專利名稱：環(huán)境監(jiān)控裝置及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)控及災(zāi)害預(yù)警領(lǐng)域，尤其涉及一種環(huán)境監(jiān)控裝置及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在交通運(yùn)輸系統(tǒng)中，公路和鐵路都需要穿過許多地形復(fù)雜的區(qū)域，其中一些地區(qū)在一定條件下可能成為高危路段。例如，可能有山石墜落的路段、發(fā)生塌陷的路基等。同時(shí)，在一定的氣候條件下需要密切關(guān)注一些路段的環(huán)境變化，例如附近可能有山體滑坡或泥石流的路段、可能發(fā)生洪水的路段等。
目前的技術(shù)中，解決高危路段線路障礙的常規(guī)做法是利用人工巡視，以及在一些路段布設(shè)防護(hù)網(wǎng)。人工巡視無法做到對(duì)高危路段的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且對(duì)危險(xiǎn)程度的判別只能根據(jù)巡視者的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和判斷，不具有客觀性；而防護(hù)網(wǎng)技術(shù)成本高，布防困難，尤其在山區(qū)，需要大面積覆蓋危險(xiǎn)山體，施工難度巨大，而且無法避免山體滑坡、落石造成的災(zāi)害，同時(shí)防護(hù)網(wǎng)的墜落還會(huì)影響行車安全。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有技術(shù)中環(huán)境監(jiān)控依賴于人工主觀判斷和布設(shè)防護(hù)網(wǎng)成本太高效果差的問題。
本發(fā)明所述的環(huán)境監(jiān)控裝置包括成像單元、圖像識(shí)別單元、監(jiān)控單元、發(fā)送單元和存儲(chǔ)單元，其中成像單元用來生成被監(jiān)控環(huán)境的圖像信息；圖像識(shí)別單元用來將成像單元的圖像信息與存儲(chǔ)單元保存的以往圖像信息進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算出圖像危害值傳輸至監(jiān)控單元；監(jiān)控單元根據(jù)包括圖像危害值的監(jiān)測參數(shù)計(jì)算告警等級(jí)，在滿足設(shè)定上報(bào)條件時(shí)通過發(fā)送單元向管理站發(fā)送告警信息；發(fā)送單元用來向管理站傳輸信息；存儲(chǔ)單元用來進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，所述數(shù)據(jù)包括以往圖像信息和設(shè)定上報(bào)條件。
優(yōu)選地，還包括數(shù)據(jù)采集單元和傳感單元，其中傳感單元用來對(duì)至少一項(xiàng)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行測量；數(shù)據(jù)采集單元用來采集傳感單元的測量結(jié)果，并傳輸至監(jiān)控單元；所述監(jiān)控單元計(jì)算告警等級(jí)的監(jiān)測參數(shù)還包括數(shù)據(jù)采集單元采集的環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果。
優(yōu)選地，所述存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)還包括圖像危害值的權(quán)值和環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果的權(quán)值；所述監(jiān)控單元根據(jù)監(jiān)測參數(shù)計(jì)算告警等級(jí)具體為將各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果按照對(duì)應(yīng)的權(quán)值加權(quán)平均，再與圖像危害值加權(quán)平均。
優(yōu)選地，還包括圖像編碼單元，用來根據(jù)監(jiān)控單元的指令將成像單元的圖像信息進(jìn)行編碼后傳輸至監(jiān)控單元；所述監(jiān)控單元向管理站發(fā)送的告警信息中包括監(jiān)控單元在滿足設(shè)定上報(bào)條件時(shí)指令圖像編碼單元生成的圖像數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地，還包括接收單元，用來接收管理站的指令，包括數(shù)據(jù)上報(bào)指令和參數(shù)更改指令；監(jiān)控單元根據(jù)數(shù)據(jù)上報(bào)指令將圖像編碼單元生成的圖像數(shù)據(jù)、圖像識(shí)別單元生成的圖像危害值以及數(shù)據(jù)采集單元采集的環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果通過發(fā)送單元上報(bào)至管理站；
監(jiān)控單元根據(jù)參數(shù)更改指令修改存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的所述權(quán)值和設(shè)定上報(bào)條件。
優(yōu)選地，還包括告警信號(hào)單元，根據(jù)監(jiān)控單元的控制信號(hào)在所述環(huán)境監(jiān)控裝置所在地發(fā)布告警信號(hào)；監(jiān)控單元在告警等級(jí)超過設(shè)定告警閾值時(shí)啟動(dòng)告警信號(hào)單元告警。
優(yōu)選地，所述環(huán)境參數(shù)包括溫度、濕度、風(fēng)力、風(fēng)向、降雨量、降雪量或地震。
