一种基于虚拟围栏的水厂受限空间准入监控方法及系统与流程

本发明属于数据处理领域，特别是涉及一种基于虚拟围栏的水厂受限空间准入监控方法及系统。

背景技术：

1、随着水厂自动化与智能化运营水平的不断提升，水厂生产过程中的受限空间（如加药间、沉淀池、滤池廊道等）准入安全管理日益受到重视。该类区域通常存在机械转动部件、有毒有害气体聚集或高落差跌落等潜在风险，对非授权人员的误闯入需实施严格管控。目前，水厂受限空间主要依靠物理围栏（如实体护栏、格栅门、锁具等）实现准入阻隔，并辅以人工巡检或固定式红外对射报警装置进行安全监控。

2、传统技术中，物理围栏以刚性屏障的形式布置于受限区域边界，通过机械阻隔方式防止人员非法进入；固定式红外对射装置则通过布设于特定出入口的光束通断状态变化来触发报警信号。

3、然而，物理围栏在水厂受限空间的应用中存在显著不足。由于加药间设备布局紧凑且检修通道频繁变动，沉淀池区域存在多层级平台和异形结构，传统物理围栏难以依据现场空间形态进行灵活布设，其安装位置受限于地面预埋件和固定结构，无法随作业区域变化而动态调整。同时，物理围栏仅能覆盖其闭合边界所围合的固定区域，对于池面敞开区域、临时作业警戒区等无实体屏障依托的空间则完全无法提供准入管控。此外，红外对射装置受光照变化、扬尘和水雾干扰严重，易产生误报，且其直线型光束探测方式无法对二维平面乃至三维空间区域形成连续覆盖，存在探测盲区。因此，亟需一种能够适应水厂受限空间复杂几何形态、无需物理屏障布设且具备空间区域连续感知能力的准入监控方案。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于虚拟围栏的水厂受限空间准入监控方法及系统。

2、第一方面，本申请提供了一种基于虚拟围栏的水厂受限空间准入监控方法，包括：

3、s1、获取水厂受限区域的实时视频流图像数据和受限区域地面平面约束条件数据；获取相机标定参数和虚拟围栏边界坐标数据；

4、s2、对实时视频流图像数据进行目标检测和目标跟踪，得到目标物的像素坐标数据；基于目标物的像素坐标数据，提取目标物的多尺度空间特征和时序运动特征，得到目标物特征数据；

5、s3、根据相机标定参数、目标物的像素坐标数据和受限区域地面平面约束条件，将目标物特征数据映射至三维物理空间，计算得到目标物的三维重心坐标数据；

6、s4、基于目标物重心坐标数据和虚拟围栏边界坐标数据，分析目标物和虚拟围栏边界的拓扑关联特性，得到准入状态数据；

7、s5、基于准入状态数据，生成准入监控结果数据。

8、第二方面，本申请还提供了一种基于虚拟围栏的水厂受限空间准入监控系统，包括：

9、数据采集模块，用于获取水厂受限区域的实时视频流图像数据和受限区域地面平面约束条件数据；获取相机标定参数和虚拟围栏边界坐标数据；

10、目标感知模块，用于对实时视频流图像数据进行目标检测和目标跟踪，得到目标物的像素坐标数据；基于目标物的像素坐标数据，提取目标物的多尺度空间特征和时序运动特征，得到目标物特征数据；

11、三维映射模块，用于根据相机标定参数、目标物的像素坐标数据和受限区域地面平面约束条件，将目标物特征数据映射至三维物理空间，计算得到目标物的三维重心坐标数据；

12、拓扑分析模块，用于基于目标物重心坐标数据和虚拟围栏边界坐标数据，分析目标物和虚拟围栏边界的拓扑关联特性，得到准入状态数据；

13、监控结果输出模块，用于基于准入状态数据，生成准入监控结果数据。

14、第三方面，本申请还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面所述的方法。

15、第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的方法。

16、上述一种基于虚拟围栏的水厂受限空间准入监控方法及系统，首先从水厂受限区域获取实时视频流图像，并结合预先标定的相机参数和地面平面约束条件，为后续空间映射建立成像几何基准；继而利用目标检测与跟踪技术从图像中提取目标的像素坐标，并通过多尺度空间特征和时序运动特征的联合提取，增强对目标物形态和运动状态的表征能力；在此基础上，依据相机成像的透视投影几何原理，将图像平面中的目标位置映射至三维物理空间，精确计算目标物的三维重心坐标；随后，将虚拟围栏边界在三维空间中构建为封闭体，并采用射线法分析目标重心与该封闭体的拓扑位置关系，判定目标是否位于围栏内部；最终结合时序状态滤波与置信度累积判定机制生成准入监控结果；能够对受限区域非授权闯入行为的智能化识别与监控，提升虚拟围栏布设的灵活性和空间覆盖的连续性，减少传统物理围栏对固定安装结构的依赖，降低环境光照和瞬时扰动对监控可靠性的干扰。

1.一种基于虚拟围栏的水厂受限空间准入监控方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s2包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述s2还包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s3包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述三维重心预测模型包括输入嵌入层、所述多头自注意力特征交互层和所述双分支回归层，所述三维重心预测模型的训练过程包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s4包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s5包括：

8.一种基于虚拟围栏的水厂受限空间准入监控系统，其特征在于，所述系统包括：

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法。