一种水上救援系统及其方法与流程

本发明涉及水上救援技术领域，具体涉及一种水上救援系统及其方法。

背景技术：

现有的水上安防系统多停留在监控层面，不能智能识别险情的发生，不能有效快速发现险情，而且从发现险情到现场施救的时间中对遇险人员无法采取任何救援行动，很容易耽误黄金救援时间。近年来出现的电动救生圈在救援过程中起到一定作用，但是电动救生圈难以搭载摄像头、激光测距仪等设备，无法近距离观察被救人员，由于通信距离限制，只能现场近距离操作。

技术实现要素：

本发明提供一种水上救援系统及其方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种水上救援系统，包括：

岸端监控模块，用于监控水面区域并对识别到的险情水面区域的画面及其地理位置信息上传至监控控制模块；

监控控制模块，用于通过险情水面区域的画面及其地理位置信息生成救险航线后上传至无人救生艇，并启动无人救生艇；以及

无人救生艇，用于接收救险航线并根据救险航线自动行驶至险情水面区域，对遇险人员进行救援以及实时监控行驶水面区域，并将行驶水面区域的画面及其地理位置信息上传至监控控制模块。

进一步地，所述岸端监控模块包括：

监控单元，用于监控水面区域并上传至识别单元；

识别单元，用于识别监控单元监控中的水域中是否出现人体特征以及人体特征周围特征，判断是否为险情水面区域，并将险情水面区域的画面上传至监控控制模块和定位单元；以及

定位单元，用于定位险情水面区域并将其地理位置信息上传至监控控制模块。

进一步地，所述无人救生艇包括：

智能锁，用于接收监控控制模块的指令对无人救生艇进行解锁启动；

图像采集单元，用于实时采集无人救生艇行驶水面区域的画面以及水中人员的画面信息，并上传至监控控制模块和判断控制单元；

激光测距仪，用于监测水中人员与无人救生艇之间的距离后获取水中人员的位置信息，上传至导航定位模块；

语音传输设备，用于收集无人救生艇周围的声音并传输至监控控制模块和判断控制单元；

导航跟踪模块，用于接收救险航线以及水中人员的位置信息，控制无人救生艇行驶至险情水面区域和跟踪水中人员。

判断控制单元，用于接收图像采集单元的画面信息和语音传输设备的声音，判断水中人员是否遇险，若是则发送救援指令至救援设备；以及

救援设备，用于接收判断控制单元的救援指令后，对遇险人员实施救援。

进一步地，所述监控控制模块包括：

显示单元，用于接收并显示岸端监控模块、无人救生艇上传的险情水面区域画面及其地理位置信息；

处理单元，用于接收显示单元上的险情水面区域画面及其地理位置信息进行处理生成救险航线并上传至无人救生艇；

语音传输设备，用于收集监控控制模块周围的声音并传输至无人救生艇；以及

控制单元，用于启动无人救生艇。

进一步地，所述监控控制模块具体为监控室平台和移动监控终端。

一种水上救援方法，包括如下步骤：

步骤一、岸端监控模块监控水面区域并对识别到的险情水面区域的画面及其地理位置信息上传至监控控制模块；

步骤二、监控控制模块接收险情水面区域的画面及其地理位置信息后，控制无人救生艇对水上遇险人员进行救援，并将实时监控行驶水面区域的画面及其地理位置信息上传至监控控制模块。

进一步地，步骤一中所述岸端监控模块监控水面区域并对识别到的险情水面区域的画面及其地理位置信息上传至监控控制模块的具体方法为：通过ssd方法识别到水面区域中人体的头部、手、脚、人脸、躯干、衣物或人脸表情，且周围无船只或人体特征不在船只上，识别单元判断为险情，反之则为无险情，将险情水面区域的画面以及其地理位置信息上传至监控模块。

