CN112272273A - 一种现场环境感知智慧站房用多角度监控设备 - Google Patents

一种现场环境感知智慧站房用多角度监控设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种现场环境感知智慧站房用多角度监控设备，涉及环境在线监测技术领域，为解决现有的工业污水监测过程中出现违法行为不能够及时发现以及取证困难的问题。所述监控装置的前端安装有镜片，所述镜片的前端安装有防污染机构，所述镜片的后端分别安装有高清摄像头和红外摄像头，所述监控装置的内部分别安装有监控设备安全防护系统和红外线活体追踪模块，所述监控设备安全防护系统和红外线活体追踪模块均连接有控制器，所述监控装置下端的中间位置处安装有安装座，且安装座与监控装置通过转动轴转动连接，所述安装座的下端安装有底座，且底座与安装座通过旋转座转动连接。

Description

一种现场环境感知智慧站房用多角度监控设备
技术领域
本发明涉及环境在线监测技术领域，具体为一种现场环境感知智慧站房用多角度监控设备。
背景技术
环境监测,是指环境监测机构对环境质量状况进行监视和测定的活动。环境监测是通过对反映环境质量的指标进行监视和测定，以确定环境污染状况和环境质量的高低。环境监测的内容主要包括物理指标的监测、化学指标的监测和生态系统的监测，是科学管理环境和环境执法监督的基础，是环境保护必不可少的基础性工作。环境监测的核心目标是提供环境质量现状及变化趋势的数据，判断环境质量，评价当前主要环境问题，为环境管理服务。
伴随着我国工业化的迅速发展，工业生产活动中所排出的污水成为当年环境监测的重要环节，监管部门通过在企业污水排出口安装多种自动监测设备以及采样设备，以对第一时间排出的污水进行在线检测。
但是，如今部分企业为降低污水处理的投入费用，违法排放事件频发，排放数据造假手段多样、隐蔽、违法技术含量越来越高，现场有设备对违法行为进行监控记录，但是后期被企业人员通过手段恶意删除，无法及时发现违法行为，违法行为取证难，无法提供有效的证据起诉企业，因此不满足现有的需求，对此我们提出了一种现场环境感知智慧站房用多角度监控设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种现场环境感知智慧站房用多角度监控设备，以解决上述背景技术中提出的工业污水监测过程中出现违法行为不能够及时发现以及取证困难的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种现场环境感知智慧站房用多角度监控设备，包括监控装置，所述监控装置的前端安装有镜片，所述镜片的前端安装有防污染机构，且防污染机构与监控装置通过滑槽滑动连接，所述镜片的后端分别安装有高清摄像头和红外摄像头，且红外摄像头位于高清摄像头的下方，所述监控装置的内部分别安装有监控设备安全防护系统和红外线活体追踪模块，所述监控设备安全防护系统和红外线活体追踪模块均连接有控制器，所述监控装置下端的中间位置处安装有安装座，且安装座与监控装置通过转动轴转动连接，所述安装座的下端安装有底座，且底座与安装座通过旋转座转动连接。
优选的，所述监控设备安全防护系统包括薄膜压力传感器、电流传感器、接收器、控制器、电源、无线数据通信模块、监控终端、蜂鸣器、闪烁灯和存储模块，所述薄膜压力传感器和电流传感器的输出端与接收器的输入端电性连接，所述接收器的输出端与控制器的输入端电性连接，所述控制器的输出端分别与电源、无线数据通信模块、蜂鸣器、闪烁灯和存储模块电性连接，其中：
薄膜压力传感器，其安装于监控装置外壳的内壁，且与监控装置外壳的内壁紧密贴合，薄膜上下电极表面之间能够迅速感受到压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号；
电流传感器，能够对监控装置供电区域的电流情况进行监测；
