CN116546169A - 一种基于数字孪生的园区安防问题快速响应的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于数字孪生的园区安防问题快速响应的方法，涉及智慧安防技术领域，构建服务平台，并在服务平台内构建数据库和若干个模型库；通过安防设备获取视频信息、人员人脸图像信息、室内烟雾浓度以及视场内物体的温度，上传至服务平台，构建数据库，并与样本数据构建数字孪生模型，根据安防数据与样本数据映射关系，构建虚拟数字空间，对获得的安防数据进行诊断，根据诊断结果，生成园区安防调度，获取对应的安防响应策略。实现一种基于数字孪生的园区安防问题快速响应的方法，利用数字孪生模型，集人员识别、视频记录以及预防火情于一体，统一调配多种类型设备并联动控制，大大提高了园区安防能力。
Description
技术领域
本发明涉及智慧安防技术领域，具体是一种基于数字孪生的园区安防问题快速响应的方法。
背景技术
近年来，随着产业的不断升级发展，对于园区安全管理和安防的重心加大，同时，园区安防问题逐渐显现，传统园区安防常用于特定区域范围，缺乏系统联动，只能单独控制，而且多用于事后证据，不能做到提前预警，安防保障不够完善，所以传统园区安防已经不能满足市场需求了。因此，对园区安防进行联动控制，园区360度无死角监控覆盖，针对园区特定地点重点检查以及监测到险情提前预警，是区别于传统安防的有效改进，具有重要的理论和现实意义；
本发明基于智慧安防技术，利用数字孪生模型，通过虚实交互反馈，数据融合分析，决策优化等手段建立虚拟数字空间，并对获得的安防数据进行诊断，根据诊断结果，生成园区安防调度，从而更好的针对园区安防问题做出快速响应策略；为此，现提供一种基于数字孪生的园区安防问题快速响应的方法。
发明内容
本发明的目的在于为了解决的问题，而提出一种基于数字孪生的园区安防问题快速响应的方法，对园区出现的异常情况，通过构建数字孪生模型，并在数字孪生模型内构建虚拟数字空间，并在虚拟数字空间中对获得的安防数据进行诊断，根据诊断结果，生成园区安防调度，获取对应的安防响应策略，进而增强园区安防能力，减少意外事件的发生，并对有概率发生的险情做出预警。
本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种区别于传统园区安防的基于数字孪生的新型园区安防问题快速响应的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
步骤S1：构建服务平台，并在服务平台内构建数据库和若干个模型库；
步骤S2：通过安装在园区内的安防设备获取对应的安防数据，将所获得的安防数据上传至对应的数据库中，并根据数据库内的安防数据和模型库内的样本数据构建数字孪生模型；
步骤S3：在数字孪生模型内根据安防数据与样本数据映射关系，构建虚拟数字空间，并在虚拟数字空间中对获得的安防数据进行诊断；
步骤S4：根据诊断结果，生成园区安防调度，获取对应的安防响应策略。
进一步的，构建所述模型库的过程如下：
根据需求在园区内设置视频采集终端、烟雾传感器以及红外热成像仪，用以采集样本数据和安防数据；
根据所获得的样本数据，构建对应的模型库。
所述数据库的构建过程如下：
所述安防设备包括高清摄像头，红外热成像仪和烟雾传感器；
所述安防数据包括实时视频信息，视场内物体实时温度和烟雾浓度；
设置采样周期；
通过设置于园区出入口的视频采集终端获取实时视频信息，将每五分钟实时采集的视频信息划分为一个周期；
根据所获得的视频信息识别进出园区的人员人脸信息；需要进一步说明的是，在具体实施过程中，当获取到的是重复人脸和非人脸时，直接忽略，均不上传至服务平台；
通过设置在园区内的红外热成像仪获取视场内物体实时温度，将每五分钟实时采集的物体温度划分为一个周期；
通过设置在园区内的烟雾传感器获取烟雾传感器所在位置的烟雾浓度，将每五分钟实时采集的烟雾浓度划分为一个周期；
根据所设置的采样周期，将每个采样周期内所获得的安防数据上传至服务平台，并根据所上传的安防数据构建对应的数据库；将当前采样周期所获得的安防数据记为实时安防数据，将历史采样周期所获得的安防数据记为历史安防数据。
构建所述数字孪生模型的过程包括：
获取所述安防设备的三维坐标，根据所述安防设备的三维坐标，使园区内监控的视频信息与建筑物的位置实时对应；园区内人员与建筑物的位置实时对应；视场内物体的温度和烟雾浓度与建筑物的位置实时对应，构成数字孪生模型。
将获取的安防数据进行预处理，并将预处理后的数据再输入到数字孪生模型中，所述预处理即对各设备的实时安防数据进行一系列的检查、缺失数据的处理和无效数据的处理，并对数据特征进行调节，所述数据特征的调节包括对各设备的实时安防数据进行哑编码、二值化、标准化和归一化处理。