进一步地，步骤二中所述监控控制模块接收险情水面区域的画面及其地理位置信息后，控制无人救生艇对水上遇险人员进行救援，并将实时监控行驶水面区域的画面及其地理位置信息上传至监控控制模块的具体方法为：

s1、显示单元接收并显示岸端监控模块发送的险情水面区域画面及其地理位置信息；

s2、处理单元处理显示单元上的险情水面区域画面及其地理位置信息后生成从无人救生艇到险情水面区域的救险航线并上传至无人救生艇；

s3、控制单元控制无人救生艇启动，无人救生艇根据救险航线行驶到险情水面区域；

s4、无人救生艇对险情水面区域中的人员是否遇险进行判断以及施救，无人救生艇实时监控无人救生艇行驶水面区域和水中人员，并将行驶水面区域和水中人员的画面上传至显示单元。

进一步地，步骤s4中无人救生艇对险情水面区域中的人员是否遇险进行判断以及施救的具体方法为：无人救生艇中的判断控制单元判断水中人员的人脸惊恐阈值大于设定值或者检测到语音中包含求救话语，则判断水中人员为遇险人员，判断控制单元控制救援设备对遇险人员施救。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

该水上救援系统节省救援时间，主动发现险情，触发无人救生艇进行预警和救援，可以随时随地全程跟踪险情并远程遥控，适用范围广，实用性强。

附图说明

图1为本发明系统结构图；

图2为本发明方法流程结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

如图1所示，一种水上救援系统，包括岸端监控模块1、监控控制模块2和无人救生艇3，岸端监控模块包括监控单元、识别单元和定位单元，监控单元具体为设置在河岸上的摄像头，摄像头用于监控河岸上水面区域画面，并且将监控到的水面区域画面上传到识别单元，识别单元对接收到的水面区域画面进行识别，识别水面区域画面上是否出现人体特征，例如人体的头部、手、脚、人脸、躯干、衣物或人脸表情中任意一种特征的识别率大于一定阈值则判断水面有人，且识别出现人体特征的附近是否有船只，若无或者船只的识别率小于一定阈值，判断此人不在船上，则此水面区域为险情水面区域，并将险情水面区域上传到监控控制模块和定位单元，定位单元对险情水面区域的位置进行定位后上传至监控控制模块。

监控控制模块具体为监控室平台和移动监控终端，移动监控终端能够方便随时随地监控并控制无人救生艇对水中人员进行救援和警告，监控室平台和移动监控终端均包括显示单元、处理单元、语音通话设备和控制单元，监控控制模块的显示单元为显示屏，用于接收并显示岸端监控模块、无人救生艇上传的险情水面区域画面及其地理位置信息，处理单元对接收显示单元上的险情水面区域画面及其地理位置信息进行处理生成救险航线并上传至无人救生艇，语音通话设备用于用于收集监控控制模块周围的声音并传输至无人救生艇，实现监控控制模块的工作人员与水中人员的语音传输，控制单元用于启动无人救生艇。

无人救生艇上包括智能锁、图像采集模块、激光测距仪、语音通话设备、判断控制单元、救援设备、导航跟踪模块，智能锁与岸边绳索相连，智能锁接收监控控制模块的指令后对无人救生艇进行开锁释放，图像采集模块实时采集无人救生艇行驶水面区域和水中人员的画面信息，并上传至监控控制模块和判断控制单元，激光测距仪通过接收水中人员的画面信息以及监测水中人员与无人救生艇之间的距离从而获取水中人员的位置，上传至导航定位模块，导航跟踪模块接收监控控制模块的救险航线以及水中人员位置，控制无人救生艇行驶到遇险水面区域以及对人员位置进行跟踪并避免碰撞，语音通话设备用于收集无人救生艇周围的声音并传输至监控控制模块和判断控制单元，实现监控控制模块的工作人员与水中人员的语音传输，实现远程对话，判断控制单元接收图像采集单元的画面信息和语音传输设备的声音，判断水中人员的人脸惊恐阈值大于设定值或者检测到语音中包含求救话语，则判断水中人员为遇险人员，发送救援指令至救援设备，救援设备用于接收判断控制单元的救援指令后，对遇险人员实施救援。