无线数据通信模块，在控制器的驱动下能够将薄膜压力传感器和电流传感器的电信号通过无线网络传递至监控终端；
蜂鸣器和闪烁灯，均固定安装于监控装置的外部，在控制器的驱动下发出警报信号；
存储模块，在控制器的驱动下对薄膜压力传感器和电流传感器的电信号进行存储记录。
优选的，所述红外线活体追踪模块包括红外摄像头、灰度化处理模块、图像二值化处理模块、形心计算模块、波门处理模块和滤波去噪模块，其中；
灰度化处理模块，使彩色图像转换为位灰度图像，以方便后续处理过程；
图像二值化处理模块，同一区域具有某种共同的灰度特性进行图像的分割，选取一个适当的灰度阈值设置一个阈值，然后对每个像素进行检测，当检测的像素的灰度值小于或等于阈值时，将此像素的灰度值变为0，当检测的像素的灰度值大于阈值时，将此像素灰度值变为255，使彩色图像转换为8位灰度图像，以方便后续处理过程；
形心计算模块，对二值化图像进行探测物体的几何中心，通过形心的计算可以快速的判断目标物体的具体位置；
波门处理模块，以形心为对称中心分别在上下，左右画线，连接在一起形成一个矩形框，形成踪波门；
滤波去噪模块，使用中值滤波法，能够有效消除噪声并保持图像中的边缘和细节。
优选的，所述镜片后端的两侧均安装有丝杠，且丝杠的下端与监控装置通过轴承转动连接，所述监控装置内部的上端设置有安装腔，所述安装腔内部的一侧固定设置有第一伺服电机，所述第一伺服电机的输出轴与丝杠固定连接，所述丝杠之间通过第一传动带传动连接，所述丝杠的外部安装有滑动块，且滑动块与丝杠相适配，所述滑动块的一端与防污染机构固定连接，所述防污染机构的下端设置有毛刷，且毛刷与镜片相贴合，所述第一伺服电机的输入端与控制器的输出端电性连接。
优选的，所述安装座的底部固定安装有第二伺服电机，所述安装座一侧的内部设置有传动腔，所述转动轴的一端延伸至传动腔的内部，所述第二伺服电机的输出轴与转动轴的一端通过第二传动带传动连接，所述第二伺服电机的输入端与控制器的输出端电性连接。
优选的，所述底座的内部固定安装有第三伺服电机，且第三伺服电机的输出轴与旋转座固定连接，所述第三伺服电机的输入端与控制器的输出端电性连接。
优选的，所述监控装置的上端安装有防护帽，防护帽的一端延伸至监控装置前方，且防护帽与监控装置通过螺丝固定。
优选的，所述底座的外部固定安装有支撑架。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明为避免出现人为违法操作监控设备，通过在监控装置的内部安装有安全防护系统，分别在监控装置的内部安装有薄膜压力传感器和电流传感器，薄膜压力传感器紧密贴合于监控装置的外壳，当违法人员触碰监控设备时，由于触碰时会在区域内产生压力，薄膜上下电极表面之间能够迅速感受到压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号，电信号通过接收器发送至控制器，表示此时已触发安全防护系统，控制器立即驱动蜂鸣器和闪烁灯发出警报，告知操作人已违规进行操作，存储模块将对目前的画面进行存储，便于后期取证，在发出警报通知的同时，控制器将违规操作信号通过无线数据通信模块快速发送至监控终端，通知环境监管人员对其进行快速处理，避免出现因无法及时发现违法行为，导致违法行为取证困难，无法提供有效证据起诉企业的问题，当监控装置供电电源切断时，由于安全防护系统内部由电源独立供电，电流传感器能够对监控设备电流进行检测，电流波动幅度较大或者无电流产生时，电流传感器能够迅速将异常电流信号转化为电信号通过接收器发送至控制器，同上述流程进行操作反应，安全防护性能得到进一步提升，确保监控设备处于时刻稳定的状态。