本發(fā)明還提供了一種環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括管理站和至少一臺(tái)環(huán)境監(jiān)測裝置，其中環(huán)境監(jiān)測裝置包括成像單元、圖像識(shí)別單元、監(jiān)控單元、發(fā)送單元和存儲(chǔ)單元，成像單元生成被監(jiān)控環(huán)境的圖像信息；圖像識(shí)別單元根據(jù)成像單元的圖像信息和存儲(chǔ)的以往圖像信息計(jì)算圖像危害值；發(fā)送單元用來向管理站發(fā)送信息；存儲(chǔ)單元用來進(jìn)行包括以往圖像信息和設(shè)定上報(bào)條件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；監(jiān)控單元根據(jù)包括圖像危害值的監(jiān)測參數(shù)計(jì)算告警等級(jí)，在滿足設(shè)定上報(bào)條件時(shí)通過發(fā)送單元向管理站發(fā)送告警信息；管理站包括后臺(tái)處理單元、后臺(tái)接收單元、后臺(tái)存儲(chǔ)單元和后臺(tái)告警單元，后臺(tái)接收單元用來接收環(huán)境監(jiān)測裝置發(fā)送的信息；后臺(tái)存儲(chǔ)單元用來進(jìn)行包括環(huán)境監(jiān)測裝置發(fā)送信息的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；后臺(tái)告警單元用來在管理站發(fā)布告警信號(hào)；后臺(tái)處理單元將后臺(tái)接收單元接收的信息存儲(chǔ)在后臺(tái)存儲(chǔ)單元中，確定接收的信息符合設(shè)定的管理站告警條件時(shí)指令后臺(tái)告警單元發(fā)布告警信號(hào)。
優(yōu)選地，環(huán)境監(jiān)測裝置還包括圖像編碼單元，用來根據(jù)監(jiān)控單元的指令將成像單元的圖像信息進(jìn)行編碼后傳輸至監(jiān)控單元；所述監(jiān)控單元向管理站發(fā)送的告警信息中包括監(jiān)控單元在滿足設(shè)定上報(bào)條件時(shí)指令圖像編碼單元生成的圖像數(shù)據(jù)；
管理站還包括后臺(tái)圖像處理單元和后臺(tái)顯示單元，后臺(tái)圖像處理單元用來對(duì)從環(huán)境監(jiān)測裝置接收的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行增強(qiáng)處理；后臺(tái)顯示單元用來進(jìn)行增強(qiáng)處理后的圖像和接收信息的顯示。
優(yōu)選地，環(huán)境監(jiān)測裝置還包括數(shù)據(jù)采集單元和傳感單元，傳感單元用來對(duì)至少一項(xiàng)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行測量；數(shù)據(jù)采集單元用來采集傳感單元的測量結(jié)果，并傳輸至監(jiān)控單元；所述監(jiān)控單元計(jì)算告警等級(jí)的監(jiān)測參數(shù)還包括數(shù)據(jù)采集單元采集的環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果；所述管理站接收環(huán)境監(jiān)測裝置的信息中還包括環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果。
優(yōu)選地，所述環(huán)境監(jiān)測裝置存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)還包括圖像危害值的權(quán)值和環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果的權(quán)值；所述監(jiān)控單元根據(jù)監(jiān)測參數(shù)計(jì)算告警等級(jí)具體為將各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果按照對(duì)應(yīng)的權(quán)值加權(quán)平均，再與圖像危害值加權(quán)平均；所述管理站確定接收的信息符合設(shè)定的告警條件具體為根據(jù)增強(qiáng)處理后的圖像和各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果判定符合設(shè)定的管理站告警條件。
優(yōu)選地，環(huán)境監(jiān)測裝置還包括接收單元，用來接收管理站發(fā)出的指令；管理站的指令包括數(shù)據(jù)上報(bào)指令、狀態(tài)上報(bào)指令和參數(shù)更改指令，環(huán)境監(jiān)測裝置的監(jiān)控單元根據(jù)數(shù)據(jù)上報(bào)指令將圖像編碼單元生成的圖像數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)采集單元采集的環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果通過發(fā)送單元上報(bào)至管理站，根據(jù)參數(shù)更改指令修改存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的所述權(quán)值和設(shè)定上報(bào)條件，根據(jù)狀態(tài)上報(bào)指令將環(huán)境監(jiān)測裝置的運(yùn)行狀態(tài)上報(bào)至管理站；管理站還包括接口單元和后臺(tái)發(fā)送單元，接口單元用來接收查詢請求或參數(shù)更改設(shè)置，并將其傳輸至后臺(tái)處理單元；后臺(tái)發(fā)送單元用來向環(huán)境監(jiān)測裝置發(fā)送后臺(tái)處理單元根據(jù)查詢請求或參數(shù)更改設(shè)置生成的指令。
優(yōu)選地，環(huán)境監(jiān)測裝置還包括告警信號(hào)單元，當(dāng)告警等級(jí)超過設(shè)定告警閾值時(shí)，根據(jù)監(jiān)控單元的控制信號(hào)在所述環(huán)境監(jiān)控裝置所在地發(fā)布告警信號(hào)。
優(yōu)選地，環(huán)境監(jiān)測裝置和管理站之間的信息傳輸方式包括碼分多址接入CDMA、通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS、全球移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM、微波或互聯(lián)網(wǎng)。