如图2所示，一种水上救援方法，包括如下步骤：

s1、岸端监控模块监控水面区域，通过ssd方法识别到水面区域中人体的头部、手、脚、人脸、躯干、衣物或人脸表情，且周围无船只或人体特征不在船只上，识别单元判断为险情，反之则为无险情，将险情水面区域的画面以及其地理位置信息上传至监控模块；

s2、显示单元接收并显示岸端监控模块发送的险情水面区域画面及其地理位置信息；

s3、处理单元处理显示单元上的险情水面区域画面及其地理位置信息后生成从无人救生艇到险情水面区域的救险航线并上传至无人救生艇；

s4、控制单元控制无人救生艇启动，无人救生艇根据救险航线行驶到险情水面区域；

s5、无人救生艇中的判断控制单元判断水中人员的人脸惊恐阈值大于设定值或者检测到语音中包含求救话语，则判断水中人员为遇险人员，判断控制单元控制救援设备对遇险人员施救以及施救，无人救生艇实时监控无人救生艇行驶水面区域和水中人员，并将行驶水面区域和水中人员的画面上传至显示单元。

工作过程：使用岸端监控模块之前，需要事先在摄像头画面上标定危险水域，主要用来区分岸边和水域，对于岸边，做传统监控即可，对于水域，使用ssd算法对水上人体进行视觉目标识别训练，生成一个水上识别训练集，该个水上识别训练集中标注有手、头部、人脸、脚、躯干、衣服、船只、人脸表情（惊恐、愉悦、平静、悲伤、愤怒），训练后获取识别模型，根据该识别模型对关注水域视频帧分别以16*16、32*32、48*48、64*64大小的滑动窗口进行识别。若水中手、头部、面部、脚、躯干、衣服任意一个的识别率大于阈值则判断水面上有人，若此时该人所在地点船只识别率小于阈值，则判定此人不在船上，或该人附近无船只，因此处于危险之中。将识别到的视频画面以及该监控水域的地理位置信息发送给监控室平台和移动监控终端。监控室平台和移动监控终端实时接收从岸边监控终端发送来的险情视频画面、地理位置信息、语音提醒信息，通过全局路径规划算法对险情水面区域画面及定位进行处理生成救险航线并上传至无人救生艇。

每相邻若干个岸端监控模块共用一个无人救生艇，停泊在岸端监控终端附近岸边，利用智能锁与岸边绳索相连，控制单元通过远程打开智能锁释放无人救生艇，并同时触发无人救生艇的继电器开关进行启动（继电器开关控制无人救生艇上的激光测距仪、摄像头等上电），无人救生艇启动后根据航线自动航行到险情区域，在无人救生艇的航行过程中，监控控制模块接收并显示其无人救生艇实时采集的视频画面，并根据其发来的定位信息在地图上实时更新其航行轨迹。

识别到水中人员后，将采集的水中人员画面上传至监控控制模块和无人艇中的判断控制单元，通过激光测距仪和图像采集模块获取水中人员的相对位置信息，无人救生艇根据水中人员的位置信息对水中人员进行跟踪并避免碰撞，如果水中人员随水流漂动，则无人救生艇将水中人员附近位置设为目标航点并靠近水中人员，监控室平台内的工作人员和持有移动监控终端的安防人员可通过语音通话设备对水中人员进行语音交互，同时水中人员的声音收集后会被上传至判断控制单元，若图像采集模块检测到人脸的惊恐阈值大于设定值或者语音通话设备检测到语音中包含“救命”、“救我”、“啊”等求救话语，判断控制单元判断该水中人员为遇险人员，则判断控制单元控制无人救生艇抛送救生绳（救援设备），否则进行语音警告，驱离上岸。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。