一种地下空间安全防控系统及方法与流程

1.本发明涉及安全监控领域，具体涉及一种地下空间安全防控系统及方法。


背景技术：

2.地下空间是指属于地表以下，主要针对建筑方面来说的一个名词，它的范围很广，比如地下商城，地下停车场，地铁，矿井，军事，穿海隧道等建筑空间。地下空间是一个巨大而丰富的空间资源，城市地下空间可开发的资源量为可供开发的面积、合理开发深度与适当的可利用系数之积。随着城市地下空间的开发利用，地下浅层部分将会利用完毕，以及深层开挖技术和装备的逐步完善，为了综合利用地下空间资源，地下空间开发将逐步向深层发展。在地下空间深层化的同时，各空间层面分化趋势越来越强。可见对于地下空间的开发具有重要的意义，因此如何对地下空间进行安全防控也成为了重要的研究内容。
3.由于地下空间不是暴露在开阔空间中，并且由于洪水、暴雨、风暴潮等自然因素的影响，地下空间会发生变化，然而地下空间的这种变化并不容易监控，因此如何提供一种能够监控地下空间的变化的安全防控系统和方法成为了研究的重点。然而，现有技术中对于地下空间的监控大都是基于地下设置传感设备或者通过图像信息(包括sar图像处理的方式)对地下空间的变化进行监控，但是这些方式大都以独立的方式监控方式实现，多种方式结合，并且以相互配合实现监控的方式并没有出现。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种地下空间安全防控系统及方法，可以实现对地下空间进行适时的安全防控，能够准确的对地下空间的地形变化进行监控。
5.本发明提供了一种地下空间安全防控系统，包括监控服务中心，多个监控节点服务器，多个监测部和全局采集器，其中监控服务中心分别连接多个监控节点服务器和全局采集器，每个监控节点服务器对应连接一个监测部；
6.每个监测部包括拍摄装置和多个监测装置以预设图形的样式构成的监测单元，多个监测装置分别对应的设置于与其数目相同的预设图形的多个顶点上，监测装置的位置已知，其中：
7.每个监测装置的上下两端分别设置在地下空间和地表上，设置于地表的一端上设置有指示器；
8.监测单元，用于控制多个监测装置按照预设的第一顺序依次发出指示信号；
9.拍摄装置，用于在对应监测单元上方实时拍摄图像，并将拍摄图像发送至监控节点服务器，
10.监控节点服务器，用于对拍摄图像进行处理，提取指示信号位置信息和强度信息，并按照预设的第一顺序依次连接指示信号位置构成轨迹图形，利用地下空间变化前后的轨迹图形进行对比分析，监测对应的地下空间的变化，并将监测结果发送至监控服务中心；
11.监控服务中心，用于集中监控。
12.其中，指示器为led指示器和/或激光指示器。
13.其中，每个监测单元包括6个监测装置，6个监测装置分别设置于正六边形的顶点上。
14.其中，所述全局采集器设置于多个监测单元的上方，并且全局采集器的采集范围覆盖整个监测区域。
15.其中，全局采集器为高性图像采集器。
16.其中，监测单元，还用于利用其内部的多个监测装置按照第二预设的顺序依次发出指示信号，同时多个监测单元分别按照第三预设的顺序依次执行；
17.高性图像采集器，用于在多个监测单元上方实时拍摄全局图像，并将拍摄的全局图像发送至监控服务中心进行处理；
18.监控服务中心，还用于提取所有的指示信号位置信息和强度信息，并按照预设的第二、三顺序依次连接指示信号位置构成全局轨迹图形；基于所有监测装置的位置坐标，按照预设的第二、三顺序绘制位置轨迹图形；通过对比全局轨迹图形和位置轨迹图形，确定监测到对应的全局地下空间的变化情况。
19.其中，监控服务中心，还用于对应的选取全局轨迹图形中的部分图形与对应的部分位置轨迹图形进行对比，确定监测到对应的部分区域地下空间的变化情况。
20.本发明还提供了一种地下空间安全防控方法，包括依次进行的如下步骤：
21.(1)利用多个监测单元分别控制其内设的多个监测装置按照预设的第一或第二顺序依次发出指示信号，同时利用多个监测单元分别按照第三预设的顺序依次执行；
22.(2)利用拍摄装置在对应监测单元上方实时拍摄图像，并将拍摄图像发送至监控节点服务器，同时利用全局采集器在多个监测单元上方实时拍摄全局图像，并将拍摄的全局图像发送至监控服务中心；
