【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于视频和数据一体化的水库大坝安全监测系统及其预警和定位方法，属于水库大坝安全监测预警。
技术介绍
1、大坝是水库水电站中必要的特殊建筑，其安全性质与普通的房屋等建筑物完全不同，在享受水库水电站所带来的经济效益的同时，大坝的安全问题也不容忽视。目前，大多数水库大坝都安装了大量安全监测设施，通过在大坝处安装各类监测终端获取大坝的各项参数，进而进行大坝的安全预警，但是发生安全预警时根据现有数据与大坝实际环境相对比，将不能进行快速定位事发地点，对安全状况的处理严重降低了安全管理水平和工作效率。
2、中国专利文献cn107564257a公开了一种地理水文数据采集展示系统，一种地理水文数据采集展示系统，包括人机操作模块、地理水文数据采集模块、地理水文空间信息监测模块、视频数据采集模块、监控中心、预测分析模块、预警评估模块、全息投影系统、地理水文数据管理系统和人机交互模块。但是专利不能有效的确定大坝事发地点，且操作冗杂，降低了安全管理水平和工作效率，而本专利技术专利可以快速有效确认事发地点；此外，采用全息投影系统对于查看的监测数据不直观，需要筛选想要的数据，不能直观有效的观察到大坝的实际环境与状况。
3、此外，为了能够直观的观察到监控画面内各项监测数据，快速判断是否出现安全隐患，将视频画面与数据进行叠加是一个可行的手段。中国专利文献cn100579182公开了一种字幕叠加的方法及装置，上述方法包括：主控芯片向字幕叠加模块传输字幕键值信息；所述字幕叠加模块根据所述字幕键值信息从其字库中提取出相应的点阵
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于视频和数据一体化的水库大坝安全监测系统及其预警和定位方法，本专利技术提供的大坝安全监测系统能够实现大坝安全的预警报警、异常状况快速定位，并且能够实现视频画面与监测数据的叠加，当发生预警时文字颜色发生变化并有相应预警符号，可发送给相关人员快速定位，画面与数据相结合数据更易直观保存和调取。
2、本专利技术的技术方案为：
3、一种基于视频和数据一体化的水库大坝安全监测系统，包括大坝安全监测传感器组、摄像机、通信单元、大坝分区主机、存储单元、中心主机和中心服务器，并且大坝分区主机中设置有预警模块；
4、在每个大坝分区内设置有若干个摄像机、大坝安全监测传感器组、通信单元和大坝分区主机；大坝分区主机均与中心主机相连接，中心主机分别与存储单元、中心服务器相连接；
5、大坝安全监测传感器组用于监测大坝坝体内变形、渗透、受压以及水文与气象数据，并将监测的数据通过通信单元汇总输入到大坝分区主机；摄像机用于拍摄大坝各区域位置的视频，并将视频传输到大坝分区主机，在大坝分区主机中实现数据与视频的叠加，实现视频和数据一体化，将一体化的视频数据输入到中心主机，进行实时显示，并存入存储单元和上传到中心服务器；
6、当监测数据等于或超过设定阈值时，预警模块发出报警或预警信号，大坝分区主机接收到预警模块的信号进行报警或预警，同时将信号发送至中心主机进行同时进行报警或预警，在中心主机中，根据一体化的视频数据中叠加的数据定位事发地点。
7、根据本专利技术优选的，摄像机通过以太网或4g通信模块实现与大坝分区主机之间进行数据传输。
8、根据本专利技术优选的，大坝分区主机的内置主控芯片采取单片机芯片，例如stm32f103vct6主控芯片，并使用具备mac地址和物理层端口的外围芯片达到实现连接以太网的要求，外围芯片通过spi接口或者fsmc接口与单片机芯片实现通信。
9、上述水库大坝安全监测系统的预警和定位方法，包括：
10、步骤1，对水库大坝坝体进行物理分区，在各大坝分区内，摄像机实时采集大坝的监控图像，得到原始视频，大坝安全监测传感器组实时采集各个大坝的监测数据，然后将监测数据和原始视频传入大坝分区主机中；