2、本发明通过在监控装置的内部设置有红外线活体追踪模块，当监控区域进入人员时，红外摄像头能够识别人体温度场下所反射的红外线，从而确定活体，通过灰度化处理模块使彩色图像转换为8位灰度图像，以方便后续处理过程，通过滤波去噪模块，使用中值滤波法，能够有效消除噪声并保持图像中的边缘和细节，去噪完成后，通过图像二值化处理模块，同一区域具有某种共同的灰度特性进行图像的分割，选取一个适当的灰度阈值设置一个阈值，然后对每个像素进行检测，当检测的像素的灰度值小于或等于阈值时，将此像素的灰度值变为0，当检测的像素的灰度值大于阈值时，将此像素灰度值变为255，之后通过形心计算模块，对二值化图像进行探测物体的几何中心，通过形心的计算可以快速的判断目标物体的具体位置，当目标姿态改变时，形心的位置变动较小，因此形心跟踪比较平稳，最后在计算出目标形心的基础上，以形心为对称中心分别在上下，左右画线，连接在一起形成一个矩形框，形成踪波门，那么随着监控区域内人员位置的变化，监控装置随着人员移动的路径进行同步移动，避免人员进行违法操作时不能够及时捕捉的情况，监控效果进一步提高。
3、本发明通过在镜片的外部安装有防污染机构，为避免监控装置镜片表面出现灰尘附着或者人为喷涂污染，定时启动安装腔内部的第一伺服电机，第一伺服电机的输出轴带动下端的丝杠进行转动，另一侧丝杠在第一传动带的传动下保持同步转动，防污染机构后端的两侧均固定设置有滑动块，且滑动块与丝杠相适配，那么在摩擦力的作用下，将回转运动转化为直线运动，随着第一伺服电机的正反转动，滑动块带动防污染机构进行上下往复位移，在防污染机构的下端设置有毛刷，毛刷与镜片的表面相贴合，随着毛刷的上下运动，能够对镜片表面的灰尘或者污染物进行清理，令镜片表面保持清洁的状态，为在线监控提供有力的保障。
附图说明
图1为本发明的整体立体图；
图2为本发明的内部结构正视图；
图3为本发明的监控装置侧面局部结构示意图；
图4为本发明的监控设备安全防护系统原理图；
图5为本发明的红外线活体追踪模块原理图。
图中：1、监控装置；2、防护帽；3、镜片；4、高清摄像头；5、红外摄像头；6、防污染机构；7、滑槽；8、安装座；9、转动轴；10、旋转座；11、底座；12、支撑架；13、安装腔；14、第一伺服电机；15、丝杠；16、第一传动带；17、毛刷；18、滑动块；19、第二伺服电机；20、传动腔；21、第二传动带；22、第三伺服电机；23、薄膜压力传感器；24、电流传感器；25、接收器； 26、控制器；27、电源；28、无线数据通信模块；29、监控终端；30、蜂鸣器； 31、闪烁灯；32、存储模块；33、灰度化处理模块；34、图像二值化处理模块； 35、形心计算模块；36、波门处理模块；37、滤波去噪模块。
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一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参阅图1-5，本发明提供的一种实施例：一种现场环境感知智慧站房用多角度监控设备，包括监控装置1，监控装置1的前端安装有镜片3，镜片3的前端安装有防污染机构6，且防污染机构6与监控装置1通过滑槽7滑动连接，镜片3的后端分别安装有高清摄像头4和红外摄像头5，且红外摄像头5位于高清摄像头4的下方，监控装置1的内部分别安装有监控设备安全防护系统和红外线活体追踪模块，监控设备安全防护系统和红外线活体追踪模块均连接有控制器26，监控装置1下端的中间位置处安装有安装座8，且安装座8与监控装置1通过转动轴9转动连接，安装座8的下端安装有底座11，且底座11与安装座8 通过旋转座10转动连接。
进一步，监控设备安全防护系统包括薄膜压力传感器23、电流传感器24、接收器25、控制器26、电源27、无线数据通信模块28、监控终端29、蜂鸣器 30、闪烁灯31和存储模块32，薄膜压力传感器23和电流传感器24的输出端与接收器25的输入端电性连接，接收器25的输出端与控制器26的输入端电性连接，控制器26的输出端分别与电源27、无线数据通信模块28、蜂鸣器30、闪烁灯31和存储模块32电性连接，其中：
