Способ многоканального дистанционного видеонаблюдения на строительных и промышленных объектах и мобильная система видеофиксации для его реализации Российский патент 2021 года по МПК H04N7/173 

Изобретение относится к области вычислительной техники и системам обработки и передачи изображений для обеспечения автоматического интеллектуального контроля территории строительного, промышленного или иного объекта посредством создания многосенсорной сети получения, передачи видеоизображений и последующей обработки и распознавания в реальном времени потенциально опасных и иных априори заданных ситуаций, событий.

Известен комплекс средств видеонаблюдения и связи мобильного пункта управления (пат. РФ 2468522, 2011г.), предназначенный для организации видеонаблюдения на местности. Недостатком изобретения является невозможность использования комплекса в закрытом помещении промышленного объекта, а также отсутствие возможности автоматического распознавания априори заданных событий и отсутствие возможности автоматического оповещения об опасных событиях и ситуациях.

Известна группа изобретений: система видеонаблюдения и способ формирования видеоизображения (пат. РФ 2625097, 2017г.) и интеллектуальная интегрированная система безопасности и способ контроля оператора безопасности (пат. РФ 2625095, 2017г.), предназначенные для организации видеонаблюдения охраняемой территории. Недостатками изобретений является техническая и конструктивная сложность системы видеонаблюдения, отсутствие возможности подключения новых видеодатчиков в реальном времени без перенастройки системы, отсутствие возможности автоматического распознавания предварительно или в процессе функционирования заданных опасных событий.

Известны способ сверхразрешения изображения, имитирующего повышение детализации на основе оптической системы, выполняемый на мобильном устройстве, обладающем ограниченными ресурсами, и мобильное устройство, его реализующее (пат. РФ 2697928, 2019г.), котоыре потенциально применимы для частных задач видеонаблюдения. Недостатком изобретения является его узкая специализация, отражающая только вопросы повышения качества изображения, и отсутствие возможности комплексного построения средств многоканального интеллектуального видеонаблюдения.

Известна система охраны с подвижным модулем видеонаблюдения и силового реагирования (пат. РФ 2713756, 2020г.). Недостатком изобретения является техническая сложность реализации предложенной системы вследствие необходимости размещения мобильного подвижного модуля и системы его перемещения, что недопустимо для строительных объектов, также недостатком является отсутствие возможности организации сети из множества видеокамер в качестве источников изображений.

Известны способ и система обеспечения безопасности и мониторинга объекта охраны оптовой и розничной торговли (пат. РФ 2572369, 2016г.). Недостатком изобретения является отсутствие возможности автоматического распознавания событий, отсутствие возможности размещения источников получения изображений непосредственно на одежде и экипировке персонала, отсутствие возможности быстрой реконфигурации системы.

Известен способ многоканального видеонаблюдения транспортных развязок (пат. 2442217, 2012г.). Недостатком изобретения является отсутствие автоматического распознавания событий, невозможность использования предложенного решения на строительных объектов, невозможность использования способа для индивидуального оснащения системами видеонаблюдения персонала.

Известны система автоматического выбора мониторинга видеонаблюдения, сервер управления автоматическим выбором видеонаблюдения и способ управления (пат. США 10447975, CCTV automatic selection monitoring system, and CCTV automatic selection monitoring management server and management method, 2019г.). Изобретение предназначено для автоматического предоставления для контроля оператору тех камер видеонаблюдения, на которых содержится потенциально необходимые для ручного контроля события. Недостатком изобретения является отсутствие возможности организации мобильной масштабируемой системы видеонаблюдения для задач контроля действий на строительных и промышленных объектах.

Известен способ детектирования критических объектов по изображениям систем видеонаблюдения (пат. США 10271018, Method of detecting critical objects from CCTV video using metadata filtering, 2019г). Недостатком изобретения является возможность распознавания событий только для движущихся объектов, а также ряд других ограничений, не позволяющих обеспечить распознавание критических ситуаций на строительных и промышленных объектах.

Ивестна интегрированная система видеонаблюдения (пат. США 10271016, Integrated monitoring CCTV, abnormality detection apparatus, and method for operating the apparatus, 2019г). Система предназначена для автоматического распознавания критических ненормальных ситуаций на основе анализа изображений и звука, получаемых с различных сенсоров, расположенных в контролируемом пространстве. К недостаткам системы является отсутствие возможности размещения датчиков и съема с них информации в реальном времени на мобильных объектах, на людях, а также необходимость сложной настройки системы до начала её работы.

Наиболее близкими к заявляемому изобретению являются способ и система видеонаблюдения для его реализации (пат. США 10079828, CCTV monitoring system for registering camera and managing permission and control method thereof, 2018г). Патент США №10079828 описывает способ и систему контроля установки и верификации работы видеокамер системы видеонаблюдения, а также разграничение прав доступа для данных действий. Недостатком изобретения является отсутствие возможности автоматического распознавания событий и отсутствие возможности организации мобильной системы из множества видеодатчиков.

Задачей изобретения является обеспечение возможности организации мобильной масштабируемой в реальном времени системы видеонаблюдения, обладающей функциями автоматического распознавания опасных ситуаций и автоматического индивидуального и группового оповещения об опасных ситуациях непосредственно самих рабочих промышленного или строительного объекта и оператора системы видеонаблюдения.

