CN104360669A - 一种纺织车间环境监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纺织车间环境监控方法，包括：1)提供一种纺织车间环境监控报警系统，以及2)使用系统来进行监控报警，系统包括计算机控制设备、无线通信设备、多个静电检测设备、多个超声波加湿器和多个图像监视器，每一个静电检测设备和一个超声波加湿器配对设置在一个纺织设备位置，每一个图像监视器设置在所述纺织车间的不同角落位置的上方，所述无线通信设备用于与远端的管理控制平台进行双向无线通信，计算机控制设备与所述多个静电检测设备、多个超声波加湿器、多个图像监视器和所述无线通信设备分别连接，基于每一个静电检测设备的检测结果确定对应超声波加湿器的加湿操作，基于所述多个图像监视器的监视结果确定是否报警。

Description

一种纺织车间环境监控方法

技术领域

本发明涉及纺织车间监控领域，尤其涉及一种纺织车间环境监控方法。

背景技术

纺织技术具有非常悠久的历史，早在原始社会时期，古人为了适应气候的变化，已懂得就地取材，利用自然资源作为纺织和印染的原料，以及制造简单的纺织工具。直至今天，我们日常的衣、某些生活用品和艺术品都是纺织和印染技术的产物。

纺织车间是生产纺织产品的场所，因纺织车间生产环境高温潮湿，条件较为恶劣，而生产合格的纺织品对环境的要求较高，所以纺织车间通常需要经常对纺织车间内部的各个环境参数进行检测，例如纺织车间的温度、湿度、灰尘颗粒浓度。然而，现有技术中的纺织车间环境参数监控只是对整个纺织车间内部监控，对纺织设备的监控较少，即时有也无法实时定位出现异常参数的位置，同时缺乏高效的外部人员入侵检测手段。

因此，需要一种纺织车间环境监控方法，能够实时检测纺织车间的每一个纺织设备的各种环境参数，并能够采用有效的识别手段将外部人员和操作人员分辨出来，在异常时进行报警，从而维护纺织车间内的设备安全。。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种纺织车间环境监控方法，改造现有环境监控报警系统过于关注对纺织车间整体监控、缺乏对纺织设备全面监控和定位手段以及缺乏高效外部人员侵入识别手段的技术问题，通过在每一个重要纺织设备位置设置一套环境监控设备的方法，引入设备编号机制以完成对环境参数的报警和定位，同时，引入精度更高的图像识别技术对外部人员进行识别，全面提高纺织车间环境监控设备的监控报警效率。

根据本发明的一方面，提供了一种纺织车间环境监控方法，该方法包括：1)提供一种纺织车间环境监控报警系统，以及2)使用所述系统来进行监控报警，所述系统包括计算机控制设备、无线通信设备、多个静电检测设备、多个超声波加湿器和多个图像监视器，每一个静电检测设备和一个超声波加湿器配对设置在一个纺织设备位置，每一个图像监视器设置在所述纺织车间的不同角落位置的上方，所述无线通信设备用于与远端的管理控制平台进行双向无线通信，所述计算机控制设备与所述多个静电检测设备、所述多个超声波加湿器、所述多个图像监视器和所述无线通信设备分别连接，基于每一个静电检测设备的检测结果确定对应超声波加湿器的加湿操作，基于所述多个图像监视器的监视结果确定是否报警。

