技术领域
[0001] 本
发明涉及监控领域，特别涉及一种智能电子围栏系统及处理方法。
背景技术
[0002] 随着人类
生活质量的提高，生活中存在的安全隐患越来越受重视，投入到安全领域的人
力和物力也越来越多。视频监控应用是针对安全领域技术的一项重大举措。鉴于视频监控的易用性、直观性、准确性、及时性和全面性等优点，施工现场、交通路况、学校安防、公司监控、仓房围栏等领域相继采用视频监控技术作为安全防范系统的重要组成部分。
[0003] 安全围栏作为保证工作人员安全的重要安全工器具之一，其实现了施工现场和周围环境的隔离，使非工作人员和工作人员远离危险区域，确保人员的安全。
[0004] 然而，由于当前的安全围栏较低，存在易跨越的
缺陷，施工人员及非施工人员在施工过程中擅自跨域安全围栏的现象时有发生，这个给施工带来了极大的安全隐患，严重时直接威胁着人的生命安全。为促进电力施工现场作业安全性的建设和完善，施工现场对电力的安全生产和管理提出了更高的要求。
[0005] 因此，积极设计和完善施工现场作业智能
监控系统，已成为当前提高施工现场管理
水平，保障人员生命安全的迫切需求。
发明内容
[0006] 鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种智能电子围栏系统及处理方法。
[0007] 本发明
实施例提供一种智能电子围栏系统，包括：摄像监测设备、报警器及监控
服务器；
[0008] 所述摄像监测设备与所述报警器连接；安装于待监控区域，监控范围
覆盖所述监控区域；
[0009] 所述摄像监测设备通过无线传输网络或有线
电缆与所述监控服务器通信连接；所述监控服务器安装于监控室；
[0010] 所述摄像监测设备包括摄像头、无线通信模
块、电源管理
电路和电源模块；所述摄像头的监控范围覆盖所述监控区域；所述电源模块与所述电源管理电路连接；
[0011] 所述摄像头的电源输入端、
无线通信模块的输入端、报警器的电源输入端均与所述电源管理电路相连；
[0012] 所述报警器及所述摄像头均与所述无线通信模块
信号连接。
[0013] 在一个实施例中，还包括：监控移动终端；
[0014] 所述监控移动终端与所述监控服务器通信连接，用于实时查看监控视频、监控画面及接收报警信息。
[0015] 在一个实施例中，所述电源模块为
太阳能供电装置；
[0016] 所述太阳能供电装置，由依次连接的
太阳能电池组、太阳能
控制器和
蓄电池组成；所述蓄电池与所述电源管理电路电连接。
[0017] 在一个实施例中，所述无线通信模块为WIFI模块或公众移动通信网通信模块。
[0018] 在一个实施例中，所述监控服务器，包括：获取模块、处理模块、判断模块和报警模块；
[0019] 所述获取模块，用于获取所述摄像监测设备采集的监控视频图像；
[0020] 所述处理模块，用于对所述监控视频图像消除光强和阴影处理；
[0021] 所述判断模块，用于将处理后的图像与预设的背景图像进行比对，判断是否有人跨越电子围栏；
[0022] 所述报警模块，用于当有人跨越电子围栏时，向所述报警器发送警报信息，并记录当前图像。
[0023] 第二方面，本发明还提供一种智能电子围栏系统的处理方法，包括：
[0024] 确定监控图像中安全电子围栏区域；
[0025] 实时采集现场视频图像；
[0026] 将所述视频图像与预设背景图片进行对比，计算差异面积；所述预设背景图片为周期性采集的背景图片；
[0027] 当所述差异面积大于预设
阈值，且该差异面积区域内
像素点的位移轨迹与所述安全电子围栏区域交叉时，则判断存在有人违规跨越电子围栏。
[0028] 在一个实施例中，还包括：
[0029] 当判断存在有人违规跨越电子围栏时，向报警器发送报警信息，记录当前图像。
[0030] 在一个实施例中，还包括：
[0031] 分析所述现场视频图像，判断施工人员是否佩戴
安全帽；