薄膜压力传感器23，其安装于监控装置1外壳的内壁，且与监控装置1外壳的内壁紧密贴合，薄膜上下电极表面之间能够迅速感受到压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号；
电流传感器24，能够对监控装置1供电区域的电流情况进行监测；
无线数据通信模块28，在控制器26的驱动下能够将薄膜压力传感器23和电流传感器24的电信号通过无线网络传递至监控终端29；
蜂鸣器30和闪烁灯31，均固定安装于监控装置的外部，在控制器26的驱动下发出警报信号；
存储模块32，在控制器26的驱动下对薄膜压力传感器23和电流传感器24 的电信号进行存储记录。
进一步，红外线活体追踪模块包括红外摄像头5、灰度化处理模块33、图像二值化处理模块34、形心计算模块35、波门处理模块36和滤波去噪模块37，其中；
灰度化处理模块33，使彩色图像转换为8位灰度图像，以方便后续处理过程；
图像二值化处理模块34，同一区域具有某种共同的灰度特性进行图像的分割，选取一个适当的灰度阈值设置一个阈值，然后对每个像素进行检测，当检测的像素的灰度值小于或等于阈值时，将此像素的灰度值变为0，当检测的像素的灰度值大于阈值时，将此像素灰度值变为255，使彩色图像转换为8位灰度图像，以方便后续处理过程；
形心计算模块35，对二值化图像进行探测物体的几何中心，通过形心的计算可以快速的判断目标物体的具体位置；
波门处理模块36，以形心为对称中心分别在上下，左右画线，连接在一起形成一个矩形框，形成踪波门；
滤波去噪模块37，使用中值滤波法，能够有效消除噪声并保持图像中的边缘和细节。
进一步，镜片3后端的两侧均安装有丝杠15，且丝杠15的下端与监控装置 1通过轴承转动连接，监控装置1内部的上端设置有安装腔13，安装腔13内部的一侧固定设置有第一伺服电机14，第一伺服电机14的输出轴与丝杠15固定连接，丝杠15之间通过第一传动带16传动连接，丝杠15的外部安装有滑动块 18，且滑动块18与丝杠15相适配，滑动块18的一端与防污染机构6固定连接，防污染机构6的下端设置有毛刷17，且毛刷17与镜片3相贴合，第一伺服电机 14的输入端与控制器26的输出端电性连接，随着毛刷17的上下运动，能够对镜片3表面的灰尘或者污染物进行清理，令镜片3表面保持清洁的状态，为在线监控提供有力的保障。
进一步，安装座8的底部固定安装有第二伺服电机19，安装座8一侧的内部设置有传动腔20，转动轴9的一端延伸至传动腔20的内部，第二伺服电机 19的输出轴与转动轴9的一端通过第二传动带21传动连接，第二伺服电机19 的输入端与控制器26的输出端电性连接，第二伺服电机19的输出轴在第二传动带21的传动下带动转动轴9进行转动，那么在控制器26驱动第二伺服电机 19的正反转动下，能够对监控装置1的垂直角度进行调节。
进一步，底座11的内部固定安装有第三伺服电机22，且第三伺服电机22 的输出轴与旋转座10固定连接，第三伺服电机22的输入端与控制器26的输出端电性连接，第三伺服电机22的输出轴通过旋转座10带动监控装置1进行转动，那么在控制器26驱动第二伺服电机19的正反转动下，能够对监控装置1 的水平角度进行调节。
进一步，监控装置1的上端安装有防护帽2，防护帽2的一端延伸至监控装置1前方，且防护帽2与监控装置1通过螺丝固定，防护帽2能够提高监控装置1的防水能力。
进一步，底座11的外部固定安装有支撑架12，支撑架12便于监控装置1 进行安装固定。