本發(fā)明通過在需要進(jìn)行監(jiān)測的地點(diǎn)放置環(huán)境監(jiān)測裝置，根據(jù)被監(jiān)測環(huán)境的圖像信息自動(dòng)確定告警等級(jí)并自動(dòng)上報(bào)告警信息，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測地點(diǎn)的無人值守和實(shí)時(shí)監(jiān)控，告警等級(jí)根據(jù)客觀的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)確定，不再依賴人工主觀判斷，也不再需要布設(shè)防護(hù)網(wǎng)；同時(shí)，環(huán)境監(jiān)測裝置可以對(duì)各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，使得對(duì)告警等級(jí)的確定可以綜合多種因素進(jìn)行，為準(zhǔn)確進(jìn)行預(yù)警提供了更好的條件。


圖1為本發(fā)明所述環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明所述環(huán)境監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明所述管理站的結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明所述管理站的硬件結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的思路是在具有危險(xiǎn)環(huán)境的地點(diǎn)放置能夠自動(dòng)對(duì)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，并能在達(dá)到一定危險(xiǎn)程度時(shí)自動(dòng)報(bào)警的環(huán)境監(jiān)測裝置，取代人工巡視，來確保運(yùn)輸線路的安全。
圖1所示為本發(fā)明中環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。環(huán)境監(jiān)測裝置100由用戶根據(jù)地理特點(diǎn)和實(shí)際需求安裝在需要進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測的現(xiàn)場，對(duì)現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，管理站200通過Internet(互聯(lián)網(wǎng))與各個(gè)環(huán)境監(jiān)測裝置100進(jìn)行通信，根據(jù)各個(gè)環(huán)境檢測裝置100所在的現(xiàn)場情況為其設(shè)置不同的工作參數(shù)，還可以向各個(gè)環(huán)境檢測裝置100取得現(xiàn)場環(huán)境的實(shí)時(shí)參數(shù)。
本發(fā)明中對(duì)管理站200與環(huán)境監(jiān)測裝置100之間的信息傳輸方式?jīng)]有限制，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇有線傳輸方式如Internet、E1、以太網(wǎng)、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line，非對(duì)稱數(shù)字環(huán)路)等，也可以選擇無線傳輸方式CDMA(Code Division Multiple Access，碼分多址接入)、GPRS(General Packet Radio Service，通用分組無線業(yè)務(wù))、GSM(Global System forMobile communications，全球移動(dòng)通信系統(tǒng))、微波等。
圖2所示為本發(fā)明中環(huán)境監(jiān)測裝置100的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。監(jiān)控單元103是環(huán)境監(jiān)測裝置100的核心單元，分別與告警信號(hào)單元101、存儲(chǔ)單元102、圖像識(shí)別單元104、圖像編碼單元105、數(shù)據(jù)采集單元109、發(fā)送單元107和接收單元108連接。成像單元106分別與圖像識(shí)別單元104和圖像編碼單元105連接，傳感單元110連接至數(shù)據(jù)采集單元109。
環(huán)境監(jiān)測裝置100對(duì)環(huán)境的監(jiān)測主要通過對(duì)環(huán)境圖像的監(jiān)測進(jìn)行。成像單元106用來生成被監(jiān)控環(huán)境的視頻圖像，成像單元106優(yōu)選攝像頭實(shí)現(xiàn)。
如果成像單元106生成的視頻圖像不是數(shù)字格式，圖像識(shí)別單元104首先對(duì)該視頻圖像進(jìn)行數(shù)字化處理，轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像；如果成像單元106采用數(shù)碼設(shè)備，則圖像識(shí)別單元104可以直接得到數(shù)字圖像。存儲(chǔ)單元102中存儲(chǔ)著以往的視頻圖像信息，以往的視頻圖像信息可以是最近的一幅無告警視頻圖像，也可以是由之前許多幀視頻圖像進(jìn)行平均處理后所得的背景視頻圖像信息。
圖像識(shí)別單元104將上述數(shù)字圖像與存儲(chǔ)單元中保存的以往圖像信息進(jìn)行相減，將不同之處分離出來成為目標(biāo)；并計(jì)算分離出來目標(biāo)的大小，根據(jù)目標(biāo)中心所在的位置，評(píng)估目標(biāo)的危害程度，在本發(fā)明中稱為圖像危害值。圖像識(shí)別單元104將計(jì)算出的圖像危害值發(fā)送至監(jiān)控單元103。圖像識(shí)別單元104需要具有自動(dòng)運(yùn)算能力，無需人工干預(yù)，本發(fā)明中推薦采用高速DSP(DataSignal Processing，數(shù)字信號(hào)處理)實(shí)現(xiàn)。
