CN219658146U - 一种行为监管装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及视频分析技术领域，本实用新型提供一种行为监管装置，包括电源模块以及与所述电源模块分别连接的通信模块、数据转发模块、数据分析模块、报警模块、定位模块；所述数据转发模块分别与通信模块和数据分析模块连接，所述数据分析模块与所述定位模块连接。本实用新型不需要使用带网络传输功能的摄像机，降低了使用成本；在作业现场采集视频数据后，立即对视频数据进行识别和分析，无需将原始视频传输到中心服务器识别和分析，有效避免了原始视频在网络传输过程中产生的冗余信息，降低了对网络稳定性的要求；可离线将违规行为进行声光报警提醒，及时提示现场施工作业人员及时整改，无需监管人员远程通过电话或其他方式督促整改。

Description

一种行为监管装置

技术领域

本实用新型涉及视频分析技术领域，尤其涉及一种行为监管装置。

背景技术

目前，各种施工现场仍然频繁发生安全事故，如***、火灾、施工作业人员人身伤亡等事故，导致这些事故发生的原因之一是施工作业人员行为不规范，如电力施工现场经常因作业人员违规抽烟引发火灾，再如作业人员不按规定佩戴安全帽致使其生命受到威胁等等。

为了避免火灾、***等安全事故的发生，从而保证安全生产，需严格规范施工现场作业人员的行为，因此不同行业、不同施工现场都有与其相适应的工人行为规范等管理办法。

但是据以往的安全事故不难发现，即便有相关管理办法的约束，工人行为规范的也很少，这就解释了为何在法律法规很健全的情况下，施工现场仍然频发安全事故，因此基于法律法规，必须采用监管设备对工人行为进行监控与分析，才能有效确保工人实际的作业行为是规范的。

现有技术中，监管设备主要包括安装在现场的球机以及位于云端的服务器。其中，球机是一种网络摄像头，可以拍摄得到作业人员现场作业的原始图像视频，并将原始图像视频通过网络发送至服务器，服务器对原始图像视频做行为分析处理，并判断现场施工人员是否规范作业。但是由于野外施工作业区域需经常发生变动、现场网络条件不稳定等因素，导致原始图像视频无法稳定传回服务器，进一步导致服务器对原始图像视频进行行为分析处理所得的结果不准确，因此传统技术的监管设备无法对作业人员的行为实行有效监管。

实用新型内容

为了解决上述现有技术中存在的技术问题,本实用新型的主要目的在于提供一种行为监管装置，以解决现有技术中因野外施工作业区域变动、弱网络条件等因素导致无法对作业人员的行为实行有效监管的问题。

第一方面，本实用新型提供了一种行为监管装置，包括电源模块以及与电源模块分别连接的通信模块、数据转发模块、数据分析模块、报警模块和定位模块；数据转发模块分别与通信模块和数据分析模块连接，数据分析模块与定位模块连接；

电源模块包括电池和变压器，电池包括充电接口，电源模块用于为通信模块、数据转发模块、数据分析模块、报警模块和定位模块供电；

数据分析模块为RK3399Pro处理器，变压器通过电线与RK3399Pro处理器连接；

数据转发模块为高速路由器，RK3399Pro处理器通过网线与高速路由器连接，高速路由器还通过多个网线与多个摄像机连接；

通信模块包括接线端子和传输线，接线端子为网口和/或SMA接头传输线为信号线，当接线端子为网口时，传输线为网线；当接线端子为SMA接头时，传输线为信号线；

定位模块为GPS全球定位***或北斗卫星导航***，定位模块通过网口与RK3399Pro处理器连接；

报警模块包括光控报警单元和/或声控报警单元，光控报警单元与高速路由器通过网线连接，声控报警单元与RK3399Pro处理器通过AUX接口连接；

摄像机，用于将采集到的施工现场的视频数据通过网线发送至高速路由器；

高速路由器，用于通过网线将视频数据发送至RK3399Pro处理器；

RK3399Pro处理器，用于在对视频数据进行分析识别，并在识别到视频数据中存在违规行为后，则将报警数据发送至高速路由器，并由高速路由器转发至报警模块，以及由报警模块对现场施工人员进行提醒；

RK3399Pro处理器，还用于通过定位模块获取违规行为的发生地的位置信息。

作为本实用新型的进一步方案，数据分析模块与定位模块通过RS232接口连接。

作为本实用新型的进一步方案，RK3399Pro处理器包括中央处理器单元、非易失性存储单元、易失性存储单元、网络接口单元、通用串行总线接口单元、高清音视频接口单元、音频接口单元和主控板散热单元；中央处理器单元为基于Arm指令集的处理器。

作为本实用新型的进一步方案，光控报警单元包括开关和警示灯，开关和警示灯通过网线连接，开关为网络继电器。

作为本实用新型的进一步方案，声控报警单元包括数字功率放大器和扬声器，数字功率放大器和扬声器通过驱动线连接，扬声器为电磁式扬声器。

相对于现有技术而言，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型的行为监管装置可在作业现场对作业人员进行行为识别和分析，从而判定其作业行为是否规范，无需将视频数据传输回中心服务器进行识别和分析，所以不受野外施工作业区域变动、现场网络条件不稳定等因素的影响，因此在各种复杂工况环境下均可实现对作业人员行为的有效监管。

(2)使用本实用新型的行为监管装置进行行为监管时不需要使用带网络传输功能的摄像机，因此降低了摄像机带来的成本。

(3)本实用新型的行为监管装置在作业现场采集视频数据后，立即对视频数据进行识别和分析，无需将原始视频传输到中心服务器识别和分析，因此有效避免了原始视频在网络传输过程中产生的冗余信息，本实用新型的行为监管装置识别和分析完毕后只需传输少量判定结果和证据数据至中心服务器，无需要占用太大的网络带宽，因此降低了对网络稳定性的要求。

(4)在网络条件较差的环境下，可离线将违规行为进行声光报警提醒，及时提示现场施工作业人员及时整改，无需监管人员远程通过电话或其他方式督促整改。

(5)本实用新型的行为监管装置内部包含独立供电的可循环充电的电源，且采用低功耗设计，无需外接电源就可工作八小时以上，因此方便在各种工况作业场景中携带使用。

本实用新型的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例。在附图中：

图1为本实用新型实施例中一种行为监管装置的结构框图；

图2为本实用新型实施例中一种行为监管装置的组成结构示意图。

本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。

在本实用新型的描述中，对方法步骤的连续标号是为了方便审查和理解，结合本实用新型的整体技术方案以及各个步骤之间的逻辑关系，调整步骤之间的实施顺序并不会影响本实用新型技术方案所达到的技术效果。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

参见图1所示，本实用新型的实施例提供了一种行为监管装置，该装置包括电源模块和与所述电源模块分别连接的通信模块、数据转发模块、数据分析模块、报警模块及定位模块。

参见图1所示，本实用新型实施例的所述数据转发模块为高速路由器，具体为4G路由器。

本实用新型实施例的数据分析模块为RK3399Pro处理器。所述RK3399Pro处理器包括中央处理器(CPU)单元、非易失性存储单元(ROM)、易失性存储单元(RAM)、网络接口单元、通用串行总线(USB)接口单元、高清音视频(HDMI)接口单元、音频接口单元和主控板散热单元。其中，中央处理器(CPU)单元为基于Arm指令集的处理器。

本实用新型实施例的所述通信模块包括接线端子和传输线。其中，所述接线端子为网口和/或SMA接头。当接线端子为网口时，所述传输线为网线；当接线端子为SMA接头时，所述传输线为信号线。上述网口的数量与RK3399Pro处理器的数量相等。

本实用新型实施例的所述报警模块包括光控报警单元和/或声控报警单元。其中，所述光控报警单元与数据转发模块通过网线连接，声控报警单元与数据分析模块通过AUX接口连接。

参见图1和图2所示，所述光控报警单元包括开关和警示灯，开关和警示灯通过网线连接。所述开关具体为网络继电器；所述声控报警单元包括数字功率放大器和扬声器，数字功率放大器和扬声器通过驱动线连接，扬声器具体为电磁式扬声器。

本实用新型实施例的所述报警模块为GPS全球定位***或北斗卫星导航***；所述电源模块包括电池和变压器，电池包括充电接口。

本实用新型实施例中电源模块分别与上述其余各个模块连接；数据转发模块分别与通信模块和数据分析模块连接；数据分析模块与定位模块连接，具体通过RS232接口连接。

实施例2

基于前述实用新型实施例1，本实用新型实施例2提供一种行为监管装置在针对电力施工现场视频图像中“人未佩戴安全帽”的违规行为进行监管时的实施方法具体为：

在本实用新型实施例2的上述应用场景中，行为监管装置外部的摄像机与本装置的连接方式包括有线连接和无线连接，并且该摄像机不需要有网络传输功能，降低了摄像机带来的成本。

首先，RK3399Pro处理器给本装置外部的摄像机发送视频数据采集的请求指令，摄像机在收到请求指令后，通过拍摄录制电力施工现场从而采集得到作业视频数据。

然后，当外部摄像机与本装置为有线连接时，摄像机将采集到的视频数据先后经过网口、网线传输到4G路由器；当摄像机与本装置为无线连接时，摄像机在将装置外部的WIFI天线提供通信信号的基础上，将采集到的视频数据先后经过SMA接头和信号线传输到4G路由器。

其次，4G路由器将接收到的视频数据转发至RK3399Pro处理器进行管理、分析和存储，此处网口的数量与RK3399Pro处理器的数量相等。

其中，所述RK3399Pro处理器的管理行为包括：

用户人为给RK3399Pro处理器设置技术参数—视频读取频率，默认的视频读取频率为24帧/秒，RK3399Pro处理器根据用户设置的视频读取频率间隔相等帧数读取视频数据，如：本实用新型实施例2中用户设置的视频读取频率为12帧/秒，则RK3399Pro处理器需要在24帧中等间隔取12帧图像数据进行读取，即每间隔一帧取一帧图像数据进行读取，在一秒的时间跨度内读足12帧图像数据为止，然后RK3399Pro处理器将读取的图像数据存储于RK3399Pro处理器的内存储器中。

所述RK3399Pro处理器的分析行为包括：

RK3399Pro处理器在其内存储器中读取由其在管理行为中所存储的图像数据，将所有图像原清晰度对应的尺寸变换为与RK3399Pro处理器所要求相适配的尺寸，RK3399Pro处理器根据本装置的计算能力设置该尺寸，装置的计算能力越高，RK3399Pro处理器设置的该尺寸越大。如：本实用新型实施例2中针对清晰度为1080P的原图像，RK3399Pro处理器将其尺寸从1920*1080像素缩放变换为416*416像素。此外，为简化换算过程，RK3399Pro处理器进一步对缩放后的图像进行压缩处理，使得图像中每个像素的取值范围从0～255变换为0～1，如：某像素的取值为50，则压缩变换后像素的取值为51/255＝0.2，据此无需经过其他换算可直接得出该像素的取值占比为20％。

进一步，RK3399Pro处理器对其上一步压缩处理后的图像进行等像素分块处理，如：本实施例中将416*416像素的图像等像素分割为13*13像素的图像矩阵，本实用新型实施例2中分割后的图像矩阵的尺寸13*13像素为经验数据，本装置取该经验数据对目标的识别效果最好。

更进一步，RK3399Pro处理器将上一步分块处理后的图像矩阵进行分类，具体包括：

计算图像矩阵中每个像素属于某个目标类别的概率值，直到遍历完图像中所有的目标类别为止，即针对每个目标类别得到一张概率值表；

针对每张概率值表，以该概率值表对应的目标类别的阈值对该概率值表进行筛选得到若干个概率值，这若干个概率值对应的像素的边界组成多个筛选框；

图像矩阵中在筛选框内的像素属于该目标类别，否则不属于该目标类别，以此达到对图像矩中每个像素分类的目的，分类完成后，每个筛选框为一个目标，输出每个筛选框所属的目标类别及其位置。

再进一步，RK3399Pro处理器根据具体的监管行为对经上一步分类后的目标计算目标间的距离及方位得到描述目标关系的参数：(L,A)，其中距离L＝sqrt((x1-x2)^2+(y1-y2)^2)，方位A＝arctan(|y1-y2|/|x1-x2|)；RK3399Pro处理器将计算得到的目标关系的参数和预先设置的目标关系库中的参数进行匹配，当距离和方位符合L(min)<L<L(max)，A(min)<A<A(max)时，匹配成功，反之，则匹配失败；RK3399Pro处理器根据匹配结果判断视频图像中是否存在违规行为，如果存在违规行为，则RK3399Pro处理器将报警数据通过4G路由器转发至报警模块进行报警，并获取违规行为发生地的地理位置信息。其中，L(min)、L(max)分别为目标关系库中目标间距离的最小值和最大值，A(min)、A(max)分别为目标关系库中目标间方位的最小值和最大值。具体地：

针对本实用新型实施例2视频图像中“人未佩戴安全帽”的违规行为监管中，识别目标为“人”、“安全帽”和“安全帽-no”，其中“安全帽-no”表示人未佩戴安全帽，当视频图像中没有识别到安全帽时记为“安全帽-*”，当视频图像中识别到人佩戴了安全帽时记为“安全帽-no-*”。

识别结束后，如果识别到“人”、“安全帽-no”和“安全帽-*”，则说明当前视频图像中不存在“人未佩戴安全帽”的违规行为；如果识别到“人”、“安全帽-no-*”和“安全帽”时，说明当前视频图像中存在“人未佩戴安全帽”的违规行为，此时RK3399Pro处理器将报警数据通过4G路由器转发至报警模块，报警模块在收到报警数据时控制光控报警单元和/或声控报警单元进行报警，即刻光控报警单元启动网络继电器，网络继电器通过网线控制警示灯闪烁报警；声控报警单元通过AUX接口启动数字功率放大器，数字功率放大器通过网线启动电磁式扬声器播放音频报警内容，如“请佩戴安全帽！”。

可见，在网络条件较差的环境下，本装置可离线将违规行为进行声光报警提醒，及时提示现场施工作业人员及时整改，无需监管人员远程通过电话或其他方式督促整改。

可见，本装置在作业现场采集视频数据后，立即对视频数据进行识别和分析，无需将原始视频传输到中心服务器识别和分析，因此有效避免了原始视频在网络传输过程中产生的冗余信息。

然后，装置外部的北斗天线通过SMA接头和信号线为GPS全球定位***或北斗卫星导航***提供定位所需的无线通信信号，RK3399Pro处理器通过RS232接口控制GPS全球定位***或北斗卫星导航***对违规行为发生地进行定位，以获取违规行为发生地的地理位置信息，继而GPS全球定位***或北斗卫星导航***通过RS232接口将获取到的地理位置信息传输给RK3399Pro处理器。

最后，RK3399Pro处理器将视频数据分析的结果数据和违规行为发生地的地理位置信息在装置外部的4G天线提供4G通信信号的基础上先后通过4G路由器、信号线和SMA接头转发至远端的中心服务器进行存储，以供中心服务器所在监控室的监管人员对视频数据分析的结果数据和违规行为发生地的地理位置信息进行查阅。

可见，本装置识别和分析完毕后只需传输少量判定结果数据和地理位置信息至中心服务器，相比于传输原视频至中心服务器进行识别和分析，本装置无需要占用太大的网络带宽，因此降低了对网络稳定性的要求，所以不受野外施工作业区域变动、现场网络条件不稳定等因素的影响。

除上述功能，RK3399Pro处理器还负责对程序运算的承载及信号的输入输出转发。RK3399Pro处理器还包括中央处理器(CPU)单元、非易失性存储单元(ROM)、易失性存储单元(RAM)、网络接口单元、通用串行总线(USB)接口单元、高清音视频(HDMI)接口单元、音频接口单元和主控板散热单元。其中，中央处理器(CPU)单元为基于Arm指令集的处理器，因此本装置为低功耗设计。

综上可见，本装置可在作业现场对作业人员进行行为识别和分析，从而判定其作业行为是否规范，无需将视频数据传输回中心服务器进行识别和分析，所以不受野外施工作业区域变动、现场网络条件不稳定等因素的影响，因此在各种复杂工况环境下均可实现对作业人员行为的有效监管。

本实用新型实施例2的行为监管装置还包括电池和变压器，电池包括充电接口，可循环充电，无需外接电源就可工作八小时以上，因此方便在各种工况作业场景中携带使用。电池的额定电压为24v，变压器将电池的额定电压24V降压为12V，为4G路由器、RK3399Pro处理器、网络继电器、警示灯、扬声器和GPS全球定位***/北斗卫星导航***进行供电；变压器将24V降压为5V，为数字功率放大器供电。

综上所述，本实用新型的行为监管装置具备以下优点：

(1)本装置可在作业现场对作业人员进行行为识别和分析，从而判定其作业行为是否规范，无需将视频数据传输回中心服务器进行识别和分析，所以不受野外施工作业区域变动、现场网络条件不稳定等因素的影响，因此在各种复杂工况环境下均可实现对作业人员行为的有效监管。

(2)使用本装置监管进行行为监管时不需要使用带网络传输功能的摄像机，因此降低了摄像机带来的成本。

(3)本装置在作业现场采集视频数据后，立即对视频数据进行识别和分析，无需将原始视频传输到中心服务器识别和分析，因此有效避免了原始视频在网络传输过程中产生的冗余信息，本装置识别和分析完毕后只需传输少量判定结果和证据数据至中心服务器，无需要占用太大的网络带宽，因此降低了对网络稳定性的要求。

(4)在网络条件较差的环境下，可离线将违规行为进行声光报警提醒，及时提示现场施工作业人员及时整改，无需监管人员远程通过电话或其他方式督促整改。

(5)本装置内部包含独立供电的可循环充电的电源，且采用低功耗设计，无需外接电源就可工作八小时以上，因此方便在各种工况作业场景中携带使用。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种行为监管装置，其特征在于，包括电源模块以及与所述电源模块分别连接的通信模块、数据转发模块、数据分析模块、报警模块和定位模块；所述数据转发模块分别与通信模块和数据分析模块连接，所述数据分析模块与所述定位模块连接；

所述电源模块包括电池和变压器，电池包括充电接口，所述电源模块用于为所述通信模块、所述数据转发模块、所述数据分析模块、所述报警模块和所述定位模块供电；

所述数据分析模块为RK3399Pro处理器，所述变压器通过电线与所述RK3399Pro处理器连接；

所述数据转发模块为高速路由器，所述RK3399Pro处理器通过网线与所述高速路由器连接，所述高速路由器还通过多个网线与多个摄像机连接；

所述通信模块包括接线端子和传输线，所述接线端子为网口和/或SMA接头所述传输线为信号线，当所述接线端子为网口时，所述传输线为网线；当所述接线端子为SMA接头时，所述传输线为信号线；

所述定位模块为GPS全球定位***或北斗卫星导航***，所述定位模块通过网口与所述RK3399Pro处理器连接；

所述报警模块包括光控报警单元和/或声控报警单元，所述光控报警单元与所述高速路由器通过网线连接，所述声控报警单元与所述RK3399Pro处理器通过AUX接口连接；

所述摄像机，用于将采集到的施工现场的视频数据通过网线发送至所述高速路由器；

所述高速路由器，用于通过所述网线将所述视频数据发送至所述RK3399Pro处理器；

所述RK3399Pro处理器，用于在对所述视频数据进行分析识别，并在识别到所述视频数据中存在违规行为后，则将报警数据发送至所述高速路由器，并由所述高速路由器转发至所述报警模块，以及由所述报警模块对现场施工人员进行提醒；

所述RK3399Pro处理器，还用于通过所述定位模块获取所述违规行为的发生地的位置信息。

2.根据权利要求1所述的行为监管装置，其特征在于，所述数据分析模块与所述定位模块通过RS232接口连接。

3.根据权利要求1所述的行为监管装置，其特征在于，所述RK3399Pro处理器包括中央处理器单元、非易失性存储单元、易失性存储单元、网络接口单元、通用串行总线接口单元、高清音视频接口单元、音频接口单元和主控板散热单元；所述中央处理器单元为基于Arm指令集的处理器。

4.根据权利要求1所述的行为监管装置，其特征在于，所述光控报警单元包括开关和警示灯，所述开关和所述警示灯通过网线连接，所述开关为网络继电器。

5.根据权利要求4所述的行为监管装置，其特征在于，所述声控报警单元包括数字功率放大器和扬声器，所述数字功率放大器和所述扬声器通过驱动线连接，扬声器为电磁式扬声器。