监狱集中区周界巡检机器人系统的制作方法

本发明涉及监狱安防技术领域，具体来说，涉及监狱集中区周界巡检机器人系统。

背景技术：

监狱是指依照刑法和刑事诉讼法的规定，被判处死刑缓期两年执行、无期徒刑、有期徒刑的罪犯执行刑罚的地方。对罪犯实行惩罚和改造相结合、教育和劳动相结合的原则，将罪犯改造成为守法公民。

由于监狱的人员大多数都是不安分守己的人，经常会出现一点小事意见不合而发生打架事件，并且很多都能够避开监控系统，在监控盲区进行打架又或者他们打架的时候，狱警人员并没有实时的关注监控显示屏，使得很多时候狱警人员并不能及时的获取信息，对现场进行制止，都是事后才知道。传统的监狱系统的管理机制、组织结构、人员素质等其他许多方面进行优化、改造、重组、整合，从而实现监狱工作更科学、更公正、更安全、更高效地执行监管改革任务，全面满足监狱在安全防范、公正执法、高智能化、管理水平等方面的需要，更好地发挥监狱的功能。

现有的信息化建设相对比较落后，因此开发出一个能高效运行，降低民警工作量，科学可靠的监狱物联网系统迫在眉睫。如在监狱周界巡检工作中，传统的模拟视频监控系统存在着功能和技术上的缺陷。在功能上，对于周界隔离网、警戒区和狱墙的安全防范，除传统的电网、刺网、定点视屏、武警巡逻以外，红外对射、微波对射、震动及泄露电缆等技术，由于应用于室外，难免产生误报。且在技术上存在着图像分辨率低、监控范围小和扩展应用能力差等缺点。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中的问题，本发明提出监狱集中区周界巡检机器人系统，通过集成自动巡视、自动辨识、智能跟踪、智能调度和高度移动为一体的全天候、全自动、全智能的周界巡视警戒机器人，实现完备的监管安全防范体系，不仅覆盖面广，而且实时资源共享，安全系数高，另外实现了高清图像分辨率捕捉跟踪、监控范围广、扩展应用能力高和高智能化的同时减轻了工作人员的工作量，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

