專利名稱：一種入侵外力視頻監(jiān)控及預(yù)警的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及遠程智能監(jiān)控預(yù)警領(lǐng)域，特別是涉及一種入侵外力視頻監(jiān)控及預(yù)警的 方法。
背景技術(shù)：
近年來，外力破壞對重要公共基礎(chǔ)設(shè)施呈逐年上升趨勢，嚴重影響公共基礎(chǔ)設(shè)施 正常的維護和運行，對國民經(jīng)濟和人民安全造成重大威脅。電網(wǎng)安全直接關(guān)系到國計民生，如果輸電線路遭到外力破壞，輕則大面積停電，造 成嚴重的經(jīng)濟損失，重則造成無法挽回的人員傷亡。而輸變電線路搭建在戶外，存在多種外 力破壞的隱患，線路保護區(qū)內(nèi)的違章建筑、取土與采石，吊車野蠻施工、自然災(zāi)害引起異物 碰導線、以及樹木災(zāi)害等突發(fā)事件都將威脅到電網(wǎng)的安全正常運行。為避免外力對輸電線 路的破壞，需要對輸變電線路進行實時遠程視頻監(jiān)控，并在出現(xiàn)危險情況時發(fā)出預(yù)警，以迅 速消除隱患，避免不必要的事故發(fā)生。目前，對于電網(wǎng)的監(jiān)測范圍和程度不全，而一些主要電力鐵塔都搭建在人煙稀少 或人力無法到達的地方，從而導致無法及時監(jiān)控發(fā)現(xiàn)影響輸電線路安全和穩(wěn)定的隱患的存 在，也無法立即解除這些隱患。因此，需要建立一套遠程無線視頻智能監(jiān)控系統(tǒng)對輸變電線 路進行實時預(yù)警和監(jiān)測。CN02132392公開了一種電網(wǎng)故障測報系統(tǒng)。它采用對電網(wǎng)取樣的方式，當發(fā)生電 網(wǎng)停電、設(shè)備受到外力破壞、三相電壓過低、以及三相電壓不平衡等故障時，及時就地報警 并電話遠方報警，并對故障發(fā)生的時間、地點、性質(zhì)等信息進行存儲、顯示、打印，以供電力 管理部門迅速準確的處理故障。CN200920257066公開了一種多芯智能多功能光纖復合特種電力電纜。這種電纜適 用于智能電網(wǎng)，用于電能的傳輸與分配系統(tǒng)，在傳輸電能的同時，可實現(xiàn)電纜的載流量、環(huán) 境溫度、有害氣體、火災(zāi)、所受外力侵襲等的監(jiān)測、預(yù)警以及電網(wǎng)內(nèi)部的通信聯(lián)絡(luò)和自動控 制。CN200520026951公開了一種視頻監(jiān)控前端設(shè)備防暴力破壞報警聯(lián)動裝置。通過設(shè) 置的撞擊傳感器，系統(tǒng)可以識別設(shè)備正常運轉(zhuǎn)、環(huán)境自然聲與撞擊產(chǎn)生的異常振動的差別， 主動探測由外力引起的對設(shè)備的破壞行為，同時通過通訊鏈路將受到襲擊的設(shè)備ID等信 息報告系統(tǒng)，以便系統(tǒng)能夠采取相應(yīng)對策。上述文獻公開的方案所存在的共同問題是只能在故障發(fā)生后提供報警，而無法對 輸電線路可能遭受的破壞進行預(yù)警。CN200810236014公開了一種用于防止吊車等大型施工機械設(shè)備接近高壓輸電線 路小于安全距離的報警器。其系統(tǒng)主要采用距離傳感器以判斷物體與輸電線路之間的距離 是否小于安全距離。上述方案雖然在危險即將發(fā)生時報警，但由于缺乏視頻信息，線路管理人員很難 判定警報是否為誤報，也無法快速與準確地實施應(yīng)急措施，而只有等相關(guān)管理人員到達現(xiàn)場后，才能評估現(xiàn)場狀況并實施具體應(yīng)急方案，從而錯失了最佳解決隱患的時機。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)無法滿足當前對輸電線路實時監(jiān)控并對相關(guān)外力隱患及時準 確預(yù)警的需求。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提供了一種入侵外力視頻監(jiān)控及預(yù)警的方法，可以對輸電 線路的警戒區(qū)域的入侵外力進行視頻監(jiān)控和預(yù)警，從而減少或消除外力破壞線路的情況發(fā)生。