[0032] 当有未佩戴安全帽的施工人员时，则发出报警信息及记录图像。
[0033] 在一个实施例中，还包括：
[0034] 将判断存在有人违规跨越电子围栏的结果，发送给监控移动终端。
[0035] 本发明实施例提供的一种智能电子围栏系统，该系统通过对监控区域实时图像的处理，分析是否存在施工人员及非施工人员在施工过程中擅自跨越安全电子围栏的现象，及非施工人员进入施工区现象；当发现违规跨越安全电子围栏及非施工人员进入施工区时，通过系统控制报警器，对违规跨越安全电子围栏人员及非施工人员发出警示信息，从而确保施工的安全性；另一方面，还能使管理人员能够实时查看实时视频、录像和图片，详细了解施工区的状态，并为今后施工队伍施工规范性评价提供依据。
[0036] 本发明的其它特征和优点将在随后的
说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、
权利要求书、以及
附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0037] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0038] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0039] 图1为本发明实施例提供的智能电子围栏系统结构示意图。
[0040] 图2为本发明实施例提供的智能电子围栏系统结构
框图。
[0041] 图3为本发明实施例提供的监控服务器的结构框图。
[0042] 图4为本发明实施例提供的智能电子围栏系统的处理方法的
流程图。
[0043] 图5为本发明实施例提供的智能电子围栏系统的判断过程示意图。
具体实施方式
[0044] 下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0045] 参照图1所示，本发明实施例提供的一种智能电子围栏系统，包括：摄像监测设备1、报警器2及监控服务器3；
[0046] 其中：摄像监测设备1与报警器2连接；安装于待监控区域，监控范围覆盖监控区域；摄像监测设备1通过无线传输网络或有线电缆与监控服务器3通信连接；该监控服务器3可安装于监控室或施工现场办公室内；
[0047] 摄像监测设备1包括摄像头11、无线通信模块12、电源管理电路13和电源模块14；摄像头11的监控范围覆盖监控区域；电源模块14与电源管理电路13的一端连接；电源管理电路13的另一端分别与摄像头11的电源输入端、无线通信模块12的输入端、报警器2的电源输入端相连；而报警器2及摄像头11均与无线通信模块12信号连接。摄像头11用于采集视频数据，而报警器2可通过无线通信模块12接收报警信号。
[0048] 该系统通过对监控区域实时图像的处理，分析是否存在施工人员及非施工人员在施工过程中擅自跨越安全电子围栏的现象，及非施工人员进入施工区现象；当发现违规跨越安全电子围栏及非施工人员进入施工区时，通过系统控制报警器，对违规跨越安全电子围栏人员及非施工人员发出警示信息，从而确保施工的安全性；另一方面，还能使管理人员能够实时查看实时视频、录像和图片，详细了解施工区的状态，并为今后施工队伍施工规范性评价提供依据。
[0049] 进一步地，参照图1所示，该系统还包括监控移动终端4，监控移动终端4与监控服务器3通信连接，用于实时查看监控视频、监控画面及接收报警信息。
[0050] 比如，当判断存在有人违规跨越电子围栏时，可及时发送短信提醒给管理员手机或是通过手机端安装的APP发出提醒信息；可做到当管理人员即使不在外出不在办公室，也能第一时间知晓有人违规跨越电子围栏，并立即采取相关措施，从而确保施工的安全性。
[0051] 进一步地，当施工现场不便于外接电源时，为摄像监测设备和报警器供电的电源模块14，可以是太阳能供电装置。该太阳能供电装置比如可以位于摄像头安装
