一种监控系统及监控方法
技术领域
本发明涉及安全技术领域，特别涉及一种监控系统及监控方法。
背景技术
随着现在自动化设备发展程度的不断壮大，无人设备越来越多，很多设备都是远程操作或者完全自动化运行，但同时不安全的因素也开始相应出现，由于设备的自动化管理，安全问题成为制作商首要考虑的问题，同时也是使用用户最关心的问题。尤其是针对于港口自动化设备领域，由于设备所处场景复杂，目前还没有有效的安防措施，一般是依靠检查人员在设备附近区域进行巡逻检查。如果施工人员或其他人员在港机设备运行期间误入设备危险区域，很可能会导致安全事故的发生。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中无法有效对港口自动化设备所在区域进行监控的问题。本发明提供了一种定位系统，可以自动监控自动化设备所在区域，当有人员误入自动化设备危险区域时，能够进行报警以达到保证误入人员安全的目的。
基于此，本发明的实施方式公开了一种监控系统，用于监控自动化设备所在区域，该监控系统包括：
图像采集模块，用于采集监控区域的图像信息并输出；
图像处理模块，用于接收图像信息，并从图像信息中提取出运动物体，根据图像信息中运动物体的位置生成数据信号，其中，当运动物体位于报警区域内，数据信号为报警信号；
通讯模块，与图像处理模块建立通讯连接；
控制模块，与通讯模块建立通讯连接，图像处理模块生成的数据信号通过通讯模块输送至控制模块，当数据信号为报警信号时，控制模块被触发，进行报警
采用上述技术方案，通过图像采集模块和图像处理模块判断运动物体是否进入报警区域，当判断为运动物体进入报警区域时，触发控制模块进行报警，从而避免误入人员(运动物体)因误入设备区域而发生安全事故。
根据本发明的另一具体实施方式，报警区域为多个；图像采集模块为多个，分设于各个自动化设备的所在区域，图像采集模块用于采集与其相应的自动化设备所在区域的图像信息并输出；图像处理模块分别接收各个图像采集模块的图像信息，对各图像信息进行分析以提取出运动物体，并根据图像信息中运动物体的位置生成数据信号，当运动物体位于至少一个报警区域内，数据信号为报警信号，报警信号中携带与报警区域相应的图像采集模块的位置信息。
根据本发明的另一具体实施方式，报警信号包括警停信号，控制模块用于当其被警停信号触发时，根据警停信号中的位置信息，发送停止指令至相应的自动化设备以控制自动化设备停止运行。
根据本发明的另一具体实施方式，该监控系统还包括至少一个警报模块，分设于各个自动化设备的所在区域，与控制模块相连；报警信号还包括警告信号，控制模块还用于当其被警告信号触发时，根据警告信号中的位置信息，控制相应的警报模块运行以警示运动物体离开。
根据本发明的另一具体实施方式，该监控系统还包括本地监控模块和远程监控模块，本地监控模块通过通讯模块分别与控制模块和远程监控模块建立通讯连接；控制模块还用于当其被报警信号触发时，发送报警信息至本地监控模块，本地监控模块将报警信息传送至远程监控模块；其中，报警信息包括报警时间、报警位置以及报警类型。
根据本发明的另一具体实施方式，图像处理模块包括：预处理单元，用于对图像采集模块采集的图像信息进行预处理，预处理包括滤波去噪和灰度阈值分割；提取单元，用于对预与处理后的图像信息进行特征提取、形态学处理、帧间差分处理和背景差分处理，以使运动物体从静态背景中提取出来；计算单元，用于计算提取出的运动物体进入报警区域的面积；判断单元，用于判断面积是否超过设定阈值；信号生成单元，用于根据判断单元的判断结果生成数据信号并输出；当面积超过设定阈值时，数据信号为报警信号。