由于在環(huán)境監(jiān)測裝置100中自動(dòng)對(duì)圖像進(jìn)行程度判斷，為了防止可能的誤報(bào)，可以在環(huán)境監(jiān)測裝置100中提供實(shí)時(shí)上傳未經(jīng)處理的圖像的功能，圖像編碼單元105即用來實(shí)現(xiàn)這一功能。圖像編碼單元105在接收到監(jiān)控單元103的指令后，對(duì)成像單元106生成的視頻圖像信息進(jìn)行編碼，轉(zhuǎn)換為與后臺(tái)管理站200約定的格式，由監(jiān)控單元103通過發(fā)送單元107傳輸至管理站200。與圖像識(shí)別單元104相同，當(dāng)成像單元106生成的圖像信息不是數(shù)字格式時(shí)，圖像編碼單元105要先將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式。
在一些較為穩(wěn)定的環(huán)境中，僅憑圖像就可以確定是否有危險(xiǎn)情況發(fā)生。而在另外一些可能有突發(fā)性災(zāi)害發(fā)生的環(huán)境中，同時(shí)還需要對(duì)其他因素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，如氣象參數(shù)。本發(fā)明中可以通過傳感單元110和數(shù)據(jù)采集單元109來實(shí)現(xiàn)功能。傳感單元110可以包括多個(gè)傳感器，例如溫度傳感器、濕度傳感器、風(fēng)力傳感器、風(fēng)向傳感器、降雨量傳感器、降雪量傳感器或地震傳感器等中的一個(gè)或多個(gè)，對(duì)至少一項(xiàng)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行測量。數(shù)據(jù)采集單元109根據(jù)傳感單元110中各種傳感器的特性，提供合理的接口，采集各種傳感器的測量結(jié)果，傳輸至監(jiān)控單元103。
監(jiān)控單元103根據(jù)圖像識(shí)別單元104輸出的圖像危害值，和數(shù)據(jù)采集單元109輸出的測量結(jié)果這些監(jiān)測參數(shù)計(jì)算告警等級(jí)，當(dāng)告警等級(jí)滿足存儲(chǔ)單元102中存儲(chǔ)的設(shè)定上報(bào)條件時(shí)，向管理站200發(fā)送告警信息。告警信息中可以包括告警等級(jí)、數(shù)據(jù)采集單元109的環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果，還可以包括圖像編碼單元105輸出的未經(jīng)加工的圖像數(shù)據(jù)。
監(jiān)控單元103計(jì)算告警等級(jí)的方法可以由用戶根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定。本發(fā)明推薦的方法是為各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果設(shè)定對(duì)應(yīng)的權(quán)值，為圖像危害值也設(shè)置相應(yīng)的權(quán)值，這些權(quán)值與對(duì)應(yīng)的參數(shù)構(gòu)成了告警預(yù)案的組成部分。告警預(yù)案中還可以包括設(shè)定的上報(bào)條件和用于現(xiàn)場告警指示的設(shè)定告警閾值。每個(gè)環(huán)境監(jiān)測裝置100都在存儲(chǔ)單元102中保存告警預(yù)案，監(jiān)控單元103先將環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果與對(duì)應(yīng)的權(quán)值加權(quán)平均后，再與圖像危害值根據(jù)其權(quán)值加權(quán)平均后得出其告警等級(jí)，將計(jì)算出的告警等級(jí)與設(shè)定上報(bào)條件、設(shè)定告警閾值進(jìn)行比較，在滿足設(shè)定上報(bào)條件時(shí)向管理站發(fā)送告警信息，在滿足設(shè)定告警閾值時(shí)啟動(dòng)現(xiàn)場告警指示。監(jiān)控單元103也可以僅根據(jù)圖像危害值給出告警等級(jí)，此時(shí)只要忽略環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果，不進(jìn)行加權(quán)平均即可。與環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果相結(jié)合得出告警等級(jí)，可以提高判斷的準(zhǔn)確性。
發(fā)送單元107和接收單元108用來實(shí)現(xiàn)與管理站200之間的信息傳輸。環(huán)境監(jiān)測裝置100可能向管理站200發(fā)送的信息包括告警信息、回復(fù)管理站200的本裝置狀態(tài)信息、回復(fù)管理站200的圖像數(shù)據(jù)以及環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果信息等。環(huán)境監(jiān)測裝置100從接收單元108能接收到管理站200的信息包括數(shù)據(jù)上報(bào)指令、狀態(tài)上報(bào)指令和參數(shù)更改指令；數(shù)據(jù)上報(bào)指令由管理站200隨時(shí)發(fā)出，要求環(huán)境監(jiān)測裝置100向管理站返回圖像數(shù)據(jù)以及環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果，環(huán)境監(jiān)測裝置100中的監(jiān)控單元103指令圖像編碼單元105輸出圖像數(shù)據(jù)，指令數(shù)據(jù)采集單元109輸出采集的環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果，將其通過發(fā)送單元107發(fā)送至管理站；狀態(tài)上報(bào)指令參數(shù)由管理站200隨時(shí)發(fā)出，要求環(huán)境監(jiān)測裝置100向管理站返回當(dāng)前工作狀態(tài)，監(jiān)控單元103將當(dāng)前環(huán)境監(jiān)測裝置100的工作狀態(tài)、自檢結(jié)果等發(fā)送至管理站200；更改指令由管理站200發(fā)送，對(duì)告警預(yù)案中的各個(gè)權(quán)值、設(shè)定上報(bào)條件、設(shè)定告警閾值等參數(shù)進(jìn)行更改，監(jiān)控單元103根據(jù)接收的參數(shù)更改指令修改存儲(chǔ)單元102中存儲(chǔ)的上述參數(shù)值。