位置的上部，由依次连接的太阳能
电池组、太阳能控制器和蓄电池组成；该蓄电池与上述电源管理电路13电连接；采用太能能供电方式，即可以实现自主供电，维持设备的正常运行；又节能环保，无需考虑取电和布线的问题，提高了系统现场的适用性。
[0052] 进一步地，当摄像监测设备通过无线传输网络与监控服务器通信连接时，使用的无线通信模块，可以是WIFI模块或是3G、4G及5G通信模块。
[0053] 比如可以是4G无线路由器，然后通过4G网络将监控数据传输到监控服务器，从而达到远程无线监控，免布线，安装简单。
[0054] 在实际应用时，比如可以是多个摄像监测设备、多个报警器，监控服务器可以根据摄像监测设备的数量选择相应配置的服务器；当摄像监测设备的数量达到上百个时或更多时，该监控服务器可以选择Hadoop的分布式计算服务器集群，包括多个分布式计算服务器，进一步提高运算能力；实现PC机的高容错和高可靠地存储海量数据，同时能与并行运算
软件框架Mape/Reduce很好地结合，为应用程序提供高吞吐量(High Throughput)的数据
访问。
[0055] 进一步地，上述监控服务器参照图3所示，包括获取模块31、处理模块32、判断模块33和报警模块34。
[0056] 具体地，该系统在现场中的各类型设备都已安置完毕后，其摄像监测设备的位置、形态长期固定，这为背景模型的
算法提供了有利条件。监控服务器利用相对于视频的动态背景建模提取前景移动物体的算法，可利用
帧间差分法对静态的两幅或多幅图像差异的比较，实现对违规跨越安全电子围栏人员及非施工人员的检测。
[0057] 首先对相对不变的背景环境采集一幅或多幅作为背景模板，然后对图像区域中所绘制的施工区进行事实
图像分析，当需要检测在此环境中是否有有违规跨越安全电子围栏人员及非施工人员时，比如获取模块，实时采集一幅图像；处理模块，对该图像进行消除光强和阴影处理，然后判断模块，将处理后的图像与背景模板进行逐一像素或区域的差异计算。当差异的结果充满一定的图像面积时，则认为采集图像与模板不一致，疑似人物出现在采集图像中。
[0058] 在此
基础上，为了避免监测范围内固定物体的变化，如树枝的晃动、楼宇
窗户的变化等，对诊断的影响，对变化的区域进行位移测试，当发现疑似人物在一定时间内移动了一定得距离，并跨越了电子围栏边界，则认为有人跨越了围栏；报警模块，向报警器发出报警信息，同时抓拍图像。
[0059] 进一步地，还可以同时利用
图像处理技术对施工人员安全帽识别，当发现在施工区域内出现未戴安全帽的，则认为非施工人员进入施工区，系统发出报警信息，同时抓拍图像。并在此基础上，比如通过4G网络将抓拍图片发送到管理者的移动手机上。
[0060] 以电力施工变电站环境为例，当系统判断存在异物入侵的隐患时，可及时提醒管理者加以注意，从而实现对变电站异物入侵的准确判断。
[0061] 基于同一发明构思，本发明实施例还提供了智能电子围栏系统的处理方法，由于该方法所解决问题的原理与前述智能电子围栏系统工作过程相似，因此该方法的实施可以参见前述系统的实施，重复之处不再赘述。
[0062] 第二方面，本发明还提供一种智能电子围栏系统的处理方法，参照图4所示，包括：
[0063] S41、确定监控图像中安全电子围栏区域；
[0064] S42、实时采集现场视频图像；
[0065] S43、将所述视频图像与预设背景图片进行对比，计算差异面积；所述预设背景图片为周期性采集的背景图片；
[0066] S44、当所述差异面积大于预设阈值，且该差异面积区域内像素点的位移轨迹与所述安全电子围栏区域交叉时，则判断存在有人违规跨越电子围栏。
[0067] 上述步骤S41中，当系统安置完毕到位后，根据监测画面确定安全电子围栏区域；比如，当有异物入侵到该区域，即：异物的像素点与安全电子围栏区域的边缘像素点相交叉时，判断有异物进入施工现场或翻越围栏。
