CN110470429A - 基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置 - Google Patents

基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置，包括图像采集元件、定位元件、中央处理设备以及无线传输元件；所述图像采集元件，用于获取待检测管道外表面的图像信息；所述定位元件，用于定位待检测管道的位置信息；所述中央处理设备，用于根据所述图像信息判断待检测管道是否发生泄漏或变形，当判断出所述待检测管道发生泄漏或变形时向所述无线传输元件发送泄漏或变形信息；所述无线传输元件，用于将所述泄漏或变形信息以及位置信息传输至相应的工作人员。本发明可以有效地识别热水管道发生变形、泄漏的情况，如发生泄漏和爆裂等紧急情况，及时通知周围人员并做好处理工作，实现对热水管道有效检测。

Description

基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置
技术领域
本发明涉及机器视觉技术，具体地，涉及一种基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置。
背景技术
随着社会经济的高速增长，供暖供热系统和电力系统越来越普遍，以至于供热管道的使用也越来越多，但供热管道的安全问题不容忽视。供热管道在使用过程中会遭到磨损、高温、腐蚀等多重作用，加上工作过程中的扰动，热水管道会逐渐产生裂纹、变形、泄漏等缺陷，如不采取措施，将会演变成断裂、泄漏、爆裂等事故。由于缺乏稳定可靠的热力管道状态检测技术，使得现有的管理模式缺乏预见性，导致相关人员的生命危险和财产损失。
经对现有技术的检索发现，现有技术中并没有有效的检测方式，当通过大量的人力进行检测时，受外界环境干扰较大，工作需要花费大量的人力物力，检测效率较低，速度较慢，具有很大的不确定性。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置，能够自动识别供热管道上的损害情况，及时做出防范措施并通知工作人员解决具有相关缺陷的供热管道。
根据本发明提供的基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置，包括图像采集元件、定位元件、中央处理设备以及无线传输元件；
所述图像采集元件，用于获取待检测管道外表面的图像信息；
所述定位元件，用于定位待检测管道的位置信息；
所述中央处理设备，用于根据所述图像信息判断待检测管道是否发生泄漏或变形，当判断出所述待检测管道发生泄漏或变形时向所述无线传输元件发送泄漏或变形信息；
所述无线传输元件，用于将所述泄漏或变形信息以及位置信息传输至相应的工作人员。
优选地，还包括调控模块；所述调控模块包括如下任一或任多部件：
所述警报元件，用于发出警报信息，以提醒待检测管道的周边人员；
所述电控阀门，用于当判断出所述待检测管道发生泄漏时，关闭待检测管道；
所述冷却器设备，用于当判断出所述待检测管道发生泄漏时，对泄漏的待检测管道进行降温处理。
优选地，还包括温度感知元件，
所述温度感知元件，用于获取待检测管道外表面的温度信息。
优选地，还包括数据存储元件；
所述数据存储元件，用于储存所述图像信息、所述温度信息以及所述位置信息。
优选地，所述图像采集元件包括三目图像采集元件；
所述三目图像采集元件包括三个CCD摄像头，所述三个CCD摄像头均匀分布在待检测管道周边，每两个CCD摄像头夹角呈120°
优选地，所述中央处理设备包括图像处理模块；
所述图像处理模块包括预处理元件、分割元件、边缘检测元件、图像细化元件、特征提取元件、特征参数计算元件、信息匹配元件、识别元件以及判断元件，
所述预处理元件，用于所述图像信息进行色彩空间转化生成待分割图像；
所述分割元件，用于将经所述待分割图像进行分割提取待检测管道区域；
所述边缘检测元件，用于提取待检测管道区域的边缘；
所述图像细化元件，用于对所述待检测管道区域进行图像细化处理；
所述特征提取元件，用于在所述待检测管道区域提取出与待检测管道最接近的目标图像区域；
所述特征参数计算元件，用于计算所述目标图像区域的特征参数；
所述信息匹配元件，用于将提取出来的特征参数与目标模板进行匹配，并生成匹配度；
所述识别元件，用于根据所述匹配度来识别所述目标图像区域对应的图像类型；
所述判断元件，用于根据图像类型来判断待检测管道是否发生泄漏或变形。
优选地，当所述分割元件进行图像分隔时，以色调分量作为区别背景和待检测管道颜色的主阈值，亮度分量作为辅助阈值，通过饱和度分量作为分割特征点提取时的参考值，将待分割图像进行分割。