监狱集中区周界巡检机器人系统，包括服务端和监控中心端，所述服务端与所述监控中心端通过通信模块进行信息传输，其中；

所述监控中心端双向连接有运维管理模块、现场互动警告模块、存储模块和动态电子地图监控模块；

所述监控中心端的输出端连接有周界系统联动模块的输入端；

所述监控中心端的输入端连接有周界巡警模块的输出端、目标辨识跟踪模块的输出端、消防安全模块的输出端和供电模块的输出端；

所述周界巡警模块的输入端连接有所述周界系统联动模块的输出端，其中；

所述服务端，用于连接本地上级部门并进行信息交互提供信息支持；

所述监控中心端，用于进行本地信息处理进行发布信息指令；

所述通信模块，用于进行信息传输；

所述运维管理模块，用于安全管理以及信息管理；

所述现场互动警告模块，用于对事故现场进行信息交互；

所述存储模块，用于进行信息存储；

所述动态电子地图监控模块，用于显示本地地理位置信息和相关人员在图中的实时位置以及行动路径；

所述周界系统联动模块，用于对所述周界巡警模块进行联动作业；

所述周界巡警模块，用于对路径区域进行自动巡检并采集特征信息；

所述目标辨识跟踪模块，用于对采集特征信息进行目标辨识跟踪；

所述消防安全模块，用于消费安全信息进行实时监控；

所述供电模块，用于进行系统供电。

进一步的，所述监控中心端包括工控处理模块、人机交互模块、rfid提取模块和串口传输模块，其中；

所述工控处理模块，用于进行信息处理；

所述人机交互模块，用于通过人机交互界面与系统交流并进行操作

所述rfid提取模块，用于提取rfid标签信息；

所述串口传输模块，用于串口信息传输。

进一步的，所述运维管理模块包括电路自检单元和信息管理单元，其中；

所述电路自检单元，用于进行系统电路巡检；

所述信息管理单元，用于对系统信息进行管理。

进一步的，所述现场互动警告模块包括异常行为警告单元和现场互动警告单元，其中；

所述异常行为警告单元，用于对异常行为进行警告；

所述现场互动警告单元，用于现场信息交互。

进一步的，所述周界巡警模块包括伺服驱动单元和图像采集单元，其中；

所述伺服驱动单元，用于伺服驱动进行路径作业；

所述图像采集单元，用于特征信息采集。

进一步的，所述周界系统联动模块包括监控摄像联动单元，其中；

所述监控摄像联动单元，用于所述周界巡警模块特征采集信息联动。

进一步的，所述目标辨识跟踪模块包括人脸识别单元、步态识别单元和rfid电子标签，其中；

所述人脸识别单元，用于人脸信息识别；

所述步态识别单元，用于步态信息识别；

所述rfid电子标签，用于rfid电子标签信息识别。

进一步的，所述消防安全模块包括温度采集单元、湿度采集单元、噪音采集单元和气体采集单元，其中；

所述温度采集单元，用于温度信息采集；

所述湿度采集单元，用于湿度信息采集；

所述噪音采集单元，用于噪音信息采集；

所述气体采集单元，用于气体信息采集。

进一步的，所述异常行为警告单元和所述现场互动警告单元分别包括用于音频信息传输的语音对讲单元。

进一步的，所述气体采集单元包括二氧化碳气体、氧化亚氮气体和氟利昂甲烷气体。

本发明的有益效果：

1、本发明通过集成自动巡视、自动辨识、智能跟踪、智能调度和高度移动为一体的全天候、全自动、全智能的周界巡视警戒机器人，实现完备的监管安全防范体系，不仅覆盖面广，而且实时资源共享，安全系数高。

2、本发明通过目标辨识跟踪模块以及周界巡警模块和周界系统联动模块作用下，实现了高清图像分辨率捕捉跟踪，而且监控范围广，此外实现扩展应用能力高。

3、本发明通过运维管理模块和消防安全模块，提高安全系数的同时，便于工作人员的管理，高智能化的同时减轻了工作人员的工作量。

综上所述，本发明集成自动巡视、自动辨识、智能跟踪、智能调度和高度移动为一体的全天候、全自动、全智能的周界巡视警戒机器人，实现完备的监管安全防范体系，不仅覆盖面广，而且实时资源共享，安全系数高，另外实现了高清图像分辨率捕捉跟踪、监控范围广、扩展应用能力高和高智能化的同时减轻了工作人员的工作量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的监狱集中区周界巡检机器人系统的原理框图；

图2是根据本发明实施例的监狱集中区周界巡检机器人系统的基于pvibe算法的人轮廓识别效果图；

图3是根据本发明实施例的监狱集中区周界巡检机器人系统的步态识别序列图。

图中：

1、服务端；2、监控中心端；3、通信模块；4、运维管理模块；5、现场互动警告模块；6、存储模块；7、周界系统联动模块；8、周界巡警模块；9、目标辨识跟踪模块；10、消防安全模块；11、供电模块；12、动态电子地图监控模块；13、工控处理模块；14、人机交互模块；15、rfid提取模块；16、串口传输模块；17、电路自检单元；18、信息管理单元；19、异常行为警告单；20、现场互动警告单元；21、伺服驱动单元；22、图像采集单元；23、监控摄像联动单元；24、人脸识别单元；25、步态识别单元；26、温度采集单元；27、湿度采集单元；28、噪音采集单元；29、气体采集单元；30、语音对讲单元；31、rfid电子标签。

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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了监狱集中区周界巡检机器人系统。

实施例一

如图1所示，本发明的实施例一为：监狱集中区周界巡检机器人系统，包括服务端1和监控中心端2，所述服务端1与所述监控中心端2通过通信模块3进行信息传输，其中；

所述监控中心端2双向连接有运维管理模块4、现场互动警告模块5、存储模块6和动态电子地图监控模块12；

所述监控中心端2的输出端连接有周界系统联动模块7的输入端；

所述监控中心端2的输入端连接有周界巡警模块8的输出端、目标辨识跟踪模块9的输出端、消防安全模块10的输出端和供电模块11的输出端；

所述周界巡警模块8的输入端连接有所述周界系统联动模块7的输出端，其中；

所述服务端1，用于连接本地上级部门并进行信息交互提供信息支持；

所述监控中心端2，用于进行本地信息处理进行发布信息指令；

所述通信模块3，用于进行信息传输；

所述运维管理模块4，用于安全管理以及信息管理；

所述现场互动警告模块5，用于对事故现场进行信息交互；

所述存储模块6，用于进行信息存储；

所述动态电子地图监控模块12，用于显示本地地理位置信息和相关人员在图中的实时位置以及行动路径；

所述周界系统联动模块7，用于对所述周界巡警模块8进行联动作业；

所述周界巡警模块8，用于对路径区域进行自动巡检并采集特征信息；

所述目标辨识跟踪模块9，用于对采集特征信息进行目标辨识跟踪；

所述消防安全模块10，用于消费安全信息进行实时监控；

所述供电模块11，用于进行系统供电。

实施例二

如图1-3所示，本发明的实施例二为：监狱集中区周界巡检机器人系统，在实施例一的基础上，还包括所述监控中心端2包括工控处理模块13、人机交互模块14、rfid提取模块15和串口传输模块16，其中；

