CN113945326B - 一种高光谱红外气体泄露检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高光谱红外气体泄露检测系统和方法，涉及气体泄漏检测技术领域，本发明包括杆塔，设置在杆塔顶部用以拍摄被检测区域内是否存在气体泄漏的高光谱红外摄像头和高清摄像头，设置在杆塔底部的与所述高光谱红外摄像头通讯连接的用以对高光谱红外摄像头的拍摄图像进行分析处理的分析装置，以及设置在远离所述杆塔的用以手动和/或自动控制高光谱红外摄像头的检测区域的控制室，本发明通过将高光谱红外检测装置和普通高清摄像头集成为一个装置进行分析处理，以确定被检测区域存在气体泄漏位置、泄漏气体浓度和上是否扩散数据，提高了泄漏气体的检测准确性，从而降低了气体泄漏导致的安全风险。

Description

一种高光谱红外气体泄露检测系统和方法

技术领域

本发明涉及气体泄漏检测技术领域，尤其涉及一种高光谱红外气体泄露检测系统和方法。

背景技术

气体泄漏作为现代工业安全可靠发展过程中安全生产环节中最重要的一环之一，其的安全性直接影响了工业的进程，因此，有效可靠的气体泄漏防护技术成为保证化工厂生产、炼厂生产及气体运输过程的安全的最为关键的技术。

现有的气体泄漏防护包括气体泄漏检测和气体泄漏处理，而现有的气体泄漏检测通过对应气体的检测传感器进行检测，这种检测方式检测面积具有一定的局限性，例如在大型化工厂和长运输管道，则需要部署较多的传感器进行检测才能保证生产过程的安全性，无疑会增加成本和造成较高的资源浪费。

另外还有通过红外装置进行远程气体泄漏检测，但红外装置检测气体泄漏距离太远容易产生较大误差，距离部署较近则还是会增加成本，并不可取。

并且基于检测传感器和红外装置的气体泄漏检测，其准确性相对交底，误差较大，从而导致检测效率下降，安全性降低的风险。

发明内容

为此，本提供一种高光谱红外气体泄露检测系统和方法，用以克服现有技术中气体泄漏检测不精准导致检测效率地，不利于安全生产的问题。

为实现上述目的，本发明发明一种实时方式提供一种高光谱红外气体泄露检测系统，包括杆塔，

所述杆塔顶部设置有用以拍摄被检测区域内是否存在气体泄漏的高光谱红外摄像头和高清摄像头，所述杆塔底部设置有与所述高光谱红外摄像头通讯连接的用以对所述高光谱红外摄像头的拍摄图像进行分析处理的分析装置，以及远离所述杆塔设置有用以手动和/或自动控制高光谱红外摄像头的检测区域的控制室；

所述分析装置包括用以获取所述高光谱红外摄像头的拍摄图像的获取单元，用以对获取单元获取的所述拍摄图像进行分析处理的处理单元，用以将所述处理单元处理完成的拍摄图像进行比对分析的比对单元，用以根据比对单元的比对结果确定气体扩散数据的确定单元，以及根据所述确定单元确定的扩散数据进行预警的预警单元；

所述获取单元获取所述拍摄图像包括获取所述高光谱红外摄像头拍摄的高光谱红外图像和可见光图像，所述处理单元对所述获取单元获取的所述拍摄图像进行分析处理包括将所述高光谱红外图像和可见光图像分割为高光谱红外帧图像和普通帧图像；

所述比对单元将所述处理单元处理完成的拍摄图像进行比对分析包括将所述高光谱红外帧图像和预先拍摄的高光谱红外图像进行比对，并根据比对结果确定被检测区域是否存在气体泄漏，并在确定存在气体泄漏时，比对多个所述高光谱红外帧图像，所述确定单元根据比对结果确定所述泄漏气体的最高浓度W和扩散速度V；

所述确定单元根据所述确定单元确定所述最高浓度W和所述扩散速度V完成时，根据所述最高浓度W和所述扩散速度V确定所述气体泄露的预警值U，所述确定单元中设置有预设浓度W0和预设扩散速度V0，所述预警值的计算式为U=W/W0+V/V0。

进一步地，所述比对单元确定所述最高浓度W为获取所述高光谱红外帧图像的色阶中最亮处，所述比对单元确定所述扩散速度V为所述比对单元包括对多个所述高光谱红外帧图像以其图像中心点为原点建立几何坐标系，并以所述高光谱红外图像中亮度最低处为边缘，比对多个所述高光谱红外帧图像的边缘坐标值确定所述扩散速度V。