更具体地，在所述纺织车间环境监控报警系统中，还包括：多个温度检测设备，每一个温度检测设备设置在所述纺织车间的一个纺织设备位置，用于实时检测对应纺织设备的实时温度，并输出实时温度和温度检测设备编号；多个湿度检测设备，每一个湿度检测设备设置在所述纺织车间的一个纺织设备位置并与一个超声波加湿器对应，用于实时检测对应纺织设备的实时湿度，并输出实时湿度和湿度检测设备编号；存储器，预先存储了人物上限灰度阈值、人物下限灰度阈值、预设最高温度阈值、预设最高湿度阈值、预设最低湿度阈值和预设最大静电残留量阈值，所述人物上限灰度阈值和所述人物下限灰度阈值用于将图像中的人物和背景分离，还预先存储了纺织车间操作人员的图像模板，所述图像模板为对穿有所述纺织车间的预设衣装的操作人员拍摄所得图像进行模板化处理后获得，用于识别纺织车间操作人员；所述每一个静电检测设备包括仪器外壳、静电检测主机、离子平衡测量板和接地板，所述仪器外壳为防静电材料，所述静电检测主机包括电晕放电器、检测探头和微控制器组成，所述电晕放电器利用预定电压的电场对被测设备定时放电，所述检测探头被放置在被测设备上以使被测设备感应静电，所述微控制器与所述检测探头连接，以对被测设备感应的静电进行计算，获得实时静电残留量，所述离子平衡测量板用于周期性检测并输出被测设备的实时离子平衡度，所述每一个静电检测设备输出实时静电残留量和静电检测设备编号；每一个超声波加湿器包括集成式超音波机芯、水箱、自动进水器、双管路雾气输出通道和缺水保护器，用于对对应纺织设备进行加湿和除静电处理；所述每一个图像监视器包括图像采集设备和图像分析设备，所述图像采集设备用于采集所负责的监控区域的区域图像，所述图像分析设备包括预处理单元、小波滤波单元、人物图像分割单元和操作人员匹配单元，所述预处理单元与所述图像采集设备连接以对所述区域图像按顺序执行对比度增强和灰度化处理，输出灰度化图像，所述小波滤波单元与所述预处理单元连接，以对所述灰度化图像执行小波滤波处理，输出滤波图像，所述人物图像分割单元与所述存储器和所述小波滤波单元分别连接，以将滤波图像中灰度值在所述人物上限灰度阈值和所述人物下限灰度阈值之间的像素识别并组成人物子图像，所述操作人员匹配单元与所述存储器和所述人物图像分割单元分别连接，以将所述纺织车间操作人员的图像模板与所述人物子图像匹配，匹配成功则发送图像监视器编号和存在操作人员信息，匹配失败则发送图像监视器编号和存在外部人员信息；所述计算机控制设备与所述多个温度检测设备、所述多个湿度检测设备、所述存储器、所述多个静电检测设备、所述多个超声波加湿器和所述多个图像监视器的人物图像分割单元分别连接，当存在温度检测设备输出的实时温度大于等于所述预设最高温度阈值时，发出温度过高报警信号和对应的温度检测设备编号，当存在湿度检测设备输出的实时湿度大于等于所述预设最高湿度阈值时，发出湿度过高报警信号和对应的湿度检测设备编号并关闭对应的超声波加湿器，当存在湿度检测设备输出的实时湿度小于等于所述预设最低湿度阈值时，发出湿度过低报警信号和对应的湿度检测设备编号并启动对应的超声波加湿器，当存在静电检测设备输出的实时静电残留量大于等于所述预设最大静电残留量阈值时，发出静电过多报警信号和对应的静电检测设备编号并启动对应的超声波加湿器，当存在图像监视器的人物图像分割单元输出了存在外部人员信息时，发出外部人员侵入报警信号和对应的图像监视器编号；所述无线通信设备与所述计算机控制设备连接，以将温度过高报警信号和对应的温度检测设备编号、湿度过高报警信号和对应的湿度检测设备编号、湿度过低报警信号和对应的湿度检测设备编号、静电过多报警信号和对应的静电检测设备编号、或外部人员侵入报警信号和对应的图像监视器编号无线转发给所述管理控制平台。

更具体地，在所述纺织车间环境监控报警系统中，所述计算机控制设备还与所述图像采集设备连接，以在发出外部人员侵入报警信号和对应的图像监视器编号的同时，将对应的图像监视器的图像采集设备采集的区域图像通过所述无线通信设备转发给所述管理控制平台。

更具体地，在所述纺织车间环境监控报警系统中，所述每一个静电检测设备还包括与微控制器连接的RS-485通信接口，用于输出实时静电残留量和静电检测设备编号。

更具体地，在所述纺织车间环境监控报警系统中，所述每一个超声波加湿器的底部装有可自由移动的万向轮，产生的雾气的雾粒直径为2-6μm。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的纺织车间环境监控报警系统的结构方框图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的纺织车间环境监控报警系统的实施方案进行详细说明。

纺织车间是指用机械制造生产资料或生活资料的大型厂房，是纺织原料加工制造的场所。纺织原料包括棉花、羊绒、羊毛、蚕茧丝、化学纤维、羽毛、羽绒等。纺织业的下游产业主要有服装业、家用纺织品、产业用纺织品等。纺织业细分下来包括棉纺织、化纤、麻纺织、毛纺织、丝绸、纺织品针织行业、印染业等。纺织行业是人们衣食住行中衣物的最主要制造来源，其兴衰关系着国民生计。

纺织车间内的各个环境参数对纺织品的品质都有一定的影响，例如，空气的温湿度对纺织工艺生产影响很大，这是因为温湿度与纤维的性能之间有着密切的联系。而在纺织机械处理纤维时，各道工序对纤维性能又有不同的要求，因而温湿度对纺织工艺生产有着密切的关系，对于产品质量有着很大的影响。

