CN112699753A - 扬尘监控与智能溯源系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种扬尘监控与智能溯源系统及方法，所述系统包括：传感模块、分析模块、溯源模块和管理模块；所述传感模块用于实时采集图像，发送所述图像至分析模块和溯源模块；所述分析模块用于基于所述图像判断扬尘的位置与浓度，发送所述扬尘的位置与浓度至所述溯源模块和所述管理模块；所述溯源模块用于基于所述图像和扬尘的位置与浓度计算所述扬尘的初始位置，发送通知至管理模块，所述管理模块与所述初始位置所对应；所述管理模块用于接收所述通知，基于所述通知发出提醒。本发明的一种扬尘监控与智能溯源系统及方法，用于对扬尘进行实时监控，及时对扬尘进行溯源，从源头控制扬尘的排放。
Description
技术领域
本发明涉及环保除尘技术领域，特别是涉及一种扬尘监控与智能溯源系统及方法。
背景技术
进入21世纪后，我国工业产量不断增加，由工业生产引发的环境问题逐渐凸显。工业生产不可避免的会产生大量的扬尘，由于大量工业污染物的违规和超标排放，中国正面临着日益严重的扬尘污染，给环境带来负面的影响的同时造成大量资源浪费。根据扬尘颗粒的直径，可以将扬尘分为PM2.5和PM10，小于等于10微米的扬尘颗粒称为PM10，2.5微米以下的称为PM2.5，PM2.5比PM10在空气中停留时间更久，传播的更远。
近年来，随着国家环保力度的加大，对工业污染物排放要求日趋严格。工业污染物范围广泛，未经处理直接排放会破坏周围环境、影响人们正常的生产生活，想有效解决这种问题，需要对工业产生的污染物进行有效的监控，同时追溯污染物的源头，从而能从源头上或过程中控制工业污染物的排放，推动工业生产节能减排。
目前的扬尘监控方法较为单一，仅能从单点根据扬尘浓度进行监控，无法对大面积的扬尘进行有效监控，更无法进行溯源追踪与决策。
因此，希望能够解决如何对扬尘进行有效的监控，对扬尘进行溯源的追踪与决策的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种扬尘监控与智能溯源系统及方法，用于解决现有技术中如何对扬尘进行有效的监控，对扬尘进行溯源的追踪与决策的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种扬尘监控与智能溯源系统，所述系统包括：传感模块、分析模块、溯源模块和管理模块；所述传感模块用于实时采集图像，发送所述图像至分析模块和溯源模块；所述分析模块用于基于所述图像判断扬尘的位置与浓度，发送所述扬尘的位置与浓度至所述溯源模块和所述管理模块；所述溯源模块用于基于所述图像和扬尘的位置与浓度计算所述扬尘的初始位置，发送通知至管理模块，所述管理模块与所述初始位置所对应；所述管理模块用于接收所述通知，基于所述通知发出提醒。
为实现上述目的，本发明还提供一种扬尘监控与智能溯源方法，基于以上任意所述的扬尘监控与智能溯源系统进行扬尘监控与智能溯源，包括以下步骤：通过传感模块实时采集图像，发送所述图像至分析模块和溯源模块；通过分析模块基于所述图像判断扬尘的位置与浓度，发送所述扬尘的位置与浓度至所述溯源模块和所述管理模块；通过溯源模块基于所述图像和扬尘的位置与浓度计算所述扬尘的初始位置，发送通知至管理模块，所述管理模块与所述初始位置所对应；通过管理模块接收所述通知，基于所述通知发出提醒。
如上所述，本发明的一种扬尘监控与智能溯源系统及方法，具有以下有益效果：用于对扬尘进行实时监控，及时对扬尘进行溯源，从源头控制扬尘的排放。
附图说明
图1显示为本发明的扬尘监控与智能溯源系统于一实施例中的结构示意图；
图2显示为本发明的扬尘监控与智能溯源方法于一实施例中的流程示意图。
元件标号说明
100 传感模块
110 图像采集装置
120 数据传输部件
200 分析模块
210 第一主机部件
220 第一存储部件
230 人机交互装置
240 第一通信部件
300 管理模块
310 管理人员移动终端
400 溯源模块
410 第二主机部件
