CN110121054A - 一种基于视频分析的石化装置巡检系统 - Google Patents

一种基于视频分析的石化装置巡检系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于视频分析的石化装置巡检系统，具体涉及石化装置巡检技术领域。其解决了现有的石化装置巡检主要依靠人工巡检，人员巡检的工作量大及效率低，容易造成巡检填报工作效率低和漏项或错项情况的不足。该基于视频分析的石化装置巡检系统，包括视频设备、视频监控终端、视频监控终端服务器、巡检基本信息配置模块、巡检任务调度模块、智能巡检读数模块、巡检结果展示模块和预警模块，通过巡检基本信息配置模块进行仪表信息配置、巡检线路配置、巡检周期配置和预警规则配置，巡检任务调度模块根据配置的巡检类型、巡检路线、巡检执行时间和巡检周期，制定巡检任务表，执行视频巡检任务。

Description

一种基于视频分析的石化装置巡检系统
技术领域
本发明涉及石化装置巡检技术领域，具体涉及一种基于视频分析的石化装置巡检系统。
背景技术
视频监控系统是由摄像、传输、控制、显示、记录登记5大部分组成。从技术角度出发，视频监控系统发展划分为第一代模拟视频监控系统(CCTV)，到第二代基于“PC+多媒体卡”数字视频监控系统(DVR)，到第三代完全基于IP网络视频监控系统(IPVS)。
石化装置具有高温高压、易燃易爆、有毒有害、易发生重大事故的特点，装置及关键仪表的正常运转是安全生产的一个重点。人工对设备仪表的巡查始终还是各企业设备维护与监测的一个重要手段，工作人员对设备仪表定时有计划的检查，对其工作状态和运行数据的查看，确保将设备仪表出故障的隐患降到最低。但长期以来，人员巡检的管理始终是管理者的一道难题，在传统的巡检管理工作中，一般采用的是挂牌、拨针、签到等方式，这些方式的弊端是经常发生早检、晚检、漏检甚至不检等不按巡检规定进行巡检的情况，管理者如不亲临现场根本无法掌握巡检人员的巡检情况，无法知道巡检人员是否按照规定的巡检计划进行按时、按点的巡查。且人员巡检的工作量大及效率低，因手工记录的种类多、工作量大，造成巡检填报工作效率低和漏项或错项情况时有发生，由于对同种缺陷的描述不统一，常出现记录重复、难以进行分类整理、不便于文件保存与日后查找等问题，也不能为缺陷消除提供科学的技术依据。
现有技术中也引入了视频巡检，在执行视频巡检任务时，需要人工将视频摄像头监控到的视频图像数据人工读取出来，效率过低而且容易出现错误。并且在传统闭路电视监控模式下，内操人员需要监视太多的视频画面，远远超出人的接受能力，导致实际监控效果低下。实验结果表明在盯着视频画面仅仅22分钟之后人眼将对视频画面里95％以上的活动信息视而不见。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足，提出了一种对石化装置定期的巡回检查，为标准化巡视作业建立了方便可靠的一体化信息平台，并按照预定的计划和任务，定点、定期、定方案、定标准进行全过程管理基于视频分析的石化装置巡检系统。
本发明具体采用如下技术方案：
一种基于视频分析的石化装置巡检系统，包括视频设备、视频监控终端、视频监控终端服务器、巡检基本信息配置模块、巡检任务调度模块、智能巡检读数模块、巡检结果展示模块和预警模块，其中：
S01：通过所述巡检基本信息配置模块进行仪表信息配置、巡检线路配置、巡检周期配置和预警规则配置，并在视频监控终端服务器中配置仪表正常工作状态下的数据范围Xai～Xbi；
S02：所述巡检任务调度模块根据配置的巡检类型、巡检路线、巡检执行时间和巡检周期，制定巡检任务表，执行视频巡检任务，根据巡检任务表配置仪表分组编号信息和对应的视频设备编号信息，并制定切换任务表，包括如下步骤：
i：根据待执行的视频巡检任务，结合巡检任务表，获取任务执行类型、任务执行时间及视频切换周期；
ii：获取对应的切换任务表，根据仪表分组编号，调取对应的视频设备，继续通过智能巡检读数模块进行巡检数据的读取，并将该组视频设备监控到的视频图像切换到对应编号的视频监控终端上进行显示；或者设置只读取数据，不显示视频画面，并可随时调取视频画面；