现有技术中的纺织车间环境监控报警系统没有对所有重要的纺织设备本身进行环境参数监控，缺乏有效的报警定位手段，同时入侵识别的效率不高，容易误报警。

本发明的纺织车间环境监控报警系统，不仅搭建了一个能够对纺织车间内所有重要纺织设备所在环境进行监控报警的系统，而且通过编号手段在报警的同时能够快速对异常位置进行定位，以及采用了高效的图像识别手段对非操作人员进入纺织车间进行报警，进一步完善了纺织车间环境监控报警系统。

图1为根据本发明实施方案示出的纺织车间环境监控报警系统的结构方框图，所述系统包括：计算机控制设备1、无线通信设备2、多个静电检测设备3、多个超声波加湿器4、多个图像监视器5和供电设备6，计算机控制设备1与无线通信设备2、多个静电检测设备3、多个超声波加湿器4、多个图像监视器5和供电设备6分别连接。

静电检测设备3的数量为n，超声波加湿器4的数量为m，图像监视器5的数量为p，每一个静电检测设备3和一个超声波加湿器4配对设置在一个纺织设备位置，即n一般等于m，每一个图像监视器5设置在所述纺织车间的不同角落位置的上方，所述无线通信设备2用于与远端的管理控制平台进行双向无线通信，所述计算机控制设备1用于基于每一个静电检测设备3的检测结果确定对应超声波加湿器4的加湿操作，基于所述多个图像监视器5的监视结果确定是否报警，所述供电设备6在所述计算机控制设备1的控制下为纺织车间环境监控报警系统提供电源供应。

接着，继续对本发明的纺织车间环境监控报警系统的具体结构进行进一步的说明。

所述监控报警系统还包括：多个温度检测设备，每一个温度检测设备设置在所述纺织车间的一个纺织设备位置，用于实时检测对应纺织设备的实时温度，并输出实时温度和温度检测设备编号。

所述监控报警系统还包括：多个湿度检测设备，每一个湿度检测设备设置在所述纺织车间的一个纺织设备位置并与一个超声波加湿器4对应，用于实时检测对应纺织设备的实时湿度，并输出实时湿度和湿度检测设备编号。

所述监控报警系统还包括：存储器，预先存储了人物上限灰度阈值、人物下限灰度阈值、预设最高温度阈值、预设最高湿度阈值、预设最低湿度阈值和预设最大静电残留量阈值，所述人物上限灰度阈值和所述人物下限灰度阈值用于将图像中的人物和背景分离，还预先存储了纺织车间操作人员的图像模板，所述图像模板为对穿有所述纺织车间的预设衣装的操作人员拍摄所得图像进行模板化处理后获得，用于识别纺织车间操作人员。

所述每一个静电检测设备3包括仪器外壳、静电检测主机、离子平衡测量板和接地板，所述仪器外壳为防静电材料，所述静电检测主机包括电晕放电器、检测探头和微控制器组成，所述电晕放电器利用预定电压的电场对被测设备定时放电，所述检测探头被放置在被测设备上以使被测设备感应静电，所述微控制器与所述检测探头连接，以对被测设备感应的静电进行计算，获得实时静电残留量，所述离子平衡测量板用于周期性检测并输出被测设备的实时离子平衡度，所述每一个静电检测设备3输出实时静电残留量和静电检测设备编号。

每一个超声波加湿器4包括集成式超音波机芯、水箱、自动进水器、双管路雾气输出通道和缺水保护器，用于对对应纺织设备进行加湿和除静电处理。

所述每一个图像监视器5包括图像采集设备和图像分析设备，所述图像采集设备用于采集所负责的监控区域的区域图像，所述图像分析设备包括预处理单元、小波滤波单元、人物图像分割单元和操作人员匹配单元。预处理单元、小波滤波单元、人物图像分割单元和操作人员匹配单元分别为独立的FPGA设备。

所述预处理单元与所述图像采集设备连接以对所述区域图像按顺序执行对比度增强和灰度化处理，输出灰度化图像，所述小波滤波单元与所述预处理单元连接，以对所述灰度化图像执行小波滤波处理，输出滤波图像，所述人物图像分割单元与所述存储器和所述小波滤波单元分别连接，以将滤波图像中灰度值在所述人物上限灰度阈值和所述人物下限灰度阈值之间的像素识别并组成人物子图像，所述操作人员匹配单元与所述存储器和所述人物图像分割单元分别连接，以将所述纺织车间操作人员的图像模板与所述人物子图像匹配，匹配成功则发送图像监视器编号和存在操作人员信息，匹配失败则发送图像监视器编号和存在外部人员信息。