11、步骤2，在中心主机程序中配置各个摄像机的ip与端口号；
12、步骤3，通过配置的方式将大坝分区主机区域内各个摄像机的用户名、密码下载到中心主机程序中；
13、步骤4，中心主机程序通过ip地址与端口号登录分区内摄像机；
14、步骤5，中心主机通过对摄像机数据流的分析，获取摄像机的配置协议包；
15、步骤6，对获取的摄像机的配置协议包进行分析，筛选出地理位置信息；
16、步骤7，中心主机程序使用程序变量代替地理位置信息；
17、步骤8，中心主机对大坝各个区域内大把分区主机所上传过来的变形监测、渗透监测、受压监测、水文与气象监测进行数据处理；
18、步骤9，经过步骤8的处理，中心主机将各个大坝分区主机所传来的大坝安全监测传感器组采集的数据通过以太网形式将数据叠加到各个分区主机所在大坝分区内的全部摄像机画面上，实现视频数据一体化；同时预警模块对采集到的监测数据进行判别，并进行相应的预警和定位；
19、步骤10，各大坝分区主机被中心主机统一调度实现各个分区内视频数据一体化后，中心主机对视频数据一体化画面进行实时展示，其中数据中包括正常监测、预警或报警的数据，并实时存储在存储单元中，同时将视频和数据一体化画面的数据流进行打包发送至中心服务器。
20、本专利技术提供的水库安全监测系统及预警和定位方法，一方面,可以在中心主机实时显示各大坝分区的视频和数据一体化画面，方便大坝工作人员查看；另一方面,在中心服务器可以实现远程监控各个大坝各分区情况，方便公务人员查看。
21、根据本专利技术优选的，大坝安全监测传感器组采集端数据的实时更新频率与摄像机协议上传大坝分区主机的速度保持相同，每个坝体分区内的大坝安全监测传感器组采集端数据上传到所对应的摄像机区号上，并在视频画面中显示出现数据，数据的格式为宋体、白色字体。摄像机与大坝分区一一对应，坝体出现预警状况时相关人员进行快速定位，做到及时处理。
22、根据本专利技术优选的，步骤6和步骤7的具体过程为：通过大坝分区主机的单片机直接对摄像机的配置协议进行配置协议包分析，将摄像机配置协议包中地理位置协议配置给解析出来，然后使用格式相对应的编码变量(编码变量有多个)代替分析出来的地理位置协议，
23、所述编码变量与大坝安全监测传感器组采集的数据进行挂钩，编码变量是指使用程序变量代替onvif协议中摄像机地理位置数据协议，程序变量数据与各个监测的传感器采集的数据一致，此时的摄像机配置协议包中地理位置协议配置已被格式相对应的大坝安全监测传感器组监测到的数据所代替，最后利用网本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于视频和数据一体化的水库大坝安全监测系统，其特征在于，包括大坝安全监测传感器组、摄像机、通信单元、大坝分区主机、存储单元、中心主机和中心服务器，并且大坝分区主机中设置有预警模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于视频和数据一体化的水库大坝安全监测系统，其特征在于，摄像机通过以太网或4g通信模块实现与大坝分区主机之间进行数据传输。
3.根据权利要求1所述的一种基于视频和数据一体化的水库大坝安全监测系统，其特征在于，大坝分区主机的内置主控芯片采取单片机芯片，并使用具备MAC地址和物理层端口的外围芯片达到实现连接以太网的要求，外围芯片通过SPI接口或者FSMC接口与单片机芯片实现通信。
4.权利要求1-3任一项所述的水库大坝安全监测系统的预警和定位方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的水库大坝安全监测系统的预警和定位方法，其特征在于，大坝安全监测传感器组采集端数据的实时更新频率与摄像机协议上传大坝分区主机的速度保持相同，每个坝体分区内的大坝安全监测传感器组采集端数据上传到所对应的摄像机区号上，并在视频画面中显示出现数
