CN111530203A

CN111530203A - 一种粉尘智能测控治系统及其抑尘降尘方法

Info

Publication number: CN111530203A
Application number: CN202010650514.7A
Authority: CN
Inventors: 龚京忠; 贺运初; 刘黎明; 刘刚; 梁义; 周成尧
Original assignee: Hunan Jiujiu Intelligent Environmental Protection Co ltd
Current assignee: Hunan Jiujiu Intelligent Environmental Protection Co ltd
Priority date: 2020-07-08
Filing date: 2020-07-08
Publication date: 2020-08-14
Anticipated expiration: 2040-07-08
Also published as: CN111530203B

Abstract

本发明公开一种粉尘智能测控治系统及其抑尘降尘方法，该系统包括感知模块、视觉模块、决策模块、控制模块与执行模块；感知模块用于获取待测控治区域的环境参数以及测量点的粉尘浓度值；执行模块用于对待测控治区域进行抑尘；控制模块用于控制执行模块中各抑尘装置的运行；视觉模块用于获取待测控治区域中各个位置的多视角图像；决策模块与视觉模块相连，用于将待测控治区域网格化，得到三维网格化视场；决策模块与感知模块相连，用于得到待测控治区域的粉尘浓度分布，进而得到执行模块的控制策略；决策模块与控制模块相连，使控制模块根据控制策略控制各抑尘装置运行。实现粉尘的网格化监测、智能化控制，精准化治理，减少水、电资源消耗。

Description

一种粉尘智能测控治系统及其抑尘降尘方法

技术领域

本发明涉及环保技术领域，具体是一种粉尘智能测控治系统及其抑尘降尘方法。

背景技术

钢铁、焦化、火电、水泥、铸造、砖瓦窑、炭素、玻璃、陶瓷、建材、建筑、矿山等行业的原料运输、堆场施工、物料传送、生产作业等过程中会产生无组织粉尘，粉尘的主要危害如下：1)危害人体健康；2)引起粉尘爆炸；3)降低能见度，雾霾的重要组成部分就是粉尘；4)弄脏建筑物等；5)腐蚀金属设施；6)增大机器设备的磨损；7)降低产品质量；8)导致植物生长不良。

目前对于钢铁、焦化等行业产生的无组织粉尘，一般是通过人工开启喷雾除尘机、云雾机进行喷雾降尘，或在周界上加装喷嘴进行喷雾降尘。

2018年，面源污染防治技术被列入《2018年国家先进污染防治技术目录(大气污染防治领域)》。2019年，北方各城市开始实施钢铁、焦化等行业深度减排实施方案，《临汾市2019年钢铁、焦化行业深度减排实施方案》、《邯郸市2019年重点行业无组织排放精准治理实施方案》等要求钢铁、焦化等企业全面完成无组织排放精准监测和治理，以及无组织排放监测、控制、治理一体化智能系统建设，达到验收标准。无组织排放粉尘的精确监测、控制与治理得到越来越多企业、公司与研究单位的关注。

无组织排放粉尘排放不集中、扩散不确定，监控、治理难度大。业界针对工地和工业无组织排放粉尘采取了很多措施，比如绿植覆盖、围挡隔离、道路洒水、洗车、水枪喷水等，但效果都不太理想。绿植覆盖耗费时间长，投入大，不能及时起到防尘、降尘的目的；围挡隔离目前所建围挡大都高2米左右，其防风效果不大；道路洒水耗水量大，不能起到很好的降尘除霾的作用；洗车目前多采用水枪冲洗，不能全方位清洗干净，汽车仍将死角内残留的泥土带到路面；水枪喷水由于喷射水流量大（最小为80L/min），容易造成工作区域积水严重，并且水流水滴颗粒度大，难以与粉尘结合，降尘效果差。另外喷水除尘埋入供水管路后难以移动，机动性能差，所以水枪喷水也不能达到很好的降尘效果。且以上多种除尘方式都是单独作业，没有形成统一管理，管理部门不能实时、量化了解粉尘污染情况，缺乏针对性的降尘。