iii：判断是否到达视频设备的切换周期，到达视频设备的切换周期后，调取下一组仪表需要的视频设备，重复步骤ii的过程进行查看；
iv：不断重复步骤iii，直到下一组仪表分组编号为空时，结束视频巡检；
S03：通过智能巡检读数模块进行巡检数据的读取；
首先进行搜索仪表，识别仪表类型，若是数字型仪表，转向算法1，若是圆盘指针类仪表，转向算法2：
算法1：针对数字类仪表，对数字图片进行训练，使得算法能够识别出视频读数，即巡检结果；
算法2：针对圆盘指针类仪表，仪表满程读数为Dr，R为仪表半径，设定并读取圆盘中心位置坐标为(X0，Y0)，指针所指向的位置至圆盘的延长线与圆盘的交点坐标为(X1，Y1)，d为(X0，Y0+R)与(X1，Y1)连接线的长度，则
1)当X1＝X0时，若Y1>Y0，则仪表读数Xi＝0或Xi＝Dr；若Y1<Y0，则仪表读数Xi＝Dr/2；
2)当X1>X0时，仪表读数Xi＝Dr/180*arcsin(d/2R)；
3)当X1<X0时，仪表读数Xi＝Dr-Dr/180*arcsin(d/2R)；
S04：通过巡检结果展示模块对巡检结果以列表、统计或报表形式显示；
S05：巡检结果记为Xi，预警模块在得到巡检结果后，与对应巡检线路上的对应巡检点仪表正常工作状态下的数据范围Xai～Xbi进行对比，
若(Xi|Xai<Xi<Xbi)，则继续进行S03；
若(Xi|Xi＝XaiˇXi＝Xbi)，视频监控终端画面在Di处显示红色闪烁报警；
若(Xi|Xi<XaiˇXi>Xbi)，则视频监控终端画面在Di处显示红色闪烁报警，并且发出报警提示音，启动相应的应急预案。
优选地，所述S01中仪表信息配置包括，搜集石化装置现场的压力表及温度表图片，并对图片进行训练，使得算法准确的识别出需要巡检的仪表。
优选地，所述S01中巡检线路配置包括，根据石化装置内的视频设备位置以及巡检要求，灵活地配置巡检路线，视频设备的视频监控按照预先制定好的巡视路线，逐步进行巡检作业。
优选地，所述S01中巡检周期配置包括，配置巡检路线相关的巡检执行时间及巡检周期。
优选地，所述S01中预警规则配置包括，得到巡检结果后，与巡检路线上每个巡检点仪表正常工作状态下的数据范围进行对比，视频读数超出正常工作状态下的数据范围即发出报警，并根据不同的工艺参数和超出程度的百分比设置不同的报警类型，按照不同的报警类型指定相应的联动动作。
优选地，所述S03中，对于数字类仪表，其数字识别通过模板匹配、轮廓多边形相关、数值模式识别、傅里叶系数法或深度学习方法实现，识别出视频读数，即巡检结果Xi。
优选地，所述S03中，对于圆盘指针类仪表，采用霍夫变换的方法识别指针。
优选地，所述视频监控终端包括大屏幕，巡检结果展示模块对巡检结果以列表、统计或报表形式通过大屏幕直观显示。
优选地，所述巡检结果展示模块支持巡检过程中录像，实现记录巡检全过程记录。
优选地，所述巡检结果展示模块支持巡检过程中录像，实现记录巡检全过程记录。
本发明具有如下有益效果：
填补针对石化装置自助巡检的空白，为标准化巡视作业建立了方便可靠的一体化信息平台；
使巡检工作完成从“传统人工”到“移动信息”的过渡，实现了电子化、信息化、智能化巡检，提高巡检的工作效率；
实现巡检全过程管理和档案报表的自动汇总功能，通过对系统中数据的趋势分析，可及时发现和避免各类事故，从而提升企业HSE管理水平。
附图说明
图1为基于视频分析的石化装置巡检系统总体架构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
如图1所示，一种基于视频分析的石化装置巡检系统，包括视频设备、视频监控终端、视频监控终端服务器、巡检基本信息配置模块、巡检任务调度模块、智能巡检读数模块、巡检结果展示模块和预警模块，其中：
S01：通过所述巡检基本信息配置模块进行仪表信息配置、巡检线路配置、巡检周期配置和预警规则配置，并在视频监控终端服务器中配置仪表正常工作状态下的数据范围Xai～Xbi；
通过仪表基本信息配置，搜集石化装置现场的压力表、温度表等仪表图片，对图片进行训练，使得算法能够识别出需要巡检的重要仪表。在图像采集过程中，会受到很多来自自身或外界的干扰，如光照、摄像头像素的高低、仪表盘的清洁度以及各种震动及噪声的干扰，通过图像预处理去掉这些干扰，图像预处理包括：图像滤波去噪，图像增强，图像二值化，边缘检测和图像检测。
