基于复杂空间动态扑捉的变电站周边隐患预警方法及系统与流程

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1.本发明涉及施工安全领域，特别是涉及一种基于复杂空间动态扑捉的变电站周边隐患预警方法及系统。


背景技术：

2.因部分变电站周边道路狭窄且未作硬化处理，人车混行致拥堵；城市建设管网未接通，临时排污管道损毁，开放式排污致隐患；天然气管道临时铺设，存在隐患；道路工程未实施，土坡高出墙顶，雨水极易流入变电站等，这些都是极大的安全隐患，针对周边隐患，运维人员不但保证变电站安全运行，还进行隐患监控及排查的同时，及仍要承担变电站安保责任，导致运维人员身兼数职。
3.近年来国家对变电站周边隐患越来越重视，大多变电站已安装视频监控，但未能覆盖变电站周边，部分视频图像不够清晰，保存时间普遍较短，不能及时发现告警，没有防人员外破功能，同时还需要专人在监控室进行值守对视频中内容是否需要报警进行判定。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于复杂空间动态扑捉的变电站周边隐患预警方法，通过对变电站周边环境、图像、安防报警等在线监视，通过自动监测、预警和控制三种手段，为变电站的安全生产提供可靠的保障。
5.为解决上述技术问题，本发明提供的一种技术方案是：一种基于复杂空间动态扑捉的变电站周边隐患预警方法，其步骤是：
6.步骤一、对变电站周边进行监控区域划分，并对各监控区域进行编号；
7.步骤二、实时获得各监控区域内清晰的监控图像，对获得的监控图像进行预处理后发送到服务器；
8.步骤三、服务器对收到的监控图像进行二次处理后发送到数据库进行储存，并确定监控区域中是否存在触发报警的事项，若存在，则生成报警信息并发送到控制终端；
9.步骤四、控制终端根据获得的报警信息进行声光报警，从数据库中获取相应的监控图像进行可视化显示，并通过设置在监控区域内的语音模块对外破行为进行语音告警。
10.进一步的，所述步骤一中，监控区域划分的方式为：在保证能获得清晰图像的基础上，以变电站拐角为界，对变电站周边进行监控区域划分。
11.进一步的，所述步骤一中，对各监控区域进行编号的方式为：采用连续的符号，由人员手动进行编号。
12.进一步的，所述步骤二中，监控区域内清晰监控图像的获取方式为：通过摄像机采用自动巡检的方式对监控图像进行获取；其中，摄像机为smart摄像机，至少两个摄像机通过受控于控制终端的云台设置在变电站的拐角处，对与该拐角相邻的监控区域进行监控。
13.进一步的，所述步骤二中，对监控图像进行预处理的方式为：根据监控区域的编号对监控图像进行自动标记。
14.进一步的，所述步骤三中，对监控图像进行二次处理的方式为：
15.(1)对监控图像进行视频智能化分析，从视频中读取每顿图像，并对输入图像进行处理；
16.(2)根据处理后的图像判断输入图像中是否有运动目标，接下来判断运动目标是否为监控目标；
17.(3)基于光流方法采用mean shift算法和particle filter算法对监控区域中的监控目标进行跟踪，并对监控目标进行行为识别。
18.进一步的，所述步骤三中，触发报警的事项为：穿越警戒面、区域入侵、进入区域、离开区域及人员是否戴安全帽。
19.进一步的，所述步骤三中，报警信息包括变电站位置、监控区域编号、时间和触发报警事项。
20.为解决上述技术问题，本发明提供的；另一种技术方案是：基于上述方法的一种基于复杂空间动态扑捉的变电站周边隐患预警系统，其特征是：包括图像采集模块、服务控制模块、终端控制模块和数据库，所述图像采集模块通过无线与服务控制模块连通，所述服务控制模块通过无线与终端控制模块和数据库连通，其中：
21.图像采集模块：实时获得各监控区域内清晰的监控图像，对获得的监控图像进行自动标记后发送到服务控制模块；
22.服务控制模块：对收到的监控图像进行二次处理后发送到数据库，并确定监控区域中是否存在触发报警的事项，若存在，则生成报警信息并发送到终端控制模块；