构建所述虚拟数字空间过程包括：
获取样本数据和历史安防数据；
根据样本数据和历史安防数据，对安防设备的多维度状态进行分析，形成数字孪生模型的虚拟数字空间，并在虚拟数字空间内对所获得的实时安防数据进行诊断。
虚拟数字空间对所获得的实时安防数据的诊断过程包括：
获取实时安防数据中的视频信息和人脸图像信息，并将其与样本数据进行对比，当视频信息与样本数据对比出现不同时，表示此时园区安防出现异常，同时定位出现异常的位置；
当园区内人员数目与样本数据对比结果不同时，表示当前周期超出园区人员容纳能力，即园区内出现异常情况；
当园区室内人员数目与样本数据对比结果不同时，表示当前周期超出室内容纳能力，即园区内出现异常情况；
当对比结果相同时，表示园区无异常情况；
当人脸图像信息和样本数据对比结果有不同时，表示该人员不是园区工作人员，园区摄像头会持续监控该人员，并监控其实时位置，直至该人员离开园区；当对比结果相同时，表示园区正常；
获取实时安防数据的烟雾浓度和物体的温度，以及上一个周期的物体温度烟雾浓度；
当实时安防数据与样本数据的对比结果有不同时，表示园区安防出现异常，当对比结果相同时，表示园区正常；
同时对比历史安防数据与实时安防数据的不同，确定温度和烟雾浓度变化持续时常以及变化开始的时间点；需要进一步说明的是，在具体实施过程中，在对比上一个周期与实时安防数据不同时，当上一个周期的安防数据与实时安防数据相同时，需要调用上两个周期的安防数据，直至与实时安防数据不同时才停止对比；
根据当前周期、上一周期以及样本数据的对比分析，根据对比分析结果对异常点在下一周期的变化进行预测。
根据构建的数字孪生模型的虚拟数字空间，获取安防数据的诊断结果，当诊断结果为异常时，表示园区安防出现问题，需要生成园区安防调度，获取对应的安防响应策略。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过利用智慧安防技术，首先构建服务平台，并在服务平台内构建数据库和若干个模型库；并通过高清摄像头获取视频信息和人员人脸图像信息，以及通过烟雾传感器获取室内烟雾浓度和红外热成像仪获取视场内物体的温度，将这些数据信息保存在数据库中，并利用数据库内的安防数据和模型库内的样本信息构建数字孪生模型；在数字孪生模型内根据安防数据与样本数据映射关系，构建虚拟数字空间，并在虚拟数字空间中对获得的安防数据进行诊断，根据诊断结果，生成园区安防调度，获取对应的安防响应策略。实现一种基于数字孪生的园区安防问题快速响应的方法，利用数字孪生模型，集人员识别、视频记录以及预防火情于一体，统一调配多种类型设备并联动控制，大大提高了园区安防能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的原理图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
为了克服现有园区安防问题响应方法中存在的不足，本发明提供了一种基于数字孪生的园区安防问题快速响应的方法，能实现根据数字孪生模型，对于园区出现的安防问题，做出快速响应；
如图1所示，本发明为一种基于数字孪生的园区安防问题的快速响应的方法，包括以下步骤：
步骤S1：构建服务平台，并在服务平台内构建数据库和若干个模型库；
步骤S2：通过安装在园区内的安防设备获取对应的安防数据，将所获得的安防数据上传至对应的数据库中，并根据数据库内的安防数据和模型库内的样本数据构建数字孪生模型；
步骤S3：在数字孪生模型内根据安防数据与样本数据映射关系，构建虚拟数字空间，并在虚拟数字空间中对获得的安防数据进行诊断；
步骤S4：根据诊断结果，生成园区安防调度，获取对应的安防响应策略。
需要进一步说明的是，在具体实施过程中，构建模型库的过程包括：
根据需求在园区内设置视频采集终端、烟雾传感器以及红外热成像仪，用以采集样本数据和安防数据；
获取园区内员工人脸图像，标记为样本数据A；获取园区员工数目，标记为样本数据B；获取园区室内场所能容纳的最多人数，并标记为样本数据C；获取室内正常的烟雾浓度，标记为样本数据D；
在四个季节不同温度下，分别获取室外物体温度，标记为样本数据E1、E2、E3以及E4；
并将样本数据A，样本数据B，样本数据C，样本数据D和样本数据E上传至服务平台，构成模型库；
构建所述数据库的过程包括：
所述安防设备包括高清摄像头，红外热成像仪和烟雾传感器；
所述安防数据包括实时视频信息，视场内物体实时温度和烟雾浓度；
设置采样周期；
