基于空间关系的城市管理应急联动系统及方法

摘要

本发明涉及智慧城市领域，具体涉及一种基于空间关系的城市管理应急联动系统及方法，系统包括后台终端、服务器、图像采集设备、以及多个设置在业务场景中的被测物、监控设备和传感设备，所述传感设备设置在被测物上；服务器包括：虚拟场景建立模块，用于获取图像采集设备采集到的平面场景图像，根据平面场景图像生成三维虚拟场景；扫描范围生成模块，用于预先输入各监控设备的安装坐标信息和可视半径，并在三维虚拟场景中确定各个监控设备的扫描范围；故障检测模块，用于实时接收传感设备的检测信号，若检测信号为故障信号，则判定被测物疑似故障。采用本方案能够解决城市管理应急联动执行效率偏低的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及智慧城市领域，具体涉及一种基于空间关系的城市管理应急联动系统及方法。

背景技术

城市应急联动系统是综合各种城市应急服务资源，统一指挥、联合行动，能够为市民提供相应的紧急救援服务，为城市的公共安全提供强有力的保障。在发达国家的许多城市中，城市应急联动系统已经变成人民日常生活中一个不可或缺的组成部分，甚至成为显示城市管理水平的标志性工程。然而，传统的指挥调度或应急联动系统基本采用系统直接调用文字预案，由人工操作联系相关部门手动调取现场监控设备，由于人工的参与环节过多，产生了很多不确定因素和误操作的风险，直接导致案件解决的效率低下，设施出现问题时，无法得到及时处理。

例如，某处的井盖出现被偷盗/破坏事件时，现有技术就难以及时进行处理，由于井盖通常设置在地面，行人或车辆稍不注意就发现不了井盖的问题，很容易导致行人或车辆发生意外事故。

发明内容

本发明意在于提供一种基于空间关系的城市管理应急联动系统及方法，能够解决执行效率偏低的问题。

本发明提供的基础方案为：基于空间关系的城市管理应急联动系统，包括后台终端、服务器、图像采集设备、以及多个设置在业务场景中的被测物、监控设备和传感设备，所述传感设备设置在被测物上；服务器包括：

虚拟场景建立模块，用于获取图像采集设备采集到的平面场景图像，根据平面场景图像生成三维虚拟场景；

扫描范围生成模块，用于预先输入各监控设备的安装坐标信息和可视半径，并在三维虚拟场景中确定各个监控设备的扫描范围；

故障检测模块，用于实时接收传感设备的检测信号，若检测信号为故障信号，则判定被测物疑似故障，并在三维虚拟场景中定位被测物的坐标信息；

匹配模块，用于根据疑似故障被测物的坐标信息判断其所属的扫描范围，基于扫描范围确定监控设备；并向该监控设备发送控制指令，控制监控设备对被测物进行抓拍，得到待识别图像；

识别结果分析模块，用于接收并处理待识别图像，根据图像识别算法判断被测物是否故障，如果是，则判定被测物故障，并生成第一提示信息；反之，则判定传感设备故障，并生成第二提示信息；

输出模块，用于将第一提示信息或第二提示信息发送至后台终端。

本发明的工作原理及优点在于：

采用本方案，首先通过图像采集设备获取业务场景中的平面场景图像，再将平面场景图像发送至服务器中，由虚拟场景建立模块根据平面场景图像得到三维虚拟场景；然后再根据业务场景中监控设备的安装坐标和可视半径确定扫描范围，通过实时接收传感设备的检测信号，如果检测信号为故障信号(可通过设置微处理器，将采集数据与预设值进行比较的方式实现)，则说明被测物发生故障；由匹配模块根据被测物的坐标信息判断疑似故障被测物所属的扫描范围，确定能够抓拍该被测物的监控设备；通过拍摄被测物图像，根据图像识别算法判断被测物是否故障，如果是，则说明被测物故障；反之，则说明传感设备存在故障；最后将提示信息发送至后台终端，告知管理人员具体的故障分析结果，便于管理人员根据提示信息制定相应的解决方案，从而提升执行效率。

进一步，所述虚拟场景建立模块包括：

三维模型生成子模块，用于接收图像采集设备采集到的平面场景图像，分别提取平面场景图像中的几何信息和内容信息，得到平面场景图像中各个二维元素的几何信息和内容信息；并根据各个二维元素的几何信息和内容信息分别确定与二维元素相对应的三维立体模型；所述几何信息包括几何形状的类型、几何形状的图案和所述几何形状对应的坐标；