本發(fā)明所提供的一種入侵外力視頻監(jiān)控及預(yù)警的方法，包括對電力輸電線路預(yù)定 警戒區(qū)域的視頻監(jiān)控，其特征在于所述的監(jiān)控及預(yù)警方法至少包括以下步驟(1)對警戒區(qū)域進行背景建模；(2)對可能入侵的外力進行建模；(3)對進入警戒區(qū)域的入侵外力進行實時視頻采集，并進行前景檢測，從警戒區(qū)域 背景中提取出前景信息；(4)對比所提取的前景信息與建模中的特征信息，以判斷是否有應(yīng)受監(jiān)控的入侵 外力；(5)如果是應(yīng)受監(jiān)控的入侵外力，則對該入侵外力進行目標定位和/或運動狀態(tài) 足艮S宗；(6)當對入侵外力目標定位和/或運動狀態(tài)跟蹤的和結(jié)果達到報警級別后，啟動 現(xiàn)場報警裝置進行報警，和/或?qū)h程監(jiān)控端發(fā)出預(yù)警，同時將實時采集到的視頻信息發(fā) 送到遠程監(jiān)控端。具體的，在所述的步驟O)中，對可能入侵外力的建模包括對入侵外力本身的靜 態(tài)建模和對入侵外力運動狀態(tài)的動態(tài)建模。具體的，在所述的步驟中，如果前景信息與某個入侵外力模型之間的差距小 于設(shè)定值，則認為該入侵外力屬于被監(jiān)控的入侵外力。具體的，在所述的步驟(5)中，所述對入侵外力的目標定位包括入侵外力進入警 戒區(qū)域的位置和/或在警戒區(qū)域停留的時間；所述對入侵外力運動狀態(tài)的運動狀態(tài)跟蹤包 括運動角度跟蹤、運動高度跟蹤和/或運動速度跟蹤。具體的，在所述的步驟(6)中，根據(jù)不同的危險程度，報警級別分為多級。具體的，在所述的步驟(6)中，所述報警裝置為聲光報警裝置，所述的聲光報警裝 置用警鈴和警燈進行聲光報警。進一步的，在所述的步驟(6)中，對應(yīng)不同的報警級別，所述聲光報警裝置的警鈴 的聲音逐級增大，警燈的強度逐級增強。進一步的，在所述的步驟(6)中，啟動現(xiàn)場報警裝置進行報警時，即對遠程監(jiān)控端 發(fā)出預(yù)警，同時將實時采集到的視頻信息發(fā)送到遠程監(jiān)控端?；蛘撸谒龅牟襟E(6)中，對于較低的警報級別，僅啟動現(xiàn)場報警裝置進行報 警，當報警級別達到預(yù)設(shè)的級別后，對遠程監(jiān)控端發(fā)出預(yù)警，同時將實時采集到的視頻信息 發(fā)送到遠程監(jiān)控端。
或者，在所述的步驟(5)中，一旦發(fā)現(xiàn)有被監(jiān)控的入侵外力，即向遠程監(jiān)控端發(fā)出 預(yù)警，同時將實時采集到的視頻信息發(fā)送到遠程監(jiān)控端。本發(fā)明的有益效果在于對電力輸電線路預(yù)訂的警戒區(qū)域中的外力入侵進行視頻 監(jiān)控和預(yù)警，及時發(fā)現(xiàn)隱患并自動預(yù)警，從而避免不必要的事故發(fā)生。同時，將外力入侵產(chǎn) 生的實時視頻發(fā)送到監(jiān)控終端，便于相關(guān)人員迅速做出反應(yīng)，提高處置和搶險速度。


圖1為入侵外力視頻監(jiān)控及預(yù)警方法的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例進一步對本發(fā)明加以說明。如圖1所示，一種入侵外力視頻監(jiān)控及預(yù)警的方法，包括以下步驟(1)對警戒區(qū)域進行背景建模；(2)對可能入侵的外力進行建模；(3)對進入警戒區(qū)域的入侵外力進行實時視頻采集，并進行前景檢測，從警戒區(qū)域 背景中提取出前景信息；(4)對比所提取的前景信息與建模中的特征信息，以判斷是否有應(yīng)受監(jiān)控的入侵 外力；(5)如果是應(yīng)受監(jiān)控的入侵外力，則對該入侵外力進行目標定位和/或運動狀態(tài) 足艮S宗；(6)當對入侵外力目標定位和/或運動狀態(tài)跟蹤的和結(jié)果達到報警級別后，啟動 現(xiàn)場報警裝置進行報警，和/或?qū)h程監(jiān)控端發(fā)出預(yù)警，同時將實時采集到的視頻信息發(fā) 送到遠程監(jiān)控端。