23.(3)按照预设的第一或第二顺序依次连接指示信号位置构成轨迹图形，同时还基于预设的第三顺序依次拼接轨迹图形构成全局轨迹图形；
24.(4)基于所有监测装置的位置坐标，并基于预设的第一、二、三顺序分别绘制对应的位置轨迹图形；
25.(5)利用地下空间变化前后的轨迹图形进行对比分析，监测对应的地下空间的变化情况，或通过对比全局轨迹图形和位置轨迹图形，确定监测到对应的全局地下空间的变化情况。
26.其中，所述步骤(1)还包括设置每个监测单元包括6个监测装置，6个监测装置分别设置于正六边形的顶点上；所述预设的第一顺序为6个监测装置按照相隔一个监测装置的预设顺序，依次发出指示信号，对应的在同一监测区域构成两组轨迹图形，利用其中一组轨迹图形对另外一组组轨迹图形的监控结果进行验证和/或修正。
27.其中，还包括步骤(6)：基于所有监测装置的位置坐标，随机生成指示顺序，并分别绘制对应指示顺序下的位置轨迹图形，构建随机位置轨迹图形数据库；在随机位置轨迹图形数据库中再次随机选取一位置轨迹图形，按照对应的指示顺序，分别控制对应指示顺序的监测装置依次发出指示信号，绘制随机轨迹图形后，与随机选取的位置轨迹图形进行对比获得地下空间的变化情况，对步骤(5)中地下空间的变化情况和/或全局地下空间的变化
情况的准确率进行验证。
28.本发明的地下空间安全防控系统及方法，可以实现：
29.1)对地下空间进行适时的安全防控，首次在地下空间安全防控的过程中，引入利用指示信号构建轨迹图形进行监测的方式，能够准确的对地下空间的地形变化进行监控；
30.2)利用位置轨迹图形和随机方式等结合的方式，实现了对比分析，提供准确度的同时，实现多重验证的方式更加准确。
附图说明
31.图1为地下空间安全防控系统结构示意图；
32.图2为监测单元设置的示例图。
具体实施方式
33.下面详细说明本发明的具体实施，有必要在此指出的是，以下实施只是用于本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整，仍然属于本发明的保护范围。
34.本发明提供了一种地下空间安全防控系统及方法，地下空间安全防控系统结如附图1所示。如附图1所示，地下空间安全防控系统的结构以监控节点分布的方式实现，这种分布的方式与现有技术中的结构分布类似，本发明基于现有技术中的分布式结构进行了具体的设置，下面进行具体的介绍。
35.如附图1所示，地下空间安全防控系统包括监控服务中心，监控服务中心分别连接多个监控节点服务器和全局采集器，多个监控节点分别对应的连接多个监测装置1-1和拍摄装置。
36.其中，每个监控节点服务器对应的多个监测装置1-1构成一个监测单元1，并且多个监测装置1-1以预设图形的样式构成监测单元1，多个监测装置1-1分别对应的设置于与其数目相同的预设图形的多个顶点上，并且监测装置1-1的位置已知。监测装置1-1的一端设置在地下空间，一端设置于地表上，设置于地表的一端上设置有指示器，指示器用于发出指示信号，例如led，激光灯具等有指示作用的器件。在监测的过程中，利用指示器使得监测单元1中的多个监测装置按照预设的第一顺序依次发出指示信号，拍摄装置在正上方实时拍摄图像，并将拍摄图像发送至监控节点服务器，监控节点服务器对拍摄图像进行处理，提取指示信号位置信息和强度信息，并按照第一预设的顺序依次连接指示信号位置构成轨迹图形。地下空间的变化会通过监测装置1-1的下端传递至上端，使得指示器的位置发生偏移，从而节点服务器利用变化前后的轨迹图形进行对比分析，即确定监测到对应的地下空间发生变化。虽然仅在垂直方向上的偏移可能使得轨迹图形不发生变化，但是这种概率很低，通常都会发生具有角度的偏移，即都可以实现监测，并且此时仅需将拍摄装置设置具有微小的偏置角度即可克服，同时还可利用拍摄图像中监测装置的成像大小，即可判断仅垂直方向上的位移。监控节点服务器将处理结果发送至监控服务中心，则监控服务中心可以实现集中监控。
37.具体的监测装置的数目根据需求进行设置，本实施例中以6个监测装置1-1构成一个监测单元1为例进行具体的介绍。如附图2所示，其为本技术对于监测单元设置的一个具