优选地，当所述信息匹配元件将提取出来的特征参数与目标模板进行匹配时，将提取的特征参数与预储存在数据存储原件中的变形或泄漏管道模板进行匹配，
根据特征参数中特征点的数目以及特征点的对应权重值计算总匹配度P；
当计算所得的总匹配度P未超过预先设置的阈值PN，则判定该目标图像区域不是变形或泄漏管道；当总匹配度超过阈值PN，则确定为目标图像区域为变形或泄漏管道。
优选地，所述警报元件包括红色LED闪烁灯、黄色LED闪烁灯以及蜂鸣器；
所述蜂鸣器，用于发出报警声音，以提醒周围人群远离此处危险场所；
所述红色LED闪烁灯，用于警示管道泄漏；
所述黄色LED闪烁灯，用于警示管道变形。
本发明提供的基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置，包括壳体、图像采集元件、定位元件、中央处理设备、无线传输元件以及温度感知元件；
所述图像采集元件，用于获取待检测管道外表面的图像信息；
所述定位元件，用于定位待检测管道的位置信息；
所述中央处理设备，用于根据所述图像信息判断待检测管道是否发生泄漏或变形，当判断出所述待检测管道发生泄漏或变形时向所述无线传输元件发送泄漏或变形信息；
所述无线传输元件，用于将所述泄漏或变形信息以及位置信息传输至相应的工作人员；
所述温度感知元件，用于设置在待检测管道上；
所述图像采集元件、所述定位元件、所述中央处理设备、所述无线传输元件设置在所述壳体内侧；
所述壳体与所述待检测管道之间设置有隔热层。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明设置有图像采集元件、定位元件、中央处理设备以及无线传输元件，可以有效地识别热水管道发生变形、泄漏的情况，如发生泄漏和爆裂等紧急情况，将立即关闭电控阀门、喷出冷却剂、发出警报并无线传输给工作人员位置信息和供热管道破损情况，以及时通知周围人员并做好处理工作，实现对热水管道有效检测。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明中基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置的结构示意图；
图2为本发明中基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置的运行流程图；
图3为本发明中基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置的框图；
图4为本发明中中央处理设备中的图像识别过程流程图。
图中：1为CCD摄像头；2为RFID定位元件；3为数据存储元件；4为警报元件；5为中央处理设备；6为电控阀门；7为CDMA无线网络传输元件；8为热敏电阻温度感知器；9为供热管道；10为隔热层；11为冷却器装置。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
图1为本发明中基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置的结构示意图，图3为本发明中基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置的框图，如图1、图3所示，本发明提供的基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置，包括图像采集元件、定位元件、中央处理设备、调控模块、数据存储元件、温度感知元件以及无线传输元件；
所述图像采集元件，用于获取待检测管道外表面的图像信息；
所述定位元件，用于定位待检测管道的位置信息；
所述中央处理设备，用于根据所述图像信息判断待检测管道是否发生泄漏或变形，当判断出所述待检测管道发生泄漏或变形时向所述无线传输元件发送泄漏或变形信息；
所述无线传输元件，用于将所述泄漏或变形信息以及位置信息传输至相应的工作人员。
在本发明实施例中，本发明设置有图像采集元件、定位元件、中央处理设备以及无线传输元件，可以有效地识别热水管道发生变形、泄漏的情况，如发生泄漏和爆裂等紧急情况，将立即关闭电控阀门、喷出冷却剂、发出警报并无线传输给工作人员位置信息和供热管道破损情况，以及时周围人员并做好处理工作，实现对热水管道有效检测。
在本发明实施例中，所述定位元件采用REID室内定位元件，主要作用是将被测供热管道的位置信息进行精准定位以便事故发生时将准确的位置信息发送给工作人员；所述温度感知元件采用半导体热敏电阻感知元件；所述无线传输元件采用ZIGBEE无线网络传输元件或CDMA无线传输元件，用于将供热管道泄漏信息迅速传递给工作人员，以便采取相应措施。所述图像采集元件采用CCD摄像头。所述待检测管道为供热管道。
