地下廊道积水智慧化三维预警方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及地下廊道监管术领域，尤其涉及一种地下廊道积水智慧化三维预警方法、装置及系统。

背景技术

地下廊道动态监测一直是监管难点，以重庆为典型的山地城市，暴雨时有发生，下雨时地下廊道往往是水涝点，现有监管设施严重落后，无法提前预警和远程调度，极大影响了过往行人人身安全。基于此，如何设计一种能自动监测水位、自动报警和远程指挥调度的地下廊道监管装置十分必要。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的技术目的在于解决上述背景技术中提到的问题。

为实现上述技术目的，本发明提供了一种地下廊道积水智慧化三维预警方法，包括：

获取廊道信息和廊道的积水实时数据；

在所述廊道的进出口显示所述廊道信息；

对所述积水实时数据进行处理，得到积水区域面积数据；

将所述积水区域面积数据与设置的安全临界值进行比对；

当所述积水区域面积数据超过所述安全临界值时，发出远程的报警信号；

指挥调度人员根据所述报警信号发出语音信号进行远程指挥调度；

获取廊道实时数据和廊道的积水实时数据，廊道信息包括：廊道名称、廊道位置、三维模型、报警电话、日期时间、积水水位和积水温度信息；积水实时数据包括：积水水位和积水温度数据；

对所述积水实时数据进行处理，得到积水区域面积数据，包括：对所述积水水位和所述积水温度的数据处理，进行水域测算，得到所述积水区域面积数据；

指挥调度人员根据所述报警信号发出语音信号进行远程指挥调度；包括：对所述积水区域面积数据超过所述安全临界值的所述廊道发出语音信号，远程获取所述廊道信息。

本发明又提供了一种地下廊道积水智慧化三维预警装置，由多个模块组成，包括：

采集模块，用于获取廊道信息和廊道的积水实时数据；

中央处理模块，用于显示所述廊道信息和所述积水实时数据；用于对所述积水实时数据进行处理，得到积水区域面积数据；用于对所述积水区域面积数据与设置的安全临界值进行比对；

输入输出模块，用于指挥调度人员查询所述中央处理模块中的所述廊道信息；

报警模块，用于在所述积水区域面积数据超过所述安全临界值时，发出远程的报警信号；

语音模块，用于指挥调度人员根据所述报警信号发出语音信号进行远程指挥调度；

信息传输模块，用于所述模块间的信息传输及所述模块的供电。

本发明再提供了一种地下廊道积水智慧化三维预警系统，包括：积水检测装置、图像采集装置、水位显示装置、三维电子地图、报警提示装置、指挥中心、语音提示装置、输入输出设备、信息传输装置和存储装置；

所述积水监测装置用于将实时的水位、温度数据信息传送到所述指挥中心；

所述图像采集装置实时拍摄视频录像及图片抓拍，将图像信息传输到所述指挥中心，并将图像信息存储到所述存储装置；

所述水位显示装置用于显示廊道信息，并根据低、中、高三个等级设置绿色预警、黄色预警和红色预警显示；

所述三维电子地图包含了廊道名称、经纬度坐标、点位分布、三维仿真模型数据以及城市三维模型数据，所述三维电子地图的数据存储在所述存储装置中；

所述报警提示装置用于收到报警信号后，发出报警语音提示；

所述指挥中心用于对水位、温度信号接收处理并向所述报警提示装置发出报警信号，向所述语音提示装置发出语音报警提示；

所述信息传输装置用于所述系统的信息传输和供电。

优选的，所述积水监测装置由水温传感器和水位传感器组成，所述积水监测装置设置在廊道的底部。

优选的，所述图像采集装置由高清球形摄像机、摄像机支撑支架和补光灯组成，所述摄像机支撑支架安装在廊道的内部顶部，所述摄像机支撑支架与廊道固定连接，所述高清球形摄像机安装在所述摄像机支撑支架上。

优选的，所述水位显示装置由显示屏组成，所述显示屏安装在廊道的进出口处。

优选的，所述报警提示装置由蜂鸣器、高音喇叭、爆闪灯组成，所述报警提示装置安装在廊道的进出口。

优选的，所述指挥中心由中央处理器、电子显示屏组成。

优选的，所述语音提示装置由话筒组成，所述语音提示装置安装在所述指挥中心。

优选的，所述输入输出设备由键盘和鼠标组成，所述输入输出设备设置在所述指挥中心并连接所述电子显示屏。

优选的，所述信息传输装置由电缆、电线和插线接头组成。

优选的，所述存储装置由硬盘和硬盘柜组成，所述存储装置设在所述指挥中心。

本发明的有益效果：

本发明由于上述设计，操作人员可通过输入输出设备查询指挥中心的电子显示屏中的廊道信息，三维电子地图包含了城市三维模型和地下廊道位置及相关数据，便于操作人员查询和模拟现实情况，极大提升了指挥调度效率和精准性；图像采集装置可实时采集地下廊道运行图像，同时进行图片抓拍，指挥中心的电子显示屏可显示各个图像采集装置的图像信息，可通过输入输出设备随意进行切换。

附图说明

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明图像采集装置的视角转换示意图。

图中：1积水监测装置、2图像采集装置、3水位显示装置、4三维电子地图、5报警提示装置、6指挥中心、7语音提示装置、8输入输出设备、9信息传输装置。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