23.终端控制模块：根据获得的报警信息进行声光报警，从数据库中获取相应的监控图像进行可视化显示；并通过设置在监控区域内的语音模块对外破行为进行语音告警；
24.数据库：对服务控制模块发送的数据进行储存。
25.进一步的，所述服务控制模块包括：
26.图像处理模块：对监控图像进行视频智能化分析，从视频中读取每顿图像，并对输入图像进行处理；
27.目标判定模块：根据处理后的图像，判断输入图像中是否有运动目标，并判断运动目标是否为监控目标；
28.行为识别模块：基于光流方法采用mean shift算法和particle filter算法对监控区域中的监控目标进行跟踪，并对监控目标进行行为识别。
29.本发明的有益效果为：
30.本技术采用视频智能化分析技术、光流方法技术、目标跟踪技术、行为识别技术以及智能控制等多种技术，通过对变电站周边环境、图像、安防报警等在线监视，通过自动监测、预警和控制三种手段，为变电站的安全生产提供可靠的保障。
31.为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点更能明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图示，做详细说明如下。
附图说明：
32.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，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其中三幅，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。
33.图1为本技术中方法的流程框图。
34.图2为变电站监控区域划分简图。
35.图3为本技术中系统的示意图。
具体实施方式：
36.下面将参照附图详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。
37.应当理解，本发明的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤省略执行示出的步骤。本发明的范围在此方面不受限制。
38.本发明实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
39.实施例
40.如图1和图2所示，本发明提供一种基于复杂空间动态扑捉的变电站周边隐患预警方法，其步骤是：
41.步骤s1、对变电站周边进行监控区域划分，并对各监控区域进行编号；
42.步骤s2、实时获得各监控区域内清晰的监控图像，对获得的监控图像进行预处理后发送到服务器；
43.步骤s3、服务器对收到的监控图像进行二次处理后发送到数据库进行储存，并确定监控区域中是否存在触发报警的事项，若存在，则生成报警信息并发送到控制终端；
44.步骤s4、控制终端根据获得的报警信息进行声光报警，从数据库中获取相应的监控图像进行可视化显示，并通过设置在监控区域内的语音模块对外破行为进行语音告警。
45.在所述步骤s1中，监控区域划分的方式为：在保证能获得清晰图像的基础上，以变电站拐角为界，对变电站周边进行监控区域划分。
46.在对变电站进行修建时，由于受到地理环境的影响，导致变电站区域呈矩形、五边形等多种形状，其中，变电站一般均为矩形，其四周通过围墙进行阻挡后形成矩形围墙，现以矩形围墙的四个拐角为界，把变电站周边划分为四个监控区域。
47.在所述步骤s1中，对各监控区域进行编号的方式为：采用连续的符号，由人员手动进行编号。
48.其中，连续的编号可以为连续的英文字母或连续的阿拉伯数字，由人工按照顺序依次进行标号，具体采用a、b、c、d。
49.在所述步骤s2中，监控区域内清晰监控图像的获取方式为：通过摄像机采用自动巡检的方式对监控图像进行获取；其中，摄像机为smart摄像机，至少两个摄像机通过受控于控制终端的云台设置在变电站的拐角处，对与该拐角相邻的监控区域进行监控。
50.实时获得监控区域内清晰的监控图像，可以满足不同区域监控点的监控需求，实
现24小时不间断监控。并且可以对带云台设备进行云台操作，对视角、方位、焦距的调整，实现对变电站周边全方位、多视角、无盲区、全天候式监控。