风送式喷雾除尘机采用高压水泵和特殊喷嘴将水雾化成直径约30～300µm雾粒，通过高性能的远射风机将水雾颗粒送至粉尘集中处，水雾颗粒与无组织排放的粉尘混合，当水雾颗粒与粉尘大小相近时，它们更容易结合、吸附、成团、变重，在自身的重力作用下沉降到地面。风送式喷雾除尘机被广泛应用于地面扬尘治理，是无组织粉尘排放治理的最有效方法，喷雾射程可达150m以上，覆盖面积大，且喷雾速度快，能有效的在源头抑制粉尘，起到很好的除尘效果。目前喷雾除尘技术从风送式喷雾除尘技术衍生出高压云雾除尘技术，将水雾化成直径约5～30µm雾粒，云雾除尘具有下列优势：针对5微米以下可吸入性粉尘治理效果较好，避免职业病危害，云雾除尘技术已经逐渐应用于散料料场、散货码头、火电厂、钢铁厂、焦化厂等场所。

目前一般是在工地的合适位置布置风送式喷雾除尘机、云雾机，在周界每隔一定距离布置一个雾化喷嘴；钢铁、焦化等产尘行业根据物料输运、破碎、筛分、堆放等不同过程/场合的粉尘源分布特征及粉尘的产生机理，以及现场粉尘颗粒形状特征、分散度、润湿性能等基本特性，一般采用防尘网、密闭棚、封闭式通廊、喷雾除尘机、云雾机、洗车台、抖车台、抑尘车、回旋式落料管等多种粉尘治理方法，对于防尘网、密闭棚、封闭式通廊等静态的粉尘治理装置具有较好的抑尘效果。

对于原料运输、堆场施工、物料传送、生产作业等产生并飘逸在密闭棚、厂区道路与空中的无组织粉尘需要采用云雾机、旋转与俯仰运动的喷雾除尘机、移动的抑尘车等进行喷雾除尘，或(和)采用抖车台、洗车台等对运输车辆进行清洗，但这些抑尘除尘设备主要是有人工开启进行抑尘除尘作业，人工操作的随意性较大。人工控制的抑尘除尘作业，一方面难以从方位、距离等方面实现对原料运输、堆场施工、物料传送、生产作业等的产尘点，以及漂移的粉尘进行精准喷雾抑尘降尘，另一方面，难以实现以较优的水耗、能耗进行喷雾降尘；而对于工地的周界，采用喷嘴长期工作，也需消耗大量水资源。

发明内容

针对上述技术问题中的一项或多项不足，本发明提供一种粉尘智能测控治系统及其抑尘降尘方法，实现对粉尘进行网格化监测、智能化控制，精准化治理，减少水、电资源的消耗。

为实现上述目的，本发明提供一种粉尘智能测控治系统，包括感知模块、视觉模块、决策模块、控制模块与执行模块；

所述感知模块设在待进行粉尘测控治的空间区域中，用于获取待测控治区域的环境参数以及测量点的粉尘浓度值；

所述执行模块设在待进行粉尘测控治的空间区域中，所述执行模块包括若干不同抑尘形式的抑尘装置，以用于对待测控治区域进行全面抑尘；

所述控制模块与执行模块通信相连，用于控制执行模块中各抑尘装置的运行；

所述视觉模块设在待进行粉尘测控治的空间区域中，所述视觉模块包括若干不同摄像形式的摄像装置，以用于获取待测控治区域中各个位置的多视角图像；

所述决策模块与视觉模块通信相连，用于获取待测控治区域中各个位置的多视角图像，通过对待测控治区域中各个位置的多视角图像进行拼接，将待测控治区域网格化，得到三维网格化视场；

所述决策模块与感知模块通信相连，用于获取待测控治区域的环境参数以及测量点的粉尘浓度值，并基于待测控治区域的环境参数以及测量点的粉尘浓度值结合三维网格化视场得到待测控治区域的浓度分布，进而通过待测控治区域的浓度分布得到执行模块中各抑尘装置的控制策略；