Технической задачей изобретения является:

- обеспечение большей полноты покрытия рабочего пространства за счет размещения мобильных систем видеофиксации непосредственно на экипировке рабочих,

- повышение скорости обнаружения потенциально опасных ситуаций за счет увеличения достоверности распознавания опасных событий, снижения времени на прием-передачу данных, исключения влияния человеческого фактора,

- обеспечение дистанционного видеонаблюдения для контроля соблюдений требований нормативных документов и строительной документации при проведении работ.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 - показана структурно-функциональная схема предлагаемой системы, на фиг. 2 - показана укрупненная схема взаимодействия модулей предлагаемой системы, на фиг. 3 - общий алгоритм функционирования системы, фиг. 4 - алгоритм функционирования персональной подсистемы видеофиксации, фиг. 5 - Алгоритм функционирования групповой подсистемы видеофиксации, фиг. 6 - алгоритм функционирования подсистемы связи, фиг. 7 - алгоритм функционирования подсистемы хранения и обработки видеоинформации, на фиг. 8 - 9 - фотографии вариантов серийно выпускаемых модулей системы, фиг. 8 - фотография персональной подсистемы видеофиксации, размещенной на каске с подключенным аккумулятором, фиг. 9 - фотография групповой подсистемы видеофиксации и коммутации, размещенной на штативе, на фиг. 10 - примеры распознаваемых опасных ситуаций.

Задача решается тем, что в способ видеонаблюдения, содержащий организацию сети доступа, введены

- размещение заданного количества персональных подсистем видеофиксации на индивидуальной защитной экипировке,

- размещение групповой подсистемы видеофиксации для обеспечения широкого поля обзора рабочего участка контролируемой территории,

- размещение подсистемы связи для обеспечения коммутации и связи,

- автоматическую коммутацию и передачу видеоданных с каждой персональной подсистемы видеофиксации к групповой подсистеме видеофиксации и подсистеме связи,

- коммутацию подсистемы связи с коммуникационной сетью предприятия либо глобальной коммуникационной сетью интернет,

- кодирование потока передаваемых видеоданных,

- установку, настройку и обеспечение коммутации подсистемы хранения и обработки видеоинформации с подсистемой связи,

- передачу, запись, хранение видеоданных и извлеченной информации,

- автоматическое распознавание опасных и иных заданных событий,

- автоматическое оповещение оператора и персонал об опасных ситуациях и событиях,

- архивирование видеоданных и информации для дальнейшего использования,

- обеспечение дистанционного подключения при помощи мобильного телефона, планшетного компьютера и иного персонального телекоммуникационного средства для анализа, наблюдения и управления событиями на наблюдаемом промышленном или строительном объекте.

Техническая задача решается тем, что в систему видеонаблюдения, содержащую коммуникационную сеть и терминал введены

- персональная подсистема видеофиксации, содержащая фонарь, видеокамеру в составе оптической системы, матричного приемника изображения, буферной памяти, системы адаптации яркости и управляющего контроллера, модуль памяти, систему крепления к каске, каску, контроллер приемопередачи, кодер видеопотока, систему оповещения безопасности, первый WiFi контроллер, первую антенну, первый аккумулятор, первый блок питания,

- групповая подсистема видеофиксации и коммутации, содержащая широкоугольного видеокамеру, управляющий контроллер, первый коммутатор, второй WiFi контроллер, второй аккумулятор, штатив, второй блок питания, вторую антенну,

- подсистема связи, содержащая третий аккумулятор, третий WiFi контроллер, третий блок питания, второй коммутатор, третью антенну,

- подсистема хранения и обработки видеоинформации, содержащая хранилище данных, четвертый WiFi контроллер, модуль видеоаналитики, четвёртую антенну,

- мобильный терминал оператора,

причем

вход фонаря подключён к первому выходу системы адаптации яркости, второй выход системы адаптации яркости подключен к первому входу матричного приемника изображения, выход матричного приемника изображения подключен к входу управляющего контроллера, второй вход матричного приемника изображения подключён к первому выходу управляющего контроллера, второй выход управляющего контроллера подключен к входу системы адаптации яркости, первый вход-выход управляющего контроллера подключён к входу-выходу буферной памяти, второй вход-выход управляющего контроллера подключен к первому входу-выходу контроллера приема-передачи, второй вход-выход контроллера приема-передачи подключён к модулю памяти, третий вход-выход контроллера приема-передачи подключён к входу-выходу кодера видеопотока, четвертый вход-выход контроллера приема-передачи подключён к входу выходу первого WiFi контроллера, выход контроллера приема-передачи подключён к входу системы оповещения безопасности, вход первого WiFi контроллера подключен к выходу первой антенны, система крепления каски обеспечивает крепление персональной системы видеофиксации к каске, каска предназначена для защиты головы персонала и должна иметь возможность сопряжения с системой крепления, первый аккумулятор предназначен для автономного питания персональной подсистемы видеофиксации, первый блок питания предназначен для зарядки аккумулятора, персональная система видеофиксации размещается на каске, аккумулятор размещается в кармане одежды рабочего и сопряжен с персональной подсистемой видеофиксации гибким проводом, система оповещения безопасности предназначена для звукового и светового оповещения рабочего об опасной ситуации,

выход широкоугольной видеокамеры подключён к входу контроллера, выход контроллера подключён к входу первого коммутатора, вход-выход первого комментатора подключен к входу-выходу второго WiFi контроллера, вход второго WiFi контроллера подключён к выходу второй антенны, групповая подсистема видеофиксации и коммутации размещается на штативе (триподе), второй блок питания предназначен для питания подсистемы видеофиксации и коммутации, а также для зарядки второго аккумулятора, второй аккумулятор предназначен для питания подсистемы видеофиксации и коммутации и обеспечивает питание в случае отсутствия сетевого питающего напряжения,

вход-выход третьего WiFi контроллера подключён к входу-выходу второго коммутатора, вход третьего WiFi контроллера подключён к выходу третьей антенны, третий блок питания предназначен для питания подсистемы связи и зарядки третьего аккумулятора, третий аккумулятор предназначен для питания подсистемы связи при отсутствии сетевого питающего напряжения,

первый вход-выход хранилища данных подключен к первому входу-выходу терминала, второй вход-выход хранилища данных подключен к первому входу-выходу модуля видеоаналитики, второй вход-выход терминала подключён к второму входу-выходу модуля видеоаналитики, выход модуля видеоаналитики предназначен для передачи информационных сообщений в вышестоящие системы, вход хранилища данных подключён к выходу четвертого WiFi контроллера, второй выход четвертого WiFi контроллера, подключён к входу модуля видеоаналитики, вход четвертого WiFi контроллера подключен к выходу четвертой антенны,

коммуникационная сеть представляет собой либо локальную сеть предприятия организованную на базе беспроводной wi-fi технологии, либо глобальную сеть Интернет, мобильный терминал оператора подключается посредством WiFi соединения к коммуникационной сети, персональная подсистема видеофиксации, групповая подсистема видеофиксации и коммутации, подсистема связи, подсистема хранения и обработки видеоинформации соединены между собой через беспроводное wi-fi соединение посредством обмена данными через коммуникационную сеть.