根据本发明的另一具体实施方式，报警区域包括警告区域和警停区域，设定阈值包括第一阈值和第二阈值；计算单元用于分别计算运动物体进入警告区域的第一面积，和/或，运动物体进入警停区域的第二面积；判断单元用于判断第一面积是否超过第一阈值，和/或，第二面积是否超过第二阈值；当第一面积超过第一阈值时，信号生成单元生成警告信号；当第二面积超过第二阈值时，信号生成单元生成警停信号。
根据本发明的另一具体实施方式，该监控系统还包括远程控制模块，控制模块还用于被警停信号触发后，发送状态信息至远程控制模块，远程控制模块用于将此次状态信息存储至其自身数据库；当接收到人工确认停机信息后，远程控制模块根据停机设备所在位置确认停机设备的自动化执行流程判断停机设备的后续执行状态，并输送相应的运行指令至控制模块以控制停机设备运行。
根据本发明的另一具体实施方式，控制模块为工控机。
相应地，本发明的实施方式还公开了一种监控方法，用于监控自动化设备所在区域，该监控方法包括：
采集步骤：采集监控区域的图像信息；
处理步骤：从图像信息中提取出运动物体，根据图像信息中运动物体的位置生成数据信号，其中，当运动物体位于报警区域内，数据信号为报警信号；
报警步骤：接收数据信号，当数据信号为报警信号时，触发报警。
根据本发明的另一具体实施方式，报警区域为多个；采集步骤包括分别采集监控区域的各图像信息；处理步骤包括接收各图像信息，对各图像信息进行分析以提取出运动物体，并根据图像信息中运动物体的位置生成数据信号，当运动物体位于至少一个报警区域内，数据信号为报警信号，报警信号中携带与报警区域相应的图像采集模块的位置信息。
根据本发明的另一具体实施方式，报警信号包括警停信号，当数据信号为警停信号时，根据警停信号中的位置信息，控制相应的自动化设备停止运行。
根据本发明的另一具体实施方式，报警信号还包括警告信号，当数据信号为警告信号时，根据警告信号中的位置信息，触发相应区域发生警报以警示运动物体离开。
根据本发明的另一具体实施方式，该监控方法还包括：当触发报警时，上传报警信息，其中，报警信息包括报警时间、报警位置以及报警类型。
根据本发明的另一具体实施方式，处理步骤包括：预处理步骤、对图像信息进行预处理，预处理包括滤波去噪和灰度阈值分割；提取步骤、对预与处理后的图像信息进行特征提取、形态学处理、帧间差分处理和背景差分处理，以使运动物体从静态背景中提取出来；计算步骤、计算提取出的运动物体进入报警区域的面积；判断步骤、判断面积是否超过设定阈值；信号生成步骤、根据判断结果生成数据信号并输出；当面积超过设定阈值时，数据信号为报警信号。
根据本发明的另一具体实施方式，报警区域包括警告区域和警停区域，设定阈值包括第一阈值和第二阈值；计算步骤包括计算运动物体进入警告区域的第一面积，和/或，运动物体进入警停区域的第二面积；判断步骤包括判断第一面积是否超过第一阈值，和/或，第二面积是否超过第二阈值；信号生成步骤包括根据判断步骤的判断结果生成数据信号并输出；当第一面积超过第一阈值时，生成警告信号；当第二面积超过第二阈值时，生成警停信号。
本发明相比于现有技术具有以下技术效果：
采用上述技术方案，通过图像采集模块和图像处理模块判断运动物体是否进入报警区域，当判断为运动物体进入报警区域时，触发控制模块进行报警，从而避免误入人员(运动物体)因误入设备区域而发生安全事故。
附图说明
图1示出本发明一实施例的监控系统的结构框图；
图2示出本发明一实施例的监控系统中图像处理模块的具体结构示意图；
图3示出本发明一实施例的监控方法的流程图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实施例的描述中，需要说明的是术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
如图1所示，本发明的一个实施例提供了一种监控系统，可以用于监控港口的自动化设备所在的区域，该监控系统可以包括：
图像采集模块1，用于采集监控区域的图像信息并输出。