420 第二存储部件
430 人工智能分析处理部件
440 第二通信部件
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，故图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的扬尘监控与智能溯源系统及方法，用于。
如图1所示，于一实施例中，本发明的扬尘监控与智能溯源系统，包括：传感模块100、分析模块200、溯源模块400和管理模块300。
具体地，所述传感模块100用于实时采集图像，发送所述图像至分析模块200和溯源模块400。具体地，所述传感模块100按照阵列排布的方式设置于产生扬尘的作业端。即大面积的对扬尘进行有效的监控，所述传感模块100包括：图像采集装置110和数据传输部件120，所述图像采集装置110为摄像头，所述摄像头基于其拍摄范围大小，按照矩阵排布的方式进行排列，以使所述摄像头的拍摄范围能够覆盖产生扬尘的作业端的范围，这样做到大面积的扬尘监控。
具体地，所述图像包括：生产过程中粉尘的浓度、位置与扩散路径等图像。
具体地，预设传感模块100与管理模块300的对应关系，以使所述通知发送至与所述传感模块100对应的管理模块300。即预设管理模块300管理哪些传感模块100拍摄的图像，这样做到传感模块100的分区域管理，做到更加有针对性的管理。
具体地，所述传感模块100包括：图像采集装置110和数据传输部件120：所述图像采集装置110用于实时采集图像，所述数据传输部件120用于传输所述图像至分析模块200和溯源模块400。所述数据传输部件120包括：4G/5G无线通信终端或数据线和信号线传输终端。
具体地，所述分析模块200用于基于所述图像判断扬尘的位置与浓度，发送所述扬尘的位置与浓度至所述溯源模块400和所述管理模块300。所述分析模块200包括：第一通信部件240、第一主机部件210、第一存储部件220和人机交互装置230；所述第一通信部件240用于接收所述图像并发送至所述第一主机部件210，转发所述扬尘的位置与浓度至所述溯源模块400和所述管理模块300；所述第一主机部件210用于基于所述图像判断扬尘的位置与浓度，发送扬尘的位置与浓度至所述第一通信部件240，转发图像至第一存储部件220；所述第一存储部件220用于存储所述图像；所述人机交互装置230用于接收外部指令，以使分析模块200基于所述外部指令进行相应操作。所述第一通信部件240与所述传感模块100通信连接。所述人机交互装置230包括：鼠标，键盘，手写输入装置。所述第一主机部件210包括：主控芯片，利用单片机串口通信原理与其他部件连接；所述第一存储部件220为：随机存储器、只读存储器与外部存储器；所述的人机交互装置230为I/O设备，包括：键盘、鼠标、触摸屏和监视器；所述的第一通信部件240包括：4G/5G无线通信终端或数据线和信号线传输终端。
所述第一主机部件210具有可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，其逻辑功能可通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O设备间的连接方式，并最终决定了编程所能实现的组合逻辑功能。
具体地，所述分析模块200用于基于所述图像判断扬尘的位置与浓度包括：所述分析模块200基于图像识别算法识别图像中的扬尘，从而获取扬尘的位置；所述分析模块200基于预置的光强图像与图像进行对比，基于扬尘所在图像的位置的光强与光强图像的光强进行对比，得到所述扬尘的浓度。例如，所述图像识别算法包括：基于卷积神经网络的图像识别算法。所述分析模块200基于预置的光强图像与图像进行对比，基于扬尘所在图像的位置的光强与光强图像的光强进行对比，得到所述扬尘的浓度是指，预先拍摄同一光强下图像，与现在拍摄获取的图像进行光强的对比，基于现在拍摄获取的图像的扬尘所在位置的光强与预先拍摄的图像的光强的比值推算出扬尘的浓度。即已经预先知道扬尘所在位置的光强与预先拍摄的图像的光强的比值与扬尘浓度的对应关系，在获取扬尘所在位置的光强与预先拍摄的图像的光强的比值下即可获取扬尘浓度，从而实现对于扬尘浓度的精确识别。