实施例：

如图1所示，一种地下廊道积水智慧化三维预警方法，包括以下步骤：

获取廊道信息和廊道的积水实时数据；

在廊道的进出口显示廊道信息；

对积水实时数据进行处理，得到积水区域面积数据；

将积水区域面积数据与设置的安全临界值进行比对；

当积水区域面积数据超过安全临界值时，发出远程的报警信号；

指挥调度人员根据报警信号发出语音信号进行远程指挥调度；

获取廊道实时数据和廊道的积水实时数据，廊道信息包括：廊道名称、廊道位置、三维模型、报警电话、日期时间、积水水位和积水温度信息；积水实时数据包括：积水水位和积水温度数据；

对积水实时数据进行处理，得到积水区域面积数据，包括：对积水水位和积水温度的数据处理，进行水域测算，得到积水区域面积数据；

指挥调度人员根据报警信号发出语音信号进行远程指挥调度；包括：对积水区域面积数据超过安全临界值的廊道发出语音信号，远程获取廊道信息。

该地下廊道积水智慧化三维预警装置由多个模块组成，包括：

采集模块，用于获取廊道信息和廊道的积水实时数据；

中央处理模块，用于显示廊道信息和积水实时数据；用于对积水实时数据进行处理，得到积水区域面积数据；用于对积水区域面积数据与设置的安全临界值进行比对；

输入输出模块，用于指挥调度人员查询中央处理模块中的廊道信息；

报警模块，用于在积水区域面积数据超过安全临界值时，发出远程的报警信号；

语音模块，用于指挥调度人员根据报警信号发出语音信号进行远程指挥调度；

信息传输模块，用于模块间的信息传输及模块的供电。

该地下廊道积水智慧化三维预警系统包括：积水检测装置1、图像采集装置2、水位显示装置3、三维电子地图4、报警提示装置5、指挥中心6、语音提示装置7、输入输出设备8、信息传输装置9和存储装置；

具体的，积水监测装置1由水温传感器、水位传感器组成，积水监测装置1放置在廊道的地表底部，水位传感器为光电式水位传感器，其液位传感器探头表面为银白色且涂有防污垢涂料，水温传感器为非接触式温度传感器，安装在廊道的内部顶端，水温传感器、水位传感器实时将水位、温度数据信息传送到指挥中心6。

具体的，图像采集装置2由高清球形摄像机、摄像机支撑支架、补光灯组成，摄像机支撑支架安装在廊道的内部顶部，摄像机支撑支架与廊道通过膨胀螺栓连接，高清球形摄像机安装在摄像机支撑支架上，实时拍摄视频录像及图片抓拍，将图像信息传输到指挥中心6，并将图像信息存储到存储装置，补光灯安装在高清球形摄像机旁边，负责抓拍补光。

具体的，水位显示装置3由LED显示屏组成，安装在廊道的进出口处，显示廊道名称、报警电话、日期时间、水位、温度信息；并根据低、中、高三个等级设置绿色预警、黄色预警和红色预警显示。

具体的，三维电子地图4包含了廊道的名称、经纬度坐标、点位分布、三维仿真模型数据以及城市三维模型数据，存储在存储装置中。

具体的，报警提示装置5由蜂鸣器、高音喇叭、LED爆闪灯组成，安装在廊道的进出口，当收到报警信号后，蜂鸣器将启动，发出蜂鸣声，高音喇叭将启动，发出报警语音提示，LED爆闪灯灯管表面涂有防雨材料。

具体的，指挥中心6由中央处理器、电子显示屏组成，中央处理器接收到水位、温度信号后，将与设置临界值比对，当超出设置临界值时，将向报警提示装置5发出报警信号，向语音提示装置7发出语音报警提示，电子显示屏显示所有廊道点位分布，当存在廊道报警时，电子显示屏将上异常点位将发出红色脉动波图像，提醒操作人员，操作人员可查看异常点位位置信息，电子显示屏可显示各个图像采集装置2的图像信息并进行切换，可进行图片抓拍。

信息传输装置9用于系统的信息传输和供电。

具体的，存储装置由硬盘、硬盘柜组成，放置在指挥中心6。

具体的，水位显示装置3中的积水区域面积与廊道积水量成正相关，可用类似相关关系计算廊道积水量。

如图2所示，通过图像采集装置2，计算廊道的积水区域面积，并设定临界值，按照“低、中、高”三个等级设置绿色预警、黄色预警和红色预警，最后根据预警等级发送命令给积水清理装置清理积水。利用计算机视觉和机器学习软件库(OpenCV)进行计算机视觉图像处理，进行轮廓面积计算，函数如下：

double contourArea(InputArray contour,bool oriented＝false)；

contour，输入的二值图像。

oriented，面向区域标识符，该函数返回积水轮廓面积。

考虑实际情况高清球形摄像机无法正对水面进行拍摄，需进行视角转换，提高计算精度。令高清球形摄像机与地面的夹角为角度C，视频角度转换的公式为：

通过矩阵公式，转换视角，将高清球形摄像机图像像素坐标进行变换，坐标a，b对应得到为坐标x，y：

本发明由于上述设计，操作人员可通过输入输出设备查询指挥中心的电子显示屏中的廊道信息，三维电子地图包含了城市三维模型和地下廊道位置及相关数据，便于操作人员查询和模拟现实情况，极大提升了指挥调度效率和精准性；图像采集装置可实时采集地下廊道运行图像，同时进行图片抓拍，指挥中心的电子显示屏可显示各个图像采集装置的图像信息，可通过输入输出设备随意进行切换。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。