一种用于配电室的电力物联网安全警卫监控系统

摘要

本发明涉及安全警卫监控技术领域，且公开了一种用于配电室的电力物联网安全警卫监控系统，包括门禁模块和室内模块，所述门禁模块包括门禁摄像头、门禁语音播报和门禁开关，所述室内模块包括室内摄像头、室内语音播报，所述门禁语音播报和室内语音播报局域网络连接有控制计算机终端，所述控制计算机终端网络连接有局域网交换机。该用于配电室的电力物联网安全警卫监控系统，通过门禁模块，在实际运行过程中，门禁模块负责捕捉门口待进入人员的面部特征，控制计算终端通过语音播报模块与待入人员完成交互，然后依据摄像头的视觉信息确认来者其身份、头盔佩戴情况以及制服样式，对于具有进入权限且按照要求佩戴头盔与制服的运维人员，控制终端确认后控制门禁开关放行。

说明书

技术领域

本发明涉及安全警卫监控技术领域，具体为一种用于配电室的电力物联 网安全警卫监控系统。

背景技术

配电室位于电力系统的末端，起到向用户供应和分配电能的作用，为了 保障社会日常生产生活的安全，推行配电室标准化治理十分必要，我国对于 配电室的安全操作与维护出也出台了一系列的国家与地方标准。

但是随着电网的建设与发展，配电室的建设数量与密度都在快速增长， 虽然目前社会上已在配电室标准化治理上已逐渐形成了共识，但是在对区域 范围内大量配电室运维作业的实时监控与自动化管理上仍存在一系列技术问 题，如何将现有的配电室操作运维规范部署、落地，进而实现对区域内配电 网运维的高效维护，已经成为了制约我国配电领域进一步的发展的一大瓶颈， 目前市面上可考的身份验证类监控系统有较多方案，但是在应用于配电室安 全警卫监控系统场景下却主要面临方面的制约，首先，目前可靠的人脸身份 验证算法都是通过提供云端接口实现的，这与电力互联网对安全性和边缘计 算的需求是相悖的，其次，一套配电室安全警卫监控系统涉及对人脸、身份、 头盔制服等构件的多重检测，如果每一类构件都使用特定的神经网络进行训 练与部署，则存在计算量太大的困扰，不利于系统的轻量化设计，最后，目 前自动化的身份验证门禁系统几乎都是基于视觉技术实现的，该模式极其容 易受到照片、视频等方式的攻击从而使非法人员进入电力运维场地内，这对 于极端强调安全性的电力运维领域是不可接受的。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于配电室的电力物联网安全 警卫监控系统，具备自动化水平高和节约人力成本的优点，解决了神经网络 结构对多种类目标(头盔、制服等典型工况构件)检测的适配与泛化问题。

(二)技术方案

为实现上述自动化水平高和节约人力成本的目的，本发明提供如下技术 方案：一种用于配电室的电力物联网安全警卫监控系统，包括门禁模块和室 内模块，所述门禁模块包括门禁摄像头、门禁语音播报和门禁开关，所述室 内模块包括室内摄像头、室内语音播报，所述门禁语音播报和室内语音播报 局域网络连接有控制计算机终端，所述控制计算机终端网络连接有局域网交 换机。

优选的，所述控制计算终端作为本系统的中枢通过局域网络和串行总线 并行控制模块内的硬件设备。

优选的，所述门禁摄像头网络连接有身份认证模块，所述身份认证模块 包括原始视频帧、人脸捕捉器、身份验证、头盔检测器、逻辑判断单元和准 入人员数据库。

优选的，所述门禁摄像头电连接有原视频帧，原视频帧电连接有人脸捕 捉器，所述人脸捕捉器电连接有身份验证。

优选的，所述原视频帧电连接有头盔检测器，所述头盔检测器电连接有 逻辑判断单元，所述身份验证电连接有准入人员数据库。

优选的，所述逻辑判断单元与门禁语音播报、门禁控制和室内语音播报 均为电连接。

优选的，所述逻辑判断单元包括校正后的待进入人脸照片、数据库的合 法人员、体征提取器、归一化分布(相识度距离计算)和身份验证结果。

优选的，所述人脸捕捉器电连接有特征提取器，所述特征提取器与准入 人员数据库网络连接，所述人脸捕捉器捕捉校正后的待进入者人脸照片，所 述准入数据库提供数据库的合法人员。

优选的，所述特征提取器网络连接有归一化分布(相识度距离计算)，所 述归一化分布(相识度距离计算)网络连接有身份验证结果。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种用于配电室的电力物联网安全警卫 监控系统，具备以下有益效果：