工作原理：使用时，当违法人员触碰监控设备时，由于触碰时会在区域内产生压力，薄膜压力传感器23上的薄膜上下电极表面之间能够迅速感受到压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号，电信号通过接收器25发送至控制器26，表示此时已触发安全防护系统，控制器26立即驱动蜂鸣器30和闪烁灯31发出警报，告知操作人已违规进行操作，存储模块32将对目前的画面进行存储，便于后期取证，在发出警报通知的同时，控制器 26将违规操作信号通过无线数据通信模块28快速发送至监控终端29，通知环境监管人员对其进行快速处理，避免出现因无法及时发现违法行为，导致违法行为取证困难，无法提供有效证据起诉企业的问题，当监控装置1供电电源切断时，由于安全防护系统内部由电源27独立供电，电流传感器24能够对监控设备电流进行检测，电流波动幅度较大或者无电流产生时，电流传感器24能够迅速将异常电流信号转化为电信号通过接收器25发送至控制器26，同上述流程进行操作反应，安全防护性能得到进一步提升，确保监控设备处于时刻稳定的状态，当监控区域进入人员时，红外摄像头5能够识别人体温度场下所反射的红外线，从而确定活体，通过灰度化处理模块33使彩色图像转换为8位灰度图像，以方便后续处理过程，通过滤波去噪模块37，使用中值滤波法，能够有效消除噪声并保持图像中的边缘和细节，去噪完成后，通过图像二值化处理模块 34，同一区域具有某种共同的灰度特性进行图像的分割，选取一个适当的灰度阈值设置一个阈值，然后对每个像素进行检测，当检测的像素的灰度值小于或等于阈值时，将此像素的灰度值变为0，当检测的像素的灰度值大于阈值时，将此像素灰度值变为255，之后通过形心计算模块35，对二值化图像进行探测物体的几何中心，通过形心的计算可以快速的判断目标物体的具体位置，当目标姿态改变时，形心的位置变动较小，因此形心跟踪比较平稳，最后在计算出目标形心的基础上，以形心为对称中心分别在上下，左右画线，连接在一起形成一个矩形框，形成踪波门，那么随着监控区域内人员位置的变化，监控装置1 随着人员移动的路径进行同步移动，避免人员进行违法操作时不能够及时捕捉的情况，为避免监控装置1镜片3表面出现灰尘附着或者人为喷涂污染，定时启动安装腔13内部的第一伺服电机14，第一伺服电机14的输出轴带动下端的丝杠15进行转动，另一侧丝杠15在第一传动带16的传动下保持同步转动，防污染机构6后端的两侧均固定设置有滑动块18，且滑动块18与丝杠15相适配，那么在摩擦力的作用下，将回转运动转化为直线运动，随着第一伺服电机14的正反转动，滑动块18带动防污染机构6进行上下往复位移，在防污染机构6的下端设置有毛刷17，毛刷17与镜片3的表面相贴合，随着毛刷17的上下运动，能够对镜片3表面的灰尘或者污染物进行清理，令镜片表面保持清洁的状态。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种现场环境感知智慧站房用多角度监控设备，包括监控装置（1），其特征在于：所述监控装置（1）的前端安装有镜片（3），所述镜片（3）的前端安装有防污染机构（6），且防污染机构（6）与监控装置（1）通过滑槽（7）滑动连接，所述镜片（3）的后端分别安装有高清摄像头（4）和红外摄像头（5），且红外摄像头（5）位于高清摄像头（4）的下方，所述监控装置（1）的内部分别安装有监控设备安全防护系统和红外线活体追踪模块，所述监控设备安全防护系统和红外线活体追踪模块均连接有控制器（26），所述监控装置（1）下端的中间位置处安装有安装座（8），且安装座（8）与监控装置（1）通过转动轴（9）转动连接，所述安装座（8）的下端安装有底座（11），且底座（11）与安装座（8）通过旋转座（10）转动连接。
2.根据权利要求1所述的一种现场环境感知智慧站房用多角度监控设备，其特征在于：所述监控设备安全防护系统包括薄膜压力传感器（23）、电流传感器（24）、接收器（25）、控制器（26）、电源（27）、无线数据通信模块（28）、监控终端（29）、蜂鸣器（30）、闪烁灯（31）和存储模块（32），所述薄膜压力传感器（23）和电流传感器（24）的输出端与接收器（25）的输入端电性连接，所述接收器（25）的输出端与控制器（26）的输入端电性连接，所述控制器（26）的输出端分别与电源（27）、无线数据通信模块（28）、蜂鸣器（30）、闪烁灯（31）和存储模块（32）电性连接，其中：
