海边浴场退潮报警系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种海边浴场退潮报警系统，包括退潮检测子系统、海上游客检测子系统和预警子系统，所述退潮检测子系统用于检测海边浴场所在海域的海水是否退潮，所述海水游客检测子系统基于图像处理检测海边浴场所在海域中的游客数量，所述预警子系统与所述退潮检测子系统和所述海上游客检测子系统分别连接，基于所述退潮检测子系统和所述海上游客检测子系统的检测结果实现退潮报警。通过本发明，能够准确确定海上浴场所在海域是否退潮以及海上游客数量，并在确认退潮时能够根据海上游客数量实现分等级的报警策略，从而便于游客和当地旅游管理部门及时采取措施，避免海上事故的发生。
【专利说明】海边浴场退潮报警系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及海上救援领域，尤其涉及一种海边浴场退潮报警系统。
【背景技术】
[0002]随着物质生活的进步和生活水平的提高，人们在节假日时通常选择去景区旅游放松身心，而人身安全是游客在景区旅游最关注的问题，尤其对于去海滨城市度假的游客，在海边浴场冲浪游泳时，最担心的是因为海水退潮将自己卷入海里，每年夏天因为退潮而导致游客死亡的事件屡见报端，这样，游客不仅没有享受到旅游带来的乐趣，反而要承受旅游事故带来的伤痛，对游客和当地旅游管理部门都是沉重的打击。
[0003]为了解决退潮带来游客死亡这一问题，承载海滨度假游客的海边浴场通常会安排专门的有经验的当地人员对海面进行实时观察，凭借自己的经验来判断海水的涨退潮情况，或者在海面上设置浮标，安排人员实时观察浮标位置以判断海水的涨退潮情况，这些方法在一定程度上能够起到退潮报警的效果，但往往精度不够，反映比较迟滞。同时，现有技术中缺乏对海上游客的检测机制，难以为当地旅游管理部门的救援提供强有力的数据支撑。
[0004]因此，需要一种新的海边浴场退潮报警系统，能够抛弃现有的凭借人工经验或简单工具检测退潮的精度较低的检测手段，通过高精度的电子检测设备进行退潮检测，而且能够结合识别到的游客数量，做出分层次的退潮报警。
【发明内容】
[0005]为了解决上述问题，本发明提供了一种海边浴场退潮报警系统，引入设置在沙滩上的多电极水位检测设备对海潮到达位置进行检测和比较，能够提供可靠的退潮信号，另夕卜，引入图像采集和识别的技术手段对海上游客数量进行识别，并将退潮识别和游客数量识别结合在一起，从而实时多级报警，为当地旅游管理部门和游客提供重要的参考数据。
[0006]根据本发明的一方面，提供了一种海边浴场退潮报警系统，所述报警系统包括退潮检测子系统、海上游客检测子系统和预警子系统，所述退潮检测子系统用于检测海边浴场所在海域的海水是否退潮，所述海水游客检测子系统基于图像处理检测海边浴场所在海域中的游客数量，所述预警子系统与所述退潮检测子系统和所述海上游客检测子系统分别连接，基于所述退潮检测子系统和所述海上游客检测子系统的检测结果实现退潮报警。
[0007]更具体地，在所述海边浴场退潮报警系统中，所述退潮检测子系统设置在海滩上，包括，多电极水位检测设备，具有U型外壳、多对电极和微控制器，所述微控制器与所述多对电极分别连接，U型外壳的开口方向正对海边浴场所在海域的海水涨退潮方向，U型外壳内部的两个侧面上相对设置多对电极，从U型外壳的开口方向朝向U型外壳内部的顶面的方向，所述多对电极之间保持等距间隔，每对电极之间在存在海水时导通，以向所述微控制器发出与这对电极对应的电压信号，所述微控制器输出导通的成对电极中最邻近U型外壳内部的顶面的那对电极的位置；定时器，提供I分钟的定时基准信号，随机存储器，与所述多电极水位检测设备和所述定时器分别连接，基于所述定时基准信号记录每分钟内所述多电极水位检测设备输出的距离海滩最近位置，所述距离海滩最近位置指的是最邻近U型外壳内部的顶面的位置，单片机，与所述随机存储器连接，提取最新的三条位置记录，即当前时间距离海滩最近位置、I分钟前距离海滩最近位置和2分钟前距离海滩最近