在本发明实施例中，所述温度感知元件，用于设置在待检测管道上；
所述图像采集元件、所述定位元件、所述中央处理设备、所述无线传输元件设置在所述壳体内侧；
所述壳体与所述待检测管道之间设置有隔热层。
所述调控模块包括如下任一或任多部件：
所述警报元件，用于发出警报信息，以提醒待检测管道的周边人员；
所述电控阀门，用于当判断出所述待检测管道发生泄漏时，关闭待检测管道；即在管道发生泄漏时，通过控制电控阀门来阻止管道内流体的流动，防止事故进一步扩大。
所述冷却器设备，用于当判断出所述待检测管道发生泄漏时，对泄漏的待检测管道进行降温处理。冷却器设备是根据供热管道内流体的不同而选用不同的冷却剂。
所述警报元件包括红色LED闪烁灯、黄色LED闪烁灯以及蜂鸣器；
所述蜂鸣器用于发出报警声音，以提醒周围人群远离此处危险场所；
所述红色LED闪烁灯，用于警示管道泄漏；
所述黄色LED闪烁灯，用于警示管道变形。
所述温度感知元件，用于获取待检测管道外表面的温度信息。
所述数据存储元件，用于储存所述图像信息、所述温度信息以及所述位置信息。
所述图像采集元件包括三目图像采集元件；
所述三目图像采集元件包括三个CCD摄像头，所述三个CCD摄像头均匀分布在待检测管道周边，每两个CCD摄像头夹角呈120°所述三目图像采集元件主要用于将该装置的所能触及到的供热管道范围进行图像采集，并将采集到的图像信息传递给数据存储模块。
在本发明实施例中，所述中央处理设备用于对获取的图像进行处理，并将处理的结果传递至无线传输模块。由于本发明需要较强的图像处理能力，且有大量的图像需要存储，故数据存储模块选用带扩展存储器ARM存储器。所述中央处理设备包括图像处理模块和控制模块；
所述控制模块用于在事故发生时，控制警报元件，电控阀门和冷却器设备等提醒和保护周围人员安全，将损失降到最低、
图4为本发明中中央处理设备中的图像识别过程流程图，如图4所示，所述图像处理模块包括预处理元件、分割元件、边缘检测元件、图像细化元件、特征提取元件、特征参数计算元件、信息匹配元件、识别元件以及判断元件，
所述预处理元件，用于所述图像信息进行色彩空间转化生成待分割图像；
所述分割元件，用于将经所述待分割图像进行分割提取待检测管道区域；
所述边缘检测元件，用于提取待检测管道区域的边缘；
所述图像细化元件，用于对所述待检测管道区域进行图像细化处理；
所述特征提取元件，用于在所述待检测管道区域提取出与待检测管道最接近的目标图像区域；
所述特征参数计算元件，用于计算所述目标图像区域的特征参数；
所述信息匹配元件，用于将提取出来的特征参数与目标模板进行匹配，并生成匹配度；
所述识别元件，用于根据所述匹配度来识别所述目标图像区域对应的图像类型；
所述判断元件，用于根据图像类型来判断待检测管道是否发生泄漏或变形。
当所述分割元件进行图像分隔时，以色调分量作为区别背景和待检测管道颜色的主阈值，亮度分量作为辅助阈值，通过饱和度分量作为分割特征点提取时的参考值，将待分割图像进行分割。
当所述信息匹配元件将提取出来的特征参数与目标模板进行匹配时，将提取的特征参数与预储存在数据存储原件中的变形或泄漏管道模板进行匹配，
根据特征参数中特征点的数目以及特征点的对应权重值计算总匹配度P，如当特征点位于图像中央时，权重值较高，当特征点位于图像边缘时，权重值较低。
当计算所得的总匹配度P未超过预先设置的阈值PN，则判定该目标图像区域不是变形或泄漏管道；当总匹配度超过阈值PN，则确定为目标图像区域为变形或泄漏管道。
若确定供热管道未发生裂纹、拉伸和扭曲等变形，数据处理模块将删除刚刚获取的图像资料，以便节省空间。
同理，管道泄漏也是经过以上处理过程以后，若判定管道泄漏，中央处理装置则关闭电控阀门、喷出冷却剂并发出红色警报，若判断管道未泄漏，则仅发出变形警报，如图2所示。
图2为本发明中基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置的运行流程图，如图2所示，当使用本发明提供的基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置时，将本发明通过固定元件固定在供热管道上，图像采集元将图片信息传递给数据存储元件，再经由中央处理设备进行图像识别。若检测出供热管道出现变形，则发出变形警报并且无线传输元件将温度信息、位置信息和损坏信息传递给工作人员以采取有效措施。若检测到供热管道泄漏，中央处理设备将关闭电控阀门、喷出冷却剂和发出泄漏警报，使得周围人员远离事故现场。
在本发明实施例中，本发明与现有管道泄漏检测相比更具有实时性和良好的预测性。有以上分析可得，本发明采用机器视觉处理技术与自动化设备，可以有效地识别热水管道变形、扭曲和泄漏等情况，并及时做出有效举措，有效地避免了人员的伤亡、财产的损失和事故发生的频率。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置，其特征在于，包括图像采集元件、定位元件、中央处理设备以及无线传输元件；
