XBd与地面薄弱系数阈值进行比较，若地面薄弱系数XBd大于等于地面薄弱系数阈值时，则生成地面薄弱信号，标记为地面薄弱监测点；若地面薄弱系数XBd小于地面薄弱系数阈值时，则生成地面监测点非薄弱信号，标记为地面非薄弱监测点；
若上空薄弱系数XBs与上空薄弱系数阈值进行比较，若上空薄弱系数XBs大于等于上空薄弱系数阈值时，则生成该上空薄弱信号，标记为上空薄弱监测点；若上空薄弱系数XBs小于上空薄弱系数阈值时，则生成该上空监测点非薄弱信号，标记为上空非薄弱监测点；
提取地面薄弱监测点和上空薄弱监测点，将上空薄弱监测点投影到地面上，并与地面薄弱监测点处于同一平面上，所有的薄弱监测点连线构建封闭的图形，确定该封闭图形的中心点；
获取到巡检设备的成像距离，以及获取到中心点到薄弱监测点最远距离，将最远距离与成像距离做差值计算，得到巡检距离；
以中心点为圆心，巡检距离为半径，绘制得到巡检环形区域；再获取到高度最大的上空薄弱监测点的高度值，确定巡检高度，结合巡检环形区域与巡检高度，得到该巡检设备的巡检路径；
本发明实施例的技术方案：采集模块，基于港口的周界三维模型，获取到港口的外来数据；分析模块，基于每个监测点的外来信息，计算得到每个监测点的薄弱系数；监测模块，基于上空薄弱系数XBs，对三维港口周界的监测点进行分析判断，得到监测点信号；本发明实施例通过对三维港口周期的监测点进行薄弱情况分析，判断外来对象进入情况，从而确定当前三维港口的监测管理范围，提高三维港口的安全性，有效避免港口监测管理效率低的问题。
实施例2
请参阅图2所示，本发明为三维可视化港口智能监测系统，还包括：
巡检确定模块，基于无人机的摄像设备的巡检路径，确定三维港口周界的巡检设备的数量和巡检时长；
在一些实施例中，获取巡检环形区域与三维港口周界的地面边界之间的面积，标记为监测区域面积，以及获取到无人机的摄像设备的成像面积；
将监测区域面积除以成像面积，得到面积比值，将面积比值按照四舍五入的方法取整，按照面积比值进行分配巡检设备数量i个；
基于巡检设备数量i个将三维港口周界划分成相同数量i个的巡检区域；
获取到巡检区域内所有的地面薄弱监测点的入界时长，以及所有的上空薄弱监测点的入界时长，得到入界时长的开始时间，以及入界时长的结束时间，将入界时长的结束时间与入界时长的开始时间做差值计算，得到该巡检区域的巡检时长；
巡检控制模块，基于巡检设备的巡检时长，对巡检设备进行控制；
在一些实施例中，获取到监测区域的入界时长的开始时间和入界时长的结束时间，构建每个监测区域的入界时长区间【TRk，TRj】；
对相邻监测区域的入界时长区间【TRk，TRj】进行重合比较分析，若相邻监测区域的入界时长区间出现重合，生成两个监测区域不合并信号；
若相邻监测区域的入界时长区间未出现重合，将两个监测区域进行预合并，生成预合并信号；
对预合并信号的监测区域作进一步的分析判断；具体为，获取到相邻监测区域的入界时长的结束时间和入界时长的开始时间，将相邻监测区域的入界时长的结束时间与入界时长的开始时间作差值计算，得到入界时间差值；
获取到相邻两个监测区域之间的距离，以及巡检设备的最大移速，将相邻两个监测区域之间的距离除以巡检设备的最大移速，得到巡检设备移区的最小时间；
将得到入界时间差值与巡检设备移区的最小时间比较；
若入界时间差值大于等于巡检设备移区的最小时间时，将预合并信号的两个监测区域进行合并，得到合并新的监测区域；
若入界时间差值小于巡检设备移区的最小时间时，将预合并信号的两个监测区域不进行合并，生成两个监测区域不合并信号；
相同的，将合并新的监测区域按照上述的方式进行监测区域合并处理，直至出现两个监测区域不合并信号为止；
从而根据合并后监测区域的个数，确定巡检设备的数量；以及针对其中合并新的监测区域，将相邻两个监测区域之间的距离除以入界时间差值，得到巡检设备的移区速度；
将得到的巡检设备的移区速度发生给巡检设备，控制巡检设备按照此速度对合并新的区域进行跨区监测；