根据园区内的高清摄像头，当人员到达摄像头的有效范围时，摄像头检测出行人，对于出现的人脸进行捕捉，获取进入园区的实时人员人脸图像，将每五分钟实时采集的视频信息划分为一个周期；所述有效范围是指高清摄像头半径25米内均可以清晰监控；需要进一步说明的是，在具体实施过程中，当获取到的是重复人脸和非人脸时，直接忽略，均不存入数据库中；
进一步的，设置园区员工工作区域，对其及进行授权，授权成功的员工允许通过园区大门，否则不允许进入；当人员为非园区工作人员时，园区内摄像头会持续捕捉该人员，监控其实时位置，直至该人员离开园区；
根据红外热成像仪，获取视场中物体实时温度，将每五分钟实时采集的物体温度划分为一个周期；所述红外热成像仪的测温范围为-50℃至1000℃，可探测的距离为红外热成像仪半径10米内；
根据烟雾传感器，获取室内实时烟雾浓度，将每五分钟实时采集的烟雾浓度划分为一个周期；所述烟雾传感器的安装间距为半径7.5米，可检测的烟雾浓度范围为100至10000ppm；
根据所设置的采样周期，将每个采样周期内所获得的安防数据上传至服务平台，并根据所上传的安防数据构建对应的数据库；将当前采样周期所获得的安防数据记为实时安防数据，将历史采样周期所获得的安防数据记为历史安防数据；
构建所述数字孪生模型的过程包括：
获取所述安防设备的三维坐标，根据所述安防设备的三维坐标，使园区内监控的视频信息与建筑物的位置实时对应；园区内人员与建筑物的位置实时对应；视场内物体的温度和烟雾浓度与建筑物的位置实时对应，构成数字孪生模型；
进一步的，将获取的安防数据进行预处理，并将预处理后的数据再输入到数字孪生模型中，所述预处理即对各设备的实时安防数据进行一系列的检查、缺失数据的处理和无效数据的处理，并对数据特征进行调节，所述数据特征的处理包括对各设备的实时安防数据进行哑编码、二值化、标准化和归一化处理；
需要进一步说明的是，在具体实施过程中，建立样本数据和安防数据的映射关系，并构建虚拟数字空间；
所述构建数字孪生模型虚拟数字空间过程如下：
获取样本数据和历史安防数据；
根据样本数据和历史安防数据，对安防设备的多维度状态进行分析，形成数字孪生模型的虚拟数字空间，并在虚拟数字空间内对所获得的实时安防数据进行诊断；
所述虚拟数字空间对所获得的实时安防数据的诊断过程如下：
获取实时安防数据中的视频信息和人脸图像信息，并将其与样本数据进行对比，当视频信息与样本数据对比出现不同时，表示此时园区安防出现异常，同时定位出现异常的位置；
当园区内人员数目与样本数据对比结果不同时，表示当前周期超出园区人员容纳能力，即园区内出现异常情况；
当园区室内人员数目与样本数据对比结果不同时，表示当前周期超出室内容纳能力，即园区内出现异常情况；
当对比结果相同时，表示园区无异常情况；
当人脸图像信息和样本数据对比结果有不同时，表示该人员不是园区工作人员，园区摄像头会持续监控该访客，并监控其实时位置，直至该访客离开园区；当对比结果相同时，表示园区正常；
获取实时安防数据的烟雾浓度和物体的温度，以及上一个周期的物体温度烟雾浓度；
当实时安防数据与样本数据的对比结果有不同时，表示园区安防出现异常，当对比结果相同时，表示园区正常；
同时对比历史安防数据与实时安防数据的不同，确定温度和烟雾浓度变化持续时常以及变化开始的时间点；需要进一步说明的是，在具体实施过程中，在对比上一个周期与实时安防数据不同时，当上一个周期的安防数据与实时安防数据相同时，需要调用上两个周期的安防数据，直至与实时安防数据不同时才停止对比；
根据实时安防数据、历史安防数据以及样本数据的对比分析，根据对比分析结果对异常情况的下一周期做出预测，预测其是否会浓度增加和降低，温度升高和降低以及是否会演变成起火点；
根据构建的数字孪生模型虚拟空间，获取安防数据的诊断结果，当诊断结果为异常情况时，表示园区安防出现问题，需要生成园区安防调度，获取对应的安防响应策略。
举例说明：
当园区某处物体温度被红外热成像仪监测到温度为40摄氏度时，与样本数据对比后发现不同，判定有异常情况发生，需要调用上一个周期的安防数据，与样本数据中此物体的温度对比，若没有发现变化，则继续调用上两个温度周期，直至发现与样本数据不同的温度时，即可找出此物体发生温度异变的开始时间点，得到异变时常，并根据异变时常预测该物体在下一个周期中是否会持续升温，预测其是否有演变成起火点的可能，在视频监控室内持续观察异常温度的物体，同时迅速判断出异常物体的位置，并及时通知安保人员到达现场。
