環境監測系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種環境監測系統，包括環境監測裝置和接收端監控系統；環境監測裝置包括具有內腔的透光球體，透光球體內腔中設置有信息采集單元和控制及傳輸單元，信息采集單元和控制及傳輸單元連接；所述接收端監控系統與所述控制及傳輸單元無線連接；所述接收端監控系統包括：接收模塊，用于接收所述控制及傳輸單元發送的環境信息；解壓編碼模塊，用于對所述環境信息進行解壓編碼；合成模塊，用于提取所述環境信息中的圖像，將所述圖像合成處理為全景圖像；指令模塊，用于發出控制指令至所述控制及傳輸單元，控制所述信息采集單元。本發明具有體積小、成本低、移動靈活等優點，能及時地提供應急現場的實際情況。
【專利說明】環境監測系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及應急通信【技術領域】，特別是涉及一種環境監測系統。
【背景技術】
[0002]當前，人類社會要面對諸多由于自然災害或人為因素所導致的突發性事件，比如面臨火災情況解救被困人員、遇到地震災情進行現場救援、發生礦難進行井下救援、執行解救人質任務遭遇綁匪的攻擊等。針對諸如此類的特殊情況，由于無法了解現場的具體情況，對于進入這些存在大量未知因素的危險區域進行現場救援，會給現場救援人員造成極大的生命安全威脅。
[0003]目前出現了許多進行突發性事件應急偵測的系統，最典型的有無人偵察機和移動機器人等，其應用也日益廣泛。然而這些系統造價高昂、體積較大、移動方式受限，特別是在具有空間限制的特殊場景其功能將受到很大局限，不能很好地滿足大部分實際應急應用的需求。比如發生火災的高層住宅，無人機根本無法進入現場，移動機器人也會因為火災現場的凌亂而無法前進；而一般發生突發事件，救援人員最為關注的是應急現場的實際情況，如何快速地獲知具體情況也是亟待解決的問題。
【發明內容】
[0004]基于此，本發明提供一種環境監測系統，具有體積小、成本低、移動靈活等優點，能及時地提供應急現場的實際情況。
[0005]一種環境監測系統，包括環境監測裝置和接收端監控系統；
[0006]所述環境監測裝置包括具有內腔的透光球體，所述透光球體內腔中設置有信息采集單元和控制及傳輸單元，所述信息采集單元和所述控制及傳輸單元連接；
[0007]所述信息采集單元用于采集環境信息；其中，所述環境信息包括圖像；所述控制及傳輸單元用于將所述環境信息進行壓縮編碼后通過無線網絡發送給所述接收端監控系統；
[0008]所述接收端監控系統與所述控制及傳輸單元無線連接；所述接收端監控系統包括:
[0009]接收模塊，用于接收所述控制及傳輸單元發送的環境信息；
[0010]解壓編碼模塊，用于對所述環境信息進行解壓編碼；
[0011]合成模塊，用于提取所述環境信息中的圖像，將所述圖像合成處理為全景圖像；
[0012]指令模塊，用于發出控制指令至所述控制及傳輸單元，控制所述信息采集單元。
[0013]上述環境監測系統，在透光球體的內腔中設有信息采集單元和與其連接的控制及傳輸單元，本發明裝置可由專業人員拋入需監測區域，能深入應急現場，信息采集單元根據需要采集現場的信息，比如可拍攝現場情況照片、采集語音數據和其他環境數據等，然后通過控制及傳輸單元輸出上述采集的環境信息至接收端監控系統；接收端監控系統接收所述環境信息，提取其中的圖像，運用圖像合成處理技術合成全景圖像，能及時還原應急現場的具體情況。