所述计算机控制设备1与所述多个温度检测设备、所述多个湿度检测设备、所述存储器、所述多个静电检测设备3、所述多个超声波加湿器4和所述多个图像监视器5的人物图像分割单元分别连接。

所述计算机控制设备1执行以下控制操作：当存在温度检测设备输出的实时温度大于等于所述预设最高温度阈值时，发出温度过高报警信号和对应的温度检测设备编号，当存在湿度检测设备输出的实时湿度大于等于所述预设最高湿度阈值时，发出湿度过高报警信号和对应的湿度检测设备编号并关闭对应的超声波加湿器，当存在湿度检测设备输出的实时湿度小于等于所述预设最低湿度阈值时，发出湿度过低报警信号和对应的湿度检测设备编号并启动对应的超声波加湿器，当存在静电检测设备3输出的实时静电残留量大于等于所述预设最大静电残留量阈值时，发出静电过多报警信号和对应的静电检测设备编号并启动对应的超声波加湿器，当存在图像监视器5的人物图像分割单元输出了存在外部人员信息时，发出外部人员侵入报警信号和对应的图像监视器编号。

所述无线通信设备2与所述计算机控制设备1连接，以将温度过高报警信号和对应的温度检测设备编号、湿度过高报警信号和对应的湿度检测设备编号、湿度过低报警信号和对应的湿度检测设备编号、静电过多报警信号和对应的静电检测设备编号、或外部人员侵入报警信号和对应的图像监视器编号无线转发给所述管理控制平台。

其中，在所述监控报警系统中，所述计算机控制设备1还可以与所述图像采集设备连接，以在发出外部人员侵入报警信号和对应的图像监视器编号的同时，将对应的图像监视器5的图像采集设备采集的区域图像通过所述无线通信设备2转发给所述管理控制平台，所述每一个静电检测设备3还可以包括与微控制器连接的RS-485通信接口，用于输出实时静电残留量和静电检测设备编号，所述每一个超声波加湿器4的底部还可以装有可自由移动的万向轮，产生的雾气的雾粒直径可选为2-6μm。

另外，智能仪表是随着80年代初单片机技术的成熟而发展起来的，现在世界仪表市场基本被智能仪表所垄断。究其原因就是企业信息化的需要，企业在仪表选型时其中的一个必要条件就是要具有联网通信接口。最初是数据模拟信号输出简单过程量，后来仪表接口是RS232接口，这种接口可以实现点对点的通信方式，但这种方式不能实现联网功能。随后出现的RS485解决了这个问题。

RS485采用差分信号负逻辑，-2V～-6V表示“0”，+2V～+6V表示“1”。RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓扑结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。

在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有二个原因：(1)共模干扰问题：RS-485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。(2)EMI问题：发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道(信号地)，就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。

由于PC机默认的只带有RS232接口，有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路：(1)通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号；(2)通过PCI多串口卡，可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。

采用本发明的纺织车间环境监控报警系统，针对现有纺织车间环境监控报警系统纺织设备环境监控考虑不全、缺乏有效的入侵人员报警的技术问题，通过为每一个重要的纺织设备增加多种类型环境参数的检测器进行实时监测，在数据异常时发出报警，并引入编号机制对异常设备进行定位，同时使用高效的图像识别技术对操作人员和外来人员进行图像鉴别，从而提高纺织车间监控系统的工作效率。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种纺织车间环境监控方法，该方法包括：

1)提供一种纺织车间环境监控报警系统，以及

2)使用所述系统来进行监控报警，其特征在于，所述系统包括计算机控制设备、无线通信设备、多个静电检测设备、多个超声波加湿器和多个图像监视器，每一个静电检测设备和一个超声波加湿器配对设置在一个纺织设备位置，每一个图像监视器设置在所述纺织车间的不同角落位置的上方，所述无线通信设备用于与远端的管理控制平台进行双向无线通信，所述计算机控制设备与所述多个静电检测设备、所述多个超声波加湿器、所述多个图像监视器和所述无线通信设备分别连接，基于每一个静电检测设备的检测结果确定对应超声波加湿器的加湿操作，基于所述多个图像监视器的监视结果确定是否报警。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统还包括：