位置，当所述I分钟前距离海滩最近位置比所述当前时间距离海滩最近位置远且比所述2分钟前距离海滩最近位置近时，发出退潮信号，第一串行通信接口，与所述单片机连接以转发所述退潮信号；所述海上游客检测子系统包括，固态存储器，设置在海边浴场的机房内，预先存储游客上限灰度阈值和游客下限灰度阈值，所述游客上限灰度阈值和所述游客下限灰度阈值用于将图像中的游客与背景分开，高清摄像头，设置在横杆上，所述横杆位于海滩上，所述高清摄像头采用1280X720的分辨率，用于采集海边浴场所在海域的海面图像，图像处理器，设置在海边浴场的机房内，与所述固态存储器和所述高清摄像头分别连接，包括对比度增强单元、中值滤波单元、图像分割单元和游客统计单元，所述对比度增强单元与所述高清摄像头连接，用于对所述海面图像进行对比度增强以输出增强图像，所述中值滤波单元与所述对比度增强单元连接，用于基于中值滤波算法对所述增强图像进行中值滤波，以输出滤波图像，所述图像分割单元与所述中值滤波单元和所述固态存储器分别连接，用于将所述滤波图像中灰度值在所述游客上限灰度阈值和所述游客下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个游客子图像，所述游客统计单元与所述图像分割单元连接，以基于多个游客子图像计算海上游客数量，第二串行通信接口，设置在海边浴场的机房内，与所述图像处理器连接以转发所述海上游客数量；所述预警子系统包括，第三串行通信接口，设置在海边浴场的机房内，与所述第一串行通信接口和所述第二串行通信接口分别连接，接收所述退潮信号和所述海上游客数量，主控制器，设置在海边浴场的机房内，与所述第三串行通信接口连接，当接收到所述退潮信号且所述海上游客数量小于等于第一游客阈值时，发出黄色报警信号，当接收到所述退潮信号且所述海上游客数量小于等于第二游客阈值且大于第一游客阈值时，发出橙色报警信号，当接收到所述退潮信号且所述海上游客数量大于第二游客阈值时，发出红色报警信号，所述第二游客阈值大于所述第一游客阈值，显示屏，设置在所述横杆上，连接所述主控制器以显示所述海上游客数量，并显示与所述黄色报警信号、所述橙色报警信号或所述红色报警信号分别对应的文字警示信息，扬声器，设置在所述横杆上，连接所述主控制器以播放所述海上游客数量，并播放与所述黄色报警信号、所述橙色报警信号或所述红色报警信号分别对应的语音报警文件。
[0008]更具体地，在所述海边浴场退潮报警系统中，所述主控制器为TI公司的DSP芯片TMS320C6416。
[0009]更具体地，在所述海边浴场退潮报警系统中，所述第一游客阈值和所述第二游客阈值预先存储在所述主控制器的内置存储单元中。
[0010]更具体地，在所述海边浴场退潮报警系统中，所述预警子系统还包括无线通信接口，设置在海边浴场的机房上，用于将与所述黄色报警信号、所述橙色报警信号或所述红色报警信号分别对应的文字警示信息通过无线通信网络发送到当地旅游管理部门的内部网络和当地旅游管理负责人的移动终端上。
[0011]更具体地，在所述海边浴场退潮报警系统中，所述无线通信接口为GPRS无线通信接口或3G无线通信接口。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中:
[0013]图1为根据本发明实施方案示出的海边浴场退潮报警系统的结构方框图。
[0014]图2为根据本发明实施方案示出的海边浴场退潮报警系统的退潮检测子系统的结构方框图。
【具体实施方式】
[0015]下面将参照附图对本发明的海边浴场退潮报警系统的实施方案进行详细说明。
[0016]退潮通常指的是从高潮向低潮的这段时间内海面的下降过程，又称为落潮。退潮是由月球与地面之间的万有引力造成的。当月球与地球最近的海域是涨潮时，地球背面的海域是退潮，以海湾为例，退潮期间，海水从海湾内流向外海，导致海湾内水位降低，涨潮期间，海水从外海流向海湾内，导致海湾内水位升高。地球每24小时自转一周，所以海水每天就涨落两次，而太阳对潮汐的影响力只相当于月球的5/11。