Рассмотрим заявляемые способ организации многоканального дистанционного видеонаблюдения и функционирование мобильной системы видеофиксации, его реализующей.

Мобильная система видеофиксации содержит

- персональную подсистему видеофиксации 100, содержащую фонарь 1, видеокамеру 6 в составе оптической системы 2, матричного приемника изображения 5, буферной памяти 9, системы адаптации яркости 4 и управляющего контроллера 8, модуль памяти 14, систему крепления к каске 3, каску 7, контроллер приемопередачи 10, кодер видеопотока 11, систему оповещения безопасности 16, первый WiFi контроллер 15, первую антенну 17, первый аккумулятор 12, первый блок питания 13,

- групповую подсистему видеофиксации и коммутации 200, содержащую широкоугольного видеокамеру 21, управляющий контроллер 22, первый коммутатор 23, второй WiFi контроллер 24, второй аккумулятор 26, штатив 27, второй блок питания 28, вторую антенну 25,

- подсистему связи 300, содержащую третий аккумулятор 32, третий WiFi контроллер 30, третий блок питания 33, второй коммутатор 31, третью антенну 34,

- подсистема хранения и обработки видеоинформации 40000, содержащую хранилище данных 41, четвертый WiFi контроллер 40, модуль видеоаналитики 42, четвёртую антенну 44, терминал 42,

- мобильный терминал оператора 51,

- коммуникационную сеть 50,

причем вход фонаря 1 подключён к первому выходу системы адаптации яркости 4, второй выход системы адаптации яркости 4 подключен к первому входу матричного приемника изображения 5, выход матричного приемника изображения 5 подключен к входу управляющего контроллера 8, второй вход матричного приемника изображения 5 подключён к первому выходу управляющего контроллера 8, второй выход управляющего контроллера 8 подключен к входу системы адаптации яркости 4, первый вход-выход управляющего контроллера 8 подключён к входу-выходу буферной памяти 9, второй вход-выход управляющего контроллера 8 подключен к первому входу-выходу контроллера приема-передачи 10, второй вход-выход контроллера приема-передачи 10 подключён к модулю памяти 14, третий вход-выход контроллера приема-передачи 10 подключён к входу-выходу кодера видеопотока 11, четвертый вход-выход контроллера приема-передачи 10 подключён к входу выходу первого WiFi контроллера 15, выход контроллера приема-передачи 10 подключён к входу системы оповещения безопасности 16, вход первого WiFi контроллера 15 подключен к выходу первой антенны 17, система крепления 3 к каске обеспечивает крепление персональной системы видеофиксации 100 к каске 7, каска 7 предназначена для защиты головы персонала и должна иметь возможность сопряжения с системой крепления 3, первый аккумулятор 12 предназначен для автономного питания персональной подсистемы видеофиксации 100, первый блок питания 13 предназначен для зарядки аккумулятора 12, персональная система видеофиксации 100 размещается на каске 7, аккумулятор 12 размещается в кармане одежды рабочего и сопряжен с персональной подсистемой видеофиксации 100 гибким проводом, система оповещения безопасности 16 предназначена для звукового и светового оповещения рабочего об опасной ситуации,

выход широкоугольной видеокамеры 21 подключён к входу контроллера 22, выход контроллера 22 подключён к входу первого коммутатора 23, вход-выход первого комментатора 23 подключен к входу-выходу второго WiFi контроллера 24, вход второго WiFi контроллера 24 подключён к выходу второй антенны 25, групповая подсистема видеофиксации и коммутации 200 размещается на штативе (триподе) 27, второй блок питания 28 предназначен для питания групповой подсистемы видеофиксации и коммутации 200, а также для зарядки второго аккумулятора 26, второй аккумулятор 26 предназначен для питания групповой подсистемы видеофиксации и коммутации 200 и обеспечивает питание в случае отсутствия сетевого питающего напряжения,

вход-выход третьего WiFi контроллера 30 подключён к входу-выходу второго коммутатора 31, вход третьего WiFi контроллера 30 подключён к выходу третьей антенны 34, третий блок питания 33 предназначен для питания подсистемы связи 300 и зарядки третьего аккумулятора 32, третий аккумулятор 32 предназначен для питания подсистемы связи 300 при отсутствии сетевого питающего напряжения,

первый вход-выход хранилища данных 41 подключен к первому входу-выходу терминала 42, второй вход-выход хранилища данных 41 подключен к первому входу-выходу модуля видеоаналитики 43, второй вход-выход терминала 42 подключён к второму входу-выходу модуля видеоаналитики 43, выход модуля видеоаналитики 43 предназначен для передачи информационных сообщений в вышестоящие системы, вход хранилища данных 41 подключён к выходу четвертого WiFi контроллера 40, второй выход четвертого WiFi контроллера 40, подключён к входу модуля видеоаналитики 43, вход четвертого WiFi контроллера 40 подключен к выходу четвертой антенны 44,

коммуникационная сеть 50 представляет собой либо локальную сеть предприятия организованную на базе беспроводных wi-fi технологий, либо глобальную сеть Интернет, мобильный терминал оператора 51 подключается посредством WiFi соединения к коммуникационной сети 50, персональная подсистема видеофиксации 100, групповая подсистема видеофиксации и коммутации 200, подсистема связи 300, подсистема хранения и обработки видеоинформации 400 соединены между собой через беспроводное wi-fi соединение посредством обмена данными через коммуникационную сеть 50.