在存儲(chǔ)單元102中可以存儲(chǔ)告警預(yù)案的缺省值，環(huán)境監(jiān)測裝置100開機(jī)后如果沒有后臺(tái)管理站的參數(shù)更改指令，也可以憑借缺省告警預(yù)案正常工作。
告警信號(hào)單元101用來在環(huán)境監(jiān)測裝置100的安裝現(xiàn)場進(jìn)行告警指示，發(fā)布告警信號(hào)。告警信號(hào)單元101根據(jù)實(shí)際應(yīng)用可以是告警指示燈、告警聲音播放器等，由監(jiān)控單元103在告警等級(jí)超過設(shè)定告警閾值時(shí)控制告警信號(hào)單元101進(jìn)行發(fā)布。
可見，環(huán)境監(jiān)測裝置100能夠在無人值守的情況下自動(dòng)根據(jù)圖像以及其他環(huán)境信息對(duì)告警等級(jí)進(jìn)行判斷，并能將圖像和環(huán)境參數(shù)傳輸回管理站200，還能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場自動(dòng)告警。
圖3所示為本發(fā)明中后臺(tái)管理站200的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。管理站200以后臺(tái)處理單元203為核心，分別與后臺(tái)告警單元201、后臺(tái)存儲(chǔ)單元202、后臺(tái)圖像處理單元204、后臺(tái)顯示單元205、接口單元208、后臺(tái)發(fā)送單元206、后臺(tái)接收單元207連接。
后臺(tái)告警單元201用來在管理站200發(fā)布告警信號(hào)。當(dāng)管理站200接收到環(huán)境監(jiān)測裝置100的告警信息、上報(bào)的數(shù)據(jù)時(shí)，由后臺(tái)處理單元203將其中包括的圖像數(shù)據(jù)、環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到后臺(tái)存儲(chǔ)單元202，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行告警等級(jí)的二次判斷，如果判斷結(jié)果符合設(shè)定的管理站告警條件，則后臺(tái)處理單元203指令后臺(tái)告警單元201發(fā)布告警信號(hào)。判斷的具體方法由用戶設(shè)定，可以與環(huán)境監(jiān)測裝置100相同，也可以不同。設(shè)定的管理站告警條件可以與環(huán)境監(jiān)測裝置100上的設(shè)定上報(bào)條件相同，也可以不同。
由于環(huán)境監(jiān)測裝置100中的圖像識(shí)別單元104要對(duì)視頻圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別，因而較難實(shí)現(xiàn)極高的精確度。在管理站200上，為了減少可能的誤報(bào)情況，可以通過后臺(tái)圖像處理單元204對(duì)上報(bào)數(shù)據(jù)或告警信息中的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行非實(shí)時(shí)地處理，由于管理站通常具有更強(qiáng)的運(yùn)算能力，可以采用直方圖均衡、濾波等圖像處理技術(shù)對(duì)視頻圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理，達(dá)到更加清晰的效果。增強(qiáng)處理后的圖像由后臺(tái)顯示單元205進(jìn)行顯示，同時(shí)后臺(tái)顯示單元205還可以用來顯示環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果等其他數(shù)據(jù)。
在管理站200上根據(jù)增強(qiáng)處理后的圖像信息和其他上傳的環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果對(duì)告警等級(jí)進(jìn)行二次判斷時(shí)，可以通過設(shè)定的算法進(jìn)行，也可以由人工綜合各種條件進(jìn)行判斷。在采用人工判斷的情況下，管理站200需要有人值守。
后臺(tái)發(fā)送單元206和后臺(tái)接收單元207用來進(jìn)行與環(huán)境監(jiān)測裝置100之間的通信，向環(huán)境監(jiān)測裝置100發(fā)送各種指令，從環(huán)境監(jiān)測裝置100接收告警信息、狀態(tài)上報(bào)信息、數(shù)據(jù)上報(bào)信息等。
接口單元208是后臺(tái)管理站200與管理員的接口，管理員可以通過接口單元208對(duì)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行管理，例如輸入查詢請求，對(duì)當(dāng)前環(huán)境監(jiān)測裝置100的工作狀態(tài)或其圖像和環(huán)境參數(shù)進(jìn)行查詢；或輸入?yún)?shù)更改設(shè)置，對(duì)環(huán)境監(jiān)測裝置100的告警預(yù)案進(jìn)行修改。在后臺(tái)處理單元203接到接口單元208傳輸?shù)妮斎胄畔⒑?，根?jù)管理員的輸入生成狀態(tài)上報(bào)指令、數(shù)據(jù)上報(bào)指令或參數(shù)更改指令，并發(fā)送給對(duì)應(yīng)的環(huán)境監(jiān)測裝置100。