[0017]对于在海边浴场游玩的游客来说，由于在当地海边游玩的时间有限，即使海水退潮涨潮的时间相对固定，也往往不会及时进行了解，而只是关注冲浪游泳本身，但是，如果在退潮时仍然在海里游玩，由于退潮时海水带来的巨大的推力，能够轻易将来不及上岸的游客卷入深海里，导致游客溺亡。即使了解当地海水退潮涨潮的大概时间，但是由于海水退潮涨潮的时间每一天都在微调，如果大意，仍然会有被卷入海里的可能。
[0018]现有技术中的退潮警示手段大多依赖人工经验或简易工具，检测精度不高，且没有海面游客数量的识别技术，无法做出准确的、有针对性的报警策略。
[0019]本发明的海边浴场退潮报警系统，能够凭借高精度的电子检测设备准确地判断当地实时退潮情况，并通告图像处理技术识别出海上游客的实时数量，基于上述两种检测结果进行报警，将更透明的数据有效提供给当地旅游管理部门、游客以及海边浴场。
[0020]图1为根据本发明实施方案示出的海边浴场退潮报警系统的结构方框图，所述报警系统包括退潮检测子系统1、海上游客检测子系统2和预警子系统3，所述退潮检测子系统I用于检测海边浴场所在海域的海水是否退潮，所述海水游客检测子系统2基于图像处理检测海边浴场所在海域中的游客数量，所述预警子系统3与所述退潮检测子系统I和所述海上游客检测子系统2分别连接，基于所述退潮检测子系统I和所述海上游客检测子系统2的检测结果实现退潮报警。
[0021]接着，对本发明的海边浴场退潮报警系统的具体结构进行进一步的说明。
[0022]如图2所示，所述退潮检测子系统I设置在海滩上，包括，多电极水位检测设备11，具有U型外壳、多对电极和微控制器，所述微控制器与所述多对电极分别连接，U型外壳的开口方向正对海边浴场所在海域的海水涨退潮方向，U型外壳内部的两个侧面上相对设置多对电极，从U型外壳的开口方向朝向U型外壳内部的顶面的方向,所述多对电极之间保持等距间隔，每对电极之间在存在海水时导通，以向所述微控制器发出与这对电极对应的电压信号，所述微控制器输出导通的成对电极中最邻近U型外壳内部的顶面的那对电极的位置。
[0023]所述退潮检测子系统I还包括定时器12，提供I分钟的定时基准信号，随机存储器13，与所述多电极水位检测设备11和所述定时器12分别连接，基于所述定时基准信号记录每分钟内所述多电极水位检测设备11输出的距离海滩最近位置，所述距离海滩最近位置指的是最邻近U型外壳内部的顶面的位置。
[0024]所述退潮检测子系统I还包括单片机14，与所述随机存储器13连接，提取最新的三条位置记录，即当前时间距离海滩最近位置、I分钟前距离海滩最近位置和2分钟前距离海滩最近位置，当所述I分钟前距离海滩最近位置比所述当前时间距离海滩最近位置远且比所述2分钟前距离海滩最近位置近时，发出退潮信号。
[0025]所述退潮检测子系统I还包括第一串行通信接口 15，与所述单片机14连接以转发所述退潮信号。
[0026]所述海上游客检测子系统2包括，固态存储器，设置在海边浴场的机房内，预先存储游客上限灰度阈值和游客下限灰度阈值，所述游客上限灰度阈值和所述游客下限灰度阈值用于将图像中的游客与背景分开。
[0027]所述海上游客检测子系统2还包括高清摄像头，设置在横杆上，所述横杆位于海滩上，所示高清摄像头采用1280X720的分辨率，用于采集海边浴场所在海域的海面图像。
[0028]所述海上游客检测子系统2还包括图像处理器，设置在海边浴场的机房内，与所述固态存储器和所述高清摄像头分别连接。
[0029]所述图像处理器包括对比度增强单元、中值滤波单元、图像分割单元和游客统计单元，所述对比度增强单元与所述高清摄像头连接，用于对所述海面图像进行对比度增强以输出增强图像，所述中值滤波单元与所述对比度增强单元连接，用于基于中值滤波算法对所述增强图像进行中值滤波，以输出滤波图像，所述图像分割单元与所述中值滤波单元和所述固态存储器分别连接，用于将所述滤波图像中灰度值在所述游客上限灰度阈值和所述游客下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个游客子图像，所述游客统计单元与所述图像分割单元连接，以基于多个游客子图像计算海上游客数量。