Заявленный способ рассмотрим на примере строительного объекта. Вместе с тем, отметим, что данный способ и мобильная система видеофиксации, могут быть применены для любого промышленного объекта, складского помещения, крупного магазина, супермаркета и иного сложного технического объекта.

Согласно способу производится оценка общей площади, протяженности и расположения строительных (промышленных) конструкций, которые необходимо контролировать. Затем определяется доступность источников питающего стационарного напряжения. Оцениваются потенциальные области непрохождения радиосигнала вследствие металлических и иных радионепрозрачных конструкций (блок 1 алгоритма на фиг. 3). Определяется минимальное и максимальное количество необходимых для видеонаблюдения персональных подсистем видеофиксации 100 (далее - ППВ), а также необходимее количество групповых подсистем видеофиксации и коммутации 200 (далее – ГПВ). Выбирается место расположения подсистемы связи 3. Определяется целесообразность использования групповой подсистемы видеофиксации 2 и коммутации для коммутации к коммуникационной сети 50 (блок 2 алгоритма на фиг. 3). Оцениваются необходимые характеристики и параметры подсистемы хранения и обработки видеоинформации – объем хранилища данных 41, требования к быстродействию модуля видеоаналитики 43 (блок 4 алгоритма на фиг. 3).

Затем производится размещение ППВ 1 на касках 7 либо же закрепление ППВ 1 на иной защитное экипировке, например, на груди рабочего комбинезона (блок 6 алгоритма на фиг. 3). Для этого используются стандартизированные механические системы крепления 3 к каске 7, определенные стандартом производителя касок 3M.

Определяется количество и размещаются ГПВ 200. В случае использования нескольких ГПВ 200 определяется какая из групповых подсистем видеофиксации и коммутации создает локальную wifi-сеть для коммутации остальных ГПВ 200 и ППВ 1 (блок 3 алгоритма на фиг. 3).

Размещается и включается подсистема связи 3. Отметим, что подсистема связи для уменьшения ценовых затрат или по иным причина может отсутствовать, в этом случае ее функции выполняет выбранная рассмотренным выше способом ГПВ 200.

Таким образом, размещены и включены групповые подсистемы видеофиксации и коммутации 200 и подсистема связи 300.

Подсистема хранения и обработки видеоинформации 400 может располагаться как непосредственно на территории контролируемого объекта, так и удаленно в офисе.

Персональные подсистемы видеофиксации 100 не требуют настройки и автоматически подключаются к ГПВ 200 или подсистеме связи 300 сразу после включения. У каждого рабочего может быть своя ППВ 1, которую он включает, начиная работу на промышленном или строительном объекта.

Обобщенно схема взаимодействия модулей рассматриваемой системы представлена на фиг. 2. Персональных подсистем видеофиксации 100.1 … 100.n может быть от нескольких десятков до сотен, их количество определяется количеством рабочих. Групповых подсистем видеофиксации 200.1…200.m может быть от единиц до нескольких десятков. Персональные подсистемы видеофиксации 100.1…100.n могут автоматически подключаться для передачи данных и получения оповещений как напрямую к подсистеме связи 300, так и к групповым подсистемам видеофиксации 200.1 … 200.m в случаях, когда одна или более групповых подсистем видеофиксации 200.1…200.m выступают не только в роли средства получения и передачи изображений, но и в роли ретрансляции данных от персональных подсистем видеофиксации 100.1…100.n к подсистеме связи 300. Обмен данными между персональными подсистемами видеофиксации 100.1…100.n, групповыми подсистемами видеофиксации 200.1…200.m и подсистемой хранения и обработки видеоинформации 400 производится через коммуникационную сеть 50. Мобильные терминалы оператора 51.1…51.k подключается через коммуникационную сеть 50 к подсистеме хранения и обработки видеоинформации 400. В качестве мобильных терминалов оператора 51.1…51.k целесообразно использовать мобильные телефоны или планшетные компьютеры. Обобщенно рассматриваемая мобильная система видеофиксации работает следующим образом. Каждая персональная подсистема видеофиксации 100.1…100.n и каждая групповая подсистема видеофиксации 200.1…200.m передает данные через подсистему связи 300 в подсистему хранения и обработки видеоинформации 400 (блок 8 алгоритма на фиг.3). Подсистема хранения и обработки видеоинформации 400 выполняет необходимые процедуры по анализу, распознаванию ситуаций (блок 9 алгоритма на фиг.3) и сохранению (блок 11 алгоритма на фиг.3) видеоданных и информации, а также формирования сигналов оповещения, которые передаються в персональные подсистемы видеофиксации 100.1…100.n (блок 10 алгоритма на фиг.3), а также оповещают оператора. Мобильные терминалы оператора 51.1…51.k могут использоваться как для пассивного наблюдения за действиями конкретного рабочего или группы рабочих посредством получения и отображения видеоданных с ППВ 100.1…100.n или ГПВ 200.1…200.m (блок 12 алгоритма на фиг.3), так и для подачи команд управления в подсистему хранения и обработки видеоинформации 400.

Рассмотрим более подробно работу всех компонентов мобильной системы видеофиксации.