所述图像采集元件，用于获取待检测管道外表面的图像信息；
所述定位元件，用于定位待检测管道的位置信息；
所述中央处理设备，用于根据所述图像信息判断待检测管道是否发生泄漏或变形，当判断出所述待检测管道发生泄漏或变形时向所述无线传输元件发送泄漏或变形信息；
所述无线传输元件，用于将所述泄漏或变形信息以及位置信息传输至相应的工作人员。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置，其特征在于，还包括调控模块；所述调控模块包括如下任一或任多部件：
警报元件，用于发出警报信息，以提醒待检测管道的周边人员；
电控阀门，用于当判断出所述待检测管道发生泄漏时，关闭待检测管道；
冷却器设备，用于当判断出所述待检测管道发生泄漏时，对泄漏的待检测管道进行降温处理。
3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置，其特征在于，还包括温度感知元件，
所述温度感知元件，用于获取待检测管道外表面的温度信息。
4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置，其特征在于，还包括数据存储元件；
所述数据存储元件，用于储存所述图像信息、所述温度信息以及所述位置信息。
5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置，其特征在于，所述图像采集元件包括三目图像采集元件；
所述三目图像采集元件包括三个CCD摄像头，所述三个CCD摄像头均匀分布在待检测管道周边，每两个CCD摄像头夹角呈120°。
6.根据权利要求1所述的基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置，其特征在于，所述中央处理设备包括图像处理模块；
所述图像处理模块包括预处理元件、分割元件、边缘检测元件、图像细化元件、特征提取元件、特征参数计算元件、信息匹配元件、识别元件以及判断元件，
所述预处理元件，用于所述图像信息进行色彩空间转化生成待分割图像；
所述分割元件，用于将经所述待分割图像进行分割提取待检测管道区域；
所述边缘检测元件，用于提取待检测管道区域的边缘；
所述图像细化元件，用于对所述待检测管道区域进行图像细化处理；
所述特征提取元件，用于在所述待检测管道区域提取出与待检测管道最接近的目标图像区域；
所述特征参数计算元件，用于计算所述目标图像区域的特征参数；
所述信息匹配元件，用于将提取出来的特征参数与目标模板进行匹配，并生成匹配度；
所述识别元件，用于根据所述匹配度来识别所述目标图像区域对应的图像类型；
所述判断元件，用于根据图像类型来判断待检测管道是否发生泄漏或变形。
7.根据权利要求6所述的基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置，其特征在于，当所述分割元件进行图像分隔时，以色调分量作为区别背景和待检测管道颜色的主阈值，亮度分量作为辅助阈值，通过饱和度分量作为分割特征点提取时的参考值，将待分割图像进行分割。
8.根据权利要求6所述的基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置，其特征在于，当所述信息匹配元件将提取出来的特征参数与目标模板进行匹配时，将提取的特征参数与预储存在数据存储原件中的变形或泄漏管道模板进行匹配，
根据特征参数中特征点的数目以及特征点的对应权重值计算总匹配度P；
当计算所得的总匹配度P未超过预先设置的阈值PN，则判定该目标图像区域不是变形或泄漏管道；当总匹配度超过阈值PN，则确定为目标图像区域为变形或泄漏管道。
9.根据权利要求2所述的基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置，其特征在于，所述警报元件包括红色LED闪烁灯、黄色LED闪烁灯以及蜂鸣器；
所述蜂鸣器，用于发出报警声音，以提醒周围人群远离此处危险场所；
所述红色LED闪烁灯，用于警示管道泄漏；
所述黄色LED闪烁灯，用于警示管道变形。
10.根据权利要求3所述的基于机器视觉的供热管道泄漏检测装置，其特征在于，还包括壳体；
所述温度感知元件，用于设置在待检测管道上；
所述图像采集元件、所述定位元件、所述中央处理设备、所述无线传输元件设置在所述壳体内侧；
所述壳体与所述待检测管道之间设置有隔热层。
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