S02：所述巡检任务调度模块根据配置的巡检类型、巡检路线、巡检执行时间和巡检周期，制定巡检任务表，执行视频巡检任务，根据巡检任务表配置仪表分组编号信息和对应的视频设备编号信息，并制定切换任务表，包括如下步骤：
i：根据待执行的视频巡检任务，结合巡检任务表，获取任务执行类型、任务执行时间及视频切换周期；
ii：获取对应的切换任务表，根据仪表分组编号，调取对应的视频设备，继续通过智能巡检读数模块进行巡检数据的读取，并将该组视频设备监控到的视频图像切换到对应编号的视频监控终端上进行显示；或者设置只读取数据，不显示视频画面，并可随时调取视频画面；
iii：判断是否到达视频设备的切换周期，到达视频设备的切换周期后，调取下一组仪表需要的视频设备，重复步骤ii的过程进行查看；
iv：不断重复步骤iii，直到下一组仪表分组编号为空时，结束视频巡检；
S03：通过智能巡检读数模块进行巡检数据的读取；
首先进行搜索仪表，识别仪表类型，若是数字型仪表，转向算法1，若是圆盘指针类仪表，转向算法2：
算法1：针对数字类仪表，对数字图片进行训练，使得算法能够识别出视频读数，即巡检结果；
算法2：针对圆盘指针类仪表，仪表满程读数为Dr，R为仪表半径，设定并读取圆盘中心位置坐标为(X0，Y0)，指针所指向的位置至圆盘的延长线与圆盘的交点坐标为(X1，Y1)，d为(X0，Y0+R)与(X1，Y1)连接线的长度，则
1)当X1＝X0时，若Y1>Y0，则仪表读数Xi＝0或Xi＝Dr；若Y1<Y0，则仪表读数Xi＝Dr/2；
2)当X1>X0时，仪表读数Xi＝Dr/180*arcsin(d/2R)；
3)当X1<X0时，仪表读数Xi＝Dr-Dr/180*arcsin(d/2R)；
S04：通过巡检结果展示模块对巡检结果以列表、统计或报表形式显示；
S05：巡检结果记为Xi，预警模块在得到巡检结果后，与对应巡检线路上的对应巡检点仪表正常工作状态下的数据范围Xai～Xbi进行对比，
若(Xi|Xai<Xi<Xbi)，则继续进行S03；
若(Xi|Xi＝XaiˇXi＝Xbi)，视频监控终端画面在Di处显示红色闪烁报警；
若(Xi|Xi<XaiˇXi>Xbi)，则视频监控终端画面在Di处显示红色闪烁报警，并且发出报警提示音，启动相应的应急预案。
S01中仪表信息配置包括，搜集石化装置现场的压力表及温度表图片，并对图片进行训练，使得算法准确的识别出需要巡检的仪表。
S01中巡检线路配置包括，根据石化装置内的视频设备位置以及巡检要求，灵活地配置巡检路线，视频设备的视频监控按照预先制定好的巡视路线，逐步进行巡检作业。
S01中巡检周期配置包括，配置巡检路线相关的巡检执行时间及巡检周期。
S01中预警规则配置包括，得到巡检结果后，与巡检路线上每个巡检点仪表正常工作状态下的数据范围进行对比，视频读数超出正常工作状态下的数据范围即发出报警，并根据不同的工艺参数和超出程度的百分比设置不同的报警类型，按照不同的报警类型指定相应的联动动作。
S03中，对于数字类仪表，其数字识别通过模板匹配、轮廓多边形相关、数值模式识别、傅里叶系数法或深度学习方法实现，识别出视频读数，即巡检结果Xi。
S03中，对于圆盘指针类仪表，采用霍夫变换的方法识别指针。
视频监控终端包括大屏幕，巡检结果展示模块对巡检结果以列表、统计或报表形式通过大屏幕直观显示。
巡检结果展示模块支持巡检过程中录像，实现记录巡检全过程记录。
巡检结果展示模块支持巡检过程中录像，实现记录巡检全过程记录。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于视频分析的石化装置巡检系统，其特征在于，包括视频设备、视频监控终端、视频监控终端服务器、巡检基本信息配置模块、巡检任务调度模块、智能巡检读数模块、巡检结果展示模块和预警模块，其中：
S01：通过所述巡检基本信息配置模块进行仪表信息配置、巡检线路配置、巡检周期配置和预警规则配置，并在视频监控终端服务器中配置仪表正常工作状态下的数据范围Xai～Xbi；
S02：所述巡检任务调度模块根据配置的巡检类型、巡检路线、巡检执行时间和巡检周期，制定巡检任务表，执行视频巡检任务，根据巡检任务表配置仪表分组编号信息和对应的视频设备编号信息，并制定切换任务表，包括如下步骤：