Рассмотрим работу персональной подсистемы видеофиксации 100. Изображение рабочей сцены через оптическую систему 2 поступает на матричный приемник изображение 5. Матричный приемник изображения 5 получает на свой второй вход с первого выхода управляющего контроллера 8 сигналы, синхронизирующие работу матричного приемника изображения 5 по которым производится инициация считывания и передачи кадра изображения в управляющий контроллер 8. По каждому полученному управляющему сигналу на свой второй вход матричный приемник изображения 5 со своего выхода передает пиксель за пикселем изображение на вход управляющего контроллера 8 (блок 2 алгоритма на фиг. 4). Управляющий контроллер 8 со своего первого входа-выхода передает полученные цифровые значения яркости пикселей в буферную память 9 на вход-выход буферной памяти 9. По завершении получения всего кадра изображения управляющий контроллер 8 считает из буферной памяти 9 полученный кадр изображения последовательно пиксель за пикселем и вычисляет необходимые параметры яркости и контрастности изображения (блок 3, фиг. 4). Для изменения яркости и контрастности получаемого изображения со второго выхода управляющего контроллера 8 на вход в системы адаптации яркости 4 поступают данные, определяющие чувствительность и выдержку матричного приемника изображения 5, а также определяющие необходимость включения или выключения и мощность дополнительного освещения. Система адаптации яркости 4 со своего второго выхода падает управляющий сигнал на вход матричного приемника изображения 5. В результате матричный приемник изображение 5 новые следующие кадры изображения будет формировать с требуемыми соответствующими реальной освещенности выдержкой и чувствительностью. Для обеспечения более качественного получения изображения, если внешняя освещённость является слишком низкой, управляющий контроллер 8 посредством определения средней яркости кадра изображения подает команду на включение фонаря 1 с заданной мощностью освещения. Для этого управляющий контроллер 8 на своём втором выходе формирует на вход системы адаптации яркости 4 управляющий сигнал, который далее с первого выхода системы адаптации яркости 4 поступает фонарь 1. В результате производится включение фонаря 1 с заданной мощностью и освещение локального участка рабочий сцены, находящегося перед рабочим становится достаточным для получения качественного изображения.

Контроллер приема-передачи 10 со своего четвертого входа-выхода на вход-выход первого WiFi контроллера 15 подает запрос на получение информации ок находящихся в зоне видимости подсистемы связи 300 или групповой подсистемы видеофиксации коммутации 200. Первый WiFi контроллер 15 анализируют сигналы с первой антенны 17 и определяет находящиеся в зоне радиовидимости подсистемы связи 300 и (или) групповые подсистемы видеофиксации и коммутации 200. С группового входа-выхода первого WiFi контроллера 15 данные о количестве и мощности найденных источников радиосигнала, сформированных подсистемой связи 300 и групповой подсистемой видеофиксации коммутации 200, передаются на четвертый групповой вход-выход контроллера приема-передачи 10. Контроллер приема-передачи 10 в случае, если в зоне радиовидимости присутствуют найденные подсистемы связи 300 или групповые подсистемы видеофиксации и коммутации 200, выбирает подсистему связи с максимальным уровнем радиосигнала либо же действует по-иному алгоритм выбора системы связи (блок 6, фиг. 4). Критерии выбора источника радиосигнала для коммутации заложен в контроллере приема-передачи 10 и может быть дистанционно перепрограммирован.

После принятия решения о подключении к источнику радиосигнала контроллер приема-передачи 10 со своего четвертого входа-выхода формирует команду, поступающую на вход-выход первого WiFi контроллера 15. Первый wi-fi контроллер 15, получив данную команду, устанавливает соединение с соответствующей подсистемой связи 300 либо групповой подсистемой видеофиксации и коммутации 200. Для этого по стандартному wi-fi протоколу WiFi контроллер 15 через антенну 17 передаёт и получает данные, которые далее поступают в систему связи 300 либо в групповую подсистему видеофиксации коммутации 200 (блок 7, фиг. 4).

После установления соединения WiFi контроллер 15 со своего группового входа-выхода передаёт в контроллер приема-передачи 10 информацию о готовности передавать поток изображений в подсистему связи 300 или групповую подсистему видеофиксации и коммутации 200. Получив данный сигнал, контроллер приема-передачи 10 считывает из буферной памяти 9 текущий кадр изображения и через свой третий групповой вход-выход передает в кадр изображения в кодер видеопотока 11. Кодер видеопотока 11 выполняет операции по кодированию кадра изображения (блок 4, фиг. 4), направленные на уменьшение объема передаваемых данных и полученный набор данных, описывающий текущий кадр изображение кодер видеопотока 11 передаёт обратно на третий вход-выход контроллера приема-передачи 10. Контроллер приема-передачи 10 со своего 4 входа-выхода передаёт закодированный кодером видеопотока 11 кадр изображения на вход первого WiFi контроллера 15. Первый WiFi контроллер 15 далее через первую антенну 17 передаёт полученные кадры изображения в подсистему связи 300 либо же в групповую подсистему видеофиксации и коммутации 200.

В случае если wi-fi контроллер 15 не нашел возможности для подключения, то получаемые матричным приемником изображения 5 кадры изображений записываются в локальный модуль памяти 14 (блок 5, фиг. 4). Для этого контроллер приема-передачи 10 через свой первый вход-выход, далее через второй вход-выход управляющего контроллера 8 и через первый вход-выход управляющего контроллера 8 считает с буферной памяти 9 кадр изображения и записывает его в модуль памяти 14. Таким образом, контроллер приема-передачи 10 каждый очередной поступающей кадр через свой второй вход-выход записывает в модуль памяти 14. При переполнении модуля памяти 14 контроллер приема-передачи 10 удаляет наиболее старые кадры изображений, циклических замещая их более новыми кадрами.

Таким образом, персональная подсистема видеофиксации 100 может работать как автономно, сохраняя видеопоток в модуле памяти 14, так и передавать в реальном времени видеопоток в подсистему связи 300 либо в ГПВ 200.

Функционирование системы оповещения безопасности 16, входящей в состав персональной подсистемы видеофиксации 100, будет рассмотрено ниже.

Далее рассмотрим функционирование групповой подсистемы видеофиксации и коммутации 200. В момент включения групповой подсистемы видеофиксации и коммутации 200 второй WiFi контроллер 24 производит поиск источников радиосигнала посредством считывания сигнала, поступающего на его вход со второй антенны 25. Второй WiFi контроллер 24 анализирует поступившие на его вход сигналы и, согласно протоколу, устанавливает соединение с подсистемой связи 300 либо же непосредственно с коммуникационной сетью 50 (блок 6, фиг. 5). После этого групповая подсистема видеофиксации коммутации 200 готова передавать непрерывным потоком поступающие с широкоугольной видеокамеры 21 изображения рабочей сцены, а также ретранслировать потоки данных от персональных подсистем видеофиксации 100.