所述决策模块与控制模块通信相连，使得控制模块根据各抑尘装置的控制策略控制各抑尘装置运行。

进一步优选的，所述感知模块包括：

空气质量监测子模块，设在待测控治区域中，用于获取待测控治区域的环境参数，其中，所述环境参数包括但不限于温度、湿度、风速、风向、大气压；

粉尘传感监测子模块，设在待测控治区域中的测量点，用于获取待测控治区域中测量点的粉尘浓度值，其中，所述粉尘浓度值包括但不限于PM2.5浓度值、PM10浓度值、TSP浓度值；

所述空气质量监测子模块、粉尘传感监测子模块与决策模块通信相连。

进一步优选的，所述决策模块包括：

视场生成子模块，与视觉模块通信相连，用于获取待测控治区域中各个位置的多视角图像，通过对待测控治区域中各个位置的多视角图像进行拼接，将待测控治区域网格化，得到三维网格化视场；

浓度分布生成子模块，与视场生成子模块、感知模块通信相连，用于获取待测控治区域的环境参数以及测量点的粉尘浓度值，并基于待测控治区域的环境参数以及测量点的粉尘浓度值结合三维网格化视场得到待测控治区域的浓度分布；

策略生成子模块，与浓度分布生成子模块通信相连，用于通过待测控治区域的浓度分布得到执行模块中各抑尘装置的控制策略；

策略发送子模块，与策略生成子模块、控制模块通信相连，用于将各抑尘装置的控制策略发送至控制模块。

进一步优选的，所述执行模块中的抑尘装置包括但不限于雾炮机、云雾机、抑尘车、清扫车。

进一步优选的，所述视觉模块中的摄像装置包括但不限于全景摄像头、枪机、球机、枪球一体机。

为实现上述目的，本发明还提供一种智能抑尘降尘方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤101，获取待测控治区域中各个位置的多视角图像，并基于待测控治区域中各个位置的多视角图像将待测控治区域网格化，得到三维网格化视场；

步骤102，获取待测控治区域的环境参数以及测量点的粉尘浓度值；

步骤103，基于待测控治区域的环境参数以及测量点的粉尘浓度值结合三维网格化视场得到待测控治区域的浓度分布；

步骤104，基于待测控治区域的浓度分布得到各抑尘装置的控制策略；

步骤105，基于各抑尘装置的控制策略控制各抑尘装置运行，进行粉尘治理；

步骤106，在经过N秒之后重复步骤2-步骤5。

进一步优选的，步骤103中，所述基于待测控治区域的环境参数以及测量点的粉尘浓度值结合三维网格化视场得到待测控治区域的浓度分布，具体为：

步骤201，基于待测控治区域中各个位置的多视角图像得到三维网格化视场内粉尘的分布空间；

步骤202，获取三维网格化视场内所有粉尘在多视角图像中对应的灰度值；

步骤203，获取三维网格化视场内各测量点的粉尘浓度值以及测量点在多视角图像中对应的灰度值；

步骤204，通过三维网格化视场内所有粉尘在多视角图像中对应的灰度值、各测量点的粉尘浓度值以及测量点在多视角图像中对应的灰度值三者进行插值，得到三维网格化视场内的粉尘浓度分布。

进一步优选的，步骤201中，基于待测控治区域中各个位置的多视角图像得到三维网格化视场内粉尘的分布空间，具体为：

步骤301，获取采样周期内待测控治区域中各个位置的多视角图像，将多视角图像按时间排序，得到视频图像序列；

步骤302，基于视频图像序列识别三维网格化视场中的静止几何物体，得到三维网格化视场中静止物体的空间坐标；

步骤303，将视频图像序列中相邻的两帧视频图像作差分运算，得到灰度图序列，基于灰度图序列与设定的像素点第一阈值得到三维网格化视场在采样周期内新增运动物体的空间坐标以及新增高浓度粉尘的点云图形；