本发明实施例的技术方案：巡检确定模块，基于无人机的摄像设备的巡检路径，确定三维港口周界的巡检设备的数量和巡检时长；巡检控制模块，基于巡检设备的巡检时长，对巡检设备进行控制；本发明实施例实现对三维港口周界进行智能化、合理化进行监测安排处理，以及在此基础上，可以有效减少巡检设备的数量，从而也能实现对三维港口周界进行全面安全监测，达到对三维港口周界进行巡检高效管理。
实施例3
本发明为三维可视化港口智能监测系统的工作方法，包括以下步骤：
步骤1：基于港口的周界三维模型，获取到港口的外来数据；
其中，外来数据包括外来对象进入到三维港口周界的时长和次数；
步骤2：基于每个监测点的外来信息，计算得到每个监测点的薄弱系数；
步骤3：基于上空薄弱系数XBs，对三维港口周界的监测点进行分析判断，得到监测点信号，再根据监测点信号，确定巡检设备的巡检路径；
其中，监测点信号包括地面监测点薄弱信号、地面监测点非薄弱信号、上空监测点薄弱信号、上空监测点非薄弱信号；
步骤4：巡检时长确定模块，基于无人机的摄像设备的巡检路径，确定三维港口周界的巡检设备的数量和巡检时长；
步骤5：巡检设备控制模块，基于巡检设备的巡检时长，对巡检设备进行控制。
上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.三维可视化港口智能监测系统，其特征在于，包括：
采集模块，基于港口的周界三维模型，获取到每个监测点的外来数据；
其中，外来数据包括外来对象进入到三维港口周界的时长和次数；
分析模块，基于每个监测点的外来数据，计算得到每个监测点的薄弱系数；薄弱系数包括地面薄弱系数XBd和上空薄弱系数XBs；
监测模块，基于薄弱系数，对三维港口周界的监测点进行分析判断，得到监测点信号，再根据监测点信号，确定巡检设备的巡检路径；
其中，监测点信号包括地面监测点薄弱信号、上空监测点薄弱信号；
巡检路径确定过程为：提取地面薄弱监测点和上空薄弱监测点，将上空薄弱监测点投影到地面上，并与地面薄弱监测点处于同一平面上，所有的薄弱监测点连线构建封闭图形，确定该封闭图形的中心点；
获取到巡检设备的成像距离，以及获取到中心点到薄弱监测点最远距离，将最远距离与成像距离做差值计算，得到巡检距离；
以中心点为圆心，巡检距离为半径，绘制得到巡检环形区域；再获取到高度最大的上空薄弱监测点的高度值，确定巡检高度，结合巡检环形区域与巡检高度，得到该巡检设备的巡检路径。
2.根据权利要求1所述的三维可视化港口智能监测系统，其特征在于，在采集模块中，获取到港口地面监测区域范围，再以地面监测区域范围向上延伸，构建三维港口周界，在三维港口周界上等间距设置有多个监测点；获取到每个监测点的外来对象进入到三维港口周界的时长和次数，标记为入界时长TR和入界次数CR；
入界时长TR包括地面入界时长TRd和上空入界时长TRs，入界次数CR包括地面入界次数CRd和上空入界次数CRs。
3.根据权利要求1所述的三维可视化港口智能监测系统，其特征在于，在分析模块中，通过公式，计算得到地面薄弱系数XBd；其中，a1、a2均为权重系数；
通过公式，计算得到地面入界时长比值BTRd；TRdy为地面入界预设时长；
通过公式，计算得到地面入界次数比值BCRd；CRdy为地面入界预设次数。
4.根据权利要求3所述的三维可视化港口智能监测系统，其特征在于，在分析模块中，通过公式，计算得到上空薄弱系数XBs；其中，b1、b2均为权重系数；
通过公式，计算得到上空入界时长比值BTRs；TRsy为上空入界预设时长；
通过公式，计算得到上空入界次数比值BCRs；CRsy为上空入界预设次数。
5.根据权利要求1所述的三维可视化港口智能监测系统，其特征在于，在监测模块中，若地面薄弱系数XBd大于等于地面薄弱系数阈值时，则生成地面薄弱信号，标记为地面薄弱监测点；
若上空薄弱系数XBs大于等于上空薄弱系数阈值时，则生成该上空薄弱信号，标记为上空薄弱监测点。
6.根据权利要求1所述的三维可视化港口智能监测系统，其特征在于，还包括：