进一步地，所述处理单元还用以计算若干个所述高光谱红外帧图像中第一预设浓度阈值E1的平均面积Sa和第二预设浓度阈值E2的平均面积Sb的平均面积比值Bs，设定Bs=Sa/Sb，所述比对单元还用以将该平均面积比值Bs与预设面积比值B0进行比对，并根据比对结果确定所述预警值是否合格，其中E1＞E2，

若Bs≤B0，所述比对单元判定所述预警值合格；

若Bs＞B0，所述比对单元判定所述预警值不合格。

进一步地，所述分析装置还包括用以在所述比对单元判定所述预警值不合格时的调整单元，所述调整单元在所述预警值不合格时计算所述平均面积比值Bs和预设面积比值B0的差值∆B，设定∆B=Bs-Bs0，并根据该差值和预设面积比值差的比对结果选取对应的修正系数对所述预警值进行修正；

其中，所述调整单元设有第一预设面积比值差∆B1、第二预设面积比值差∆B2、第三预设面积比值差∆B3、第一预警值修正系数X1、第二预警值修正系数X2以及第三预警值修正系数X3，其中∆B1＜∆B2＜∆B3，设定1＜X1＜X2＜X3＜1.5,

当∆B≤∆B1时，所述调整单元选取第一预警值修正系数X1对预警值进行修正；

当∆B1＜∆B≤∆B2时，所述调整单元选取第二预警值修正系数X2对预警值进行修正；

当∆B2＜∆B≤∆B3时，所述调整单元选取第三预警值修正系数X3对预警值进行修正；

当所述调整单元选取第i预警值修正系数Xi对预警值进行修正时，设定i=1，2，3,所述确定单元将修正后的预警值设置为Ux，设定Ux=U×Xi。

进一步地，还包括设置在杆塔上的风速传感器，所述获取单元还用以在检测到存在气体泄漏时，获取风速传感器检测的风速值Vf，并根据该风速值Vf与预设风速值Vf0的比对结果确定是否对预警值进行调节，

若Vf≤Vf0，所述获取单元判定不对预警值进行调节；

若Vf＞Vf0，所述获取单元判定对预警值进行调节。

进一步地，所述调整单元在所述获取单元判定对预警值进行调节时，计算所述风速值Vf和预设风速值Vf0的风速差值∆Vf，设定∆Vf=Vf-Vf0，并根据该风速差值与预设风速差值的比对结果选取对应的预警值调节系数对预警值进行调节，

其中，所述调整单元还设有第一预设风速差值∆Vf1、第二预设风速差值∆Vf2、第三预设风速差值∆Vf3、第一预警值调节系数K1、第二预警值调节系数K2以及第三预警值调节系数K3，∆Vf1＜∆Vf2＜∆Vf3，1＜K1＜K2＜K3＜1.5,

当∆Vf≤∆Vf1时，所述调节单元选取第一预警值调节系数K1对预警值进行调节；

当∆Vf1＜∆Vf≤∆Vf2时，所述调节单元选取第二预警值调节系数K2对预警值进行调节；

当∆Vf2＜∆Vf≤∆Vf3时，所述调节单元选取第三预警值调节系数K3对预警值进行调节；

当所述调节单元选取第j预警值调节系数Kj对预警值进行调节时，设定j=1，2，3，所述调节单元将调节后的预警值设置为Uk，设定Uk=Ux×Kj。

进一步地，还包括设置在杆塔上的温度传感器，所述获取模块还用以在检测到存在气体泄漏时，获取温度传感器的温度值T，所述比对单元将该温度值T与所述比对模块中设置的预设温度范围T0进行比对，并根据比对结果确定是否对所述预设扩散速度进行调节，其中，所述预设温度范围包括最小预设温度Tmin和最大预设温度Tmax，

若T∈T0，所述比对单元判定不对所述预设扩散速度进行调节；

若T＞Tmax或T＜Tmin，所述比对单元判定对所述扩散速度进行调节。

进一步地，所述调整单元还用以在所述比对单元判定对所述预设扩散速度进行调节且T＜Tmin时，所述调整单元计算所述最小预设温度Tmin和所述温度值T的第一温度差值∆Ta，设定∆Ta=Tmin-T，并根据该差值与预设温度差值的比对结果选取对应的速度调节系数对预设扩散速度进行调节，