具体地，图像采集模块1可以为摄像头、高清数字摄像机或者带红外数字相机等设备，具体可以根据现场实际环境照度进行选择。比如若现场实际环境照度较低则可以布置带红外数字相机；若现场实际环境照度正常的话，则使用普通高清相机即可。进一步地，可以通过使用标定板标定相机后固定安装等方法消除相机畸变带来的影响。
图像处理模块2，用于接收图像信息，并从图像信息中提取出运动物体，根据图像信息中运动物体的位置生成数据信号，其中，当运动物体位于报警区域内，数据信号为报警信号。
在实际场景中，报警区域可以根据实际情况进行设定，将设备附近的区域作为报警区域。考虑到需要根据图像信息比对以判断运动物体是否进入报警区域，可以将图像中分别靠近设备周围40cm以内的矩形区域定义为报警区域。图像处理模块2可以为安装有图像分析软件的电脑或者自动化防侵入报警监控系统，其可以实时提取摄像机高清视频进行图像预处理，在相机画幅中根据现场实际设备对人产生危险的范围划出报警区域。
通讯模块3，与图像处理模块2建立通讯连接。具体地，通讯模块3可以为网关或者交换机等通讯设备。
控制模块4，与通讯模块3建立通讯连接，图像处理模块2生成的数据信号通过通讯模块3输送至控制模块4，当数据信号为报警信号时，控制模块4被触发，进行报警。
在具体实施时，报警可以包括紧急停机和警示提醒。控制模块4可以为工控机(即PLC控制器)，其接收图像处理模块2的数据信号，根据收到的数据信号来控制设备运行(比如控制自动化设备停机或者是仅控制报警设备进行报警)。具体地，图像处理模块2生成的数据信号可以为布尔型数据信号。
通过图像采集模块1和图像处理模块2判断运动物体是否进入报警区域，当判断为运动物体进入报警区域时，触发控制模块4进行报警，从而避免误入人员(运动物体)因误入设备区域而发生安全事故。
具体地，如图2所示，图像处理模块2可以包括：预处理单元21、提取单元22、计算单元23、判断单元24和信号生成单元25。其中，预处理单元21可以用于对图像采集模块1采集的图像信息进行预处理，预处理包括滤波去噪和灰度阈值分割；提取单元22可以用于对预与处理后的图像信息进行特征提取、形态学处理、帧间差分处理和背景差分处理，以使运动物体从静态背景中提取出来；计算单元23可以用于计算提取出的运动物体进入报警区域的面积；判断单元24可以用于判断面积是否超过设定阈值；信号生成单元25可以用于根据判断单元24的判断结果生成数据信号并输出；当面积超过设定阈值时，数据信号为报警信号。
即，图像通过安装在电脑中的图像分析软件对图像进行滤波，灰度阈值分割等预处理，通过特征提取，形态学处理，帧间差分法，背景差分法等方法判断运动物体，将目标从静态背景中提取出来，并通过设定运动物体进入区域的阈值来判断是否有人进入报警区域。例如可以将设定阈值设置为20％-30％，即当运动物体进入报警区域的面积达到运动物体自身面积的20％-30％时，即认为运动物体已位于报警区域，此时图像处理模块2中的信号生成单元25相应产生报警信号。
进一步地，报警区域可以包括警告区域和警停区域，设定阈值包括第一阈值和第二阈值。计算单元23用于分别计算运动物体进入警告区域的第一面积，和/或，运动物体进入警停区域的第二面积；判断单元24用于判断第一面积是否超过第一阈值，和/或，第二面积是否超过第二阈值；当第一面积超过第一阈值时，信号生成单元25生成警告信号；当第二面积超过第二阈值时，信号生成单元25生成警停信号。具体地，第一阈值和第二阈值可以均设置为20％-30％，即当运动物体进入警告区域的第一面积或者运动物体进入警停区域的第二面积超过其自身面积的20％-30％，即认为运动物体处于警告区域或警停区域。当然也可以根据实际情况，对第一阈值和第二阈值进行设定，其数值可以相同，也可以不同。