体实施例。附图2中，每个监控单元包括6个监测装置，6个监测装置分别设置于正六边形的顶点上。在监测的过程中，6个监测装置按照相隔一个监测装置的预设顺序，依次发出指示信号，则对应的会在同一监测区域出现两组轨迹图形，利用其中的一组轨迹图形进行变化前后的对比分析，即可确定监测到对应的地下空间发生变化，另外一组可以作为轨迹图形进行变化前后的对比分析，也可以作为对另外一组结果的验证和修正。
38.此外，如附图2所示，每个监测单元都只监测一个小的区域，为了监测更大的区域或者是组合后较大的区域，则需要结合多个监测单元的数据。为此，本发明还通过设置全局采集器进行更大区域的数据采集，实现较大或更大区域的监控。
39.具体的，全局采集器设置于多个监测单元的上方，并且全局采集器的采集范围覆盖整个监测区域。全局采集器具体为高性图像采集器。现有的方式中，可以利用sar图像对大范围的区域进行监控，通过对sar图像中目标物的变化来确定监控区域的变化。但是其仅仅利用了图像信息，整各区域的监控方式单一，精度相对较低。因此，本发明在需要多更大或更多区域进行监测时，多个监测单元分别利用其内部的监测装置按照第二预设的顺序依次发出指示信号，同时多个监测单元分别也按照第三预设的顺序依次执行，高性图像采集器在上方实时拍摄全局图像，并将拍摄的全局图像发送至监控服务中心进行处理，提取所有的指示信号位置信息和强度信息，并按照预设的第二、三顺序依次连接指示信号位置构成全局轨迹图形。地下空间的变化会通过监测装置的下端传递至上端，使得指示器的位置发生偏移。同时，由于所有的监测装置的位置已知，并且其在标准的环境下进行设置，因此可以按照预设的第二、三顺序，并基于监测装置的位置坐标绘制位置轨迹图形，通过对比全局轨迹图形和位置轨迹图形，确定监测到对应的全局地下空间发生变化。当然，当需要对全局中的一分部区域进行监控时，则对应的选取部分区域中的监测单元实现，其实现方法和全局监测的方式相同。监控服务中心则可以实现对全局区域和部分区域的集中监控。
40.针对具体实现方法方式，本发明还提供了一种地下空间安全防控方法，包括依次进行的如下步骤：
41.(1)利用多个监测单元分别控制其内设的多个监测装置按照预设的第一或第二顺序依次发出指示信号，同时利用多个监测单元分别按照第三预设的顺序依次执行；
42.(2)利用拍摄装置在对应监测单元上方实时拍摄图像，并将拍摄图像发送至监控节点服务器，同时利用全局采集器在多个监测单元上方实时拍摄全局图像，并将拍摄的全局图像发送至监控服务中心；
43.(3)按照预设的第一或第二顺序依次连接指示信号位置构成轨迹图形，同时还基于预设的第三顺序依次拼接轨迹图形构成全局轨迹图形；
44.(4)基于所有监测装置的位置坐标，并基于预设的第一、二、三顺序分别绘制对应的位置轨迹图形；
45.(5)利用地下空间变化前后的轨迹图形进行对比分析，监测对应的地下空间的变化情况，或通过对比全局轨迹图形和位置轨迹图形，确定监测到对应的全局地下空间的变化情况。
46.其中，所述步骤(1)还包括设置每个监测单元包括6个监测装置，6个监测装置分别设置于正六边形的顶点上；所述预设的第一顺序为6个监测装置按照相隔一个监测装置的预设顺序，依次发出指示信号，对应的在同一监测区域构成两组轨迹图形，利用其中一组轨
迹图形对另外一组组轨迹图形的监控结果进行验证和/或修正。
47.其中，还包括步骤(6)：基于所有监测装置的位置坐标，随机生成指示顺序，并分别绘制对应指示顺序下的位置轨迹图形，构建随机位置轨迹图形数据库；在随机位置轨迹图形数据库中再次随机选取一位置轨迹图形，按照对应的指示顺序，分别控制对应指示顺序的监测装置依次发出指示信号，绘制随机轨迹图形后，与随机选取的位置轨迹图形进行对比获得地下空间的变化情况，对步骤(5)中地下空间的变化情况和/或全局地下空间的变化情况的准确率进行验证。
48.尽管为了说明的目的，已描述了本发明的示例性实施方式，但是本领域的技术人员将理解，不脱离所附权利要求中公开的发明的范围和精神的情况下，可以在形式和细节上进行各种修改、添加和替换等的改变，而所有这些改变都应属于本发明所附权利要求的保护范围，并且本发明要求保护的产品各个部门和方法中的各个步骤，可以以任意组合的形式组合在一起。因此，对本发明中所公开的实施方式的描述并非为了限制本发明的范围，而是用于描述本发明。相应地，本发明的范围不受以上实施方式的限制，而是由权利要求或其等同物进行限定。