具体地，所述溯源模块400用于基于所述图像和扬尘的位置与浓度计算所述扬尘的初始位置，发送通知至管理模块300，所述管理模块300与所述初始位置所对应。所述溯源模块400包括：第二通信部件440、第二主机部件410、第二存储部件420和人工智能分析处理部件430；所述第二通信部件440用于接收图像和扬尘的位置与浓度，转发通知至所述管理模块300；所述第二主机部件410用于接收所述第二通信部件440发送的图像和扬尘的位置与浓度，并转发所述图像和扬尘的位置与浓度至所述存储部件进行存储，转发所述图像和扬尘的位置与浓度至所述人工智能分析处理部件430，基于所述初始位置获得所述初始部件对应的管理模块300信息，以使所述第二通信部件440转发通知至管理模块300，所述管理模块300与所述初始位置所对应；所述人工智能分析处理部件430用于基于所述图像和扬尘的位置与浓度获得所述扬尘的初始位置，发送所述初始位置至所述第二主机部件410。
具体地，所述溯源模块400包括第二通信部件440、第二主机部件410、第二存储部件420和人工智能分析处理部件430；所述第二主机部件410以高速单片机作为主控芯片，利用单片机串口通信原理与其他部件连接；所述第二存储部件420为随机存储器、只读存储器与外部存储器；所述人工智能分析处理部件430为具有机器学习功能的系统软件，作为一个核心与重要软件内嵌于主机部件内；所述的第二通信部件440为4G/5G无线通信终端或数据线和信号线传输终端。
具体地，所述溯源模块400用于基于所述图像和扬尘的位置与浓度计算所述扬尘的初始位置包括：所述溯源模块400用于基于预设时间段内的图像中扬尘的移动位置得到所述扬尘的移动方向，基于所述移动方向在移动路径上获取扬尘的初始位置。例如，每间隔一秒获取图像，并识别每个图像中的扬尘位置，基于每个图像中的扬尘位置得出得到预设时间段内的图像中扬尘的移动位置，即可得出所述扬尘的移动方向。例如随着时间的推移图像中的扬尘位置向右偏移，说明扬尘原来的位置靠左，那么就可以反推扬尘的移动路径，在所述扬尘的移动路径上获取扬尘的初始位置，所述扬尘的初始位置包括：通道头、通道尾或机械设备所在地。
具体地，所述管理模块300还用于实时展示所述图像，以及在所述图像表示所述扬尘位置和浓度。
具体地，所述的管理模块300包括管理人员移动终端310。管理人员移动终端310包括GPRS定位器与信息提醒接收装置；所述的GPRS定位器，标注基于GPRS的地理坐标，存储于所述控制模块的存储器中；所述信息提醒接收装置具有信息显示和提醒功能，能够接收并显示分析模块200与溯源模块400发来的通知并提醒管理人员对现场扬尘进行检查比对。
具体地，本发明利用图像视觉识别技术获取扬尘位置和扩散路径的图像信息，通过阵列式安装的传感模块100捕获扬尘的图像信息，利用机器学习功能与内置算法进行分析，并进行智能溯源，实时通知相关管理人员，实现了粉尘扩散监测过程中的同步管理；此外，粉尘的扩散与原始位置的记录可作为月度考核记录，从管理的角度提高人员对粉尘治理的操作规范性，使得粉尘在扩散前得到充分治理，保证周围环境达到卫生标准或环境标准的相关规定，具有系统安装简单，操作方便，对工艺生产影响小等优点。
如图2所示，于一实施例中，本发明的扬尘监控与智能溯源方法，包括以下步骤：
步骤S21、通过传感模块实时采集图像，发送所述图像至分析模块和溯源模块。
步骤S22、通过分析模块基于所述图像判断扬尘的位置与浓度，发送所述扬尘的位置与浓度至所述溯源模块和所述管理模块。
步骤S23、通过溯源模块基于所述图像和扬尘的位置与浓度计算所述扬尘的初始位置，发送通知至管理模块，所述管理模块与所述初始位置所对应。
步骤S24、通过管理模块接收所述通知，基于所述通知发出提醒。
需要说明的是，上述方法的原理与上述扬尘监控与智能溯源系统中的结构一一对应，故在此不再赘述。