[0014]本發明體積小、成本低、操作簡單，能應用于情況不明、高度危險、人員無法接近且使用通常手段無法實施檢測的區域；透光球體能代替專業人員進入事故發生環境，減少了人員受意外傷害的可能性；透光球體具有移動靈活的特點，方便適用于多種特殊場景，具有廣泛用途；透光球體內設計的各個單元具有高度集成性，可以根據需要集成多種類型的信息采集單元，能一次性完成多種信息數據的采集。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明環境監測系統在一實施例中環境監測裝置的結構示意圖。
[0016]圖2為圖1透光球體內腔中信息采集單元的結構示意圖。
[0017]圖3為本發明環境監測系統中在一實施例中的結構示意圖。
[0018]圖4為圖3中接收端監控系統的結構示意圖。
[0019]圖5為環境監測裝置在另一實施例中的結構示意圖。
[0020]圖6為視頻傳感器的設置示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。
[0022]一種環境監測系統，包括環境監測裝置和接收端監控系統；
[0023]所述環境監測裝置包括具有內腔的透光球體，所述透光球體內腔中設置有信息采集單元和控制及傳輸單元，所述信息采集單元和所述控制及傳輸單元連接；
[0024]所述信息采集單元用于采集環境信息；其中，所述環境信息包括圖像；所述控制及傳輸單元用于將所述環境信息進行壓縮編碼后通過無線網絡發送給所述接收端監控系統，能減少數據容量，提高傳輸速率；
[0025]如圖1所示，示出了其中一種環境監測裝置的結構示意圖，圖2示出了所述透光球體10內腔101中信息采集單元20的結構示意圖，在本實施例中，所述信息采集單元20可包括多個視頻傳感器21、音頻傳感器22和/或環境信息采集傳感器23，所述視頻傳感器21、音頻傳感器22、環境信息采集傳感器23都與所述控制及傳輸單元24連接；所述透光球體10設置有多個與其內腔相通的通孔102，所述視頻傳感器21、音頻傳感器22、環境信息采集傳感器23、所述控制及傳輸單元24和所述電源25分別固定在各個通孔102中；所述視頻傳感器21、音頻傳感器22和環境信息采集傳感器23都與所述控制及傳輸單元24連接，所述控制及傳輸單元24能將視頻傳感器21、音頻傳感器22和環境信息采集傳感器23采集的數據輸出，同時還可包括電源25,為各個傳感器供電。
[0026]如圖3所示，所述接收端監控系統30與所述環境監測裝置的透光球體10無線連接；如圖4所示，所述接收端監控系統30包括:
[0027]接收模塊41，用于接收所述控制及傳輸單元發送的環境信息；
[0028]解壓解碼模塊42，用于對所述環境信息進行解壓解碼；
[0029]合成模塊43，用于提取所述環境信息中的圖像，將所述圖像合成處理為全景圖像；[0030]環境監控裝置的透明球體中設置的多個視頻傳感器，各個視頻傳感器的拍攝角度不同，本模塊運用圖像合成處理技術，將多張圖像合成處理，得到全景圖像，能自動將多張有關聯的圖像合成處理為一張全景圖像，快速還原拍攝現場的具體情況，提高監控人員的監控效率。
[0031 ] 在一較佳實施例中，所述合成模塊43用于:
[0032]對所述圖像濾除噪聲；
[0033]將濾除噪聲后的所述圖像轉換為二值圖像，根據二值圖像中的像素點分布，刪除無效圖像；
[0034]在剩余圖像中，將在預設時間閾值內拍攝的圖像進行分組，獲得各個圖像集合；
[0035]對每個圖像集合內的圖像提取邊緣特征，根據邊緣特征對多張圖像進行拼接，得到全景圖像；
[0036]在本實施例中，首先對所有圖像進行降噪，濾除噪聲，提高圖像的質量；