51.smart ir技术是一项智能红外灯控制技术，根据画面实际情况，自动调节亮度，从而防止图像过曝以及图像曝光不足等现象，画面亮度更加均匀，画面还原更加真实。使用摄像机时，通过光敏电阻或者sensor本身检测到环境照度不足后，将设备内的灯全部打开，提升画面监控质量。
52.支持可视化巡检预案，可按运行规定进行日常、定期和特殊巡视，自定义多个监控点的多个预置位添加进预案，一旦发现问题标注问题，及时通知相关部门。相较于人工巡检、手工纸质记录的传统巡检方式，该预案可大大提高巡检质量及到位率。
53.前端采用多个摄像机,针对重点区域进行巡视，自主开展全面巡视、例行巡视、熄灯巡视、特殊巡视等工作。提升巡视工作密度和质量，有效降低巡视入员负担,提升设备管理水平。
54.摄像机具有网络连接功能，将采集的图片实时上传到服务器上，工作人员可以在任何地点都能准确的对监控区域等进行24小时实时监控，无线网络互连由mqtt协议、http协议和rtsp协议组成的协议集合完成。其中，mqtt协议负责摄像头和后台服务器之间的数据传输，http协议负责额外的web数据请求，rtsp协议负责流媒体数据的传输。
55.在所述步骤s2中，对监控图像进行预处理的方式为：根据监控区域的编号对监控图像进行自动标记；具体为把编号以水印的方式标记在图像上。
56.在所述步骤s3中，对监控图像进行二次处理的方式为：
57.(1)对监控图像进行视频智能化分析，从视频中读取每顿图像，并对输入图像进行处理；
58.(2)根据处理后的图像判断输入图像中是否有运动目标，接下来判断运动目标是否为监控目标；
59.(3)基于光流方法采用mean shift算法和particle filter算法对监控区域中的监控目标进行跟踪，并对监控目标进行行为识别。
60.基于光流方法(optical flow)的运动检测采用了运动目标随时间变化的光流特性，如meyer等。通过计算位移向量光流场来初始化基于轮廓的跟踪算法，从而有效地提取和跟踪运动目标。该方法的优点是在所摄场所运动存在的前提下也能检测出独立的运动目标。
61.采用mean shift算法和particle filter算法实现目标跟踪。mean shift算法本质上是最优化理论中的最速下降法(亦称梯度下降法，牛顿法等)，即沿着梯度下降方法寻找目标函数的极值。在跟踪中，就是为了寻找到相似度值最大的候选目标位置。
62.行为识别(behavior understanding)是指对目标的运动模式进行分析和识别，并用自然语言等加以描述。同目标识别与跟踪技术相比，可以识别物体的形状、颜色、体积、运动轨迹、运动速度、速度变化等，对这些数据进行进一步分析能够实现监控的一些特定需求。
63.在所述步骤s3中，触发报警的事项为：穿越警戒面、区域入侵、进入区域、离开区域及人员是否戴安全帽。
64.在所述步骤s3中，报警信息包括变电站位置、监控区域编号、时间和触发报警事
项。
65.在所述步骤s4中，通过设置在监控区域内的语音模块对外破行为进行语音告警。
66.语音模块实现出现外破行为时的语音快速录入主要是运用了语音识别技术，又称automatic speech recognition，即asr技术。语音识别是一门交叉的、非常复杂的学科，需要具备生理学、声学、信号处理、计算机科学、模式识别、语言学、心理学等相关学科的知识。矢量量化(vectorquantization)是一种重要的信号压缩方法。与hmm相比,矢量量化主要适用于小词汇量、孤立词的语音识别中。其过程是：将语音信号波形的k个样点的每一帧，或有k个参数的每一参数帧，构成k维空间中的一个矢量，然后对矢量进行量化。量化时，将k维无限空间划分为m个区域边界，然后将输入矢量与这些边界进行比较，并被量化为“距离”最小的区域边界的中心矢量值。矢量量化器的设计就是从大量信号样本中训练出好的码书，从实际效果出发寻找到好的失真测度定义公式，设计出最佳的矢量量化系统，用最少的搜索和计算失真的运算量，实现最大可能的平均信噪比。随着互联网的快速发展，以及手机等移动终端的普及应用，目前可以从多个渠道获取大量文本或语音方面的语料，这为语音识别中的语言模型和声学模型的训练提供了丰富的资源，使得构建通用大规模语言模型和声学模型成为可能。