步骤304，基于灰度图序列与设定的像素点第二阈值得到三维网格化视场在采样周期内新增低浓度粉尘的点云图形，其中，像素点第二阈值小于像素点第一阈值；

步骤305，将三维网格化视场中新增高浓度粉尘、新增低浓度粉尘与静止物体、新增运动物体之间进行空间相对位置分析，确定粉尘产生的运动物体源头、静止物体源头；

步骤306，由粉尘产生的运动物体源头、静止物体源头的空间坐标得到新增运动粉尘的空间坐标，其中，新增运动粉尘包括新增高浓度粉尘与新增低浓度粉尘；

步骤307，基于粉尘的运移参数对新增运动粉尘进行跟踪，得到新增运动粉尘在下一个采样周期内的空间坐标；

步骤308，重复步骤307，完成对三维网格化视场内新增粉尘的持续跟踪定位。

进一步优选的，步骤303中，所述基于灰度图序列与像素点第一阈值得到三维网格化视场在采样周期内新增运动物体的空间坐标以及新增高浓度粉尘的点云图形，具体为：

提取出灰度图序列中灰度值大于像素点第一阈值的轮廓点云图形，得到第一轮廓序列；

若第一轮廓序列中的轮廓具有确定规则几何形状，则可判断这一类型的轮廓对应三维网格化视场中的运动物体，根据运动物体的运动特征、轮廓特征，通过不同视角图像的信息综合，获得运动物体的形状特征、标志性特征，以区分不同的运动物体，进而确定三维网格化视场在采样周期内新增的运动物体的空间坐标，即产尘源头；

若第一轮廓序列中的轮廓具有不确定规则几何形状，则可判断这一类型的轮廓对应三维网格化视场在采样周期内的新增高浓度运动粉尘的点云图形。

进一步优选的，步骤304中，所述基于灰度图序列与像素点第二阈值得到三维网格化视场在采样周期内新增低浓度粉尘的点云图形，具体为：

提取出灰度图序列中灰度值大于像素点第二阈值的点云轮廓图形，得到第二轮廓序列；

剔除第二轮廓序列中的运动物体轮廓、静止物体轮廓以及新增高浓度粉尘的点云图形，得到第三轮廓序列；

若第三轮廓序列中的点云轮廓具有不确定形状，则可判断这一类型的轮廓对应三维网格化视场在采样周期内的新增低浓度粉尘的点云图形。

本发明提供的一种粉尘智能测控治系统及其抑尘降尘方法，将决策模块作为计算云端、将控制模块作为边缘控制端、将执行模块作为应用执行端，其中，决策模块在获得视觉模块上传的测控治区域中各个位置的多视角图像后将测控治区域转换为三维网格化视场，随后在获得感知模块上传的环境参数以及测量点粉尘浓度后计算得到待测控治区域的浓度分布，并进一步生成执行模块中各抑尘装置的控制策略，随后使控制模块根据控制策略控制各抑尘装置的运行，在传统风送式喷雾、高压云雾除尘技术的基础上，融合检测传感技术、通信物联技术、人工智能技术、工业控制技术、大数据分析技术、云计算技术、系统集成技术等，结合物联网应用、“智能+环保”应用、“云+边+端”应用等，构建了集粉尘监测、抑尘控制与粉尘治理一体化的模式，通过决策模块与控制模块对抑尘装置进行边缘计算与智能控制，通过决策模块粉尘治理云计算与大数据分析，从而实现对粉尘进行网格化监测、智能化控制，精准化治理，减少水、电资源的消耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例中粉尘智能测控治系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中智能抑尘降尘方法的流程示意图；

图3为本发明实施例中获取待测控治区域的粉尘浓度分布的流程示意图；

图4为本发明实施例中获取待测控治区域的粉尘空间分布的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1所示为本实施例公开的一种粉尘智能测控治系统（以下简称“本实施例测控治系统”），包括感知模块、视觉模块、决策模块、控制模块与执行模块；

