一种服务区匝道行人保护预警系统及方法与流程

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1.本发明涉及交通设备技术领域，尤其涉及一种服务区匝道行人保护预警系统及方法。


背景技术：

2.服务区匝道出去就是高速主线，虽只允许通车，但偶尔也存在行人误出现象，存在极大的安全风险，给服务区安全管理带来极大的压力，且难以管控。服务区是一个人员复杂的小型社会活动场所，在没有安装自动预警系统前，服务区匝道出口仅靠保安人工巡逻，做不到24小时实时监控，存在监管盲区时段，发生行人走出该类危险事件概率较大。目前，缺少一种监测设备，可以对服务区匝道行人误出问题进行监测预警。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种服务区匝道行人保护预警系统及方法，以解决现有技术的不足。
4.本发明由如下技术方案实施：一种服务区匝道行人保护预警系统，包括设置在服务区匝道旁的立柱和设置在立柱上的控制箱、电源模块、摄像头、红外传感器、led显示屏、爆闪灯、语音模块、喷水口，所述立柱上位于喷水口内设置高压水幕水泵，所述立柱一旁设置储水箱，所述储水箱通过管道连接喷水口；所述控制箱与电源模块、摄像头、红外传感器、led显示屏、爆闪灯、语音模块电连接，所述控制箱输出端还电连接无线通信模块、继电器，所述继电器与电源模块、高压水幕水泵电连接。
5.进一步的，所述控制箱内设置控制电路板，所述控制电路板包括单片机和与单片机电连接的led显示屏驱动芯片、爆闪灯驱动芯片、语音驱动芯片，所述led显示屏驱动芯片、爆闪灯驱动芯片、语音驱动芯片分别与led显示屏、爆闪灯、语音模块电连接。
6.进一步的，所述电源模块为市电交流电源或者太阳能电源。
7.进一步的，所述无线通信模块包括但不限于gsm模块、lora无线模块、4g/5g模块。
8.进一步的，所述喷水口喷出的水幕的方向贯穿服务区匝道横向，所述红外传感器对着服务区匝道横向。
9.进一步的，所述无线通信模块与服务区安保人员的手机无线通信。
10.进一步的，所述摄像头采用360度全景摄像头，且为采用ai人脸识别技术的摄像头。
11.本发明还提供一种服务区匝道行人保护预警方法，包括：
12.摄像头通过ai人脸识别技术采集匝道上是否有行人通过，配合红外传感器通过红外感应匝道上是否有行人通过；
13.当摄像头和/或红外传感器检测到服务区匝道有行人通过，向控制箱发出检测信号，控制箱控制继电器动作，使得高压水幕水泵连通电源模块工作，高压水幕水泵抽吸储水箱中的水通过喷水口向服务区匝道喷出横向的水幕阻止行人通过；
14.同时，控制箱驱动led显示屏显示行人止步的文字信息，驱动爆闪灯和语音模块配合进行声光报警，控制无线通信模块向服务区的安保人员的手机发出报警信息或者电话语音。
15.进一步的，所述摄像头通过ai人脸识别技术采集匝道上是否有行人通过，具体为：
16.摄像头采集服务区匝道行行人的照片，同时通过肤色非线性分段色彩变换法获取人脸区域图像；
17.然后对人脸区域图像进行图像预处理，接着将典型的脸部特征定位标记出来，同时提取人脸特征；
18.通过所述的人脸特征，对行人进行识别。
19.进一步的，所述对人脸区域图像进行图像预处理包括光纤补偿、灰度处理、高斯平滑处理、对比度增强、二值化处理、直方图均衡处理。
20.本发明的优点：
21.本发明通过ai识别技术的摄像头结合红外识别技术，检测服务区匝道是否有行人通过，系统识别精确，误告率低。可以通过现场声光语音报警，水幕喷射物理阻止，远程报警联动安保人员，led显示屏双内容触发切换等技术，阻止行人误通过服务区匝道，避免交通危险事件的发生，且报警功能可按现场实际扩展。声光报警 显示屏警示可阻止大部分行人，水幕 声音 显示屏结合对一些特殊群体如聋哑人员、精神障碍人员也可有效阻止，实现管理人员与技术设备结合，共同阻止该危险事件发生。