[0068] 步骤S42中，实时采集现场视频图像，即：系统首先对安全电子围栏外围的人员进行识别；步骤S43-S44中，然后将采集的视频图像与预设背景图片进行对比，比对的过程采用帧间差分法，计算差异面积；其中，预设背景图片，为周期性采集的背景图片；比如当系统安置完毕后，对相对不变的背景环境采集一幅或多幅作为背景模板；之后，当背景环境有所改变且相对稳定时，可另行采集新的图像作为背景模板。
[0069] 比如计算的差异面积，根据监测范围及摄像机的参数、人员的大小，设置阈值为200个像素点。
[0070] 再对其运动轨迹进行
跟踪分析，即判断当超过200个像素点变化时，同时变化的点是聚集在一起，则说明有疑似人员在安全电子围栏的周围；当该人员的运动轨迹和安全电子围栏的接线发生交叉时，则说明发生了擅自跨越安全电子围栏的事故。该方法可准确判断出是否有人违规跨越电子围栏，智能化程度高；方便快捷，实现对重点区域的监控。
[0071] 进一步地，参照图4所示，还包括：
[0072] S45、当判断存在有人违规跨越电子围栏时，向报警器发送报警信息，记录当前图像。
[0073] 另一种实施例，还可以包括：
[0074] 分析所述现场视频图像，判断施工人员是否佩戴安全帽；
[0075] 当有未佩戴安全帽的施工人员时，则发出报警信息及记录图像。
[0076] 进一步地，还包括：将判断存在有人违规跨越电子围栏的结果，发送给监控移动终端。
[0077] 本发明提供的智能电子围栏系统的处理方法，具体实施时，比如：首先对相对不变的背景环境采集一幅或多幅作为背景模板，然后对图像区域中所绘制的施工区进行事实图像分析，当需要检测在此环境中是否有有违规跨越安全电子围栏人员及非施工人员时，再实时采集一幅图像与背景模板进行逐一像素或区域的差异计算。
[0078] 当差异的结果充满一定的图像面积时，则认为采集图像与模板不一致，疑似人物出现在采集图像中。在此基础上，为了避免监测范围内固定物体的变化(如树枝的晃动、楼宇窗户的变化等)对诊断的影响，对变化的区域进行位移测试，移动距离指的是在视频监控中有一定的位移，指的是像素点的移动距离；最终，在监控中移动距离是和背景图像中所规定为电子围栏进行比较。
[0079] 当发现疑似人物在一定时间内移动了一定得距离，并跨越了电子围栏边界，则认为有人跨越了围栏，发出报警信息，同时抓拍图像。同时利用图像处理技术对施工人员安全帽识别。识别的具体过程，比如根据安全帽特定的
颜色，黄色、红色等，可通过
现有技术颜色的识别技术，对是否穿戴安全帽进行分析。
[0080] 当发现在施工区域内出现未戴安全帽的，则认为非施工人员进入施工区，系统发出报警信息，同时抓拍图像。在此基础上，监控服务器还可以通过4G网络将判断信息及抓拍图像发给管理者的移动手机。提醒管理者加以注意，从而实现对变电站异物入侵的准确判断，整个监测流程如图5所示。
[0081] 由图5可知，整个系统的工作流程为：
[0082] 首先进行周期性采集背景图片，避免背景图片的变化导致的异物入侵的误判现象的发生，然后实时采集图片，并对图片进行光强和阴影的处理，通过与背景图片的对比，计算
指定区域和与背景图片的差异面积，当差异面积大于所设定值时，则认为周围存在跨越电子围栏的人物，然后对差异面积的位移进行分析，当位移轨迹跨越电子围栏时，则认为存在违规跨越电子围栏现象，系统发出报警信息，并同时对违规人员进行拍摄和图像上传。
[0083] 同时，系统对所划定的电子围栏区域内施工人员佩戴安全帽状态进行监测，当发现存在未戴安全帽的施工人员，系统发出报警信息，并同时对违规人员进行拍摄，并将图像发送给管理者手机端。具体的监测流程可根据安全帽的颜色进行识别。
[0084] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些
修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