其中，所述调整单元还设有第一预设温度差值∆T1、第二温度差值∆T2、第三温度差值∆T3、第一速度调节系数Kv1、第二速度调节系数Kv2以及第三速度调节系数Kv3，其中∆T1＜∆T2＜∆T3,0.5＜Kv3＜Kv2＜Kv1＜1,

当∆Ta≤∆T1时，所述调整单元选取第一速度调节系数Kv1对预设扩散速度进行调节；

当∆T1＜∆Ta≤∆T2时，所述调整单元选取第二速度调节系数Kv2对预设扩散速度进行调节；

当∆T2＜∆Ta≤∆T3时，所述调整单元选取第三速度调节系数Kv3对预设扩散速度进行调节；

当所述调整单元选取第n速度调节系数Kvn对预设扩散速度进行调节时，设定n=1，2，3，所述调整单元将调整后的预设扩散速度设置为V0´，设定V0´=V0×Kvn。

进一步地，所述调整单元还用以在所述比对单元判定对所述预设扩散进行调节且T＞Tmax时，计算所述预设最大温度Tmax与所述温度值T的第二温度差值∆Tb，并根据该第二温度差值与预设温度差值的比对结果选取对应的速度补偿系数对预设扩散速度进行补偿，

其中，所述调整单元还设有第一速度补偿系数R1、第二速度补偿系数R2以及第三速度补偿系数R3，设定1＜R1＜R2＜R3＜2，

当∆Tb≤∆T1时，所述调整单元选取第一速度补偿系数R1对预设扩散速度进行补偿；

当∆T1＜∆Tb≤∆T2时，所述调整单元选取第二速度补偿系数R2对预设扩散速度进行补偿；

当∆T2＜∆Tb≤∆T3时，所述调整单元选取第三速度补偿系数R3对预设扩散速度进行补偿；

当所述调整单元选取第z速度补偿系数Rz对预设扩散速度进行补偿时，设定z=1，2，3，所述调整单元将补偿后的预设扩散速度设置为Vr，设定Vr=V0×Rz。

本发明发明另一种实时方式提供一种高光谱红外气体泄露检测系统的检测方法，包括：

步骤S1、获取单元获取高光谱红外摄像头和高清摄像头拍摄的待检测区域的高光谱红外图像和可见光图像；

步骤S2、处理单元将所述获取单元获取的高光谱红外图像和可见光图像处理为高光谱红外帧图像和普通帧图像；

步骤S3、比对单元将所述处理单元处理完成的高光谱红帧图像进行帧比对；

步骤S4、确定单元根据所述比对单元的帧比对结果确定是否存在气体泄漏，并在确定存在气体泄漏时，确定泄漏气体的最高浓度W和扩散速度V；

步骤S5、所述确定单元在确定所述气体最高浓度W和扩散速度V完成时，根据所述最高浓度W和扩散速度计算预警值U；

步骤S6、所述处理单元计算若干个所述高光谱红外帧图像中第一预设浓度阈值E1内的平均面积Sa和第二预设浓度阈值E2的平均面积Sb的平均面积比值Bs；

步骤S7、所述比对单元将该平均面积比值Bs与预设面积比值B0进行比对，并根据比对结果确定是否对预警值修正；

步骤S8、调整单元在所述比对单元确定对所述预警值进行调节时，根据所述平均面积比值Bs和预设面积比值B0的差值确定预警值修正系数对所述预警值进行修正；

步骤S9、预警单元根据所述确定单元确定的预警值或调整单元修正后的预警值进行气体泄漏预警。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过将所述高光谱红外检测装置和普通高清摄像头集成为一个装置，并通过设置分析装置对继承的高光谱红外检测装置和高清摄像头拍摄的图像进行分析处理，以确定被检测区域是否存在气体泄漏，当存在气体泄漏时，确定气体泄漏位置、泄漏气体浓度和上是否扩散数据，提高了泄漏气体的检测准确性，从而降低了气体泄漏导致的安全风险。

尤其，本发明通过在所诉分析装置中设置处理单元将高光谱红外摄像头拍摄的图像和普通高清设想头拍摄的可见光图像处理为高光谱红外帧图像和普通帧图像，并根据高光谱红外帧图像和预先拍摄的高光谱红外图像的比对结果确定是否存在气体泄漏，提高了检测的准确定，并进一步根据拍摄的多个高光谱红外帧图像的比对结果确定泄漏气体的扩散数据，进一步提高了对泄漏气体的检测精准性，从而进一步提高了检测效率。