Поток излучения рабочей сцены попадает в широкоугольную видеокамеру 21 (блок 2, фиг. 5). Широкоугольная видеокамера 21 непрерывно анализируют текущую яркость кадра и изменяет свои параметры (выдержку, чувствительность) таким образом, чтобы средняя яркость кадра и гистограмма распределения яркости соответствовали априори заданным (блок 3, фиг. 5). В процессе работы видеокамера 21 постоянно формирует на своём выходе поток кадров видеоизображений. Каждый кадр видеоизображения представляет собой матрицу цифровых значений, характеризующих распределение яркости и цветности пикселей в кадре. С выхода широкоугольной видеокамеры 21 поток видеокадров кадр за кадром поступает на вход контроллера 22. Контроллер 22 со своего выхода передает непрерывный поток кадров в коммутатор 23. Одновременно с этим контроллер 22 выполняет через свой вход-выход запись кадров изображения в блок памяти 29. При этом контроллер 22 может в зависимости от заложенного алгоритма записывать как все поступающие кадры изображений в блок памяти 29 (блок 5, фиг. 5), так и выборочные кадры согласно заданным критериям, например, только те кадры, на которых обнаружено движение (блок 4, фиг. 5).

Коммутатор 23 получив на свой вход очередной кадр изображения со своего входа-выхода передаёт данный кадр на вход выход второго WiFi контроллера 24 (блок 7, фиг. 5). Второй WiFi контроллер 24 в соответствии с протоколом передачи генерирует информационную посылку и передает её в антенну 25.

Подсистема связи 300 работает следующим образом. В момент включения подсистемы связи 300 третий WiFi контроллер 30 посредством приема-передачи сигналов через третью антенну 34 осуществляет подключение к коммуникационной сети 50. Далее третий WiFi контроллер 30 посредством анализа сигнала с третьей антенны 34, поступающего на его вход ищет в зоне радиовидимости все присутствующие персональные системы видеофиксации 100 (блок 2, фиг. 6) и групповые подсистемы видеофиксации и коммутации 200 (блок 4, фиг. 6). Полученную информацию о количестве и уровнях сигналов персональных подсистемы видеофиксации 100 и групповых подсистем видеофиксации и коммутации 200 третий WiFi контроллер 30 передают во второй коммутатор 31. Второй коммутатор 31 анализирует объём поступающих данных с персональных подсистем видеофиксации 100 и групповых подсистем видеофиксации и коммутации 200 и, согласно заданному алгоритму, передаёт в коммуникационную сеть 50 получаемые потоки видеоизображений (блоки 3,5, фиг. 6). Одновременно с этим второй коммутатор 31 анализируют данные, поступающие через третью антенну 34 на второй контроллер 30, которые генерируются в результате обмена данными с системой хранения и обработки информации 400 и пересылает необходимые команды в персональные подсистемы видеофиксации 100 и групповые подсистемы видеофиксации и коммутации 200. Таким образом, подсистема связи 300 обеспечивает непрерывный обмен данными между персональными подсистемами видеофиксации 100, групповыми подсистемами видеофиксации и коммутации 200, подсистемой хранения и обработки информации 400.

Подсистема хранения и обработки видеоинформации 400 работает следующим образом. Четвертая антенна 44 получает поступающие на неё сигналы и передаёт их на вход четвертого WiFi контроллера 40.

Четвертый wi-fi контроллер согласно заданному протоколу передачи, передает со своего выхода на вход хранилища данных 41 поступающие изображения от групповой подсистемы видеофиксации коммутации 200 и персональных подсистем видеофиксации 200 (блок 3, фиг. 7). Каждый поток изображений в хранилище данных описывается совокупностью параметров, определяющих источник изображений (блок 4, фиг. 7).

Одновременно с этим через свой групповой вход-выход четвертый wi-fi контроллер 40 передаёт поступившие кадры изображений с каждого вида источника в модуль видеоаналитики 43. Модуль видеоаналитики 43 согласно заданному алгоритму выполняет обнаружение потенциально опасных ситуаций и событий (блок 5, фиг. 7) посредством анализа поступающего потока видеоизображений. В случае, если модуль видеоаналитики 43 выявляет опасные ситуации (блок 6, фиг. 7), то со своего третьего группового входа-выхода на групповой вход-выход четвертого Wi-Fi роутера 40 передаются данные, которые далее через подсистему связи 300 транслируется в групповую подсистему видеофиксации и коммутации 200 или адресно в персональную подсистему видеофиксации 100 (блок 7, фиг. 7). Эти данные, поступив на первую антенну 17 далее поступают на первый контролёр 15. Далее с его входа-выхода данные поступают в контроллер приема-передачи 10, с выхода которого передаются на вход в систему оповещения безопасности 16. В результате получения команды на оповещение система оповещения безопасности 16 формирует звуковой и световой предупреждающий сигналы для предотвращения опасных действий. В соответствии с алгоритмом, определенным в модуле видеоналитики 43, оповещающий сигнал может быть передан в персональную подсистему видеофиксации 100, как адресно для одного рабочего, так и группе рабочих.

Модуль видеоаналитики 43 может обрабатывать ранее записанные данные хранящиеся в хранилище данных 41. Для этого модуль видеоаналитики 43 через свой первый вход-выход со второго входа-выхода хранилища данных 41 считывает необходимые видеопоследовательности и обрабатывает их согласно заданному алгоритму. После обработки видеопоследовательности модуль видеоаналитики 43 со своего второго входа-выхода на второй вход-выход терминала 42 формирует информационную посылку для отображения в терминале 42. С выхода модуля видеоаналитики 43 извлеченная из видеопоследовательности информация может передается в виде информационных сообщений в вышестоящую систему.