后臺(tái)存儲(chǔ)單元202用來存儲(chǔ)環(huán)境監(jiān)測裝置100上報(bào)的告警信息、數(shù)據(jù)、其告警預(yù)案、以及其他信息。后臺(tái)存儲(chǔ)單元202中還可以存儲(chǔ)環(huán)境監(jiān)測裝置100的歷史數(shù)據(jù)，從而為管理站200提供數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)。通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)的歸納總結(jié)，可以為環(huán)境監(jiān)測裝置100設(shè)置更為科學(xué)和合理的告警預(yù)案，還可以更加準(zhǔn)確地對(duì)危機(jī)情況進(jìn)行預(yù)判，確定重點(diǎn)監(jiān)視的地域范圍和環(huán)境條件，進(jìn)一步提高整個(gè)系統(tǒng)的精確度。
管理站200可以采用下述這些具體的硬件實(shí)現(xiàn)高性能服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、DVR(數(shù)字硬盤錄像機(jī))、路由器、交換機(jī)、聲光告警設(shè)備、大屏幕LCD(LiquidCrystal Display，液晶顯示)顯示器和操作終端等。為了環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的安全性，可以令管理站200與各個(gè)環(huán)境監(jiān)測裝置100組成VPN(Virtual PrivateNetwork，虛擬專用網(wǎng))網(wǎng)絡(luò)，管理站200的服務(wù)器可以采用雙機(jī)HA(HighAvailability，高可用性)系統(tǒng)，其存儲(chǔ)系統(tǒng)可以采用RAID(Redundant Array ofInexpensive Disks，廉價(jià)磁盤冗余陣列)1或RAID 5磁盤陣列以保證數(shù)據(jù)的安全性。
圖4所示為本發(fā)明中環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的工作流程圖。在管理站200上，由管理員確定環(huán)境監(jiān)測裝置100的設(shè)定上報(bào)條件以及計(jì)算告警等級(jí)的各項(xiàng)權(quán)值；管理站200將上述工作參數(shù)以指令形式發(fā)送至環(huán)境監(jiān)測裝置100；環(huán)境監(jiān)測裝置100根據(jù)指令修改存儲(chǔ)的告警預(yù)案，并令圖像識(shí)別單元104和數(shù)據(jù)采集單元109進(jìn)行圖像監(jiān)控和環(huán)境參數(shù)采集；當(dāng)環(huán)境監(jiān)測裝置100判斷發(fā)生告警時(shí)，向管理站200發(fā)送告警信息；管理站200根據(jù)告警信息中包括的圖像數(shù)據(jù)和環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果判斷現(xiàn)場發(fā)生的情況，在符合管理站告警條件時(shí)發(fā)布告警信號(hào)。
可見，本發(fā)明通過圖像識(shí)別技術(shù)的運(yùn)用，有效過濾了與災(zāi)害無關(guān)的信息，提高了高危路段安全監(jiān)測人員的工作效率；通過與多種傳感技術(shù)的整合，給出了險(xiǎn)情多發(fā)條件下的氣候條件、災(zāi)害狀況信息，便于后期預(yù)防工作；通過系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的集中調(diào)度、集中監(jiān)控的目的，實(shí)現(xiàn)了防災(zāi)系統(tǒng)信息化。本發(fā)明還可以通過采用風(fēng)力、太陽能等靈活的供電方式，實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的快速布防。
本發(fā)明中的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)不會(huì)受到氣候、地形、供電、通信組網(wǎng)方面的限制，只要在適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測位置開辟出直徑1米左右的水泥基礎(chǔ)，上面立桿，即可設(shè)置本系統(tǒng)，通電或者采用太陽能、風(fēng)力供電后即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)連續(xù)工作，避免了人為巡視空檔出現(xiàn)險(xiǎn)情或無法及時(shí)通知造成的災(zāi)害。
本發(fā)明不僅可以用于公路、鐵路運(yùn)輸?shù)母呶Ｂ范?，而且可以用于氣象、林業(yè)、水利、山體等各種環(huán)境的綜合監(jiān)測。
以上所述的本發(fā)明實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)境監(jiān)控裝置，其特征在于，包括成像單元、圖像識(shí)別單元、監(jiān)控單元、發(fā)送單元和存儲(chǔ)單元，其中成像單元用來生成被監(jiān)控環(huán)境的圖像信息；圖像識(shí)別單元用來將成像單元的圖像信息與存儲(chǔ)單元保存的以往圖像信息進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算出圖像危害值傳輸至監(jiān)控單元；監(jiān)控單元根據(jù)包括圖像危害值的監(jiān)測參數(shù)計(jì)算告警等級(jí)，在滿足設(shè)定上報(bào)條件時(shí)通過發(fā)送單元向管理站發(fā)送告警信息；發(fā)送單元用來向管理站傳輸信息；存儲(chǔ)單元用來進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，所述數(shù)據(jù)包括以往圖像信息和設(shè)定上報(bào)條件。