三维虚拟场景建立子模块，用于在各个二维元素的几何形状对应的坐标处，分别绘制与所述二维元素相对应的三维立体模型并生成三维虚拟场景。

有益效果：本方案提供了一种根据平面场景图像生成三维虚拟场景的具体方式。

进一步，所述内容信息包括：颜色信息、纹理信息和文字信息。

有益效果：能够使三维虚拟场景中的图像更为精细，便于后台监控人员的观察。

进一步，所述传感设备包括用于检测井盖故障信息的低功耗GPS传感器、低功耗光敏传感器和低功耗压敏传感器。

有益效果：采用光敏传感器能够检测井盖是否打开，压敏传感器能够检测井盖是否被撬开，GPS传感器能够检测井盖是否被偷运走。

本发明还提供了一种基于空间关系的城市管理应急联动方法，包括如下步骤：

S1、获取图像采集设备采集到的平面场景图像，根据平面场景图像生成三维虚拟场景；

S2、通过预先输入各监控设备的安装坐标信息和可视半径，并在三维虚拟场景中确定各个监控设备的扫描范围；

S3、实时接收传感设备的检测信号，若检测信号为故障信号，则判断被测物疑似故障，并在三维虚拟场景中定位被测物的坐标信息；

S4、根据疑似故障被测物的坐标信息判断其所属的扫描范围，基于扫描范围确定监控设备；并向该监控设备发送控制指令，控制监控设备对被测物进行抓拍，得到待识别图像；

S5、接收并处理待识别图像，根据图像识别算法判断被测物是否故障，如果是，则判定被测物故障，并生成第一提示信息；反之，则判定传感设备故障，并生成第二提示信息；

S6、将第一提示信息或第二提示信息发送至后台终端。

有益效果：本方案首先根据业务场景中的平面场景图像，得到三维虚拟场景；再根据业务场景中监控设备的安装坐标和可视半径确定扫描范围；然后，通过实时接收传感设备的检测信号，如果检测信号为故障信号，则说明被测物发生故障；紧接着，再根据坐标信息判断疑似故障被测物所属的扫描范围，从而确定能够抓拍该被测物的监控设备；再通过拍摄被测物图像，根据图像识别算法判断被测物是否故障，如果是，则说明被测物故障；反之，则说明传感设备存在故障；最后再将提示信息发送至后台终端。告知管理人员具体的故障分析结果，便于管理人员根据提示信息制定相应的解决方案，从而提升执行效率。

进一步，所述步骤S1中具体还包括步骤：

S10、接收图像采集设备采集到的平面场景图像，分别提取平面场景图像中的几何信息和内容信息，得到平面场景图像中各个二维元素的几何信息和内容信息；并根据各个二维元素的几何信息和内容信息分别确定与二维元素相对应的三维立体模型；所述几何信息包括几何形状的类型、几何形状的图案和所述几何形状对应的坐标；

S11、在各个二维元素的几何形状对应的坐标处，分别绘制与所述二维元素相对应的三维立体模型并生成三维虚拟场景。

有益效果：采用本方案，能够实现对业务场景的三维模型搭建。

进一步，所述步骤S10中的内容信息包括：颜色信息、纹理信息和文字信息。

有益效果：采用本方案，结合颜色、纹理和文字对三维立体模型进行构建，能够使三维虚拟场景中的图像更为精细。

进一步，所述步骤S3中的传感设备包括用于检测井盖故障信息的低功耗GPS传感器、低功耗光敏传感器和低功耗压敏传感器。

有益效果：本方案中，采用光敏传感器能够检测井盖是否打开，压敏传感器能够检测井盖是否被撬开，GPS传感器能够检测井盖是否被偷运走。

附图说明

图1为本发明实施例一的逻辑框图；

图2为本发明实施例二的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

实施例一

如图1所示，基于空间关系的城市管理应急联动系统，包括后台终端、服务器、图像采集设备、以及多个设置在业务场景中的被测物、监控设备和传感设备，所述传感设备设置在被测物上；服务器包括：

虚拟场景建立模块，用于获取图像采集设备采集到的平面场景图像，根据平面场景图像生成三维虚拟场景；具体的，虚拟场景建立模块包括：

三维模型生成子模块，用于接收图像采集设备采集到的平面场景图像，分别提取平面场景图像中的几何信息和内容信息，得到平面场景图像中各个二维元素的几何信息和内容信息；并根据各个二维元素的几何信息和内容信息分别确定与二维元素相对应的三维立体模型；所述几何信息包括几何形状的类型、几何形状的图案和所述几何形状对应的坐标；所述内容信息包括：颜色信息、纹理信息和文字信息。

