挖掘机监控识别方法与流程

本发明涉及监控技术领域，特别涉及一种挖掘机监控识别方法。

背景技术：

挖掘机，又称挖掘机械(excavatingmachinery)，是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。挖掘机挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。从近几年工程机械的发展来看，挖掘机的发展相对较快，挖掘机已经成为工程建设中最主要的工程机械之一。

但是在施工过程中，由于操作人员不遵守施工规范，忽视安全管理和防范意识，经常会盲目地对一些区域进行挖掘，而某些特定区域，例如燃气管道、水管附近，挖掘机一旦开挖将会引发安全事故，带来不可挽回的经济损失和社会影响。

近年来，由挖掘机施工引起的燃气管道泄漏甚至爆炸等事故频发，对燃气安全运行构成巨大威胁。虽然相关公司有安排人员进行巡检，但是缺乏及时性，仍无法对挖掘机的违规操作进行有效的制止，因此，目前亟需提出一种对挖掘机进行实时监控的方法。

技术实现要素：

本发明意在提供一种挖掘机监控识别方法，以对危险区域的挖掘机进行实时监控。

为解决上述技术问题，本发明提供的基础方案如下：

挖掘机监控识别方法，包括以下步骤：

图像采集步骤，实时采集监控点周围的图像信息，所述监控点布置在严禁挖掘机开挖的地段；

图像识别步骤，识别图像信息中是否包括挖掘机；

报警步骤：当识别到图像信息中包括挖掘机时，将图像信息发送给服务器，服务器接收到图像信息后发送报警信息给工作人员使用的用户终端。

本发明的技术方案中，监控点布置在严禁挖掘机开挖的地段，也就是在监控点安装监控终端，先实时采集周围图像信息，并识别图像信息中是否包括挖掘机；当识别到图像信息中包括挖掘机时，将图像信息发送给服务器，服务器接收到图像信息后发送报警信息给工作人员使用的用户终端，从而实现了第一时间通知相关工作人员某一特定区域存在危险，进而工作人员能够采取措施制止施工人员对危险区域进行挖掘。

进一步，所述图像识别步骤和报警步骤之间还包括：

运动行为识别步骤，当识别到图像信息中包括挖掘机时，识别图像信息中挖掘机的运动行为和运动轨迹；

运动行为分析步骤，对挖掘机的运动行为和运动轨迹进行分析，并判断挖掘机是否执行开挖动作；

所述报警步骤，当判断出挖掘机执行开挖动作时，将图像信息发送给服务器。

采用上述设计，不仅要识别到有挖掘机，还要识别到挖掘机作出开挖的动作时，才将识别到的图像信息发送给服务器，服务器才发送报警信息给用户终端，避免挖掘机路过该监控终端而被误判断为对该监控区域会产生危险行为。

进一步，所述图像识别步骤和报警步骤之间还包括：

定位步骤，实时定位监控点的地址信息；

所述报警步骤，当识别到图像信息中包括挖掘机时，还将该监控点的地址信息发送给服务器；

所述报警步骤之后还包括：

数据库，预先存储有各个监控点的地址信息，以及与各个监控点地址信息对应的监控点所处片区上游的控制阀信息；

调取步骤，接收地址信息并根据地址信息从数据库中调取与该地址信息对应的控制阀信息；

阀门控制步骤，根据控制阀信息控制对应的阀门关闭。

每个监控点都有自己所属的片区，一个片区里也可以在不同位置设置多个监控点，监控点所处片区上游的控制阀指的是能够控制该片区燃气管道或者水管启闭的总闸，控制阀信息可包括燃气管道总闸编号信息、水管总闸编号信息等；当某一监控点识别到图像信息中包括挖掘机时，还会将该监控点的地址信息发送给服务器，服务器中的监控点接收地址信息并根据地址信息从数据库中调取与该地址信息对应的控制阀信息，然后再根据控制阀信息控制对应的控制阀关闭，也就是该系统可与燃气中心或者供水中心合作，当某一片区的某一个监控终端检测到有挖掘机在进行违规操作时，服务器就会控制该片区上游的控制阀关闭，关闭掉对该片区的供气或供水，避免了挖掘机挖断管道而引起燃气泄漏或爆炸等事故，将挖掘机违规操作造成的危险降低到最低。