2.按照權(quán)利要求1所述的環(huán)境監(jiān)測裝置，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)采集單元和傳感單元，其中傳感單元用來對(duì)至少一項(xiàng)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行測量；數(shù)據(jù)采集單元用來采集傳感單元的測量結(jié)果，并傳輸至監(jiān)控單元；所述監(jiān)控單元計(jì)算告警等級(jí)的監(jiān)測參數(shù)還包括數(shù)據(jù)采集單元采集的環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果。
3.按照權(quán)利要求2所述的環(huán)境監(jiān)測裝置，其特征在于所述存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)還包括圖像危害值的權(quán)值和環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果的權(quán)值；所述監(jiān)控單元根據(jù)監(jiān)測參數(shù)計(jì)算告警等級(jí)具體為將各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果按照對(duì)應(yīng)的權(quán)值加權(quán)平均，再與圖像危害值加權(quán)平均。
4.按照權(quán)利要求3所述的環(huán)境監(jiān)測裝置，其特征在于還包括圖像編碼單元，用來根據(jù)監(jiān)控單元的指令將成像單元的圖像信息進(jìn)行編碼后傳輸至監(jiān)控單元；所述監(jiān)控單元向管理站發(fā)送的告警信息中包括監(jiān)控單元在滿足設(shè)定上報(bào)條件時(shí)指令圖像編碼單元生成的圖像數(shù)據(jù)。
5.按照權(quán)利要求4所述的環(huán)境監(jiān)測裝置，其特征在于還包括接收單元，用來接收管理站的指令，包括數(shù)據(jù)上報(bào)指令和參數(shù)更改指令；監(jiān)控單元根據(jù)數(shù)據(jù)上報(bào)指令將圖像編碼單元生成的圖像數(shù)據(jù)、圖像識(shí)別單元生成的圖像危害值以及數(shù)據(jù)采集單元采集的環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果通過發(fā)送單元上報(bào)至管理站；監(jiān)控單元根據(jù)參數(shù)更改指令修改存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的所述權(quán)值和設(shè)定上報(bào)條件。
6.按照權(quán)利要求2至5任意一項(xiàng)所述的環(huán)境監(jiān)控裝置，其特征在于還包括告警信號(hào)單元，根據(jù)監(jiān)控單元的控制信號(hào)在所述環(huán)境監(jiān)控裝置所在地發(fā)布告警信號(hào)；監(jiān)控單元在告警等級(jí)超過設(shè)定告警閾值時(shí)啟動(dòng)告警信號(hào)單元告警。
7.按照權(quán)利要求6所述的環(huán)境監(jiān)測裝置，其特征在于所述環(huán)境參數(shù)包括溫度、濕度、風(fēng)力、風(fēng)向、降雨量、降雪量或地震。
8.一種環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括管理站和至少一臺(tái)環(huán)境監(jiān)測裝置，其中環(huán)境監(jiān)測裝置包括成像單元、圖像識(shí)別單元、監(jiān)控單元、發(fā)送單元和存儲(chǔ)單元，成像單元生成被監(jiān)控環(huán)境的圖像信息；圖像識(shí)別單元根據(jù)成像單元的圖像信息和存儲(chǔ)的以往圖像信息計(jì)算圖像危害值；發(fā)送單元用來向管理站發(fā)送信息；存儲(chǔ)單元用來進(jìn)行包括以往圖像信息和設(shè)定上報(bào)條件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；監(jiān)控單元根據(jù)包括圖像危害值的監(jiān)測參數(shù)計(jì)算告警等級(jí)，在滿足設(shè)定上報(bào)條件時(shí)通過發(fā)送單元向管理站發(fā)送告警信息；管理站包括后臺(tái)處理單元、后臺(tái)接收單元、后臺(tái)存儲(chǔ)單元和后臺(tái)告警單元，后臺(tái)接收單元用來接收環(huán)境監(jiān)測裝置發(fā)送的信息；后臺(tái)存儲(chǔ)單元用來進(jìn)行包括環(huán)境監(jiān)測裝置發(fā)送信息的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；后臺(tái)告警單元用來在管理站發(fā)布告警信號(hào)；后臺(tái)處理單元將后臺(tái)接收單元接收的信息存儲(chǔ)在后臺(tái)存儲(chǔ)單元中，確定接收的信息符合設(shè)定的管理站告警條件時(shí)指令后臺(tái)告警單元發(fā)布告警信號(hào)。
9.按照權(quán)利要求8所述的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于環(huán)境監(jiān)測裝置還包括圖像編碼單元，用來根據(jù)監(jiān)控單元的指令將成像單元的圖像信息進(jìn)行編碼后傳輸至監(jiān)控單元；所述監(jiān)控單元向管理站發(fā)送的告警信息中包括監(jiān)控單元在滿足設(shè)定上報(bào)條件時(shí)指令圖像編碼單元生成的圖像數(shù)據(jù)；管理站還包括后臺(tái)圖像處理單元和后臺(tái)顯示單元，后臺(tái)圖像處理單元用來對(duì)從環(huán)境監(jiān)測裝置接收的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行增強(qiáng)處理；后臺(tái)顯示單元用來進(jìn)行增強(qiáng)處理后的圖像和接收信息的顯示。