感知模块设在待进行粉尘测控治的空间区域中，用于获取待测控治区域的环境参数以及测量点的粉尘浓度值；

执行模块设在待进行粉尘测控治的空间区域中，执行模块包括若干不同抑尘形式的抑尘装置，以用于对待测控治区域进行全面抑尘；

控制模块与执行模块通信相连，用于控制执行模块中各抑尘装置的运行；

视觉模块设在待进行粉尘测控治的空间区域中，视觉模块包括若干不同摄像形式的摄像装置，以用于获取待测控治区域中各个位置的多视角图像；

决策模块与视觉模块通信相连，用于获取待测控治区域中各个位置的多视角图像，并基于待测控治区域中各个位置的多视角图像将待测控治区域网格化，得到三维网格化视场，即通过对各摄像装置拍摄的视场图像进行拼接，将待测空间网格化，得到三维网格化视场，其中，将待测空间基于机器视觉进行网格化为常规技术手段，因此本实施例中不再赘述，具体可参见专利CN106548628A、CN107766855A等；

决策模块与感知模块通信相连，用于获取待测控治区域的环境参数以及测量点的粉尘浓度值，并基于待测控治区域的环境参数以及测量点的粉尘浓度值结合三维网格化视场得到待测控治区域的浓度分布，进而通过待测控治区域的浓度分布得到执行模块中各抑尘装置的控制策略；

决策模块与控制模块通信相连，使得控制模块根据各抑尘装置的控制策略控制各抑尘装置运行。

需要注意的是，本实施例测控治系统为采用“云计算+边缘计算+监测执行端”模式构建的整个一体化系统，其中，云计算由部署在云端的决策模块实现；边缘计算由基于单片机、工控机、PLC等构建的控制模块实现；监测执行端中的监测端由设在待进行粉尘测控治的空间区域中的感知模块、视觉模块实现，监测执行端中的执行端由设在待进行粉尘测控治的空间区域中执行模块实现。

感知模块包括设在待测控治区域中的空气质量监测子模块与粉尘传感监测子模块，支持多种污染物、环境信息的监测，包括：粉尘(PM2.5、PM10、TSP（total suspendedparticulate，总悬浮颗粒物）)、硫化氢、氨气、VOCs(Volatile Organic Compounds, 挥发性有机物)，以及噪声、温度、湿度、风速、风向、风力、大气压等。空气质量监测子模块、粉尘传感监测子模块采用基于NB-IOT无线通信、或蓝牙无线通信、或RS485通信、或以太网口通信等把数据传送到控制模块、或决策模块；可以基于手机APP的远程配置、采集数据分析等；结构上采用基于多传感器的拔插式接口与结构整体集成。

视觉模块设在待进行粉尘测控治的空间区域中，视觉模块包括若干不同摄像形式的摄像装置，如全景摄像头、枪机、球机、枪球一体机等；通过视觉模块采集待测控治区域的工况信息，视觉模块与决策模块相连接，通过决策模块对视觉模块采集到的视频信息进行分析，从而对产尘点源、产尘行为与粉尘运移、粉尘浓度等进行动态识别，可以实现无组织排放三维立体监测。

执行模块设在待进行粉尘测控治的空间区域中，执行模块包括若干不同抑尘形式的抑尘装置，如雾炮机、云雾机、抑尘车、清扫车，具体的：

雾炮机包括固定基座式、拖挂式，这两种的雾炮可以升降、旋转与俯仰运动，可以实现空间全方位的喷雾；雾炮机采用PLC或单片机进行运动控制，集成在控制模块。在控制模块的控制下进行基于监测传感的喷雾闭环控制，以及在智能控制器作用下的喷雾设备的协同作业控制，其中，雾炮机的具体结构、控制原理均为常规技术手段，因此本实施例不在赘述；

云雾机包括云雾主机、以及分布在多处的分控箱，主机与分控箱的控制器分别由PLC或单片机控制，集成在控制模块，可以应用于通廊、门口等位置形成雾帘。在控制模块的控制下进行基于监测传感的喷雾闭环控制，以及在智能云平台控制下的喷雾设备的协同作业控制，其中，雾炮机的具体结构、控制原理均为常规技术手段，因此本实施例不在赘述；