Терминал 42 обеспечивает отображение получаемых данных и информации. Для отображения ранее сохраненных видеозаписей терминал 42 через свой первый вход-выход с первого входа-выхода хранилища данных 41 считывает необходимые видео последовательности. Также терминал 42 позволяет вручную сформировать оповещающий об опасности сигнал конкретному рабочему посредством передачи рассмотренным выше образом в подсистему видеофиксации 100 данные далее поступающее в систему оповещения безопасности 16.

Мобильный терминал оператора 51 предназначен для дистанционного подключения по системе хранения и обработки видеоинформации 400 посредством взаимодействия через коммуникационную сеть 50 мобильный терминал оператора 51 может быть выполнен на базе мобильного телефона планшетного компьютера или иного серийно выпускаемого устройства.

Рассмотрим реализацию модулей мобильной системы видеофиксации. Фотография серийно выпускаемого модуля персональной подсистемы видеофиксации представлена на фиг. 7. Фонарь 1 может быть реализован на базе любого портативного светодиодного фонаря, например, на базе светодиодов ASMT-UWB1-NX3B2. Система адаптации яркости 4 может быть построена на базе цифро-аналогового преобразователя или модуля широтно-импульсной модуляции на базе, например, на базе модуля Arduino или STM8L051, система адаптации яркости должна обеспечивать преобразование входных данных в формат данных для управления выдержкой и чувствительностью матричного приемника изображения 5, а также обеспечивать цифро-аналоговое преобразование для включения фонаря 1 с заданной мощностью свечения.

В качестве матричного приемника изображения может быть использован любой матричный КМДП или ПЗС видеодатчик, например, на базе модуля Sony Imx 323, формирующего кадры изображений в цифровом виде. В качестве объектива рекомендуется использовать компактный объектив по фокусному расстоянию совместимый с размером матричного приемника изображения, например, для видеодатчика на базе указанного выше Sony IMX 323 целесообразно использовать объектив с фокусным расстоянием 2.8мм.

Управляющий контроллер 8 может быть построен на базе ПЛИС любого современного семейства (например, Xilinx Vertex 5) или на базе процессоров ARM, например, архитектуры Cortex, High Selicon H3516, либо на базе микроконтроллера. В качестве буферной памяти 9 может быть использован модуль на базе микросхем динамической памяти DRAM 256Мб. Модуль памяти 14 может быть реализован на энергонезависимой микросхеме флэш-памяти, например, K9F1G08U0E-SIB0000; также можно использовать флэш-памяти форм-фактора MicroSD.

Кодер видеопотока 11 может быть реализован на базе семейства СХ23416, Phillips 3175 или другого аналогичного, например, Texas Instruments, TMS320DM357. Все wi-fi контроллеры могут быть реализованы, например, на базе контроллера Media Tech MT7601. Система оповещения безопасности может представлять собой управляемый звуковой пьезоэлектрический излучатель с светодиодной индикацией.

Контроллер приема-передачи 10 должен быть реализован на базе микроконтроллера, например, на базе микроконтроллеров ARM.

В качестве аккумуляторов могут быть использованы Li-ion аккумуляторы емкостью 2…4 ампер-часа напряжением 16.8В, например, 2.6А-ч, на базе Samsung ICR18650.

В качестве широкоугольной видеокамеры 21 может быть использована видеокамера на базе датчика изображения sony imx323, совмещенного с широкоугольным объективом. Блок памяти 29 представляет собой накопитель данных на базе flash-памяти и представлен на рынке электронных компонентов в широком ассортименте.

Хранилище данных 41 может быть реализовано на базе персонального или специализированного компьютера, выступающего в качестве средства записи данных на жесткие диски или иные энергонезависимые носители информации, например, Dell EMC Md3420. Модуль видеоаналитики 43 может быть реализован на базе персонального компьютера с процессором, поддерживающем инструкции AVX2, работающих на частоте не менее 3.2ГГц и с соответствующим программным обеспечением обработки изображений (например, с использованием библиотек Open Computer Vision), например, программным обеспечением для распознавания опасных ситуаций, которое также широко представлено на современном рынке программных продуктов. Терминал 42 представляет собой рабочее место оператора на базе персонального компьютера, требования к реализации терминала предъявляются только в части удобства отображения и работы с данными, рекомедуется компьютер на базе процессора Intel Core i5 с дисплеем размером не менее 23 дюймов.

Представленное изобретение обеспечивает:

- повышение безопасности на строительных, промышленных и иных сложных объектах,

- визуальный дистанционный контроль соблюдения строительных нормативных документов и действий каждого рабочего,

- снижение рисков неправильных и опасных действий рабочих,

- возможность одновременного контроля нескольких объектов.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении скорости обнаружения потенциально опасных ситуаций. Способ многоканального дистанционного видеонаблюдения на строительных и промышленных объектах, содержащий процедуру организации сети доступа, причем в способ введены: размещение персональных подсистем видеофиксации на индивидуальной защитной экипировке, размещение групповой подсистемы видеофиксации, размещение подсистемы связи, автоматическая коммутация и передача видеоданных с каждой персональной подсистемы видеофиксации к групповой подсистеме видеофиксации и подсистеме связи, коммутация подсистемы связи с коммуникационной сетью предприятия, кодирование потока передаваемых видеоданных, установка, настройка и обеспечение коммутации подсистемы хранения и обработки видеоинформации с подсистемой связи, передача, запись, хранение видеоданных и извлеченной информации, автоматическое распознавание опасных и иных заданных событий, автоматическое оповещение оператора об опасных ситуациях и событиях, архивирование видеоданных и информации, обеспечение дистанционного подключения для анализа, наблюдения и управления событиями на наблюдаемом объекте. 2 н.п. ф-лы, 10 ил.