67.语音识别技术主要是通过摄像机内置语音模块对现场外破的行为进行警告。
68.如图3所示，本发明提供的一种技术方案是：基于上述方法的一种基于复杂空间动态扑捉的变电站周边隐患预警系统，包括图像采集模块21、服务控制模块22、终端控制模块24和数据库23，所述图像采集模块21通过无线与服务控制模块22连通，所述服务控制模块22通过无线与终端控制模块24和数据库23连通，其中：
69.图像采集模块21：实时获得各监控区域内清晰的监控图像，对获得的监控图像进行自动标记后发送到服务控制模块；
70.服务控制模块22：对收到的监控图像进行二次处理后发送到数据库，并确定监控区域中是否存在触发报警的事项，若存在，则生成报警信息并发送到终端控制模块；
71.终端控制模块24：根据获得的报警信息进行声光报警，从数据库中获取相应的监控图像进行可视化显示；并通过设置在监控区域内的语音模块对外破行为进行语音告警；
72.数据库23：对服务控制模块发送的数据进行储存。
73.进一步的，所述服务控制模块22包括：
74.图像处理模块221：对监控图像进行视频智能化分析，从视频中读取每顿图像，并对输入图像进行处理；
75.目标判定模块222：根据处理后的图像，判断输入图像中是否有运动目标，并判断运动目标是否为监控目标；
76.行为识别模块223：基于光流方法采用mean shift算法和particle filter算法对监控区域中的监控目标进行跟踪，并对监控目标进行行为识别。
77.本技术有完善的警讯识别能力，若发生非法入侵，摄像机将发出联动信号与服务器主机进行通讯传输，服务器收到信息后进行处理并展示到终端控制模块，终端控制模块输出模块鸣响警号，向运维值班人员发出警讯，并可以查看并导出告警信息。摄像机能够采集到色彩极其鲜艳、清晰度极高的报警现场图像，并在发生告警时，可以及时观看到报警现场图像，信息传输方面运用截面积不低于1.0平方毫米的铜质双绞线以及视频专用同轴电
缆传输联动信号，视频报警信号还可以通过int网远程监控进行告警，因此系统几乎无误报、漏报的可能，大大提高了系统的可靠性。由硬盘录像机来记录报警现场图像。若发生非法入侵，就会发出报警信息，联动数据库切换出现场图像，录制报警现场图像，以达到“实时监控，报警录像”的目的。
78.通过终端控制模块能够对服务控制模块和图像采集模块进行校时、重新启动、修改参数、软件升级、远程维护等功能。终端控制模块提供远程访问功能，运维人员不必到达设备现场，就可修改各项参数，提高的设备维护效率。
79.终端控制模块由移动运维app智能终端和后台管理系统主机组成,为运维班组提供巡视、维护等工作的标准化录入，缺陷隐患录等功能,实现了运维工作的数字化、可视化和痕迹化管理，有效降低了运维人员的工作负担，提升了运维管理效率。
80.通过对公开的系统进行使用，以实现上述公开的方法步骤。
81.上文对各个实施例的描述倾向于强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以互相参考，为了简洁，本技术不再赘述。
82.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

技术特征：
1.一种基于复杂空间动态扑捉的变电站周边隐患预警方法，其步骤是：步骤一、对变电站周边进行监控区域划分，并对各监控区域进行编号；步骤二、实时获得各监控区域内清晰的监控图像，对获得的监控图像进行预处理后发送到服务器；步骤三、服务器对收到的监控图像进行二次处理后发送到数据库进行储存，并确定监控区域中是否存在触发报警的事项，若存在，则生成报警信息并发送到控制终端；步骤四、控制终端根据获得的报警信息进行声光报警，从数据库中获取相应的监控图像进行可视化显示，并通过设置在监控区域内的语音模块对外破行为进行语音告警。2.