巡检确定模块，获取巡检环形区域与三维港口周界的地面边界之间的面积，标记为监测区域面积，以及获取到无人机的摄像设备的成像面积；
将监测区域面积除以成像面积，得到面积比值，将面积比值按照四舍五入的方法取整，按照面积比值进行分配巡检设备数量i个。
7.根据权利要求6所述的三维可视化港口智能监测系统，其特征在于，巡检确定模块还包括：
基于巡检设备数量i个将三维港口周界划分成相同数量i个的巡检区域；
获取到巡检区域内所有的地面薄弱监测点的入界时长，以及所有的上空薄弱监测点的入界时长，得到入界时长的开始时间，以及入界时长的结束时间，将入界时长的结束时间与入界时长的开始时间做差值计算，得到该巡检区域的巡检时长。
8.根据权利要求1所述的三维可视化港口智能监测系统，其特征在于，还包括：
巡检控制模块，获取到监测区域的入界时长的开始时间和入界时长的结束时间，构建每个监测区域的入界时长区间【TRk，TRj】；
对相邻监测区域的入界时长区间【TRk，TRj】进行重合比较分析，若相邻监测区域的入界时长区间未出现重合，将两个监测区域进行预合并，生成预合并信号；
对预合并信号的监测区域作进一步的分析判断；
将相邻监测区域的入界时长的结束时间与入界时长的开始时间作差值计算，得到入界时间差值；
获取到相邻两个监测区域之间的距离，以及巡检设备的最大移速，将相邻两个监测区域之间的距离除以巡检设备的最大移速，得到巡检设备移区的最小时间；
若入界时间差值大于等于巡检设备移区的最小时间时，将预合并信号的两个监测区域进行合并，得到合并新的监测区域；
若入界时间差值小于巡检设备移区的最小时间时，将预合并信号的两个监测区域不进行合并，生成两个监测区域不合并信号。
9.根据权利要求8所述的三维可视化港口智能监测系统，其特征在于，巡检控制模块还包括：
根据合并后监测区域的个数，确定巡检设备的数量；以及针对其中合并新的监测区域，将相邻两个监测区域之间的距离除以入界时间差值，得到巡检设备的移区速度。
10.根据权利要求9所述的三维可视化港口智能监测系统，其特征在于，若相邻监测区域的入界时长区间出现重合，生成两个监测区域不合并信号。
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2024
- 2024-04-07 CN CN202410405165.0A patent/CN117994736B/zh active Active
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Zhengxi Inventor after: Gao Chang Inventor after: Liu Junwei Inventor after: Li Meng Inventor after: Yu Xiuxia Inventor after: Shang Wenchang Inventor after: Zhang Chao Inventor after: Sun Yundi Inventor after: Luan Shuyang Inventor after: Zheng Chengming Inventor before: Liu Junwei Inventor before: Gao Chang Inventor before: Wang Zhengxi Inventor before: Li Meng Inventor before: Yu Xiuxia Inventor before: Shang Wenchang Inventor before: Zhang Chao Inventor before: Sun Yundi Inventor before: Luan Shuyang Inventor before: Zheng Chengming |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |