【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水域监测预警领域，尤其涉及一种水域监测预警系统及方法。
技术介绍
1、近几年，国内核电站发生了多起因为冷却水源取水口被堵塞，导致机组无法获取足够的冷却水源进而发生的停机停堆事故，因此需要及时对水面和水中物体进行监测和报警响应。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：提供一种水域监测预警系统及方法，识别更准确，动态扰动度最小，可以最大限度节约系统能耗。
2、本专利技术提供了一种水域监测预警系统，包括：
3、数据采集单元，用于实时监测并采集危险物体目标的信息，并将信息并传递给数据处理单元；所述数据采集单元包括摄像机和其他非视觉采集设备；
4、数据处理单元，用于对危险物体信息进行数据算法运算并形成数据库；
5、所述数据处理单元包括应用服务器和数据服务器，
6、所述应用服务器进行算法运算，所述算法运算包括动态任务分配算法和状态识别矩阵计算；
7、所述动任务分配算法为摄像机已有初始跟踪任务，又多个目标同时出现时，根据目标的信息评估跟踪任务的优先级，进行任务插入、替换或删除；
8、所述状态识别矩阵计算为对非视觉采集设备和摄像机检测的参数建立状态识别矩阵，非视觉采集设备报警时匹配摄像机复核报警综合计算得出报警信号；非视觉采集设备报警时，摄像机未发出报警则计算得出非报警信号；
9、所述数据服务器上包含数据库，数据库内存储由数据采集单元采集的实时监测数据、应用服务器进行算法运算后的
10、应用单元，用于将数据处理后的结果进行显示及实现人机交互；
11、预警实施单元，用于接收数据处理单元发出的报警信号对目标进行驱离。
12、在本专利技术一具体实施方式中，所述数据采集单元的其他非视觉采集设备包括雷达、液位计、声呐以及外部接入的数据采集器。
13、在本专利技术一具体实施方式中，所述应用服务器基于多维参数估计进行识别，对摄像机、雷达、液位计、及声呐的参数结果建立一个状态识别矩阵，每个状态至少识别或检测3次；
14、所述状态识别矩阵共有4行内容，分别代表摄像机、雷达信号、液位计、声呐检测的3次结果；
15、当雷达或声波驱离设备或液位计或声呐报警时，此时摄像机自动启动视频追踪功能，若摄像机复核报警真实存在，此时报警信号在应用服务器真实产生；
16、若摄像机复核报警不存在，则报警信号不在应用服务器产生；
17、应用服务器命令预警实施单元。
18、在本专利技术一具体实施方式中，所述预警实施单元为声波驱离设备。
19、在本专利技术一具体实施方式中，还包括核心交换机；
20、液位计、摄像机、雷达、声呐、声波驱离设备通过信号线连接到核心交换机，然后连接到应用服务器和数据服务器；
21、所述核心交换机通过防火墙与行政办公网内网隔离，在行政办公网内查看报警信息和视频图像，或者对其进行远程配置；
22、外部接入的数据采集器通过网络接入到核心交换机。
23、在本专利技术一具体实施方式中，所述摄像机是双目或三目摄像机，通过两个及以上的摄像头协同工作，实现细节监控以及目标物的智能追踪，同时可以测量物体体积，并可实现与数据处理单元的联动。
24、在本专利技术一具体实施方式中，所述状态识别矩阵中的摄像机参数由目标与摄像机最近距离的摄像机进行采集；
25、选取与目标最近距离的摄像机由应用服务器进行运算得出。
26、在本专利技术一具体实施方式中，所述应用单元为手机或显示器；核心交换机含有无线路由模块，通过运营商的无线网络与手机连接，报警信息可以发送到手机上查看，或者核心交换机与无线终端设备相连，之后dtu发送报警信息到手机短信中。
27、在本专利技术一具体实施方式中，所述声呐在水中发射声波，得到发现目标外形表面的点云数据，再通过对点云建模得出三维模型，最后向应用服务器给出水中发现目标的信息。
28、本专利技术提供了一种水域监测预警方法，包括以下步骤：
29、步骤1：探测危险物体目标：雷达或者声呐根据设定的频率对水面或水中进行探测半径内的盲目轮询式搜索，根据反射回来的波的信息对目标进行定位；
30、步骤2：确定跟踪的方式及选用的设备，具体包括：
31、若仅有一个探测目标，则选取与目标最近的摄像机进行重点跟踪和联动；
32、若摄像机已有初始跟踪任务，又有多个目标同时出现，启动动态任务分配算法，根据目标的特征重新评估跟踪任务的优先级，进行任务插入、替换或删除，依次将跟踪目标的移动速度和体积进行显示；
33、步骤3：基于跟踪获得的多维参数进行识别，对摄像机、雷达、液位计、及声呐的参数结果建立一个状态识别矩阵，
34、当雷达或声波驱离设备或液位计或声呐报警时，此时摄像机自动启动视频追踪功能，若摄像机复核报警真实存在，此时报警信号在应用服务器真实产生；
35、若摄像机复核报警不存在，则报警信号不在应用服务器产生；
36、步骤4：对目标驱离。
37、在本专利技术一具体实施方式中，选取与目标最近的摄像机的方法为：给出发现目标的运动坐标(xm,yθ)，根据发现目标的坐标(xm,yθ)与已安装的第i个摄像机的坐标(xi,yi)，计算出二者之间的距离δd；取δd最小的摄像机进行重点跟踪和联动；
38、m，θ为整数，i为整数。
39、在本专利技术一具体实施方式中，所述状态识别矩阵中，每个状态至少识别或检测3次；
40、所述状态识别矩阵共有4行内容，分别代表摄像机、雷达信号、液位计、声呐检测的3次结果。
41、在本专利技术一具体实施方式中，所述波的信息包括信号强度、时间差、入射角。
42、在本专利技术一具体实施方式中，所述目标的特征包括目标的距离、规模和移动速度中的任意一项或多项。
43、在本专利技术一具体实施方式中，所述跟踪任务的优先级，根据以下公式计算：
44、
45、kt为第t个跟踪任务的优先级，st为第t个跟踪任务的规模或面积，vt为第t个跟踪任务的移动速度，dt为第t个跟踪任务与水域监测预警系统的距离。
46、在本专利技术一具体实施方式中，所述动态任务分配的算法满足最大适应度和最小动态扰动度，
47、适应度f的计算公式为：
48、
49、其中a为摄像机跟踪的任务完成率，b为摄像机的跟踪精度，c为资源松弛度，d为各种探测器的切换率指标，ɑ1、ɑ2、ɑ3和ɑ4为各指标的权值；
50、动态扰动度s公式：
51、动态扰动度
52、其中ɑ5为删除任务的权重，n5为新旧任务中的删除总数，ɑ6为替换任务的权重，n6表示新旧任务中的替换总数，n为新旧任务的总数。
53、在本专利技术一具体实施方式中，所述摄像机已有初始本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水域监测预警系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的水域监测预警系统，其特征在于，所述数据采集单元的其他非视觉采集设备包括雷达、液位计、声呐以及外部接入的数据采集器。
3.根据权利要求2所述的水域监测预警系统，其特征在于，所述应用服务器基于多维参数估计进行识别，对摄像机、雷达、液位计、及声呐的参数结果建立一个状态识别矩阵，每个状态至少识别或检测3次；
4.根据权利要求3所述的水域监测预警系统，其特征在于，所述预警实施单元为声波驱离设备。
5.根据权利要求2所述的水域监测预警系统，其特征在于，还包括核心交换机；
6.根据权利要求1所述的水域监测预警系统，其特征在于，所述摄像机是双目或三目摄像机，通过两个及以上的摄像头协同工作，实现细节监控以及目标物的智能追踪，同时可以测量物体体积，并可实现与数据处理单元的联动。
7.根据权利要求3所述的水域监测预警系统，其特征在于，所述状态识别矩阵中的摄像机参数由目标与摄像机最近距离的摄像机进行采集；
8.根据权利要求5所述的水域监测预警系统，其特
9.根据权利要求3所述的水域监测预警系统，其特征在于，所述声呐在水中发射声波，得到发现目标外形表面的点云数据，再通过对点云建模得出三维模型，最后向应用服务器给出水中发现目标的信息。
10.一种水域监测预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
11.根据权利要求10所述的水域监测预警方法，其特征在于，选取与目标最近的摄像机的方法为：给出发现目标的运动坐标(xm,yθ)，根据发现目标的坐标(xm,yθ)与已安装的第i个摄像机的坐标(xi,yi)，计算出二者之间的距离Δd；取Δd最小的摄像机进行重点跟踪和联动；
12.根据权利要求10所述的水域监测预警方法，其特征在于，所述状态识别矩阵中，每个状态至少识别或检测3次；
13.根据权利要求10所述的水域监测预警方法，其特征在于，所述波的信息包括信号强度、时间差、入射角。
14.根据权利要求10所述的水域监测预警方法，其特征在于，所述目标的特征包括目标的距离、规模和移动速度中的任意一项或多项。
15.根据权利要求10所述的水域监测预警方法，其特征在于，所述跟踪任务的优先级，根据以下公式计算：
16.根据权利要求10所述的水域监测预警方法，其特征在于，所述动态任务分配的算法满足最大适应度和最小动态扰动度，
17.根据权利要求16所述的水域监测预警方法，其特征在于，所述摄像机已有初始跟踪任务，又有多个目标同时出现时，
...【技术特征摘要】
1.一种水域监测预警系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的水域监测预警系统，其特征在于，所述数据采集单元的其他非视觉采集设备包括雷达、液位计、声呐以及外部接入的数据采集器。
3.根据权利要求2所述的水域监测预警系统，其特征在于，所述应用服务器基于多维参数估计进行识别，对摄像机、雷达、液位计、及声呐的参数结果建立一个状态识别矩阵，每个状态至少识别或检测3次；
4.根据权利要求3所述的水域监测预警系统，其特征在于，所述预警实施单元为声波驱离设备。
5.根据权利要求2所述的水域监测预警系统，其特征在于，还包括核心交换机；
6.根据权利要求1所述的水域监测预警系统，其特征在于，所述摄像机是双目或三目摄像机，通过两个及以上的摄像头协同工作，实现细节监控以及目标物的智能追踪，同时可以测量物体体积，并可实现与数据处理单元的联动。
7.根据权利要求3所述的水域监测预警系统，其特征在于，所述状态识别矩阵中的摄像机参数由目标与摄像机最近距离的摄像机进行采集；
8.根据权利要求5所述的水域监测预警系统，其特征在于，所述应用单元为手机或显示器；核心交换机含有无线路由模块，通过运营商的无线网络与手机连接，报警信息可以发送到手机上查看，或者核心交换机与无线终端设备相连，之后dtu发送报警信息到手机短信中。
9.根据权利要求3所述的水域监...
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