1、该用于配电室的电力物联网安全警卫监控系统，通过该安全警卫报警 主机，单一中控平台即可依托电力物联网对某一区域内的大量配电室进行实 时、并行的操作运维监控，并对运维过程给予记录存储，这会极大提升区域 配电网络的运行效率，同时节省大量的人力成本，通过门禁模块，在实际运 行过程中，门禁模块负责捕捉门口待进入人员的面部特征，控制计算终端通 过语音播报模块与待入人员完成交互，然后依据摄像头的视觉信息确认来者 其身份、头盔佩戴情况以及制服样式，对于具有进入权限且按照要求佩戴头盔与制服的运维人员，控制终端确认后控制门禁开关放行，通过设置室内模 块，室内模块会实时监控在室内工作人员的头盔和制服穿戴情况，对于未按 照安全规范要求佩戴头盔与制服的行为，控制计算终端会控制语音播报电路 给予提示，同时在数据库中留下记录。

2、该用于配电室的电力物联网安全警卫监控系统，通过设置身份验证， 先通过人脸捕捉器负责将视频帧中待进入人员的面部图像进行识别、截取和 校正，身份验证模块是将人脸捕捉器获得的人脸图片与准入人员数据库的数 据进行对比，通过1:N身份验证算法判断目前的带进入人员是否具有进入配 电室的权限，头盔检测模块则是在原始视频帧上直接检测并捕捉头盔构件， 身份验证与头盔检测的结果最后一并输入逻辑判断单元进行综合处理，最终 结果通过语音播报(通知待进入者是否准入并提醒佩戴头盔)与门禁控制(开门 或不动作)加以体现，整套电力物联网安全警卫报警主机既可以自主布线在配 电室内独立运行，也可以依托配电室内的交换机并入电力物联网，在接入电 力物联网的情况下，控制计算终端做出检测结果或记录均可以通过电力物联 网上传至远端中控机构，实现对配电室操作运维规范的在线监控与集中管理。

附图说明

图1为本发明电力物联网安全警卫报警主机架结构示意图；

图2为本发明身份验证结构示意图；

图3为本发明算法流程结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 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做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，一种用于配电室的电力物联网安全警卫监控系统，包括门 禁模块和室内模块，所述门禁模块包括门禁摄像头、门禁语音播报和门禁开 关，所述室内模块包括室内摄像头、室内语音播报，所述门禁语音播报和室 内语音播报局域网络连接有控制计算机终端，所述控制计算机终端网络连接 有局域网交换机，在实际运行过程中，门禁模块负责捕捉门口待进入人员的 面部特征，控制计算终端通过语音播报模块与待入人员完成交互，然后依据 摄像头的视觉信息确认来者其身份、头盔佩戴情况以及制服样式，对于具有 进入权限且按照要求佩戴头盔与制服的运维人员，控制终端确认后控制门禁 开关放行，相对于门禁模块，室内模块会实时监控在室内工作人员的头盔和 制服穿戴情况，对于未按照安全规范要求佩戴头盔与制服的行为，控制计算 终端会控制语音播报电路给予提示，同时在数据库中留下记录，整套电力物 联网安全警卫报警主机既可以自主布线在配电室内独立运行，也可以依托配 电室内的交换机并入电力物联网，在接入电力物联网的情况下，控制计算终 端做出检测结果或记录均可以通过电力物联网上传至远端中控机构，实现对 配电室操作运维规范的在线监控与集中管理，身份认证功能包含三个组成部 分，分别是人脸捕捉器，身份验证单元以及活体检测单元，其中人脸捕捉器 负责将视频帧中待进入人员的面部图像进行识别、截取和校正，身份验证模 块是将人脸捕捉器获得的人脸图片与准入人员数据库的数据进行对比，通过 1:N身份验证算法判断目前的带进入人员是否具有进入配电室的权限，头盔检 测模块则是在原始视频帧上直接检测并捕捉头盔构件，身份验证与头盔检测 的结果最后一并输入逻辑判断单元进行综合处理，最终结果通过语音播报(通 知待进入者是否准入并提醒佩戴头盔)与门禁控制(开门或不动作)加以体现， 身份验证使用1:N身份验证方案，其流程是将待进入者的面部截取头像与数 据库中的每一个合法进入者进行对比，在对比前，首先使用Insight-Face神 经网络对待进入者头像与合法人员头像进行嵌入处理，得到两者各自的面部 特征向量，通过对比这两个特征向量的相似度，即可确定待进入者的身份是 否就是目前对比的合法人员，在现实应用中，非法进入者很可能利用合法人 员的视频或者图片突破视频身份验证机制，因此在在部署基于视觉数据的身 份验证功能时，一个不可缺少的部分是活体检测功能，通过分析原始视频帧 的色彩纹理来应对可能的攻击，具体实现上是利用二进制描述符来分析图像 帧在亮度和色度通道中的颜色纹理信息，通过一种改良的运输问题求解方法 来计算两个概率分布函数P，Q间的相似度距离，P，Q的定义如公式(A)所示， 其处理算法如公式(B)-(C)所示，基本思想是求解将分布P转变为分布Q所需 要使用的最小变化量，其中{fi,j}表示由P中第i个元素转移到Q分布中第j 个元素的调用比例(单位1‰),{di,j}表示两个元素在横轴上的距离|i–j|， 公式(C)所示的是相似度算法在做规划时的限制条件，在实际计算中，会对P,Q 两分布间的转变过程进行线性规划并取与数量最小的结果作为分布间的相似 度距离度量，这样处理的好处是在P,Q间微小差别不会引起结果的非线性失 真情况，保证了1：N身份验证的准确度，计算公式为：