多个温度检测设备，每一个温度检测设备设置在所述纺织车间的一个纺织设备位置，用于实时检测对应纺织设备的实时温度，并输出实时温度和温度检测设备编号；

多个湿度检测设备，每一个湿度检测设备设置在所述纺织车间的一个纺织设备位置并与一个超声波加湿器对应，用于实时检测对应纺织设备的实时湿度，并输出实时湿度和湿度检测设备编号；

存储器，预先存储了人物上限灰度阈值、人物下限灰度阈值、预设最高温度阈值、预设最高湿度阈值、预设最低湿度阈值和预设最大静电残留量阈值，所述人物上限灰度阈值和所述人物下限灰度阈值用于将图像中的人物和背景分离，还预先存储了纺织车间操作人员的图像模板，所述图像模板为对穿有所述纺织车间的预设衣装的操作人员拍摄所得图像进行模板化处理后获得，用于识别纺织车间操作人员；

所述每一个静电检测设备包括仪器外壳、静电检测主机、离子平衡测量板和接地板，所述仪器外壳为防静电材料，所述静电检测主机包括电晕放电器、检测探头和微控制器组成，所述电晕放电器利用预定电压的电场对被测设备定时放电，所述检测探头被放置在被测设备上以使被测设备感应静电，所述微控制器与所述检测探头连接，以对被测设备感应的静电进行计算，获得实时静电残留量，所述离子平衡测量板用于周期性检测并输出被测设备的实时离子平衡度，所述每一个静电检测设备输出实时静电残留量和静电检测设备编号；

每一个超声波加湿器包括集成式超音波机芯、水箱、自动进水器、双管路雾气输出通道和缺水保护器，用于对对应纺织设备进行加湿和除静电处理；

所述每一个图像监视器包括图像采集设备和图像分析设备，所述图像采集设备用于采集所负责的监控区域的区域图像，所述图像分析设备包括预处理单元、小波滤波单元、人物图像分割单元和操作人员匹配单元，所述预处理单元与所述图像采集设备连接以对所述区域图像按顺序执行对比度增强和灰度化处理，输出灰度化图像，所述小波滤波单元与所述预处理单元连接，以对所述灰度化图像执行小波滤波处理，输出滤波图像，所述人物图像分割单元与所述存储器和所述小波滤波单元分别连接，以将滤波图像中灰度值在所述人物上限灰度阈值和所述人物下限灰度阈值之间的像素识别并组成人物子图像，所述操作人员匹配单元与所述存储器和所述人物图像分割单元分别连接，以将所述纺织车间操作人员的图像模板与所述人物子图像匹配，匹配成功则发送图像监视器编号和存在操作人员信息，匹配失败则发送图像监视器编号和存在外部人员信息；

所述计算机控制设备与所述多个温度检测设备、所述多个湿度检测设备、所述存储器、所述多个静电检测设备、所述多个超声波加湿器和所述多个图像监视器的人物图像分割单元分别连接，当存在温度检测设备输出的实时温度大于等于所述预设最高温度阈值时，发出温度过高报警信号和对应的温度检测设备编号，当存在湿度检测设备输出的实时湿度大于等于所述预设最高湿度阈值时，发出湿度过高报警信号和对应的湿度检测设备编号并关闭对应的超声波加湿器，当存在湿度检测设备输出的实时湿度小于等于所述预设最低湿度阈值时，发出湿度过低报警信号和对应的湿度检测设备编号并启动对应的超声波加湿器，当存在静电检测设备输出的实时静电残留量大于等于所述预设最大静电残留量阈值时，发出静电过多报警信号和对应的静电检测设备编号并启动对应的超声波加湿器，当存在图像监视器的人物图像分割单元输出了存在外部人员信息时，发出外部人员侵入报警信号和对应的图像监视器编号；

所述无线通信设备与所述计算机控制设备连接，以将温度过高报警信号和对应的温度检测设备编号、湿度过高报警信号和对应的湿度检测设备编号、湿度过低报警信号和对应的湿度检测设备编号、静电过多报警信号和对应的静电检测设备编号、或外部人员侵入报警信号和对应的图像监视器编号无线转发给所述管理控制平台。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述计算机控制设备还与所述图像采集设备连接，以在发出外部人员侵入报警信号和对应的图像监视器编号的同时，将对应的图像监视器的图像采集设备采集的区域图像通过所述无线通信设备转发给所述管理控制平台。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述每一个静电检测设备还包括与微控制器连接的RS-485通信接口，用于输出实时静电残留量和静电检测设备编号。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述每一个超声波加湿器的底部装有可自由移动的万向轮，产生的雾气的雾粒直径为2-6μm。