进一步，所述数据库，还预先存储有各个片区所有物业工作人员的人员信息，各个片区所有物业工作人员的人员信息与各个监控终端的地址信息对应；

所述调取步骤，还根据地址信息从数据库中调取与该地址信息对应的所有人员信息；

还包括：

预警信息发送步骤，根据人员信息发送预警信息给对应物业工作人员使用的客户终端。

当识别到图像信息中包括挖掘机时，根据地址信息从数据库中调取与该地址信息对应的所有人员信息；然后根据人员信息发送预警信息给对应物业工作人员使用的客户终端，及时通知物业工作人员某一特定区域存在危险，从而收到预警信息的物业工作人员能够到施工区域去制止违规操作的挖掘机，从而实现了及时制止挖掘机的违规作业，避免挖掘机挖断管道等而造成更多的损失；由于该片区上游的控制阀被关闭而出现停电停气等，通过发送预警信息也是为了通知物业该片区停电或停气的原因。

进一步，还包括：

语音播放步骤，当识别到图像信息中包括挖掘机时，播放预先录入的语音信息。

语音播放预先录入的语音信息能够对违规操作的挖掘机驾驶员起到提醒和告诫的作用，避免由于挖掘机驾驶员不清楚该区域是否能够施工而误挖的情况。

进一步，所述预警信息发送步骤包括：

s1：工作人员预先编辑文字信息并存储；

s2：接收图像信息并缓存；

s3：根据人员信息发送缓存的图像信息、识别到挖掘机的监控终端的地址信息和预先编辑的文字信息给对应物业工作人员使用的客户终端。

根据人员信息发送缓存的图像信息、出现挖掘机的监控点的地址信息和预先编辑的文字信息给对应物业工作人员使用的客户终端，图像信息中包括了挖掘机车牌号、驾驶员图像等，物业工作人员接收到图像信息、监控终端的地址信息后，能够及时地赶到对应地点去阻止挖掘机驾驶员的违规操作，或者可以将图像信息发送至新闻媒体进行报道，用社会舆论压力制止挖掘机驾驶员的违规操作。

进一步，所述调取步骤与预警信息发送步骤之间还包括：

权限申请步骤，根据人员信息发送获取位置信息的权限申请信息给对应物业工作人员使用的客户终端；

位置获取步骤，获取通过权限申请信息的客户终端的位置信息；

距离判断步骤，根据通过权限申请信息的客户终端的位置信息和该监控终端的地址信息判断通过权限申请信息的客户终端与该监控终端的距离远近，并根据距离远近将通过权限申请信息的客户终端进行排序；

筛选步骤，根据排序筛选出距离最近的预设个数的客户终端；

预警信息发送步骤，给筛选出的客户终端发送预警信息。

预警信息不是发送给该片区所有的物业工作人员使用的客户终端，而是先选择距离最近的预设个数的物业工作人员使用的客户终端进行发送，这样更具有针对性地发送预警信息，从而物业工作人员赶到挖掘机现场的可能性更大，并且能够更加及时地制止挖掘机的违规行为。

附图说明

图1为基于本发明挖掘机监控识别方法所设计的挖掘机监控识别系统实施例的示意性框图；

图2为本发明挖掘机监控识别方法实施例的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

为了更清楚的阐述本发明挖掘机监控识别方法，本实施例中，还公开了一种挖掘机监控识别系统，如图1所示，包括安装在禁止挖掘机开挖地段的监控终端，以及与监控终端通信连接的服务器、工作人员使用的用户终端和各片区的物业工作人员使用的客户终端；本实施例中的用户终端和客户终端为手机；

监控终端包括：

图像采集模块，用于实时采集周围图像信息，并发送给图像识别模块；本实施例中的图像采集模块可为摄像头，图像信息为拍摄的视频信息；

图像识别模块，用于识别图像信息中是否包括挖掘机；具体地，采用的是基于opencv的haar特征训练来开发识别挖掘机的特征库，例如现有技术中识别人脸的特征库，首先是收集大量的挖掘机照片，将这些照片里面的挖掘机特征提取出来，主要的特征是履带，包括履带的正面和侧面，履带正面的特征是条纹状的履带面，履带侧面是齿轮箱，将这些照片进行归类处理，具体地是将履带正面和侧面的特征分左右两类，然后通过haar特征将这两类特征进行训练，通过修改训练的级数、分类数的深度、最大falsealarm和最小hitrate等参数，最终可以训练出只识别挖掘机特征库文件，从而通过该特征库文件来识别图像信息中是否包括挖掘机；

运动行为识别模块，用于当图像识别模块识别到图像信息中包括挖掘机时，识别图像信息中挖掘机的运动行为和运动轨迹；具体地，通过基于支持向量机(svm)的行为模式分类方法，判定挖掘机的运行行为和运动轨迹；

运动行为分析模块，用于对挖掘机的运动行为和运动轨迹进行分析，并判断挖掘机是否执行开挖动作；通过svm的改进模型ls-svm运动分析方法，对挖掘机的运行行为和运动轨迹进行分类、回归、时间序列预测和无监督学习，判断挖掘机的运行行为和运动轨迹是否在执行开挖动作；