P＝f

根据HSV和YCbCr两种通道色彩对视频帧进行分解，然后将分解后的通道图 分解为9×9的子域，对于HSV空间的每个子域内的像素点，将其进一步细分 为3×3的像素块，并通过如下公式(1)实现对像素块中的数据进行嵌入操作：

其中(x_c,y_c)为3×3像素块的中心点，其像素的值为i_c，i_p表示区 域内其他像素的值，为第个像素点，公式(2)中的s(x)为符号函数，通过 上述方法，该发明可以获得各个像素块中像素点的编码值，通过将这些编码 值链接并作为该像素块的中心点阈值，即得到该像素块的色彩局部二进制描 述符，即公式(1)中的LBP值，

为了区别HSV并拓展异构的检测结果，对YCbCr图进行了区别处理，对 于颜色空间下获得的像素块，处理算法公式为：

公式(3)中，是邻域的中心点，r_n(＝0,…,-1)为周围邻域点的 像素值，r_c为中心点的像素值，其中为周围邻域的半径，为周围邻域点 的个数，公式(3)中的()定义如公式(4)所示：

其中，公式(4)中的()为符号函数，定义如公式(5)，当≥0时， ()＝1，否则()＝0：

通过将色彩纹理检测算法与身份验证算法融合，系统能够在实现高精度 身份验证的同时，有效地识别伪造人脸对人脸识别安防系统的攻击。

综上所述，该用于配电室的电力物联网安全警卫监控系统，通过该安全 警卫报警主机，单一中控平台即可依托电力物联网对某一区域内的大量配电 室进行实时、并行的操作运维监控，并对运维过程给予记录存储，这会极大 提升区域配电网络的运行效率，同时节省大量的人力成本，通过门禁模块， 在实际运行过程中，门禁模块负责捕捉门口待进入人员的面部特征，控制计 算终端通过语音播报模块与待入人员完成交互，然后依据摄像头的视觉信息 确认来者其身份、头盔佩戴情况以及制服样式，对于具有进入权限且按照要求佩戴头盔与制服的运维人员，控制终端确认后控制门禁开关放行，通过设 置室内模块，室内模块会实时监控在室内工作人员的头盔和制服穿戴情况， 对于未按照安全规范要求佩戴头盔与制服的行为，控制计算终端会控制语音 播报电路给予提示，同时在数据库中留下记录。

并且，该用于配电室的电力物联网安全警卫监控系统，通过设置身份验 证，先通过人脸捕捉器负责将视频帧中待进入人员的面部图像进行识别、截 取和校正，身份验证模块是将人脸捕捉器获得的人脸图片与准入人员数据库 的数据进行对比，通过1:N身份验证算法判断目前的带进入人员是否具有进 入配电室的权限，头盔检测模块则是在原始视频帧上直接检测并捕捉头盔构 件，身份验证与头盔检测的结果最后一并输入逻辑判断单元进行综合处理， 最终结果通过语音播报(通知待进入者是否准入并提醒佩戴头盔)与门禁控制 (开门或不动作)加以体现，整套电力物联网安全警卫报警主机既可以自主布 线在配电室内独立运行，也可以依托配电室内的交换机并入电力物联网，在 接入电力物联网的情况下，控制计算终端做出检测结果或记录均可以通过电 力物联网上传至远端中控机构，实现对配电室操作运维规范的在线监控与集 中管理。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来 将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示 这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、 “包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系 列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明 确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有 的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素， 并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同 要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而 言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行 多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限 定。