薄膜压力传感器（23），其安装于监控装置（1）外壳的内壁，且与监控装置（1）外壳的内壁紧密贴合，薄膜上下电极表面之间能够迅速感受到压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号；
电流传感器（24），能够对监控装置（1）供电区域的电流情况进行监测；
无线数据通信模块（28），在控制器（26）的驱动下能够将薄膜压力传感器（23）和电流传感器（24）的电信号通过无线网络传递至监控终端（29）；
蜂鸣器（30）和闪烁灯（31），均固定安装于监控装置的外部，在控制器（26）的驱动下发出警报信号；
存储模块（32），在控制器（26）的驱动下对薄膜压力传感器（23）和电流传感器（24）的电信号进行存储记录。
3.根据权利要求1所述的一种现场环境感知智慧站房用多角度监控设备，其特征在于：所述红外线活体追踪模块包括红外摄像头（5）、灰度化处理模块（33）、图像二值化处理模块（34）、形心计算模块（35）、波门处理模块（36）和滤波去噪模块（37），其中；
灰度化处理模块（33），使彩色图像转换为8位灰度图像，以方便后续处理过程；
图像二值化处理模块（34），同一区域具有某种共同的灰度特性进行图像的分割，选取一个适当的灰度阈值设置一个阈值，然后对每个像素进行检测，当检测的像素的灰度值小于或等于阈值时，将此像素的灰度值变为0，当检测的像素的灰度值大于阈值时，将此像素灰度值变为255，使彩色图像转换为8位灰度图像，以方便后续处理过程；
形心计算模块（35），对二值化图像进行探测物体的几何中心，通过形心的计算可以快速的判断目标物体的具体位置；
波门处理模块（36），以形心为对称中心分别在上下，左右画线，连接在一起形成一个矩形框，形成踪波门；
滤波去噪模块（37），使用中值滤波法，能够有效消除噪声并保持图像中的边缘和细节。
4.根据权利要求1所述的一种现场环境感知智慧站房用多角度监控设备，其特征在于：所述镜片（3）后端的两侧均安装有丝杠（15），且丝杠（15）的下端与监控装置（1）通过轴承转动连接，所述监控装置（1）内部的上端设置有安装腔（13），所述安装腔（13）内部的一侧固定设置有第一伺服电机（14），所述第一伺服电机（14）的输出轴与丝杠（15）固定连接，所述丝杠（15）之间通过第一传动带（16）传动连接，所述丝杠（15）的外部安装有滑动块（18），且滑动块（18）与丝杠（15）相适配，所述滑动块（18）的一端与防污染机构（6）固定连接，所述防污染机构（6）的下端设置有毛刷（17），且毛刷（17）与镜片（3）相贴合，所述第一伺服电机（14）的输入端与控制器（26）的输出端电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种现场环境感知智慧站房用多角度监控设备，其特征在于：所述安装座（8）的底部固定安装有第二伺服电机（19），所述安装座（8）一侧的内部设置有传动腔（20），所述转动轴（9）的一端延伸至传动腔（20）的内部，所述第二伺服电机（19）的输出轴与转动轴（9）的一端通过第二传动带（21）传动连接，所述第二伺服电机（19）的输入端与控制器（26）的输出端电性连接。
6.根据权利要求1所述的一种现场环境感知智慧站房用多角度监控设备，其特征在于：所述底座（11）的内部固定安装有第三伺服电机（22），且第三伺服电机（22）的输出轴与旋转座（10）固定连接，所述第三伺服电机（22）的输入端与控制器（26）的输出端电性连接。
7.根据权利要求1所述的一种现场环境感知智慧站房用多角度监控设备，其特征在于：所述监控装置（1）的上端安装有防护帽（2），防护帽（2）的一端延伸至监控装置（1）前方，且防护帽（2）与监控装置（1）通过螺丝固定。
8.根据权利要求1所述的一种现场环境感知智慧站房用多角度监控设备，其特征在于：所述底座（11）的外部固定安装有支撑架（12）。
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