定位模块，用于实时定位监控终端的地址信息；

存储模块，预先存储有语音信息；具体地，该语音信息可为制止挖掘机驾驶员停止挖掘动作以及谴责挖掘机驾驶员离开的语音，对违规操作的挖掘机驾驶员起到提醒和告诫的作用，避免由于挖掘机驾驶员不清楚该区域是否能够施工而误挖的情况；

通信模块，用于当运动行为分析模块判断出挖掘机执行开挖动作时，将图像信息和该监控终端的地址信息发送给服务器，服务器接收到图像信息后发送报警信息给用户终端；

语音播放模块，用于当运动行为分析模块判断出挖掘机执行开挖动作时，获取存储模块中的语音信息进行播放；具体地，可采用扬声器对语音进行播放。

服务器包括：

数据库，预先存储有各个监控终端的地址信息，以及与各个监控终端地址信息对应的监控终端所处片区上游的控制阀信息；还预先存储有各个片区所有物业工作人员的人员信息，各个片区所有物业工作人员的人员信息与各个监控终端的地址信息对应；监控终端所处片区上游的控制阀指的是能够控制该片区燃气管道或者水管启闭的总闸，控制阀信息可包括燃气管道总闸编号信息、水管总闸编号信息等，本实施例中的总闸为电控阀；

调取模块，用于接收地址信息并根据地址信息从数据库中调取与该地址信息对应的控制阀信息发送给控制模块；还用于根据地址信息从数据库中调取与该地址信息对应的所有人员信息并发送给权限申请模块；

控制模块，用于根据控制阀信息控制对应的阀门关闭；

权限申请模块，用于根据人员信息发送获取位置信息的权限申请信息给对应物业工作人员使用的客户终端；

位置获取模块，用于获取通过权限申请信息的客户终端的位置信息；

距离判断模块，根据通过权限申请信息的客户终端的位置信息和该监控终端的地址信息判断通过权限申请信息的客户终端与该监控终端的距离远近，并根据距离远近将通过权限申请信息的客户终端进行排序；

筛选模块，预先设置有选择客户终端的预设个数，用于根据排序筛选出距离最近的预设个数的客户终端；

预警信息发送模块，用于给筛选出的客户终端发送预警信息。

预警信息发送模块包括：

信息编辑子模块，用于供工作人员预先编辑文字信息并存储；

图像缓存子模块，用于接收图像信息并缓存；

信息发送子模块，用于根据人员信息发送缓存的图像信息、识别到挖掘机的监控终端的地址信息和预先编辑的文字信息给筛选出的客户终端。

基于上述挖掘机监控识别系统，本发明挖掘机监控识别方法，如图2所示，包括以下步骤：

图像采集步骤，实时采集监控点周围的图像信息，监控点布置在严禁挖掘机开挖的地段；

图像识别步骤，识别图像信息中是否包括挖掘机；

运动行为识别步骤，当识别到图像信息中包括挖掘机时，识别图像信息中挖掘机的运动行为和运动轨迹；

运动行为分析步骤，对挖掘机的运动行为和运动轨迹进行分析，并判断挖掘机是否执行开挖动作；

定位步骤，实时定位监控点的地址信息；

报警步骤：当判断出挖掘机执行开挖动作时，将图像信息和该监控点的地址信息发送给服务器，服务器接收到图像信息后发送报警信息给工作人员使用的用户终端；

语音播放步骤，当判断出挖掘机执行开挖动作时，播放预先录入的语音信息；

数据库，预先存储有各个监控点的地址信息，以及与各个监控点地址信息对应的监控点所处片区上游的控制阀信息；还预先存储有各个片区所有物业工作人员的人员信息，各个片区所有物业工作人员的人员信息与各个监控终端的地址信息对应；

调取步骤，接收地址信息并根据地址信息从数据库中调取与该地址信息对应的控制阀信息；还根据地址信息从数据库中调取与该地址信息对应的所有人员信息；

阀门控制步骤，根据控制阀信息控制对应的阀门关闭；

权限申请步骤，根据人员信息发送获取位置信息的权限申请信息给对应物业工作人员使用的客户终端；

位置获取步骤，获取通过权限申请信息的客户终端的位置信息；

距离判断步骤，根据通过权限申请信息的客户终端的位置信息和该监控终端的地址信息判断通过权限申请信息的客户终端与该监控终端的距离远近，并根据距离远近将通过权限申请信息的客户终端进行排序；