[0030]所述海上游客检测子系统2还包括第二串行通信接口，设置在海边浴场的机房内，与所述图像处理器连接以转发所述海上游客数量。
[0031 ] 所述预警子系统3包括，第三串行通信接口，设置在海边浴场的机房内，与所述第一串行通信接口和所述第二串行通信接口分别连接，接收所述退潮信号和所述海上游客数量。
[0032]所述预警子系统3还包括主控制器，设置在海边浴场的机房内，与所述第三串行通信接口连接，当接收到所述退潮信号且所述海上游客数量小于等于第一游客阈值时，发出黄色报警信号，当接收到所述退潮信号且所述海上游客数量小于等于第二游客阈值且大于第一游客阈值时，发出橙色报警信号，当接收到所述退潮信号且所述海上游客数量大于第二游客阈值时，发出红色报警信号，所述第二游客阈值大于所述第一游客阈值。
[0033]所述预警子系统3还包括显示屏，设置在所述横杆上，连接所述主控制器以显示所述海上游客数量，并显示与所述黄色报警信号、所述橙色报警信号或所述红色报警信号分别对应的文字警示信息。
[0034]所述预警子系统3还包括扬声器，设置在所述横杆上，连接所述主控制器以播放所述海上游客数量，并播放与所述黄色报警信号、所述橙色报警信号或所述红色报警信号分别对应的语音报警文件。
[0035]其中，所述主控制器可选用TI公司的DSP芯片TMS320C6416，可选择将所述第一游客阈值和所述第二游客阈值预先存储在所述主控制器的内置存储单元中，所述预警子系统3还可以包括无线通信接口，设置在海边浴场的机房上，用于将与所述黄色报警信号、所述橙色报警信号或所述红色报警信号分别对应的文字警示信息通过无线通信网络发送到当地旅游管理部门的内部网络和当地旅游管理负责人的移动终端上，以及所述无线通信接口可选为GPRS无线通信接口或3G无线通信接口。
[0036]另外，中值滤波是一种非线性平滑技术，他将图像中每一个像素点的灰度值设置为该像素点的某领域窗口内的所有像素点灰度值的中值。中值滤波是基于排序统计理论的一种能有效抑制噪声的非线性信号处理技术，中值滤波的基本原理是，把数字图像或数字序列中一点的值用该点的一个领域中各点值的中值代替，从而消除孤立的噪声点。
[0037]中值滤波的具体方法为，使用某种结构的二维滑动模板，将二维滑动模板内的像素按照像素值大小进行排序，生成单调上升或下降的二维数据序列。二维中值滤波输出为所述二维滑动模板内所有像素值的平均值。二维滑动模板的滑动窗口可以是3X3区域，5X5区域，也可以是不同的形状，例如线状、圆形、十字形、圆环形等。
[0038]采用本发明的海边浴场退潮报警系统，针对现有退潮报警系统的报警方式落后、效率不高的技术问题，采用电子检测手段提高退潮检测的精确性，采用图像采集和识别技术实时确定海上游客的数量，将退潮检测结果和游客数量检测结果有机结合，实现分层次的报警模式，方便相关部门和游客采取有针对性的应急措施，避免游客被卷入海中溺亡的悲剧再一次发生。
[0039]可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【权利要求】
1.一种海边浴场退潮报警系统，所述报警系统包括退潮检测子系统、海上游客检测子系统和预警子系统，所述退潮检测子系统用于检测海边浴场所在海域的海水是否退潮，所述海水游客检测子系统基于图像处理检测海边浴场所在海域中的游客数量，所述预警子系统与所述退潮检测子系统和所述海上游客检测子系统分别连接，基于所述退潮检测子系统和所述海上游客检测子系统的检测结果实现退潮报警。