比如，可以在图像信息中，将设备所在矩形区域(可以是靠近设备5cm之内的矩形区域)定位为警停区域，将设备区域外且靠近设备周围5cm-40cm左右的矩形回形区域定义为警告区域。这样，当运动物体进入警告区域的面积达到第一阈值时，图像处理模块2发出警告信号至控制模块4，控制模块4控制进行报警(比如语音提醒、灯光闪烁或警鸣)以警示运动物体离开；而当运动物体进入警停区域的面积达到第二阈值时，图像处理模块2发出警停信号至控制模块4，控制模块4则控制自动化设备停止运行，以免发生安全事故，保证误入人员的安全。
进一步地，由于港口自动化设备(以下简称港机设备)数量不止一个，一个图像采集模块1无法有效采集到的所有港机设备附近区域的图像信息，因此可以设置多个图像采集模块1，使其分布在各个港机设备所在的区域，各个图像采集模块1将采集到的其相应区域的港机设备的图像信息上传至图像处理模块2。相应的，报警区域也可以为多个，与港机设备所在区域相对应设置。比如将靠近每个港机设备周围40cm以内的矩形区域均定义为报警区域。图像处理模块2接收各个图像采集模块1的图像信息，对各图像信息进行分析以提取出运动物体，并根据图像信息中运动物体的位置生成数据信号，当运动物体位于至少一个报警区域内，数据信号为报警信号。并且为了便于判断是具体哪一个港机设备附近出现运动物体，报警信号中可以携带与报警区域相应的图像采集模块的位置信息。
具体地，报警信号可以包括警停信号，控制模块4用于当其被警停信号触发时，根据警停信号中的位置信息，发送停止指令至相应的自动化设备以控制自动化设备停止运行，从而避免因设备运行对误入人员的生命健康造成威胁。
进一步地，监控系统还可以包括：远程控制模块8，与通讯模块3建立通讯连接，控制模块4还用于被警停信号触发后，通过通讯模块3将状态信息发送至远程控制模块8，且控制模块4将此次状态信息存储至其自身数据库；远程控制模块8用于当接收到人工确认停机信息后，根据停机设备所在位置确认停机设备的自动化执行流程判断停机设备的后续执行状态，并输送相应的运行指令至控制模块4以控制停机设备运行。
具体地，该状态信息为停机设备在停机时刻的自动化执行流程状态。控制模块4在控制港机设备停机后，可以发送状态信息至远程控制模块8，告知港机设备已停止运行，远程控制模块8启动自动化流程序列标记状态，将该状态信息写入数据库并切换到人工模式，即使得此台停机的港机设备从自动化模式切换到人工模式，由人工确认发生停机的问题，待人工确认后发送确认信息至远程控制模块8，由远程控制模块8根据该停机设备所在位置，自动化执行流程以及自动化流程步骤等一系列状态来给出该设备后续的执行状态，然后远程控制模块8输出相应的指令至控制模块4以通过控制模块4控制自动化设备恢复运行。
进一步地，监控系统还可以包括至少一个警报模块5，分设于各个自动化设备的所在区域，与控制模块4相连。报警信号还包括警告信号，控制模块4还用于当其被警告信号触发时，根据警告信号中的位置信息，控制相应的警报模块5运行以警示运动物体离开。具体地，该警报模块5可以为语音报警器或者指示灯或者警鸣装置等等。
进一步地，监控系统还包括本地监控模块6和远程监控模块7，均与通讯模块3建立通讯连接。本地监控模块6通过通讯模块3分别与控制模块4和远程监控模块7建立通讯连接；控制模块4还用于当其被报警信号触发时，发送报警信息至本地监控模块6，本地监控模块6将报警信息传送至远程监控模块7；其中，报警信息包括报警时间、报警位置以及报警类型。在具体实施过程中，当控制模块被触发，发生报警时，本地监控模块6和远程监控模块7均会发出告警提示以提示操作人员有报警情况发生。
相应地，如图3所示，本发明还提供了一种监控方法，用于监控自动化设备所在区域，该监控方法包括以下步骤：
采集步骤S1、采集监控区域的图像信息。
具体地，可以通过摄像头、高清数字摄像机或者带红外数字相机等设备进行监控区域图像的采集。
