[发明专利]基于多传感器协同的有害气体检测系统及方法

权利要求书

1.基于多传感器协同的有害气体检测系统，其特征在于，所述系统包括：

传感器组，所述传感器组包括多个传感器，配置用于对目标区域内的有害气体进行感知，实时获取有害气体感知数据；所述传感器组内的传感器随机分布于目标区域内，且须满足：在目标区域内的任意位置，以该位置为圆心，按照设定的第一阈值为半径，划定的圆形区域内，传感器的数量超过设定的第二阈值；

目标区域地图绘制单元，配置用于建立目标区域的平面坐标图，同时基于每个传感器在目标区域中的位置，在平面坐标图中绘制对应的传感器的坐标点，绘制出目标区域传感器坐标图；

数据记录单元，配置用于将传感器组在同一时刻获取的有害气体感知数据，基于目标区域传感器坐标图，记录到每个传感器对应的坐标下；

有害气体地形图绘制单元，配置用于基于目标区域传感器坐标图和每个传感器坐标中记录的有害气体感知数据，按照绘制等高线的方式，绘制出有害气体地形图；

图像分析单元，配置用于基于有害气体地形图，使用预设的预警分析模型，进行第一图像分析，以判断是否需要进行预警，同时，基于有害气体地形图，使用预设的定位分析模型进行图像纵截面扫描分析，得到纵截面的边缘轮廓曲线，然后对纵截面的边缘轮廓曲线进行第二图像分析，计算纵截面的边缘轮廓曲线中的每个位置的不规则度，确定有害气体产生的源头；

所述定位分析单元识别出有害气体产生的源头的方法包括：基于有害气体地形图，使用定位分析模型进行图像纵截面扫描分析，具体包括：找到有害气体地形图中的最高点，以在该点位置，获取有害气体地形图的纵截面，对该纵截面的边缘轮廓曲线使用定位分析模型进行第二图像分析；所述第二图像分析的过程包括：使用定位分析模型计算纵截面的边缘轮廓曲线中的每个位置的不规则度，若计算出的边缘轮廓曲线中的某个位置的不规则度超过设定的第三阈值，则将该位置作为有害气体产生的源头。

所述定位分析模型使用如下公式表示：其中，x为某个位置的等高线的值，L为边缘轮廓曲线中某个位置的斜率值，M调整系数，取值范围为：1～1.5。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述目标区域地图绘制单元绘制出目标区域传感器坐标图的方法包括：生成一个二维直角坐标系，将目标区域等比例缩小或放大，置于二维直角坐标系中；然后基于目标区域内的传感器在目标区域内的位置，标注在目标区域的二维直角坐标系中的对应位置，绘制出目标区域传感器坐标图。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述有害气体地形图绘制单元，绘制出有害气体地形图的方法包括：在目标区域传感器坐标图的二维直角坐标系的基础上，添加一个维度，生成三维坐标系下的目标区域传感器坐标图，基于目标区域传感器坐标图和每个传感器坐标中记录的有害气体感知数据，在添加的维度下，按照绘制等高线的方式，绘制出有害气体地形图。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述图像分析单元包括：预警分析单元和定位分析单元；所述预警分析单元，配置用于基于有害气体地形图，使用预设的预警分析模型，进行第一图像分析，以判断是否需要进行预警；所述定位分析单元，使用预设的定位分析模型，以识别出有害气体产生的源头；所述预警分析单元，进行第一图像分析的方法包括：对有害气体地形图进行扫描，获取地形图扫描图像，并为所述地形图扫描图像对应的不同高度的等高线分配不同的颜色信息，所述颜色信息用于表示所述不同高度的等高线的类型，所述等高线类型包括危险类型或安全类型；根据所述颜色信息从所述扫描图像中确定目标候选区域，并在所述目标候选区域内进行特征提取，获得提取的图像特征；利用提取的所述图像特征、基于目标检测模型进行目标检测，获得候选目标；利用提取的所述图像特征、基于目标分类模型对所述候选目标进行识别，获得图像识别结果。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，当为所述地形图扫描图像对应的不同高度的等高线分配不同的颜色信息时，使用如下公式计算等高线的分类值：其中，x为等高线的值，C(x)为计算出的等高线的分类值；若C(x)在0.5以上，则判定该等高线为危险类型；若C(x)低于0.5，则判定该等高线为安全类型。

6.一种基于权利要求1至5之一所述系统的基于多传感器协同的有害气体检测方法，其特征在于，所述方法执行以下步骤：步骤1：多个传感器:对目标区域内的有害气体进行感知，实时获取有害气体感知数据；所述传感器组内的传感器随机分布于目标区域内，且须满足：在目标区域内的任意位置，以该位置为圆心，按照设定的第一阈值为半径，划定的圆形区域内，传感器的数量超过设定的第二阈值；步骤2：建立目标区域的平面坐标图，同时基于每个传感器在目标区域中的位置，在平面坐标图中绘制对应的传感器的坐标点，绘制出目标区域传感器坐标图；步骤3：将传感器组在同一时刻获取的有害气体感知数据，基于目标区域传感器坐标图，记录到每个传感器对应的坐标下；步骤4：基于目标区域传感器坐标图和每个传感器坐标中记录的有害气体感知数据，按照绘制等高线的方式，绘制出有害气体地形图；步骤5：基于有害气体地形图，使用预设的预警分析模型，进行第一图像分析，以判断是否需要进行预警，同时，基于有害气体地形图，使用预设的定位分析模型进行图像纵截面扫描分析，得到纵截面的边缘轮廓曲线，然后对纵截面的边缘轮廓曲线进行第二图像分析，计算纵截面的边缘轮廓曲线中的每个位置的不规则度，确定有害气体产生的源头。