进一步地，本发明通过在确定存在泄漏气体时，根据扩散数据与扩散数据的预设值确定泄漏气体的浓度和扩散速度，并根据扩散数据确定预警值，以进行预警，并在确定预警值完成时，确定多个帧图像中高浓度和低浓度的平均面积比值，并根据该平均面积比值与预设平均面积比值的比对结果确定是否对预警值进行修正，并在确定对预警值进行修正时，根据平均面积比值差确定对应的调节系数对预警值进行调节，从而降低因检测过程的外在因素影响而导致的检测不准确性，进一步提高了对泄漏气体的检测精准性，从而进一步提高了检测效率。

进一步地，本发明通过设置风速传感器对实时风速进行检测，并在获取单元设置预设风速值，根据实际风速与预设风速值的比对结果判定是否对预警值进行调节，从而进一步降低因检测过程的外在因素影响而导致的检测不准确性，进一步提高了对泄漏气体的检测精准性，从而进一步提高了检测效率。

进一步地，本发明在根据风速值和预设风速值的比对结果对预警值进行调节时，根据预设风速值与实际风速值的差值确定对应的调节系数对预警值进行调节，进一步提高了对泄漏气体的检测精准性，从而进一步提高了检测效率。

进一步地，本发明通过设置温度传感器以对被检测区域的温度进行实时检测，并通过设置预设温度范围，在确定存在气体泄漏时，将实际检测到的温度值和温度范围进行比对，当实际温度值在预设温度范围时，不对预设扩散速度进行调节，当实际温度不在预设温度范围时，对预设扩散速度进行调节，从而进一步降低因检测过程的外在因素影响而导致的检测不准确性，进一步提高了对泄漏气体的检测精准性，从而进一步提高了检测效率。

进一步地，本发明通过在调整单元设置多个预设温度差值和该预设温度差值对应的扩散速度调节系数和补偿系数，并在确定实际温度不在预设温度范围时，计算实际温度和预设温度范围中预设最小温度的第一温度差值或预设温度范围中预设最大温度的第二温度差值，根据该第一温度差值与多个预设温度差值的比对结果确定对扩散速度的调节系数以调节预设扩散速度，或则和根据第二温度差值与多个预设温度差值的比对结果确定预设扩散速度的补偿系数对预设看扩散速度进行补偿，从而进一步降低因检测过程的外在因素影响而导致的检测不准确性，进一步提高了对泄漏气体的检测精准性，从而进一步提高了检测效率。

附图说明

图1为本发明所述高光谱红外气体泄漏检测系统的结构示意图；

图2为本发明所述高光谱红外气体泄漏检测系统的分析装置的逻辑框图；

图3为本发明所述高光谱红外气体泄漏检测方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1和2所示，图1为本发明所述高光谱红外气体泄漏检测系统的结构示意图；图2为本发明所述高光谱红外气体泄漏检测系统的分析装置的逻辑框图。

本发明实施例所述高光谱红外气体泄漏检测系统，包括杆塔1，

设置在杆塔1顶部用以拍摄被检测区域4内是否存在气体泄漏的高光谱红外摄像头2和高清摄像头（图中未画出），设置在杆塔底部的与所述高光谱红外摄像头2通讯连接的用以对所述高光谱红外摄像头的拍摄图像进行分析处理的分析装置3，以及设置在远离所述杆塔的用以手动和/或自动控制高光谱红外摄像头的检测区域的控制室（图中未画出）。

所述分析装置包括用以获取所述高光谱红外摄像头的拍摄图像的获取单元，用以对获取单元获取的所述拍摄图像进行分析处理的处理单元，用以将所述处理单元处理完成的拍摄图像进行比对分析的比对单元，用以根据比对单元的比对结果确定气体扩散数据的确定单元，以及根据所述确定单元确定的扩散数据进行预警的预警单元。

其中，所述获取单元获取所述拍摄图像包括获取所述高光谱红外摄像头拍摄的高光谱红外图像和可见光图像；

所述处理单元对所述获取单元获取的所述拍摄图像进行分析处理包括将所述高光谱红外图像和可见光图像分割为高光谱红外帧图像和普通帧图像；

所述比对单元将所述处理单元处理完成的拍摄图像进行比对分析包括将所述高光谱红外帧图像和预先拍摄的高光谱红外图像进行比对，并根据比对结果确定被检测区域是否存在气体泄漏，并在确定存在气体泄漏时，比对多个所述高光谱红外帧图像，所述确定单元根据比对结果确定所述泄漏气体的最高浓度W和扩散速度V；