根据权利要求1所述的一种基于复杂空间动态扑捉的变电站周边隐患预警方法，其特征是：所述步骤一中，监控区域划分的方式为：在保证能获得清晰图像的基础上，以变电站拐角为界，对变电站周边进行监控区域划分。3.根据权利要求1所述的一种基于复杂空间动态扑捉的变电站周边隐患预警方法，其特征是：所述步骤一中，对各监控区域进行编号的方式为：采用连续的符号，由人员手动进行编号。4.根据权利要求1所述的一种基于复杂空间动态扑捉的变电站周边隐患预警方法，其特征是：所述步骤二中，监控区域内清晰监控图像的获取方式为：通过摄像机采用自动巡检的方式对监控图像进行获取；其中，摄像机为smart摄像机，至少两个摄像机通过受控于控制终端的云台设置在变电站的拐角处，对与该拐角相邻的监控区域进行监控。5.根据权利要求1所述的一种基于复杂空间动态扑捉的变电站周边隐患预警方法，其特征是：所述步骤二中，对监控图像进行预处理的方式为：根据监控区域的编号对监控图像进行自动标记。6.根据权利要求1所述的一种基于复杂空间动态扑捉的变电站周边隐患预警方法，其特征是：所述步骤三中，对监控图像进行二次处理的方式为：(1)对监控图像进行视频智能化分析，从视频中读取每顿图像，并对输入图像进行处理；(2)根据处理后的图像判断输入图像中是否有运动目标，接下来判断运动目标是否为监控目标；(3)基于光流方法采用mean shift算法和particle filter算法对监控区域中的监控目标进行跟踪，并对监控目标进行行为识别。7.根据权利要求1所述的一种基于复杂空间动态扑捉的变电站周边隐患预警方法，其特征是：所述步骤三中，触发报警的事项为：穿越警戒面、区域入侵、进入区域、离开区域及人员是否戴安全帽。8.根据权利要求1所述的一种基于复杂空间动态扑捉的变电站周边隐患预警方法，其特征是：所述步骤三中，报警信息包括变电站位置、监控区域编号、时间和触发报警事项。9.基于权利要求1-8任一项上述方法的一种基于复杂空间动态扑捉的变电站周边隐患预警系统，其特征是：包括图像采集模块、服务控制模块、终端控制模块和数据库，所述图像采集模块通过无线与服务控制模块连通，所述服务控制模块通过无线与终端控制模块和数据库连通，其中：图像采集模块：实时获得各监控区域内清晰的监控图像，对获得的监控图像进行自动
标记后发送到服务控制模块；服务控制模块：对收到的监控图像进行二次处理后发送到数据库，并确定监控区域中是否存在触发报警的事项，若存在，则生成报警信息并发送到终端控制模块；终端控制模块：根据获得的报警信息进行声光报警，从数据库中获取相应的监控图像进行可视化显示；并通过设置在监控区域内的语音模块对外破行为进行语音告警；数据库：对服务控制模块发送的数据进行储存。10.根据权利要求9所述的一种基于复杂空间动态扑捉的变电站周边隐患预警方法，其特征是：所述服务控制模块包括：图像处理模块：对监控图像进行视频智能化分析，从视频中读取每顿图像，并对输入图像进行处理；目标判定模块：根据处理后的图像，判断输入图像中是否有运动目标，并判断运动目标是否为监控目标；行为识别模块：基于光流方法采用mean shift算法和particle filter算法对监控区域中的监控目标进行跟踪，并对监控目标进行行为识别。

技术总结
本发明公开了一种基于复杂空间动态扑捉的变电站周边隐患预警方法及系统，S1、对变电站周边进行监控区域划分，并对各监控区域进行编号；S2、获得各监控区域内清晰的监控图像，进行预处理后发送到服务器；S3、服务器对收到的监控图像进行二次处理后发送到数据库，并确定监控区域中是否存在触发报警的事项，若存在，则生成报警信息并发送到控制终端；S4、控制终端根据获得的报警信息进行声光报警，从数据库中获取相应的监控图像进行可视化显示，并通过设置在监控区域内的语音模块对外破行为进行语音告警；本申请通过对变电站周边环境、图像、安防报警等在线监视，通过自动监测、预警和控制三种手段，为变电站的安全生产提供可靠的保障。障。障。


技术研发人员：石云松 闫庆方 徐海瑞 陈昕 王兵 王勇 杨光 张旭超 祝非 田鹏 鲁林晓 郑亭亭 焦世青
受保护的技术使用者：郑州扬天汇达信息科技有限公司 国家电网有限公司
技术研发日：2022.12.22
技术公布日：2023/6/3