6.根据权利要求4所述的水库大坝安全监测系统的预警和定位方法，其特征在于，步骤6和步骤7的具体过程为：通过大坝分区主机的单片机直接对摄像机的配置协议进行配置协议包分析，将摄像机配置协议包中地理位置协议配置给解析出来，然后使用格式相对应的编码变量代替分析出来的地理位置协议，编码变量是指使用程序变量代替ONVIF协议中摄像机地理位置数据协议，程序变量数据与各个监测的传感器采集的数据一致，此时的摄像机配置协议包中地理位置协议配置已被格式相对应的大坝安全监测传感器组监测到的数据所代替，最后利用网络上传配置的方式代替手动配置的方式实现对摄像机的配置效果。
7.根据权利要求4所述的水库大坝安全监测系统的预警和定位方法，其特征在于，步骤8中，所述数据处理为将大坝安全监测传感器组的协议数据或者模拟数据转化为数字变量，将数字变量赋予给程序变量，使得摄像机的配置协议包中地理位置信息被格式相对应的大坝安全监测传感器组数据所代替。
8.根据权利要求4所述的水库大坝安全监测系统的预警和定位方法，其特征在于，所述预警和定位方法还包括：步骤11，中心服务器远程监控大坝相关状态，并根据地图上的大坝建立大坝3D模型进行相关分区操作；当预警模块进行大坝预警或报警时，中心服务器根据地图上的大坝模型定位到大坝分区，之后大坝分区所在摄像机将视频和数据一体化画面进行实时展示，实现远程实时监控。
9.根据权利要求4所述的水库大坝安全监测系统的预警和定位方法，其特征在于，预警模块进行预警或报警的具体过程为：
10.根据权利要求4所述的水库大坝安全监测系统的预警和定位方法，其特征在于，监测水库大坝的各个设备经由中心主机进行预警或报警时，工作人员调取预警或者报警时的视频和数据一体化画面，根据大坝分区号与各传感器编号可快速定位到大坝实景的实际位置，根据大坝编号即可快速确定大坝的异常点；
...【技术特征摘要】
1.一种基于视频和数据一体化的水库大坝安全监测系统，其特征在于，包括大坝安全监测传感器组、摄像机、通信单元、大坝分区主机、存储单元、中心主机和中心服务器，并且大坝分区主机中设置有预警模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于视频和数据一体化的水库大坝安全监测系统，其特征在于，摄像机通过以太网或4g通信模块实现与大坝分区主机之间进行数据传输。
3.根据权利要求1所述的一种基于视频和数据一体化的水库大坝安全监测系统，其特征在于，大坝分区主机的内置主控芯片采取单片机芯片，并使用具备mac地址和物理层端口的外围芯片达到实现连接以太网的要求，外围芯片通过spi接口或者fsmc接口与单片机芯片实现通信。
4.权利要求1-3任一项所述的水库大坝安全监测系统的预警和定位方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的水库大坝安全监测系统的预警和定位方法，其特征在于，大坝安全监测传感器组采集端数据的实时更新频率与摄像机协议上传大坝分区主机的速度保持相同，每个坝体分区内的大坝安全监测传感器组采集端数据上传到所对应的摄像机区号上，并在视频画面中显示出现数据，数据的格式为宋体、白色字体。
6.根据权利要求4所述的水库大坝安全监测系统的预警和定位方法，其特征在于，步骤6和步骤7的具体过程为：通过大坝分区主机的单片机直接对摄像机的配置协议进行配置协议包分析，将摄像机配置协议包中地理位置协议配置给解析出来，然后使用格式相对应的编码变量代替分析出来的地理位置协议，编码变量是指...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹福金，岳立峰，郝阳，王月亮，张鲁杰，宋丽俊，徐兴祯，
申请(专利权)人：山东华特智慧技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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