三维虚拟场景建立子模块，用于在各个二维元素的几何形状对应的坐标处，分别绘制与所述二维元素相对应的三维立体模型并生成三维虚拟场景。

扫描范围生成模块，用于预先输入各监控设备的安装坐标信息和可视半径，并在三维虚拟场景中确定各个监控设备的扫描范围；

故障检测模块，用于实时接收传感设备的检测信号，若检测信号为故障信号，则判定被测物疑似故障，并在三维虚拟场景中定位被测物的坐标信息；本实施例中，所述传感设备具体包括用于检测井盖故障信息的低功耗GPS传感器、低功耗光敏传感器和低功耗压敏传感器。

匹配模块，用于根据疑似故障被测物的坐标信息判断其所属的扫描范围，基于扫描范围确定监控设备；并向该监控设备发送控制指令，控制监控设备对被测物进行抓拍，得到待识别图像；

识别结果分析模块，用于接收并处理待识别图像，根据图像识别算法判断被测物是否故障，如果是，则判定被测物故障，并生成第一提示信息；反之，则判定传感设备故障，并生成第二提示信息；

输出模块，用于将第一提示信息或第二提示信息发送至后台终端。

具体来说，本实施例可以通过无人机搭载摄像头从不同角度拍摄目标区域，或是通过扫描雷达对目标区域进行扫描，从而得到倾斜数据以及点云数据，倾斜数据和点云数据包含目标区域的几何信息和内容信息，再根据这些数据完成业务场景三维模型的搭建。由于数据库中预先记录有业务场景中各个传感设备在三维模型中的位置信息；所以，当存在任一传感设备输出的检测信号为故障信号时，则可以直接由故障检测模块从数据库中提取该传感设备的位置信息，并基于该位置信息在建立好的三维模型中进行可视化展示。能够便于管理人员在三维虚拟场景中观察发生故障点位，找到各个点位的位置关联性，有针对性的制定故障运维计划，从而提升运维效率。

此外，针对业务场景中的监控设备，如监控摄像头，可以采取预先在三维虚拟场景中输入各个监控设备的安装坐标信息和可视半径，相当于以安装坐标信息为圆心，可视半径为半径画的一个圆，圆的面积象征该摄像头的扫描范围。所以，如果报告故障信号的传感器位于扫描范围内，就说明该监控摄像头能够对故障起到辅助判断的作用，并以此达成应急联动的功能和效果；以城市中的井盖为例，在井盖的一侧设置低功耗的压力敏感传感器，若压力敏感传感器检测到压力发生变化，且最终压力为零，则说明井盖被撬开，需要调用扫描范围相符的监控摄像头拍摄该井盖的当前图像信息，然后再根据预存的井盖正常安装的图像信息识别井盖的当前图像信息，判断两图像是否一致，如果是，则被测物实际上并没有故障发生，说明传感设备存在故障；相反的，说明井盖有故障发生，传感设备报告的故障信息与事实相符；最后，再由输出模块将第一提示信息或第二提示信息发送至后台终端。便于运维人员进行了解具体的故障信息，从而加快检修效率。

基于空间关系的城市管理应急联动方法，上述系统基于本方法，包括以下步骤：

S1、获取图像采集设备采集到的平面场景图像，根据平面场景图像生成三维虚拟场景；本实施例中，步骤S1中具体还包括步骤：S10、接收图像采集设备采集到的平面场景图像，分别提取平面场景图像中的几何信息和内容信息，得到平面场景图像中各个二维元素的几何信息和内容信息；并根据各个二维元素的几何信息和内容信息分别确定与二维元素相对应的三维立体模型；所述几何信息包括几何形状的类型、几何形状的图案和所述几何形状对应的坐标；内容信息包括颜色信息、纹理信息和文字信息；S11、在各个二维元素的几何形状对应的坐标处，分别绘制与所述二维元素相对应的三维立体模型并生成三维虚拟场景。

S2、通过预先输入各监控设备的安装坐标信息和可视半径，并在三维虚拟场景中确定各个监控设备的扫描范围；

S3、实时接收传感设备的检测信号，若检测信号为故障信号，则判断被测物疑似故障，并在三维虚拟场景中定位被测物的坐标信息；其中的传感设备包括用于检测井盖故障信息的低功耗GPS传感器、低功耗光敏传感器和低功耗压敏传感器。