警戒區(qū)域是包含被監(jiān)測的輸電線路的預(yù)訂區(qū)域?？赡艿娜肭滞饬赡苁谴笮蜋C械設(shè)備，違章建筑，自然災(zāi)害引起的樹木，房屋倒塌寸。與現(xiàn)有技術(shù)中的(例如CN200810236014等)監(jiān)控技術(shù)相比可知，現(xiàn)有技術(shù)側(cè)重于 在進入帶電作業(yè)區(qū)域/監(jiān)控區(qū)域的運動/移動設(shè)備上，監(jiān)控距離帶電輸電線路的安全距離， 是從運動/移動設(shè)備的角度/視角來接進行監(jiān)控；而本技術(shù)方案是站在電力/帶電輸電線 路的的位置/視野，來監(jiān)控進入其附近或監(jiān)控區(qū)域/空間的物體距離帶電輸電線路的位置 /距離，兩種監(jiān)控技術(shù)所站的角度和解決問題的思路不一樣。由于本技術(shù)方案中的工業(yè)視頻監(jiān)控、圖像的建模等均為現(xiàn)有技術(shù)，故其具體方法、 視頻/靜止圖像的建模、所涉及到的監(jiān)控裝置或系統(tǒng)構(gòu)成等在此不再敘述，本領(lǐng)域的技術(shù) 人員，在領(lǐng)會了本申請技術(shù)方案的發(fā)明構(gòu)思和處理問題的思路后，無需經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動， 即可實現(xiàn)本技術(shù)方案所要達到的技術(shù)效果。實施例本實施例中，以大型起重機進行說明(a)對警戒區(qū)域進行背景建模。背景建?？刹捎媒?jīng)典的MOG(Mixture of Gaussians)或CodeBook方法。當然，在本專利的具體實施方案中，也可采用其他背景建模方法。當背景成功建模后，任何進入警戒 區(qū)域的活動物體都可以通過當前幀與背景模型的對比被檢測出來。(b)對起重機進行建模。起重機建模包括對于起重機本身的靜態(tài)建模和對于起重機運動狀態(tài)的動態(tài)建模。起重機靜態(tài)建模包括使用預(yù)先收集的訓練集中起重機的RGB分量特征構(gòu)建一個 高斯混合模型(GMM)。由于實際應(yīng)用的場景十分復雜，不同的氣候(晴天與雨天)與不同時 間的光照(清晨與正午)都會使起重機顏色發(fā)生一些改變。這里將上述的GMM建?？闯梢?種聚類的過程，可將多次在不同氣候與時間情況下采集的數(shù)據(jù)放在一起訓練，從而得到多 個高斯模型混合而成的GMM。在這里，可使用經(jīng)典的EM算法來估計模型參數(shù)。進入警戒區(qū)域的起重機通常是動態(tài)的，本實施例中，對于起重機的動態(tài)建模包括 起重機吊臂建模。起重機吊臂建模包括使用訓練集計算得出吊臂相關(guān)特征值。在本實施例中，計算 如下特征1)面積；2)偏心率；3)緊密度。偏心率為區(qū)域最長的弦和與之相垂直的弦的長 度之比。起重機較一般車輛更細長，加上有吊臂的存在，因此具有很高的偏心率。偏心率可以通過中心矩來計算。起重機是復雜的人造物體，具有較低的緊密度。(c)對進入警戒區(qū)域的起重機進行實時視頻采集，并進行前景檢測，從警戒區(qū)域背 景中提取出前景信息。警戒區(qū)域中安裝有視頻采集設(shè)備，對進入警戒區(qū)域的起重機進行實時視頻采集。 對采集到的視頻信息進行前景檢測，從中背景中提取出前景信息，即起重機的相關(guān)特征。(d)對比前景檢測所提取的前景信息與建模中的特征信息，以判斷是否有應(yīng)受監(jiān) 控的入侵外力。將從實時視頻信息中所提取的前景信息與起重機GMM模型進行對比，如果某個前 景信息與起重機模型之間的差距小于設(shè)定值，則認為入侵外力為起重機，屬于被監(jiān)控的入 侵外力。判斷方法包括對前景信息中每個單獨鏈接區(qū)域進行特征識別，如果其特征滿足起 重機特征，則輸出候選起重機以供后續(xù)監(jiān)控。