[发明专利]一种保护区内打桩、钻探行为的快速识别方法

说明书

本发明为一种保护区内打桩、钻探行为的快速识别方法，主要解决现有隧道、管廊等地下工程的地面保护区内打桩、钻探行为监管不及时、不全面等问题。本发明技术方案包括保护区监控区域内的视频影像和振动数据采集系统，还包括步骤：S1、基于视频图像和固定图像特征区域进行保护区边界半自动划定；S2、基于视频图像，通过图像目标检测算法对区域内的移动物体进行动态监测，并进行打桩、钻探机械侵入初步判定；S3、基于振动信号快速识别保护区打桩、钻探作业行为；S4、基于视频图像和振动信号的打桩、钻探作业行为综合判定和定位；S5、打桩、钻探行为告警信息远程发送及监控点识别自适应学习进化；S6、重复步骤S1（3）、步骤S2、步骤S3、步骤S4、步骤S5，可实现保护区打桩、钻探行为的持续监测。

技术领域

本发明涉及保护区内打桩、钻探行为的识别，特别是公开一种运营隧道、管廊等地下工程的地面保护区内打桩、钻探行为的快速识别方法，应用于保护区安全监控领域。

背景技术

为保护隧道、管廊、地下管道等地下隐蔽工程结构的正常使用和安全，常会在其结构及周边的特定范围内设置控制和保护区域，在保护区内严禁从事打桩、钻探、挖掘等大型机械作业活动。尽管有法律条例明文规定，但由于地下工程的隐蔽性，因保护区内打桩、钻探等大型机械作业导致地下结构受损的事件时有发生，给地下工程带来巨大安全隐患，并易造成重大的经济社会影响。

目前人工巡查、警示标识、视频监控等传统的监控手段已逐渐满足不了行业需要，迫切需要一种智能化、自动化的监控手段。不少学者也开展了相关研究，中国专利申请公布号CN 109272052A提出了一种地下构筑物周边桩基施工防侵入智能识别系统及方法，在待监测的结构上预埋设监测传感器，通过采集的振动信号进行分析识别，判定是否有桩基侵入行为并发出预警，该方法须事先在结构上预埋监测传感器，属离散点被动式监测，不能对一定区域内进行监测，且难以判定侵入行为是否在监控范围内。南开大学闫湖的硕士学位论文《土壤振动信号在线分析与识别技术研究》中提出了基于土壤振动信号分析与识别的周界预警与智能感知方法体系，通过对振动信号处理分析识别振动事件，但存在难以定位或定位不准确问题。此外，还有不少学者基于光纤探测技术，通过信号处理和智能分析，实现地下管道、隧道结构的安全监测，监测参数丰富，但须提前在需保护的结构沿线布设光纤、单根光纤有效监测半径一般不超过4米，整个系统部署困难，维护成本较高，且一些城市轨道交通等保护区本身严禁开挖作业，后期难以增布设光纤，故光纤探测技术难以满足已运营隧道、管廊等工程保护区大范围监测需求。

综上，迫切需要一种新型的远程化、自动化、高精度定位的保护区内打桩、钻探行为快速识别方法。

发明内容

本发明的目的是设计一种保护区内打桩、钻探行为的识别方法，主要解决保护区内打桩、钻探行为监管不及时、难以追踪定位的技术问题。本发明能快速准确地识别保护区内打桩、钻探的违规作业行为并及时发出告警信息，实现远程信息化、自动化监测，有效提升保护区监控技术水平。

本发明是这样实现的：一种保护区内打桩、钻探行为的快速识别方法，包括保护区监控区域内的视频影像和振动数据采集系统，其特征在于，还包括以下步骤：

S1、基于视频图像和固定图像特征区域进行保护区边界半自动划定。即利用像素大小为N×M的矩形框，标注截取视频图像中的边界转折点、特征图像的区域，计算截图几何中心并连线，并结合特征图像的自动识别，实现监控点摄像机动态拍摄时基于视频图像和固定图像特征区域的保护区边界半自动划定。

所述步骤S1的具体操作如下：

（1） 待监控点摄像机安装好后，从采集的视频中提取一帧图像，图像记为，利用像素大小为N×M的矩形框，在图像上于保护区实际边界的转折点上按顺时针或逆时针顺序标出，并截图保存，各边界转点区域截图图集记为；

（2） 在图像中，分别计算出各截图的中心点像素坐标，各中心点集记为，利用直线段将各中心点依次相连，并与图像的边界一起将图像进行区域分割；