另外，关于抑尘车、清扫车的具体结构、控制原理以及其控制原理同样属于常规技术手段，因此本实施例不在赘述。

控制模块与雾炮机、云雾机、抑尘车、清扫车、空气质量监测子模块与粉尘传感监测子模块通过无线通信、或RS485通信、或以太网口通信等通信相连，控制模块通过以太网通信模块与云服务器、或服务器相连，云服务器、或服务器中安装有决策模块；控制模块接受决策模块的控制策略并控制执行模块的运行；控制模块基于微型工控系统，建立无组织排放监测与喷雾降尘控制的植入式微服务资源池，汇集工具、算法、模型等微服务组件，从而构建无组织排放的控制与治理的闭环控制系统。

决策模块包括视场生成子模块、浓度分布生成子模块、策略生成子模块与策略发送子模块：

策略生成子模块，与浓度分布生成子模块通信相连，用于通过待测控治区域的浓度分布得到执行模块中各抑尘装置的控制策略，例如，当待测控治区域中的某一位置的粉尘浓度达到第一浓度阈值时，则生成需要云雾机运行抑尘的控制策略；当该位置的粉尘浓度达到高于第一浓度阈值的第二浓度阈值时，则生成需要雾炮机对该位置进行抑尘的控制策略；当该位置的粉尘浓度达到高于第二浓度阈值的第三浓度阈值时，则生成需要抑尘车对该位置进行抑尘的控制策略，也可以是多种抑尘装置组合运行的策略，具体关于策略的生成为所属领域的常规手段，是可以根据实际情况实时设置的，因此本实施例中不再对其进行赘述；

综上，本实施例提供的一种粉尘智能测控治系统中，将决策模块作为计算云端、将控制模块作为边缘控制端、将执行模块作为应用执行端，其中，决策模块在获得视觉模块上传的待测控治区域中各个位置的多视角图像后将待测控治区域转换为三维网格化视场，随后在获得感知模块上传的环境参数以及测量点粉尘浓度后计算得到待测控治区域的浓度分布，并进一步生成执行模块中各抑尘装置的控制策略，随后使控制模块根据控制策略控制各抑尘装置的运行，在传统风送式喷雾、高压云雾除尘技术的基础上，融合检测传感技术、通信物联技术、人工智能技术、工业控制技术、大数据分析技术、云计算技术、系统集成技术等，结合物联网应用、“智能+环保”应用、“云+边+端”应用等，构建了集粉尘监测、抑尘控制与粉尘治理一体化的模式，通过决策模块与控制模块对抑尘装置进行边缘计算与智能控制，通过决策模块粉尘治理云计算与大数据分析，从而实现对粉尘进行网格化监测、智能化控制，精准化治理，减少水、电资源的消耗。

参考图2，本实施例还公开了一种智能抑尘降尘方法，包括如下步骤：

步骤106，在经过N秒之后重复步骤102-步骤105，本实施例中的N为25~35。

参考图3，步骤103中，所述基于待测控治区域的环境参数以及测量点的粉尘浓度值结合三维网格化视场得到待测控治区域的浓度分布，具体为：

步骤201，基于待测控治区域中各个位置的多视角图像得到三维网格化视场内飘逸新增粉尘的分布空间；

步骤202，获取三维网格化视场内所有粉尘在多视角图像中飘逸新增粉尘对应的灰度值；

步骤203，获取三维网格化视场内各测量点的粉尘浓度增加值以及测量点在多视角图像中飘逸新增粉尘对应的灰度值；

步骤204，通过三维网格化视场内所有粉尘在多视角图像中飘逸新增粉尘对应的灰度值、各测量点的粉尘浓度增加值以及测量点在多视角图像中飘逸新增粉尘对应的灰度值三者进行插值与解算，得到三维网格化视场内的粉尘浓度分布，其中，粉尘浓度具体为PM2.5、PM10、TSP的浓度等，插值的过程为：