2.如权利要求1所述的海边浴场退潮报警系统，其特征在于: 所述退潮检测子系统设置在海滩上，包括 多电极水位检测设备，具有U型外壳、多对电极和微控制器，所述微控制器与所述多对电极分别连接，U型外壳的开口方向正对海边浴场所在海域的海水涨退潮方向，U型外壳内部的两个侧面上相对设置多对电极，从U型外壳的开口方向朝向U型外壳内部的顶面的方向，所述多对电极之间保持等距间隔，每对电极之间在存在海水时导通，以向所述微控制器发出与这对电极对应的电压信号，所述微控制器输出导通的成对电极中最邻近U型外壳内部的顶面的那对电极的位置； 定时器，提供I分钟的定时基准信号； 随机存储器，与所述多电极水位检测设备和所述定时器分别连接，基于所述定时基准信号记录每分钟内所述多电极水位检测设备输出的距离海滩最近位置，所述距离海滩最近位置指的是最邻近U型外壳内部的顶面的位置； 单片机，与所述随机存储器连接，提取最新的三条位置记录，即当前时间距离海滩最近位置、I分钟前距离海滩最近位置和2分钟前距离海滩最近位置，当所述I分钟前距离海滩最近位置比所述当前时间距离海滩最近位置远且比所述2分钟前距离海滩最近位置近时，发出退潮信号； 第一串行通信接口，与所述单片机连接以转发所述退潮信号； 所述海上游客检测子系统包括 固态存储器，设置在海边浴场的机房内，预先存储游客上限灰度阈值和游客下限灰度阈值，所述游客上限灰度阈值和所述游客下限灰度阈值用于将图像中的游客与背景分开；高清摄像头，设置在横杆上，所述横杆位于海滩上，所述高清摄像头采用1280X720的分辨率，用于采集海边浴场所在海域的海面图像； 图像处理器，设置在海边浴场的机房内，与所述固态存储器和所述高清摄像头分别连接，包括对比度增强单元、中值滤波单元、图像分割单元和游客统计单元，所述对比度增强单元与所述高清摄像头连接，用于对所述海面图像进行对比度增强以输出增强图像，所述中值滤波单元与所述对比度增强单元连接，用于基于中值滤波算法对所述增强图像进行中值滤波，以输出滤波图像，所述图像分割单元与所述中值滤波单元和所述固态存储器分别连接，用于将所述滤波图像中灰度值在所述游客上限灰度阈值和所述游客下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个游客子图像，所述游客统计单元与所述图像分割单元连接，以基于多个游客子图像计算海上游客数量； 第二串行通信接口，设置在海边浴场的机房内，与所述图像处理器连接以转发所述海上游客数量； 所述预警子系统包括 第三串行通信接口，设置在海边浴场的机房内，与所述第一串行通信接口和所述第二串行通信接口分别连接，接收所述退潮信号和所述海上游客数量； 主控制器，设置在海边浴场的机房内，与所述第三串行通信接口连接，当接收到所述退潮信号且所述海上游客数量小于等于第一游客阈值时，发出黄色报警信号，当接收到所述退潮信号且所述海上游客数量小于等于第二游客阈值且大于第一游客阈值时，发出橙色报警信号，当接收到所述退潮信号且所述海上游客数量大于第二游客阈值时，发出红色报警信号，所述第二游客阈值大于所述第一游客阈值； 显示屏，设置在所述横杆上，连接所述主控制器以显示所述海上游客数量，并显示与所述黄色报警信号、所述橙色报警信号或所述红色报警信号分别对应的文字警示信息； 扬声器，设置在所述横杆上，连接所述主控制器以播放所述海上游客数量，并播放与所述黄色报警信号、所述橙色报警信号或所述红色报警信号分别对应的语音报警文件。
3.如权利要求2所述的海边浴场退潮报警系统，其特征在于: 所述主控制器为TI公司的DSP芯片TMS320C6416。
4.如权利要求2所述的海边浴场退潮报警系统，其特征在于: 所述第一游客阈值和所述第二游客阈值预先存储在所述主控制器的内置存储单元中。
5.如权利要求2所述的海边浴场退潮报警系统，其特征在于: 所述预警子系统还包括 无线通信接口，设置在海边浴场的机房上，用于将与所述黄色报警信号、所述橙色报警信号或所述红色报警信号分别对应的文字警示信息通过无线通信网络发送到当地旅游管理部门的内部网络和当地旅游管理负责人的移动终端上。
6.如权利要求5所述的海边浴场退潮报警系统，其特征在于: 所述无线通信接口为GPRS无线通信接口或3G无线通信接口。
【文档编号】G01F23/22GK104318504SQ201410614397
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】不公告发明人 申请人:无锡北斗星通信息科技有限公司