S4、根据疑似故障被测物的坐标信息判断其所属的扫描范围，基于扫描范围确定监控设备；并向该监控设备发送控制指令，控制监控设备对被测物进行抓拍，得到待识别图像；

S5、接收并处理待识别图像，根据图像识别算法判断被测物是否故障，如果是，则判定被测物故障，并生成第一提示信息；反之，则判定传感设备故障，并生成第二提示信息；

S6、将第一提示信息或第二提示信息发送至后台终端。

实施例二

实施例二中的标记包括：井盖1、排水孔2、锁止棍3、气囊4、弹簧5、电伸缩杆6。

与实施例一不同的是，本实施例中，如图2所示，在低洼易积水的地带的井盖1处，井盖1旁地面上开有第一锁孔，井盖1的侧面开有第二锁孔；还包括锁止棍3，锁止棍3的上端固定有气囊4；锁止棍3穿过第一锁孔进入第二锁孔内；井盖1底部边缘设有竖直的弹簧5，弹簧5的底部固定在安装井盖1的凹坑内，锁止棍3进入第二锁孔内时，弹簧5处于被压缩状态。

气囊4旁的地面上设有水位传感器，水位传感器与服务器通信；井盖1内固设有小型的电伸缩杆6，电伸缩杆6的杆端在井盖1的排水孔2内；井盖1内还固设有微控制器，微控制器与服务器通信；微控制器与水位传感器分别有唯一识别编号；

服务器还用于当接收到水位传感器发送的数据超过阈值时，给对应编号的微控制器发送防堵信号；微控制器用于接收到防堵信号后，控制电伸缩杆6按照预设的频率进行伸缩。

具体实施过程如下：

在低洼易积水的地带，井盖1的排水效率特别重要，如果井盖1的排水不及时，会影响到周边居民的日常生活。

但是，这些地方的排水存在两个问题，第一，由于处于低洼易积水地带，一旦下中雨或大雨，很易出现大量积水，而通过井盖1排水孔2的正常排水，即使排水孔2通畅，也需要比其他地带更多的时间才能完成排水工作；第二，由于处于低洼地带，一旦积水，很多杂质会顺着水流到这里，很容易造成井盖1排水孔2的堵塞。基于上面两个问题，这些地方的排水情况通常都不怎么理想，附近居民的生活也因此收到困扰。

使用本系统，在低洼易积水的地带的井盖1处，井盖1旁地面上开有第一锁孔，井盖1的侧面开有第二锁孔；锁止棍3穿过第一锁孔进入第二锁孔内；锁止棍3的上端固定有气囊4。当出现大量积水的情况时，气囊4在积水中会产生很大的浮力，在气囊4浮力的作用下，会将锁止棍3从第二锁孔中抽出来。为了防止锁止棍3直接抽出第一锁孔，并与气囊4一起随着水流飘到不好找的地方，可以在锁止棍3的上端固定柔性线条，并将线条固定在地上，以防止气囊4到处飘荡不易找回。

由于井盖1底部边缘设有竖直的弹簧5，弹簧5的底部固定在安装井盖1的凹坑内，锁止棍3进入第二锁孔内时，弹簧5处于被压缩状态。当锁止棍3从第二锁孔内抽出后，弹簧5会伸展开来，从而使井盖1的边缘与地面之间露出空隙，积水可以从空隙处流入井盖1下方的水道内，相当于在原有排水孔2的基础上，新增了排水的渠道，从而可以加快排水。

除此，由于气囊4旁的地面上设有水位传感器，水位传感器与服务器通信。当出现积水时，服务器会及时了解情况，并给对应的微控制器发送防堵信号，微控制器接收到防堵信号后，控制电伸缩杆6按照预设的频率进行伸缩。由于电伸缩杆6的杆端在井盖1的排水孔2内，电伸缩杆6进行伸缩时，可对井盖1的排水孔2进行疏通，防止排水孔2出现堵塞。

这样，井盖1周围出现积水时，一方面，新增了排水的渠道，另一方面，及时对排水孔2进行了防堵/排堵措施，双管齐下，从而可以实现及时的排水，尽可能的不影响周围居民的生活。

除此，由于传感设备包括低功耗GPS传感器，在雨停止后，工作人员可依据井盖1对应的GPS传感器的坐标，对该井盖1进行状态修复，即，将弹簧5重新压缩(工作人员踩在井盖1上即可实现)，并将锁止棍3重新插入第二锁孔内即可。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。