例如具有三个测量点，其飘逸新增粉尘的浓度增加值与帧差灰度值分别为：测量点1：（粉尘浓度增加值：1.0mg/m³，帧差灰度值：72）、测量点2：（粉尘浓度增加值：1.4mg/m³，灰度值：101）、测量点1：（粉尘浓度增加值：1.85mg/m³，帧差灰度值：133）；通过平均，得到帧差灰度值为72时，粉尘浓度增加值1.0mg/m³，则在三维网格化视场中帧差灰度值为90的网格空间所在位置的新增粉尘浓度即为1.25mg/m³，三维网格化视场中帧差灰度值为115的网格空间所在位置的粉尘浓度即为1.6mg/m³，以此类推，即得到待测空间中所有粉尘浓度的分布情况信息。

参考图4，步骤201中，基于待测控治区域中各个位置的多视角图像得到三维网格化视场内粉尘的分布空间，具体为：

需要注意的是，由于通过图像直接定位粉尘的位置较为困难，因此本实施例的实施过程是，先对粉尘产生的源头，即上述步骤301-步骤308中的静止物体与运动物体进行定位，其中，运动物体与静止物体均为待测区域的车辆、作业设备、人员等；本实施例中先通过公知的特征识别技术识别物料堆场、施工区域、作业厂房、生产系统等大型空间区域的常驻固定物，即车辆、作业设备、人员的特征及其几何形状、空间坐标；建立常驻固定物的几何形状、空间坐标等特征库。最终在传统粉尘浓度监测仪的基础上，融合机器视觉技术，通过摄像装置对空间粉尘图像、视频进行采集，通过机器视觉系统对粉尘进行特征识别，与空间固定点位粉尘浓度检测传感器联合使用，实现待测空间粉尘的网格化定位与空间连续区域粉尘浓度分析监测。

步骤301中，图像采样周期的选择取决于实施例的视频图像处理硬软件速度，本实施例中的采样周期为0.1-10秒，在采样周期内各摄像装置拍摄的视频图像序列中包括若干视频图像子序列，即一个摄像装置拍摄的图像组成一个视频图像子序列，所有的视频图像子序列组成视频图像序列；在步骤303中的差分运算是基于每个视频图像子序列进行的，即灰度图序列中包括若干灰度图子序列，一个灰度图子序列由一个视频图像子序列进行差分运算后得到的。

步骤302中，所述基于视频图像序列识别三维网格化视场中的静止几何物体，得到三维网格化视场中静止物体的空间坐标，具体为：

通过多摄像装置拍摄的视频图像，基于视频图像序列中各视频图像的图像特征分析识别三维网格化视场中的静止几何物体，得到三维网格化视场中的静止物体的空间坐标，其中，所述图像特征包括但不限于颜色分布、轮廓连续、几何关联、像素密度、点云分布等。

步骤303中，所述基于灰度图序列与像素点第一阈值得到三维网格化视场在采样周期内新增运动物体的空间坐标以及新增高浓度粉尘的点云图形，具体为：

步骤304中，所述基于灰度图序列与像素点第二阈值得到三维网格化视场在采样周期内新增低浓度粉尘的点云图形，具体为：

步骤305中，所述将三维网格化视场中新增高浓度粉尘、新增低浓度粉尘与静止物体、新增运动物体之间进行空间相对位置分析，确定粉尘产生的运动物体源头、静止物体源头，具体为：

将三维网格化视场中新增高浓度粉尘、新增低浓度粉尘与静止物体、新增运动物体之间进行空间相对位置分析，认定距离新增高浓度粉尘或新增低浓度粉尘距离最近的静止物体或新增运动物体为其产尘源，即确定粉尘产生的运动物体源头、静止物体源头。

步骤306中，由于运动物体源头、静止物体源头在三维网格化视场中是能够直接定位的，即能通过多摄像头识别直接得到运动物体源头、静止物体源头的空间坐标，在步骤305中已经确定粉尘产生的运动物体源头、静止物体源头，即在运动物体源头、静止物体源头产生的新增高浓度粉尘与新增低浓度粉尘分布在运动物体源头、静止物体源头周围，由于三维网格化视场中的网格分布具有连续性，因此在已知运动物体源头、静止物体源头的空间坐标的前提下，能够直接得到三维网格化视场中新增运动粉尘的空间坐标。