处理步骤S2、从图像信息中提取出运动物体，根据图像信息中运动物体的位置生成数据信号，其中，当运动物体位于报警区域内，数据信号为报警信号。
在具体实施时，可以通过图像处理软件对采集的图像信息进行处理。在实际场景中，报警区域可以根据实际情况进行设定，将设备附近的区域作为报警区域。考虑到需要根据图像信息比对以判断运动物体是否进入报警区域，可以将图像中分别靠近设备周围40cm以内的矩形区域定义为报警区域。利用图像处理软件或者自动化防侵入报警监控系统实时提取摄像机高清视频进行图像预处理，在相机画幅中根据现场实际设备对人产生危险的范围划出报警区域。
报警步骤S3、接收数据信号，当数据信号为报警信号时，触发报警。
具体地，处理步骤S2具体可以包括：
预处理步骤S21、对图像信息进行预处理，预处理包括滤波去噪和灰度阈值分割；
提取步骤S22、对预与处理后的图像信息进行特征提取、形态学处理、帧间差分处理和背景差分处理，以使运动物体从静态背景中提取出来；
计算步骤S23、计算提取出的运动物体进入报警区域的面积；
判断步骤S24、判断面积是否超过设定阈值；
信号生成步骤S25、根据判断结果生成数据信号并输出；当面积超过设定阈值时，数据信号为报警信号。
例如可以将设定阈值设置为20％-30％，即当运动物体进入报警区域的面积达到运动物体自身面积的20％-30％时，即认为运动物体已位于报警区域，此时会相应产生报警信号。
进一步地，报警区域包括警告区域和警停区域，设定阈值包括第一阈值和第二阈值；计算步骤S23具体可以为计算运动物体进入警告区域的第一面积，和/或，运动物体进入警停区域的第二面积；判断步骤S24具体可以为判断第一面积是否超过第一阈值，和/或，第二面积是否超过第二阈值；信号生成步骤S25具体可以为根据判断结果生成数据信号并输出；当第一面积超过第一阈值时，生成警告信号；当第二面积超过第二阈值时，生成警停信号。
具体地，可以在图像信息中，将设备所在矩形区域(可以是靠近设备5cm之内的矩形区域)定位为警停区域，将设备区域外且靠近设备周围5cm-40cm左右的矩形回形区域定义为警告区域。这样，当运动物体进入警告区域的面积达到第一阈值时，发出警告信号，并根据警告信号中的位置信息，触发相应区域发生警报(比如语音提醒、灯光闪烁或警鸣)以警示运动物体离开；而当运动物体进入警停区域的面积达到第二阈值时，发出警停信号，并根据警停信号中的位置信息，控制相应的自动化设备停止运行，以免发生安全事故，保证误入人员的安全。
进一步地，在该监控方法中，报警区域为多个；相应的，采集步骤S1可以具体包括分别采集监控区域的各图像信息；处理步骤S2可以具体包括接收各图像信息，对各图像信息进行分析以提取出运动物体，并根据图像信息中运动物体的位置生成数据信号，当运动物体位于至少一个报警区域内，数据信号为报警信号，报警信号中携带与报警区域相应的图像采集模块的位置信息。
进一步地，报警信号包括警停信号，当数据信号为警停信号时，根据警停信号中的位置信息，控制相应的自动化设备停止运行。进一步地，报警信号还包括警告信号，当数据信号为警告信号时，根据警告信号中的位置信息，触发相应区域发生警报以警示运动物体离开。
进一步地，该监控方法，还包括：当触发报警时，上传报警信息，其中，报警信息包括报警时间、报警位置以及报警类型。这样方便操作人员掌握具体时间哪组设备出现报警问题以及报警的时间和报警的类型，比如是停机还是简单的警示，以便于操作人员的后续操作。
本发明提供的监控系统，通过图像采集模块1和图像处理模块2判断运动物体是否进入报警区域，当判断为运动物体进入报警区域时，触发控制模块4进行报警，从而避免误入人员(运动物体)因误入设备区域而发生安全事故，提高了生产的安全性。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本发明的精神和范围。