10.按照權(quán)利要求9所述的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于環(huán)境監(jiān)測裝置還包括數(shù)據(jù)采集單元和傳感單元，傳感單元用來對(duì)至少一項(xiàng)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行測量；數(shù)據(jù)采集單元用來采集傳感單元的測量結(jié)果，并傳輸至監(jiān)控單元；所述監(jiān)控單元計(jì)算告警等級(jí)的監(jiān)測參數(shù)還包括數(shù)據(jù)采集單元采集的環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果；所述管理站接收環(huán)境監(jiān)測裝置的信息中還包括環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果。
11.按照權(quán)利要求10所述的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)境監(jiān)測裝置存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)還包括圖像危害值的權(quán)值和環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果的權(quán)值；所述監(jiān)控單元根據(jù)監(jiān)測參數(shù)計(jì)算告警等級(jí)具體為將各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果按照對(duì)應(yīng)的權(quán)值加權(quán)平均，再與圖像危害值加權(quán)平均；所述管理站確定接收的信息符合設(shè)定的告警條件具體為根據(jù)增強(qiáng)處理后的圖像和各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果判定符合設(shè)定的管理站告警條件。
12.按照權(quán)利要求11所述的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于環(huán)境監(jiān)測裝置還包括接收單元，用來接收管理站發(fā)出的指令；管理站的指令包括數(shù)據(jù)上報(bào)指令、狀態(tài)上報(bào)指令和參數(shù)更改指令，環(huán)境監(jiān)測裝置的監(jiān)控單元根據(jù)數(shù)據(jù)上報(bào)指令將圖像編碼單元生成的圖像數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)采集單元采集的環(huán)境參數(shù)測量結(jié)果通過發(fā)送單元上報(bào)至管理站，根據(jù)參數(shù)更改指令修改存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的所述權(quán)值和設(shè)定上報(bào)條件，根據(jù)狀態(tài)上報(bào)指令將環(huán)境監(jiān)測裝置的運(yùn)行狀態(tài)上報(bào)至管理站；管理站還包括接口單元和后臺(tái)發(fā)送單元，接口單元用來接收查詢請求或參數(shù)更改設(shè)置，并將其傳輸至后臺(tái)處理單元；后臺(tái)發(fā)送單元用來向環(huán)境監(jiān)測裝置發(fā)送后臺(tái)處理單元根據(jù)查詢請求或參數(shù)更改設(shè)置生成的指令。
13.按照權(quán)利要求8至12任意一項(xiàng)所述的環(huán)境監(jiān)測裝置，其特征在于，環(huán)境監(jiān)測裝置還包括告警信號(hào)單元，當(dāng)告警等級(jí)超過設(shè)定告警閾值時(shí)，根據(jù)監(jiān)控單元的控制信號(hào)在所述環(huán)境監(jiān)控裝置所在地發(fā)布告警信號(hào)。
14.按照權(quán)利要求13所述的環(huán)境監(jiān)測裝置，其特征在于環(huán)境監(jiān)測裝置和管理站之間的信息傳輸方式包括碼分多址接入CDMA、通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS、全球移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM、微波或互聯(lián)網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)境監(jiān)控裝置，包括成像單元、圖像識(shí)別單元、監(jiān)控單元、發(fā)送單元和存儲(chǔ)單元，成像單元用來生成被監(jiān)控環(huán)境的圖像信息；圖像識(shí)別單元用來將成像單元的圖像信息與存儲(chǔ)單元保存的以往圖像信息進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算出圖像危害值傳輸至監(jiān)控單元；監(jiān)控單元根據(jù)包括圖像危害值的監(jiān)測參數(shù)計(jì)算告警等級(jí)，在滿足設(shè)定上報(bào)條件時(shí)通過發(fā)送單元向管理站發(fā)送告警信息；發(fā)送單元用來向管理站傳輸信息；存儲(chǔ)單元用來進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，所述數(shù)據(jù)包括以往圖像信息和設(shè)定上報(bào)條件。本發(fā)明還公開了一種環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測地點(diǎn)的無人值守和實(shí)時(shí)監(jiān)控，告警等級(jí)根據(jù)客觀的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)綜合多種因素確定，為準(zhǔn)確進(jìn)行預(yù)警提供了更好的條件。
文檔編號(hào)H04N7/18GK1909655SQ20051008915
公開日2007年2月7日 申請日期2005年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月4日
發(fā)明者楊明來, 李雪瑞, 陸正武, 陸向民, 吳紹猛 申請人:保定市天河電子技術(shù)有限公司