[0037]接著對有遮擋或角度不對或采集數據不正確的圖像數據直接刪除拋棄，具體做法是將所有圖像轉換為二值圖像，讀取二值圖像中各個像素點的像素值，根據圖像中像素點的分布情況，刪除部分圖像；例如，若某個攝像頭被墻壁遮擋，則拍攝到的圖像大部分區域為墻壁，轉換為二值圖像后，該區域的像素值都為0，因此可預設像素點判斷閾值，當同個像素值的像素點分布大小或個數超過閾值，可則刪除該圖像；
[0038]在自動篩選完圖像后，可對剩余的圖像開始進行合成處理；球體內的視頻傳感器會設置采集周期，球體內設置了多個攝像頭，各個攝像頭拍攝到不同方位角度的圖像，在合成全景圖像時，進行合成的多張圖像必須是同個時間段拍攝的；因此，獲取每張圖像的參數，讀取其中的拍攝時間，根據預設的時間閾值將各張圖像進行分組，將同個時間或一個時間間隔內拍攝到的圖像分為一組，得到多個圖像集合；
[0039]對于同個集合內的多張圖像，則可提取邊緣特征，根據圖像的拍攝角度、視場方向等拍攝參數對圖像進行旋轉、平移變換，最后根據邊緣特征對多張圖像進行合成，得到全景圖像。
[0040]指令模塊44，用于發出控制指令至所述控制及傳輸單元，控制所述信息采集單元。
[0041]如圖5所示，示出了另一種環境監測裝置的結構示意圖，還包括設置在所述透光球體10內腔101中的支撐部件50，所述視頻傳感器、音頻傳感器、環境信息采集傳感器和傳輸模塊可分別固定在所述支撐部件50上；其中，所述支撐部件50可為多根支撐桿拼接組成的立體支架，形成多個支撐面，上述的各個傳感器和控制及傳輸單元24可分別安裝在不同的支撐面上。
[0042]在一較佳實施例中，所述視頻傳感器至少為四個，以保證視頻傳感器能無死角地拍攝到監測區域的圖像，各個視頻傳感器可分別設置在所述透光球體球體表面或內部，如圖6所示，示出了球體一側其中3個視頻傳感器21的示意圖，將多個視頻傳感器拍攝的圖片進行拼接，既能保證全方位無死角地獲得監測區域的全景圖片，也能較好地控制裝置成本。
[0043]在一較佳實施例中，所述環境信息米集傳感器包括以下一種或多種傳感器:溫度傳感器、濕度傳感器、有害物質傳感器、輻射傳感器，用于采集現場的溫度、濕度、有害物質含量、放射性物質含量等信息。[0044]在一較佳實施例中，還包括照明裝置，設置在所述透光球體的內腔中，與所述控制及傳輸單元連接，用于在監測區域光線不足或黑暗環境下進行照明。
[0045]在一較佳實施例中，所述透光球體可為防火隔熱的透光球體。
[0046]上述環境監控裝置的透光球體結構，具有體積小成本低即拋即用的優點，在應對情況不明、高度危險、人員無法接近且使用通常手段無法實施監測的緊急事故時，根據實際情況將一個或多個裝置拋擲到無法接近或存在安全隱患的環境中；
[0047]接收端監控系統供救援人員使用，與所述環境監測裝置的控制及傳輸單元無線連接，無線傳輸方法可以是GSM/GPRS、CDMA、3G、wif i和COFDM等方式的一種或多種，接收模塊用于接收數據，解壓解碼模塊解壓解碼數據后，由合成模塊對其中的圖像數據合成為全景圖像，專業人員還可通過指令模塊發出控制指令，通過無線網絡傳輸到所述控制及傳輸單元，控制所述視頻傳感器、音頻傳感器、環境信息采集傳感器的采集周期，以及控制所述照明裝置的開合。
[0048]運用本發明，在無法接近或存在安全隱患的環境中，多個攝像頭可以清晰地拍攝現場的視頻圖像，各種傳感器可以實時采集傳輸環境監測裝置所在位置的信息，將采集的信息傳輸到專業人員所攜帶的接收端監控系統上，專業人員可以通過顯示裝置實時顯示傳輸過來的數據，查看現場的圖像、聲音和環境等信息，綜合判斷出事故現場的具體情況，做出救援決策和控制措施。接收端也可以將所接收到的圖像、聲音和環境等各種信息轉發到指揮控制中心，供指揮控制中心了解事故現場的具體情況。