筛选步骤，根据排序筛选出距离最近的预设个数的客户终端；

预警信息发送步骤，给筛选出的客户终端发送预警信息。

其中，预警信息发送步骤包括：

s1：工作人员预先编辑文字信息并存储；

s2：接收图像信息并缓存；

s3：根据人员信息发送缓存的图像信息、出现挖掘机的监控点的地址信息和预先编辑的文字信息给筛选出的客户终端。

本发明的技术方案中，监控点布置在严禁挖掘机开挖的地段，也就是在监控点安装监控终端，例如燃气管道附近，每个监控终端都有自己所属的片区，一个片区里也可以在不同位置安装多个监控终端，每个监控终端都有可被服务器识别的编号。

监控终端中的图像采集模块实时采集周围图像信息，并发送给图像识别模块；图像识别模块接收图像信息并识别图像信息中是否包括挖掘机；当图像识别模块识别到图像信息中包括挖掘机时，运动行为识别模块识别图像信息中挖掘机的运动行为和运动轨迹，并将识别结果发送给运动行为分析模块，运动行为分析模块对挖掘机的运动行为和运动轨迹进行分析，并判断挖掘机是否执行开挖动作；当运动行为分析模块判断出挖掘机执行开挖动作时，将图像信息和该监控终端的地址信息发送给服务器。

服务器接收到图像信息后发送报警信息给工作人员使用的用户终端，从而实现了第一时间通知相关工作人员某一特定区域存在危险，进而工作人员能够采取措施制止施工人员对危险区域进行挖掘；同时语音播放模块获取存储模块中的语音信息进行播放，对违规操作的挖掘机驾驶员起到提醒和告诫的作用，避免由于挖掘机驾驶员不清楚该区域是否能够施工而误挖的情况。

服务器接收到地址信息后，调取模块接收地址信息并根据地址信息从数据库中调取与该地址信息对应的控制阀信息发送给控制模块，控制模块根据控制阀信息控制对应的阀门关闭。也就是该系统可与燃气中心或者供水中心合作，当某一片区的某一个监控终端检测到有挖掘机在进行违规操作时，服务器中的控制模块就会控制该片区上游的控制阀关闭，关闭掉对该片区的供气或供水，避免了挖掘机挖断管道而引起燃气泄漏或爆炸等事故，将挖掘机违规操作造成的危险降低到最低。

服务器接收到地址信息的同时，调取模块根据地址信息从数据库中调取与该地址信息对应的所有人员信息并发送给权限申请模块，权限申请模块根据人员信息发送获取位置信息的权限申请信息给对应物业工作人员使用的客户终端，具体地，假设某一片区的物业工作人员的总个数为20个，当处于该片区的监控终端发现挖掘机时，权限申请模块向该片区的20个物业工作人员的客户终端发送获取位置信息的权限申请信息，假设有10个物业工作人员通过了该权限申请信息，位置获取模块就能够获取通过权限申请信息的10个客户终端的位置信息，然后距离判断模块根据通过权限申请信息的客户终端的位置信息和该监控终端的地址信息判断通过权限申请信息的客户终端与该监控终端的距离远近，并根据距离远近将通过权限申请信息的这10个客户终端进行排序，具体地，可根据距离由近到远进行排序，假设筛选模块预先设置的预设个数为5个，从而筛选模块会筛选出排在前五的5个客户终端，预警信息发送模块给筛选出的这5个客户终端发送预警信息。

预警信息发送模块不是发送预警信息给该片区所有的物业工作人员使用的客户终端，而是先选择距离最近的预设个数的物业工作人员使用的客户终端进行发送，这样更具有针对性地发送预警信息，从而物业工作人员赶到挖掘机现场的可能性更大，并且能够更加及时地制止挖掘机的违规行为。

预警信息发送给筛选出的客户终端，及时通知相对最近的物业工作人员某一特定区域存在危险，从而收到预警信息的物业工作人员能够到施工区域去制止违规操作的挖掘机，从而实现了及时制止挖掘机的违规作业，避免挖掘机挖断管道等而造成更多的损失；由于该片区上游的控制阀被关闭而出现停电停气等，通过发送预警信息也是为了通知物业该片区停电或停气的原因。

其中，预警信息包括图像信息、识别到挖掘机的监控终端的地址信息和预先编辑的文字信息，文字信息可通过信息编辑子模块提前编辑，文字信息包括向物业工作人员解释情况的信息，图像缓存子模块接收监控终端发送来的图像信息并缓存，信息发送子模块能够根据人员信息发送缓存的图像信息、识别到挖掘机的监控终端的地址信息和预先编辑的文字信息给对应物业工作人员使用的客户终端，图像信息中包括了挖掘机车牌号、驾驶员图像等，物业工作人员接收到图像信息、监控终端的地址信息后，能够及时地赶到对应地点去阻止挖掘机驾驶员的违规操作，或者可以将图像信息发送至新闻媒体进行报道，用社会舆论压力制止挖掘机驾驶员的违规操作。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。