1. Способ многоканального дистанционного видеонаблюдения на строительных и промышленных объектах, содержащий процедуру организации сети доступа, отличающийся тем, что введены:

- размещение заданного количества персональных подсистем видеофиксации на индивидуальной защитной экипировке,

- размещение групповой подсистемы видеофиксации для обеспечения широкого поля обзора рабочего участка контролируемой территории,

- размещение подсистемы связи для обеспечения коммутации и связи,

- автоматическая коммутация и передача видеоданных с каждой персональной подсистемы видеофиксации к групповой подсистеме видеофиксации и подсистеме связи,

- коммутация подсистемы связи с коммуникационной сетью предприятия либо глобальной коммуникационной сетью интернет,

- кодирование потока передаваемых видеоданных,

- установка, настройка и обеспечение коммутации подсистемы хранения и обработки видеоинформации с подсистемой связи,

- передача, запись, хранение видеоданных и извлеченной информации,

- автоматическое распознавание опасных и иных заданных событий,

- автоматическое оповещение оператора об опасных ситуациях и событиях,

- архивирование видеоданных и информации для дальнейшего использования,

- обеспечение дистанционного подключения при помощи мобильного телефона, планшетного компьютера и иного персонального телекоммуникационного средства для анализа, наблюдения и управления событиями на наблюдаемом промышленном или строительном объекте.

2. Мобильная система видеофиксации, включающая коммуникационную сеть, терминал, отличающаяся тем, что введены:

- персональная подсистема видеофиксации, содержащая видеокамеру в составе оптической системы, матричного приемника изображения, буферной памяти, системы адаптации яркости и управляющего контроллера, модуль памяти, систему крепления видеокамеры к каске, каску, осветительный фонарь, контроллер приемопередачи, кодер видеопотока, звуковую систему оповещения безопасности, первый WiFi контроллер, первую антенну, первый аккумулятор, первый блок питания,

- групповая подсистема видеофиксации и коммутации, содержащая широкоугольную видеокамеру, управляющий контроллер, первый коммутатор, второй WiFi контроллер, второй аккумулятор, трипод, второй блок питания, вторую антенну,

- подсистема связи, содержащая третий аккумулятор, третий WiFi контроллер, третий блок питания, второй коммутатор, третью антенну,

- подсистема хранения и обработки видеоинформации, содержащая хранилище данных, четвертый WiFi контроллер, модуль видеоаналитики, четвёртую антенну,

- мобильный терминал оператора,

причем

вход фонаря подключён к первому выходу системы адаптации яркости, второй выход системы адаптации яркости подключен к первому входу матричного приемника изображения, выход матричного приемника изображения подключен к входу управляющего контроллера, второй вход матричного приемника изображения подключён к первому выходу управляющего контроллера, второй выход управляющего контроллера подключен к входу системы адаптации яркости, первый вход-выход управляющего контроллера подключён к входу-выходу буферной памяти, второй вход-выход управляющего контроллера подключен к первому входу-выходу контроллера приема-передачи, второй вход-выход контроллера приема-передачи подключён к модулю памяти, третий вход-выход контроллера приема-передачи подключён к входу-выходу кодера видеопотока, четвертый вход-выход контроллера приема-передачи подключён к входу-выходу первого WiFi контроллера, выход контроллера приема-передачи подключён к входу системы оповещения безопасности, вход первого WiFi контроллера подключен к выходу первой антенны, система крепления к каске обеспечивает крепление персональной системы видеофиксации к каске, каска предназначена для защиты головы персонала и должна иметь возможность сопряжения с системой крепления, первый аккумулятор предназначен для автономного питания персональной подсистемы видеофиксации, первый блок питания предназначен для зарядки аккумулятора, персональная система видеофиксации размещается на каске, аккумулятор размещается в кармане одежды рабочего и сопряжен с персональной подсистемой видеофиксации гибким проводом, система оповещения безопасности предназначена для звукового и светового оповещения рабочего об опасной ситуации,

выход широкоугольной видеокамеры подключён к входу контроллера, выход контроллера подключён к входу первого коммутатора, вход-выход первого коммутатора подключен к входу-выходу второго WiFi контроллера, вход второго WiFi контроллера подключён к выходу второй антенны, групповая подсистема видеофиксации и коммутации размещается на штативе (триподе), второй блок питания предназначен для питания групповой подсистемы видеофиксации и коммутации, а также для зарядки второго аккумулятора, второй аккумулятор предназначен для питания групповой подсистемы видеофиксации и коммутации и обеспечивает питание в случае отсутствия сетевого питающего напряжения,

вход-выход третьего WiFi контроллера подключён к входу-выходу второго коммутатора, вход третьего WiFi контроллера подключён к выходу третьей антенны, третий блок питания предназначен для питания подсистемы связи и зарядки третьего аккумулятора, третий аккумулятор предназначен для питания подсистемы связи при отсутствии сетевого питающего напряжения,

первый вход-выход хранилища данных подключен к первому входу-выходу терминала, второй вход-выход хранилища данных подключен к первому входу-выходу модуля видеоаналитики, второй вход-выход терминала подключён к второму входу-выходу модуля видеоаналитики, выход модуля видеоаналитики предназначен для передачи информационных сообщений в вышестоящие системы, вход хранилища данных подключён к выходу четвертого WiFi контроллера, второй выход четвертого WiFi контроллера подключён к входу модуля видеоаналитики, вход четвертого WiFi контроллера подключен к выходу четвертой антенны,

коммуникационная сеть представляет собой либо локальную сеть предприятия, организованную на базе беспроводных WiFi технологий, либо глобальную сеть Интернет, мобильный терминал оператора подключается посредством WiFi соединения к коммуникационной сети, персональная подсистема видеофиксации, групповая подсистема видеофиксации и коммутации, подсистема связи, подсистема хранения и обработки видеоинформации соединены между собой через беспроводное WiFi соединение посредством обмена данными через коммуникационную сеть.