本发明提出一种基于数字孪生的园区安防问题快速响应的方法，通过利用智慧安防技术，首先构建服务平台，并在服务平台内构建数据库和若干个模型库；并通过高清摄像头获取视频信息和人员人脸图像信息，以及通过烟雾传感器获取室内烟雾浓度和红外热成像仪获取视场内物体的温度，将这些数据信息保存在数据库中，并利用数据库内的安防数据和模型库内的样本信息构建数字孪生模型；在数字孪生模型内根据安防数据与样本数据映射关系，构建虚拟数字空间，并在虚拟数字空间中对获得的安防数据进行诊断，根据诊断结果，生成园区安防调度，获取对应的安防响应策略。实现一种基于数字孪生的园区安防问题快速响应的方法，利用数字孪生模型，集人员识别、视频记录以及预防火情于一体，统一调配多种类型设备并联动控制，大大提高了园区安防能力。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (7)
1.一种基于数字孪生的园区安防问题快速响应的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：构建服务平台，并在服务平台内构建数据库和若干个模型库；
步骤S2：通过安装在园区内的安防设备获取对应的安防数据，将所获得的安防数据上传至对应的数据库中，并根据数据库内的安防数据和模型库内的样本数据构建数字孪生模型；
步骤S3：在数字孪生模型内根据安防数据与样本数据映射关系，构建虚拟数字空间，并在虚拟数字空间中对获得的安防数据进行诊断；
步骤S4：根据诊断结果，生成园区安防调度，获取对应的安防响应策略。
2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的园区安防问题快速响应的方法，其特征在于，构建所述模型库的过程包括：
根据需求在园区内设置视频采集终端、烟雾传感器以及红外热成像仪，用以采集样本数据和安防数据；
根据所获得的样本数据，构建对应的模型库。
3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的园区安防问题快速响应的方法，其特征在于，所述数据库的构建过程包括：
所述安防设备包括高清摄像头，红外热成像仪和烟雾传感器；
所述安防数据包括实时视频信息，视场内物体实时温度和烟雾浓度；
设置采样周期；
通过设置于园区出入口的视频采集终端获取实时视频信息，根据所获得的视频信息识别进出园区的人员人脸信息；
通过设置在园区内的红外热成像仪获取视场内物体实时温度；
通过设置在园区内的烟雾传感器获取烟雾传感器所在位置的烟雾浓度；
根据所设置的采样周期，将每个采样周期内所获得的安防数据上传至服务平台，并根据所上传的安防数据构建对应的数据库；将当前采样周期所获得的安防数据记为实时安防数据，将历史采样周期所获得的安防数据记为历史安防数据。
4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生的园区安防问题快速响应的方法，其特征在于，构建所述数字孪生模型的过程包括：
获取所述安防设备的三维坐标，根据所述安防设备的三维坐标，使园区内监控的视频信息与建筑物的位置实时对应；园区内人员与建筑物的位置实时对应；视场内物体的温度和烟雾浓度与建筑物的位置实时对应，构成数字孪生模型。
5.根据权利要求4所述的一种基于数字孪生的园区安防问题快速响应的方法，其特征在于，构建所述虚拟数字空间过程包括：
获取样本数据和历史安防数据；
根据样本数据和历史安防数据，对安防设备的多维度状态进行分析，形成数字孪生模型的虚拟数字空间，并在虚拟数字空间内对所获得的实时安防数据进行诊断。
6.根据权利要求5所述的一种基于数字孪生的园区安防问题快速响应的方法，其特征在于，虚拟数字空间对所获得的实时安防数据的诊断过程包括：
获取实时安防数据中的视频信息和人脸图像信息，并将其与样本数据进行对比，当视频信息与样本数据对比出现不同时，表示此时园区安防出现异常，同时定位出现异常的位置；当对比结果相同时，表示园区正常；
当人脸图像信息和样本数据对比结果有不同时，表示该人员不是园区工作人员，园区摄像头会持续监控该人员，并监控其实时位置，直至该人员离开园区；当对比结果相同时，表示园区正常；
获取安防数据中当前周期的烟雾浓度和物体的温度，以及上一个周期的物体温度烟雾浓度；
当前周期与样本数据的安防数据对比结果有不同时，表示园区安防出现异常，当对比结果相同时，表示园区正常；
同时对比安防数据的上一个周期与当前周期的不同，确定温度和烟雾浓度变化持续时常以及变化开始的时间点；
根据当前周期、上一周期以及样本数据的对比分析，根据对比分析结果对异常点在下一周期的变化进行预测。
7.根据权利要求6所述的一种基于数字孪生的园区安防问题快速响应的方法，其特征在于，根据构建的数字孪生模型虚拟数字空间，获取安防数据的诊断结果，并根据诊断结果生成园区安防调度，获取对应的安防响应策略。
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