所述工控处理模块13，用于进行信息处理；

所述人机交互模块14，用于通过人机交互界面与系统交流并进行操作

所述rfid提取模块15，用于提取rfid标签信息；

所述串口传输模块16，用于串口信息传输。

所述运维管理模块4包括电路自检单元17和信息管理单元18，其中；

所述电路自检单元17，用于进行系统电路巡检；

所述信息管理单元18，用于对系统信息进行管理。

所述现场互动警告模块5包括异常行为警告单元19和现场互动警告单元20，其中；

所述异常行为警告单元19，用于对异常行为进行警告；

所述现场互动警告单元20，用于现场信息交互。

所述周界巡警模块8包括伺服驱动单元21和图像采集单元22，其中；

所述伺服驱动单元21，用于伺服驱动进行路径作业；

所述图像采集单元22，用于特征信息采集。

所述周界系统联动模块7包括监控摄像联动单元23，其中；

所述监控摄像联动单元23，用于所述周界巡警模块8特征采集信息联动。

所述目标辨识跟踪模块9包括人脸识别单元24、步态识别单元25和rfid电子标签31，其中；

所述人脸识别单元24，用于人脸信息识别；

所述步态识别单元25，用于步态信息识别；

所述rfid电子标签31，用于rfid电子标签信息识别。

所述消防安全模块10包括温度采集单元26、湿度采集单元27、噪音采集单元28和气体采集单元29，其中；

所述温度采集单元26，用于温度信息采集；

所述湿度采集单元27，用于湿度信息采集；

所述噪音采集单元28，用于噪音信息采集；

所述气体采集单元29，用于气体信息采集。

如图2所示，基于pvibe算法的步态识别算法是通过利用巡检机器人传输的图像信息，首先对感兴趣目标区域进行检测，然后通过提取目标的步态特征进行身份识别，最后选定目标实现跟踪。在目标检测方面，在vibe算法的基础上进行改进，结合人体体型特征提出了一种pvibe算法，对人体目标进行检测。在简单环境和复杂环境中进行人体目标检测实验对比，实验结果表明，该算法与其他检测算法相比，对于动态的环境具有较好的适应能力，能够很好的提取运动目标轮廓，区分人体目标与非人体目标，具有较好的检测效果。在步态识别方面，使用目标检测分割算法从步态序列中得到步态剪影，提取人体轮廓，将质心到轮廓边缘各像素点之间的距离作为步态特征。利用bp神经网络分类算法对步态样本中各序列的特征数据进行训练识别，从人体步态的不同角度进行实验对比，最高识别率可达到90％以上。

如图3所示，目标跟踪方面是在对目标进行了步态识别的基础上，选定目标，确定感兴趣区域，并进行跟踪。在光流跟踪算法基础上，结合运动矢量估计提出一种金字塔lk-mve算法，对人体目标进行跟踪。在步态数据库的基础上，该算法与主流的跟踪算法进行实验对比，在目标颜色相近和出现遮挡的情况下，取得了较好的跟踪效果，而且在跟踪速度上，改进后的算法有明显的提高。

实施例三

如图1所示，本发明的实施例三为：监狱集中区周界巡检机器人系统，在实施例二的基础上，还包括所述异常行为警告单元19和所述现场互动警告单元20分别包括用于音频信息传输的语音对讲单元30。所述气体采集单元29包括二氧化碳气体、氧化亚氮气体和氟利昂甲烷气体。

借助于上述技术方案，通过集成自动巡视、自动辨识、智能跟踪、智能调度和高度移动为一体的全天候、全自动、全智能的周界巡视警戒机器人，实现完备的监管安全防范体系，不仅覆盖面广，而且实时资源共享，安全系数高。通过目标辨识跟踪模块9以及周界巡警模块8和周界系统联动模块7作用下，实现了高清图像分辨率捕捉跟踪，而且监控范围广，此外实现扩展应用能力高。通过运维管理模块4和消防安全模块10，提高安全系数的同时，便于工作人员的管理，高智能化的同时减轻了工作人员的工作量。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，可实现如下效果：

1、本发明通过集成自动巡视、自动辨识、智能跟踪、智能调度和高度移动为一体的全天候、全自动、全智能的周界巡视警戒机器人，实现完备的监管安全防范体系，不仅覆盖面广，而且实时资源共享，安全系数高。

2、本发明通过目标辨识跟踪模块9以及周界巡警模块8和周界系统联动模块7作用下，实现了高清图像分辨率捕捉跟踪，而且监控范围广，此外实现扩展应用能力高。

3、本发明通过运维管理模块4和消防安全模块10，提高安全系数的同时，便于工作人员的管理，高智能化的同时减轻了工作人员的工作量。

综上所述，本发明集成自动巡视、自动辨识、智能跟踪、智能调度和高度移动为一体的全天候、全自动、全智能的周界巡视警戒机器人，实现完备的监管安全防范体系，不仅覆盖面广，而且实时资源共享，安全系数高，另外实现了高清图像分辨率捕捉跟踪、监控范围广、扩展应用能力高和高智能化的同时减轻了工作人员的工作量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。