i：根据待执行的视频巡检任务，结合巡检任务表，获取任务执行类型、任务执行时间及视频切换周期；
ii：获取对应的切换任务表，根据仪表分组编号，调取对应的视频设备，继续通过智能巡检读数模块进行巡检数据的读取，并将该组视频设备监控到的视频图像切换到对应编号的视频监控终端上进行显示；或者设置只读取数据，不显示视频画面，并可随时调取视频画面；
iii：判断是否到达视频设备的切换周期，到达视频设备的切换周期后，调取下一组仪表需要的视频设备，重复步骤ii的过程进行查看；
iv：不断重复步骤iii，直到下一组仪表分组编号为空时，结束视频巡检；
S03：通过智能巡检读数模块进行巡检数据的读取；
首先进行搜索仪表，识别仪表类型，若是数字型仪表，转向算法1，若是圆盘指针类仪表，转向算法2：
算法1：针对数字类仪表，对数字图片进行训练，使得算法能够识别出视频读数，即巡检结果；
算法2：针对圆盘指针类仪表，仪表满程读数为Dr，R为仪表半径，设定并读取圆盘中心位置坐标为(X0，Y0)，指针所指向的位置至圆盘的延长线与圆盘的交点坐标为(X1，Y1)，d为(X0，Y0+R)与(X1，Y1)连接线的长度，则
1)当X1＝X0时，若Y1>Y0，则仪表读数Xi＝0或Xi＝Dr；若Y1<Y0，则仪表读数Xi＝Dr/2；
2)当X1>X0时，仪表读数Xi＝Dr/180*arcsin(d/2R)；
3)当X1<X0时，仪表读数Xi＝Dr-Dr/180*arcsin(d/2R)；
S04：通过巡检结果展示模块对巡检结果以列表、统计或报表形式显示；
S05：巡检结果记为Xi，预警模块在得到巡检结果后，与对应巡检线路上的对应巡检点仪表正常工作状态下的数据范围Xai～Xbi进行对比，
若(Xi|Xai<Xi<Xbi)，则继续进行S03；
若(Xi|Xi＝XaiˇXi＝Xbi)，视频监控终端画面在Di处显示红色闪烁报警；
若(Xi|Xi<XaiˇXi>Xbi)，则视频监控终端画面在Di处显示红色闪烁报警，并且发出报警提示音，启动相应的应急预案。
2.如权利要求1所述的一种基于视频分析的石化装置巡检系统，其特征在于，所述S01中仪表信息配置包括，搜集石化装置现场的压力表及温度表图片，并对图片进行训练，使得算法准确的识别出需要巡检的仪表。
3.如权利要求1所述的一种基于视频分析的石化装置巡检系统，其特征在于，所述S01中巡检线路配置包括，根据石化装置内的视频设备位置以及巡检要求，灵活地配置巡检路线，视频设备的视频监控按照预先制定好的巡视路线，逐步进行巡检作业。
4.如权利要求1所述的一种基于视频分析的石化装置巡检系统，其特征在于，所述S01中巡检周期配置包括，配置巡检路线相关的巡检执行时间及巡检周期。
5.如权利要求1所述的一种基于视频分析的石化装置巡检系统，其特征在于，所述S01中预警规则配置包括，得到巡检结果后，与巡检路线上每个巡检点仪表正常工作状态下的数据范围进行对比，视频读数超出正常工作状态下的数据范围即发出报警，并根据不同的工艺参数和超出程度的百分比设置不同的报警类型，按照不同的报警类型指定相应的联动动作。
6.如权利要求1所述的一种基于视频分析的石化装置巡检系统，其特征在于，所述S03中，对于数字类仪表，其数字识别通过模板匹配、轮廓多边形相关、数值模式识别、傅里叶系数法或深度学习方法实现，识别出视频读数，即巡检结果Xi。
7.如权利要求1所述的一种基于视频分析的石化装置巡检系统，其特征在于，所述S03中，对于圆盘指针类仪表，采用霍夫变换的方法识别指针。
8.如权利要求1所述的一种基于视频分析的石化装置巡检系统，其特征在于，所述视频监控终端包括大屏幕，巡检结果展示模块对巡检结果以列表、统计或报表形式通过大屏幕直观显示。
9.如权利要求1所述的一种基于视频分析的石化装置巡检系统，其特征在于，所述巡检结果展示模块支持巡检过程中录像，实现记录巡检全过程记录。
10.如权利要求8所述的一种基于视频分析的石化装置巡检系统，其特征在于，所述巡检结果展示模块支持巡检过程中录像，实现记录巡检全过程记录。
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