(e)如果是應(yīng)受監(jiān)控的入侵外力，則對該入侵外力進行目標定位和運動狀態(tài)跟蹤。對該起重機進行目標定位和運動狀態(tài)跟蹤，并將監(jiān)控的實時視頻發(fā)送到對起重機進行目標定位包括起重機進入警戒區(qū)域的位置，在警戒區(qū)域停留的時 間。在較佳實施例中，可選用卡爾曼濾波。當目標起重機被檢測出后，可使用卡爾曼濾 波的預(yù)測值來限制在后續(xù)幀中的搜索范圍從而減少運算量。運動狀態(tài)的跟蹤包括運動角度跟蹤，運動高度跟蹤，運動速度跟蹤。本實施例中， 對起重機進行運動狀態(tài)跟蹤為對起重機吊臂伸展的角度進行跟蹤檢測。吊臂伸展角度檢測 可使用PCA或Hough變換等線狀物體檢測裝置檢測出吊臂的方向信息，從而估算出吊臂與 地面的伸展角度。(f)當入起重機的停留時間或起重機吊臂抬起的角度達到警報級別后，啟動現(xiàn)場報警裝置進行報警，和/或?qū)h程監(jiān)控端發(fā)出預(yù)警，同時將實時采集到的起重機視頻信息 發(fā)送到遠程監(jiān)控端。本實施例中，報警事件包括起重機長時間停留報警與起重車吊臂伸展報警。起重 機長時間停留報警包括四級1) 一級報警，起重車進入監(jiān)控警戒區(qū)域，停車，并停留超過30 秒；2) 二級報警，起重車停留超過90秒；3)三級報警，起重車停留超過150秒；4)四級警 報，起重車停留超過210秒。起重車吊臂伸展報警同樣包括四級1) 一級報警，起重車吊臂抬起角度大于15 度；2) 二級報警，起重車吊臂抬起角度大于30度；3)三級報警，起重車吊臂抬起角度大于 45度；4)四級警報，起重車吊臂抬起角度大于60度。現(xiàn)場報警裝置為聲光報警裝置，用警鈴和警燈進行聲光報警提示。在本實施例中， 對應(yīng)不同的級別，警鈴的聲音逐級增大，警燈的強度逐級增強。如果在一級警報狀態(tài)內(nèi)，現(xiàn)場報警裝置進行最低級別的聲光報警，提示起重機操 作人員注意操作安全。如果在后續(xù)的時間內(nèi)，被跟蹤的起重機不僅沒有解除警報，并且進一 步采取危險動作，報警級別會逐步提高，現(xiàn)場報警裝置發(fā)出相應(yīng)級別的聲音和光亮進行報 警。到一定級別后，比如預(yù)先設(shè)定為三級報警時，將發(fā)送預(yù)警信號到遠程監(jiān)控端，同時將實 時采集到的起重機視頻信息發(fā)送到遠程監(jiān)控端，以提醒監(jiān)控人員密切觀察起重機的動態(tài)， 并及時做出相應(yīng)地應(yīng)對措施。在另一實施例中，啟動現(xiàn)場報警裝置進行報警時，即對遠程監(jiān)控端發(fā)出預(yù)警，同時 將實時采集到的視頻信息發(fā)送到遠程監(jiān)控端。在另一實施例中，一旦發(fā)現(xiàn)有被監(jiān)控的入侵外力，即向遠程監(jiān)控端發(fā)出預(yù)警，同時 將實時采集到的視頻信息發(fā)送到遠程監(jiān)控端。應(yīng)當可以理解，在不偏離其精神和中心特征的情況下本發(fā)明可以其它形式實現(xiàn)。 因此這里的實施例和具體的實施方式是示意性并不是限制性，并且本發(fā)明并不限定在這里 給出的詳細描述中。
權(quán)利要求
1.一種入侵外力視頻監(jiān)控及預(yù)警的方法，包括對電力輸電線路預(yù)定警戒區(qū)域的視頻監(jiān) 控，其特征在于所述的監(jiān)控及預(yù)警方法至少包括以下步驟(1)對警戒區(qū)域進行背景建模；(2)對可能入侵的外力進行建模；(3)對進入警戒區(qū)域的入侵外力進行實時視頻采集，并進行前景檢測，從警戒區(qū)域背景 中提取出前景信息；(4)對比所提取的前景信息與建模中的特征信息，以判斷是否有應(yīng)受監(jiān)控的入侵外力；(5)如果是應(yīng)受監(jiān)控的入侵外力，則對該入侵外力進行目標定位和/或運動狀態(tài)跟蹤；(6)當對入侵外力目標定位和/或運動狀態(tài)跟蹤的和結(jié)果達到報警級別后，啟動現(xiàn)場 報警裝置進行報警，和/或?qū)h程監(jiān)控端發(fā)出預(yù)警，同時將實時采集到的視頻信息發(fā)送到 遠程監(jiān)控端。