附图说明：
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明实施例的一种服务区匝道行人保护预警系统的原理框图；
24.图2为本发明实施例的一种服务区匝道行人保护预警系统的结构示意图；
25.图3为本发明实施例的一种服务区匝道行人保护预警系统的图像识别原理框图；
26.图4为本发明实施例的一种服务区匝道行人保护预警系统的图像预处理原理框图。
具体实施方式：
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.如图1、2所示，一种服务区匝道行人保护预警系统，包括设置在服务区匝道15旁的立柱12和设置在立柱12上的控制箱1、电源模块2、摄像头3、红外传感器4、led显示屏7、爆闪灯8、语音模块9、喷水口13，立柱12上位于喷水口13内设置高压水幕水泵10，立柱12一旁设置储水箱11，储水箱11通过管道连接喷水口13；控制箱1与电源模块2、摄像头3、红外传感器
4、led显示屏7、爆闪灯8、语音模块9电连接，控制箱1输出端还电连接无线通信模块5、继电器6，继电器6与电源模块2、高压水幕水泵10电连接。
29.本实施例中，控制箱1内设置控制电路板，控制电路板包括单片机和与单片机电连接的led显示屏驱动芯片、爆闪灯驱动芯片、语音驱动芯片，led显示屏驱动芯片、爆闪灯驱动芯片、语音驱动芯片分别与led显示屏7、爆闪灯8、语音模块9电连接。其中，led显示屏驱动芯片、爆闪灯驱动芯片、语音驱动芯片为市面上常见型号，不限于某一具体型号。
30.本实施例中，电源模块2为市电交流电源或者太阳能电源，高速路口如果方便布线，可以拉设市电电源。如果不便于布线，可以通过太阳能电池板供电，如图2所示，为采用太阳能电池的原理图。
31.本实施例中，无线通信模块5包括但不限于gsm模块、lora无线模块、4g/5g模块。
32.本实施例中，喷水口13喷出的水幕14的方向贯穿服务区匝道15横向，当有行人通过匝道，水幕可以横向拦截行人去路。
33.本实施例中，无线通信模块5与服务区安保人员的手机无线通信，当检测到有行人通过匝道，可以通过无线通信模块向安保人员手机发短信、发报警语音、打电话等进行告知。
34.本实施例中，摄像头3采用360度全景摄像头，且为采用ai人脸识别技术的摄像头，可以覆盖匝道整个范围，避免某些方向的死角，实现可靠监测匝道是否有行人通过。
35.本实施例中，语音模块9为语音喇叭，可以在行人通过匝道时进行语音预警提示。
36.本实施例中，红外传感器4对着服务区匝道15横向，可以在行人通过匝道通过红外监测是否有人通过。可以采用常用的热释电红外传感器，人体辐射的红外线中心波长为9～10um，而探测元件的波长灵敏度在0.2～20um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7～10um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器，可以测出20米范围内人的行动。
37.本发明的一种服务区匝道行人保护预警系统的工作过程为：
38.摄像头通过ai人脸识别技术采集匝道上是否有行人通过，红外传感器通过红外感应匝道上是否有行人通过；
39.当摄像头和/或红外传感器检测到服务区匝道有行人通过，向控制箱发出检测信号，控制箱控制继电器动作，使得高压水幕水泵连通电源模块工作，高压水幕水泵抽吸储水箱中的水通过喷水口向服务区匝道喷出横向的水幕阻止行人通过；
40.同时，控制箱驱动led显示屏显示行人止步的文字信息，led显示屏平时是宣传行人上高速属于违法行为的文字信息，触发后快速显示紧急警告信息；驱动爆闪灯和语音模块配合进行声光报警，控制无线通信模块向服务区的安保人员的手机发出报警信息或者电话语音，告知安保人员来劝离行人。