[0049]本發明環境監測裝置和系統，在透光球體的內腔中設有多個視頻傳感器、音頻傳感器、環境信息采集傳感器和控制及傳輸單元，本發明裝置可由專業人員拋入需監測區域，能深入應急現場，多個視頻傳感器設置在透光的球體內部，能全方位地拍攝現場情況，同時音頻傳感器和環境信息采集傳感器采集語音數據和其他環境數據，通過控制及傳輸單元輸出；本發明體積小、成本低、操作簡單，能應用于情況不明、高度危險、人員無法接近且使用通常手段無法實施檢測的區域；環境監測裝置能代替專業人員進入事故發生環境，減少了人員受意外傷害的可能性；環境監測裝置具有移動靈活的特點，方便適用于多種特殊場景，具有廣泛用途；環境監測裝置具有高度集成性，可以根據需要集成多種類型的信息采集單元，能一次性完成多種信息數據的采集。
[0050]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種環境監測系統，其特征在于，包括環境監測裝置和接收端監控系統； 所述環境監測裝置包括具有內腔的透光球體，所述透光球體內腔中設置有信息采集單元和控制及傳輸單元，所述信息采集單元和所述控制及傳輸單元連接； 所述信息采集單元用于采集環境信息；其中，所述環境信息包括圖像； 所述控制及傳輸單元用于將所述環境信息進行壓縮編碼后通過無線網絡發送給所述接收端監控系統； 所述接收端監控系統與所述控制及傳輸單元無線連接；所述接收端監控系統包括: 接收模塊，用于接收所述控制及傳輸單元發送的環境信息； 解壓編碼模塊，用于對所述環境信息進行解壓編碼； 合成模塊，用于提取所述環境信息中的圖像，將所述圖像合成處理為全景圖像； 指令模塊，用于發出控制指令至所述控制及傳輸單元，控制所述信息采集單元。
2.根據權利要求1所述的環境監測系統，其特征在于，所述合成模塊用于: 對所述圖像濾除噪聲； 將濾除噪聲后的所述圖像轉換為二值圖像，根據二值圖像中的像素值分布，刪除無效圖像； 在剩余圖像中，將在預設時間閾值內拍攝的圖像進行分組，獲得各個圖像集合； 對每個圖像集合內的圖像提取邊緣特征，根據邊緣特征對多張圖像進行拼接，得到全景圖像。
3.根據權利要求1所述的環境監測系統，其特征在于，所述信息采集單元還包括多個視頻傳感器、音頻傳感器和/或環境信息采集傳感器，所述視頻傳感器、音頻傳感器、環境信息采集傳感器都與所述控制及傳輸單元連接。
4.根據權利要求3所述的環境監測系統，其特征在于，所述透光球體設置有多個與其內腔相通的通孔，所述視頻傳感器、音頻傳感器、環境信息采集傳感器和控制及傳輸單元分別固定在各個所述通孔中。
5.根據權利要求3所述的環境監測系統，其特征在于，還包括設置在所述透光球體內腔的支撐部件，所述視頻傳感器、音頻傳感器、環境信息采集傳感器和控制及傳輸單元分別固定在所述支撐部件上。
6.根據權利要求1，3至5任一項所述的環境監測系統，其特征在于，所述視頻傳感器至少是四個。
7.根據權利要求3所述的環境監測系統，其特征在于，所述環境信息采集傳感器包括以下一種或多種傳感器:溫度傳感器、濕度傳感器、有害物質傳感器、輻射傳感器。
8.根據權利要求1所述的環境監測系統，其特征在于，所述透光球體的內腔中還設置有照明裝置，與所述控制及傳輸單元連接。
9.根據權利要求1所述的環境監測系統，其特征在于，所述透光球體為防火隔熱的透光球體。
【文檔編號】H04N7/18GK103647936SQ201310589925
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月20日 優先權日:2013年11月20日
【發明者】杜文元, 林凡, 黃建青 申請人:廣州杰賽科技股份有限公司