步骤307中，所述粉尘的运移参数包括粉尘的运移方向与运移速度，所述粉尘的运移方向与运移速度通过其点云轮廓的运动，以及三维网格化视场内的环境参数推算获得；所述环境参数包括但不限于三维网格化视场内的温度、湿度、风速、风向、大气压。步骤307中，基于粉尘的运移参数对新增运动粉尘进行空间推演与视觉跟踪的具体过程与原理均为常规技术手段，因此本实施例中不再赘述，具体实施过程可以参考论文“综掘巷道粉尘运移规律及降尘系统应用浅析”、“基于FLUENT综采工作面风流-粉尘逸散规律探究”等。

本实施例中的一种粉尘智能测控治系统及其抑尘降尘方法具有如下效果：

1)应用于钢铁、焦化、火电、水泥、铸造、砖瓦窑、炭素、玻璃、陶瓷、建材、矿山、工业等行业的堆场的无组织排放的网格化监测、智能化控制、精准化治理，以及全过程的精细化管理；

2)通过感知模块可以实时检测粉尘浓度和监测环境参数信息，如风速、风力、温度、湿度、气压等信息，从而为抑尘降尘闭环控制提供检测信息；

3)通过视觉模块可以识别无组织排放点源、空间粉尘场，运渣、运煤、运矿等车辆是否有产生扬尘行为、违规行为，以及作业人员有无违规行为，实现了无组织排放动态污染识别与定位；

4)通过无组织排放监测与浓度检测、三维立体网格化监测，可以及时监测无组织排放动态污染，通过边缘控制器、智能云平台的自动闭环控制，实现及时、精准、高效地降尘；

5)通过“管控治”智能云平台，对各粉尘监测点检测的无组织排放数据、环境数据进行数据分析，实现无组织排放点源的估计及其运移特征分析，为喷雾降尘决策与无组织排放点源控制提供支持；

6)通过智能云平台对喷雾降尘作业参数、作业时间与降尘效果的关联分析，以及面向能耗、水耗的作业参数优化与无人化启停控制，实现无组织排放降至污染标准以内的最小电耗、水耗；

7)实现了污染排放清单管理，污染点的数据展示与排名，污染空间分布热力分析，无组织排放污染的变化趋势动态展示、趋势预警，短信、APP推送，历史数据查询对比分析；

8)实现了降尘设备与生产作业计划联动，所有降尘设备状态参数监控，电耗、水耗与污染比分析。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种粉尘智能测控治系统，其特征在于，包括感知模块、视觉模块、决策模块、控制模块与执行模块；

2.根据权利要求1所述粉尘智能测控治系统，其特征在于，所述感知模块包括：

3.根据权利要求1所述粉尘智能测控治系统，其特征在于，所述决策模块包括：

4.根据权利要求1所述粉尘智能测控治系统，其特征在于，所述执行模块中的抑尘装置包括但不限于雾炮机、云雾机、抑尘车、清扫车。

5.根据权利要求1所述粉尘智能测控治系统，其特征在于，所述视觉模块中的摄像装置包括但不限于全景摄像头、枪机、球机、枪球一体机。

6.一种智能抑尘降尘方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤106，在经过N秒之后重复步骤102-步骤105。

7.根据权利要求6所述智能抑尘降尘方法，其特征在于，步骤103中，所述基于待测控治区域的环境参数以及测量点的粉尘浓度值结合三维网格化视场得到待测控治区域的浓度分布，具体为：

8.根据权利要求7所述智能抑尘降尘方法，其特征在于，步骤201中，基于待测控治区域中各个位置的多视角图像得到三维网格化视场内粉尘的分布空间，具体为：

9.根据权利要求8所述智能抑尘降尘方法，其特征在于，步骤303中，所述基于灰度图序列与像素点第一阈值得到三维网格化视场在采样周期内新增运动物体的空间坐标以及新增高浓度粉尘的点云图形，具体为：

10.根据权利要求9所述智能抑尘降尘方法，其特征在于，步骤304中，所述基于灰度图序列与像素点第二阈值得到三维网格化视场在采样周期内新增低浓度粉尘的点云图形，具体为：