41.其中，摄像头通过ai人脸识别技术采集匝道上是否有行人通过，具体为：
42.图像获取模块101(即摄像头)采集服务区匝道行行人的照片，同时通过人脸区域获取模块102以肤色非线性分段色彩变换法获取人脸区域图像；
43.然后图像预处理模块103对人脸区域图像进行图像预处理，接着人脸定位模块104将典型的脸部特征定位标记出来，同时特征提取模块105提取人脸特征；
44.通过所述的人脸特征，识别模块106对行人进行识别。
45.上述图像预处理模块103对人脸区域图像进行图像预处理包括光纤补偿子模块1031、灰度处理子模块1032、高斯平滑处理子模块1033、对比度增强子模块1034、二值化处理子模块1035、直方图均衡处理子模块1036，分别进行光纤补偿、灰度处理、高斯平滑处理、对比度增强、二值化处理、直方图均衡处理。其中：
46.(1)光线补偿，因为系统得到的图片可能会存在光线不平衡的情况，这会影响对特征的提取，同时系统中要用到yccb色彩空间，所以有必要对图像进行光线补偿，尽可能将它的特征在图像中表现出来。ycrcb是一种色彩空间，它用于视频系统中，在该色彩空间中，y分量表示像素的亮度，c表示红色分量，cb表示蓝色分量，通常把cr和cb称为色度。
47.(2)灰度变化，图像灰度化的过程就是把彩色图像转换为黑白色图像的过程，它也是为了将图像的信息更加具体、简单的表现出来。
48.(3)高斯平滑处理，高斯平滑将对图像进行平滑处理，在图像采集过程中，由于各种因素的影响图像往往会出现一些不规则的噪声，入图像在传输、存储等都有可能产生数据的丢失，从而影响图像的质量。处理噪声的过程称为平滑，平滑可以降低图像的视觉噪声，同时出去图像中的高频部分后，那些本来不明显的低频成分更容易识别平滑可以通过卷积来实现。经过卷积平滑后的水平投影后，二值化提供了较好的图像效果。
49.(4)对比度增强，就是对图像的进一步处理，将对比度再一次拉开。它针对原始图像的每一个像素直接对其灰度进行处理，其处理过程主要是通过增强函数对像素的灰度级进行运算并将运算结果作为该像素的新灰度值来实现的。
50.(5)二值化的目的是将采集获得的多层次灰度图像处理成二值图像，以便于分析理解和识别并减少计算量。二值化就是通过算法，通过一个阈值改变图像中的像素颜色，令整幅图像画面内仅有黑白二值，该图像一般由黑色区域和白色区域组成可以用一个比特表示一个像素，“1”表示黑色，“口”表示白色，当然也可以倒过来表示，这种图像称之为二值图像。
51.(6)直方图均衡化的目的是使一输入图像转换为在每一灰度级上都有相同的像素点数，它的处理的中心思想是把原始图像的灰度直方图从比较集中的某个灰度区间变成在全部灰度范围内的均匀分布。
52.该系统是一套设置在服务区出入口的识别行人上高速等危险行为的预警阻止系统，结合摄像机ai人脸识别技术、报警联动触发技术、单片机控制技术、无线通信技术。通过摄像机智能技术、红外识别行人后，可以通过现场声光语音报警，水幕喷射物理阻止，远程报警联动安保人员，led显示屏双内容触发切换等技术阻止行人误通过服务区匝道，避免交通危险事件的发生。主要技术特点：
53.1、开关量信号转数字信号技术，形成文字报警信息远程发送到现场工作人员。
54.2、语音 led显示屏文字双内容触发切换。声音可针对不同人群，哪怕是聋哑人也能看到预警文字提示内容。led显示屏平时是宣传行人上高速属于违法行为，触发后快速显示紧急警告信息。
55.3、采用无线通信远程报警，包括但不限于gsm通信技术、lora通信技术、4g/5g通信技术。比如lora无线通信技术，可通过寻呼终端在3公里内报送至服务区现场保安。
56.4、水幕喷射物理阻止，更加有效直接，可以防止一些存在侥幸心理的人员，不顾预
警信息的劝阻，导致进入匝道的风险。
57.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。