综上所述，本发明扬尘监控与智能溯源系统及方法，用于对扬尘进行实时监控，及时对扬尘进行溯源，从源头控制扬尘的排放。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种扬尘监控与智能溯源系统，其特征在于，所述系统包括：传感模块、分析模块、溯源模块和管理模块；
所述传感模块用于实时采集图像，发送所述图像至分析模块和溯源模块；
所述分析模块用于基于所述图像判断扬尘的位置与浓度，发送所述扬尘的位置与浓度至所述溯源模块和所述管理模块；
所述溯源模块用于基于所述图像和扬尘的位置与浓度计算所述扬尘的初始位置，发送通知至管理模块，所述管理模块与所述初始位置所对应；
所述管理模块用于接收所述通知，基于所述通知发出提醒。
2.根据权利要求1所述的扬尘监控与智能溯源系统，其特征在于：所述传感模块按照阵列排布的方式设置于产生扬尘的作业端。
3.根据权利要求1所述的扬尘监控与智能溯源系统，其特征在于：预设传感模块与管理模块的对应关系，以使所述通知发送至与所述传感模块对应的管理模块。
4.根据权利要求1所述的扬尘监控与智能溯源系统，其特征在于：所述传感模块包括：图像采集装置和数据传输部件：
所述图像采集装置用于实时采集图像，所述数据传输部件用于传输所述图像至分析模块和溯源模块。
5.根据权利要求1所述的扬尘监控与智能溯源系统，其特征在于：所述分析模块包括：第一通信部件、第一主机部件、第一存储部件和人机交互装置；
所述第一通信部件用于接收所述图像并发送至所述第一主机部件，转发所述扬尘的位置与浓度至所述溯源模块和所述管理模块；
所述第一主机部件用于基于所述图像判断扬尘的位置与浓度，发送扬尘的位置与浓度至所述第一通信部件，转发图像至第一存储部件；
所述第一存储部件用于存储所述图像；
所述人机交互装置用于接收外部指令，以使分析模块基于所述外部指令进行相应操作。
6.根据权利要求1所述的扬尘监控与智能溯源系统，其特征在于：所述分析模块用于基于所述图像判断扬尘的位置与浓度包括：
所述分析模块基于图像识别算法识别图像中的扬尘，从而获取扬尘的位置；
所述分析模块基于预置的光强图像与图像进行对比，基于扬尘所在图像的位置的光强与光强图像的光强进行对比，得到所述扬尘的浓度。
7.根据权利要求1所述的扬尘监控与智能溯源系统，其特征在于：所述溯源模块包括：第二通信部件、第二主机部件、第二存储部件和人工智能分析处理部件；
所述第二通信部件用于接收图像和扬尘的位置与浓度，转发通知至所述管理模块；
所述第二主机部件用于接收所述第二通信部件发送的图像和扬尘的位置与浓度，并转发所述图像和扬尘的位置与浓度至所述存储部件进行存储，转发所述图像和扬尘的位置与浓度至所述人工智能分析处理部件，基于所述初始位置获得所述初始部件对应的管理模块信息，以使所述第二通信部件转发通知至管理模块，所述管理模块与所述初始位置所对应；
所述人工智能分析处理部件用于基于所述图像和扬尘的位置与浓度获得所述扬尘的初始位置，发送所述初始位置至所述第二主机部件。
8.根据权利要求1所述的扬尘监控与智能溯源系统，其特征在于：所述溯源模块用于基于所述图像和扬尘的位置与浓度计算所述扬尘的初始位置包括：
所述溯源模块用于基于预设时间段内的图像中扬尘的移动位置得到所述扬尘的移动方向，基于所述移动方向在移动路径上获取扬尘的初始位置。
9.根据权利要求1所述的扬尘监控与智能溯源系统，其特征在于：所述管理模块还用于实时展示所述图像，以及在所述图像表示所述扬尘位置和浓度。
10.一种扬尘监控与智能溯源方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过传感模块实时采集图像，发送所述图像至分析模块和溯源模块；
通过分析模块基于所述图像判断扬尘的位置与浓度，发送所述扬尘的位置与浓度至所述溯源模块和所述管理模块；
通过溯源模块基于所述图像和扬尘的位置与浓度计算所述扬尘的初始位置，发送通知至管理模块，所述管理模块与所述初始位置所对应；
通过管理模块接收所述通知，基于所述通知发出提醒。
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