2.如權(quán)利要求1所述的入侵外力視頻監(jiān)控及預(yù)警的方法，其特征在于，在所述的步驟 (2)中，對可能入侵外力的建模包括對入侵外力本身的靜態(tài)建模和對入侵外力運動狀態(tài)的 動態(tài)建模。
3.如權(quán)利要求2所述的入侵外力視頻監(jiān)控及預(yù)警的方法，其特征在于，在所述的步驟(4)中，如果前景信息與某個入侵外力模型之間的差距小于設(shè)定值，則認為該入侵外力屬于 被監(jiān)控的入侵外力。
4.如權(quán)利要求3所述的入侵外力視頻監(jiān)控及預(yù)警的方法，其特征在于，在所述的步驟(5)中，所述對入侵外力的目標定位包括入侵外力進入警戒區(qū)域的位置和/或在警戒區(qū)域 停留的時間；所述對入侵外力運動狀態(tài)的運動狀態(tài)跟蹤包括運動角度跟蹤、運動高度跟蹤 和/或運動速度跟蹤。
5.如權(quán)利要求4所述的入侵外力視頻監(jiān)控及預(yù)警的方法，其特征在于，在所述的步驟(6)中，根據(jù)不同的危險程度，報警級別分為多級。
6.如權(quán)利要求5所述的入侵外力視頻監(jiān)控及預(yù)警的方法，其特征在于，在所述的步驟 (6)中，所述報警裝置為聲光報警裝置，所述的聲光報警裝置用警鈴和警燈進行聲光報警。
7.如權(quán)利要求6所述的入侵外力視頻監(jiān)控及預(yù)警的方法，其特征在于，在所述的步驟 (6)中，對應(yīng)不同的報警級別，所述聲光報警裝置的警鈴的聲音逐級增大，警燈的強度逐級 增強。
8.如權(quán)利要求7所述的入侵外力視頻監(jiān)控及預(yù)警的方法，其特征在于，在所述的步驟 (6)中，啟動現(xiàn)場報警裝置進行報警時，即對遠程監(jiān)控端發(fā)出預(yù)警，同時將實時采集到的視 頻信息發(fā)送到遠程監(jiān)控端。
9.如權(quán)利要求7所述的入侵外力視頻監(jiān)控及預(yù)警的方法，其特征在于，在所述的步驟 (6)中，對于較低的警報級別，僅啟動現(xiàn)場報警裝置進行報警，當報警級別達到預(yù)設(shè)的級別 后，對遠程監(jiān)控端發(fā)出預(yù)警，同時將實時采集到的視頻信息發(fā)送到遠程監(jiān)控端。
10.如權(quán)利要求7所述的入侵外力視頻監(jiān)控及預(yù)警的方法，其特征在于，在所述的步驟 (5)中，一旦發(fā)現(xiàn)有被監(jiān)控的入侵外力，即向遠程監(jiān)控端發(fā)出預(yù)警，同時將實時采集到的視 頻信息發(fā)送到遠程監(jiān)控端。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種入侵外力視頻監(jiān)控及預(yù)警的方法，所述方法包括對警戒區(qū)域進行背景建模；對可能入侵的外力進行建模；對進入警戒區(qū)域的入侵外力進行實時視頻采集，并進行前景檢測，從警戒區(qū)域背景中提取出前景信息；對比所提取的前景信息與建模中的特征信息，以判斷是否有應(yīng)受監(jiān)控的入侵外力；如果是應(yīng)受監(jiān)控的入侵外力，則對該入侵外力進行目標定位和/或運動狀態(tài)跟蹤；當對入侵外力目標定位和/或運動狀態(tài)跟蹤的和結(jié)果達到報警級別后，啟動現(xiàn)場報警裝置進行報警，和/或?qū)h程監(jiān)控端發(fā)出預(yù)警，同時將實時采集到的視頻信息發(fā)送到遠程監(jiān)控端。本發(fā)明可以對輸電線路的警戒區(qū)域的入侵外力進行視頻監(jiān)控和預(yù)警，從而減少或消除外力破壞線路的情況發(fā)生。
文檔編號G08B13/196GK102096977SQ20101056102
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者何冰, 劉振海, 劉新平, 方焌, 李耀偉, 謝小松, 陸麗 申請人:上海市電力公司超高壓輸變電公司, 上海電力帶電作業(yè)技術(shù)開發(fā)有限公司