具体而言，所述比对单元确定是否存在气体泄漏包括比对预设数量M个所述高光谱红外帧图像相对于预先拍摄的高光谱红外图像的灰度值变化量Q，若该灰度值变化量Q大于预设灰度值变化量Q0，则所述确定单元判定对应区域存在气体泄漏。

具体而言，所述确定单元确定泄漏气体的最高浓度包括将所述高光谱红外帧图像中亮度值最大处确定为最高浓度，所述确定单元中设置有亮度值对应的浓度，所述确定单元确定泄露气体的扩散速度包括将多个所述高光谱红外帧图像进行比对，确定后一帧所述高光谱红外帧图像相对于前一帧所述红外帧图像对应灰度值变化区域的扩张值。

所述确定单元根据所述确定单元确定所述最高浓度W和所述扩散速度V完成时，根据所述最高浓度W和所述扩散速度V确定所述气体泄露的预警值U。

具体而言，所述确定单元中设置有预设浓度W0和预设扩散速度V0，所述预警值的计算式为U=W/W0+V/V0。

具体而言，所述比对单元确定所述最高浓度W为获取所述高光谱红外帧图像的色阶中最亮处，所述比对单元确定所述扩散速度V为所述比对单元包括对多个所述高光谱红外帧图像以其图像中心点为原点建立几何坐标系，并以所述高光谱红外图像中亮度最低处为边缘，比对多个所述高光谱红外帧图像的边缘坐标值确定所述扩散速度V。

具体而言，所述预先拍摄的高光谱红外图像为所述高光谱红外摄像头在日常生产时拍摄的多组数据一致的高光谱红外图像。

本发明实施例所述高光谱红外气体泄漏检测系统，所述处理单元还用以计算若干个所述高光谱红外帧图像中第一预设浓度阈值E1的平均面积Sa和第二预设浓度阈值E2的平均面积Sb的平均面积比值Bs，设定Bs=Sa/Sb，所述比对单元还用以将该平均面积比值Bs与预设面积比值B0进行比对，并根据比对结果确定所述预警值是否合格，其中E1＞E2，

若Bs≤B0，所述比对单元判定所述预警值合格；

若Bs＞B0，所述比对单元判定所述预警值不合格。

具体而言，所述分析装置还包括用以在所述比对单元判定所述预警值不合格时的调整单元，所述调整单元在所述预警值不合格时计算所述平均面积比值Bs和预设面积比值B0的差值∆B，设定∆B=Bs-Bs0，并根据该差值和预设面积比值差的比对结果选取对应的修正系数对所述预警值进行修正；

其中，所述调整单元设有第一预设面积比值差∆B1、第二预设面积比值差∆B2、第三预设面积比值差∆B3、第一预警值修正系数X1、第二预警值修正系数X2以及第三预警值修正系数X3，其中∆B1＜∆B2＜∆B3，设定1＜X1＜X2＜X3＜1.5,

当∆B≤∆B1时，所述调整单元选取第一预警值修正系数X1对预警值进行修正；

当∆B1＜∆B≤∆B2时，所述调整单元选取第二预警值修正系数X2对预警值进行修正；

当∆B2＜∆B≤∆B3时，所述调整单元选取第三预警值修正系数X3对预警值进行修正；

当所述调整单元选取第i预警值修正系数Xi对预警值进行修正时，设定i=1，2，3,所述确定单元将修正后的预警值设置为Ux，设定Ux=U×Xi。

本发明实施例所述高光谱红外气体泄漏检测系统，还包括设置在杆塔上的风速传感器5，所述获取单元还用以在检测到存在气体泄漏时，获取风速传感器检测的风速值Vf，并根据该风速值Vf与预设风速值Vf0的比对结果确定是否对预警值进行调节，

若Vf≤Vf0，所述获取单元判定不对预警值进行调节；

若Vf＞Vf0，所述获取单元判定对预警值进行调节。

所述调整单元在所述获取单元判定对预警值进行调节时，计算所述风速值Vf和预设风速值Vf0的风速差值∆Vf，设定∆Vf=Vf-Vf0，并根据该风速差值与预设风速差值的比对结果选取对应的预警值调节系数对预警值进行调节，

其中，所述调整单元还设有第一预设风速差值∆Vf1、第二预设风速差值∆Vf2、第三预设风速差值∆Vf3、第一预警值调节系数K1、第二预警值调节系数K2以及第三预警值调节系数K3，∆Vf1＜∆Vf2＜∆Vf3，1＜K1＜K2＜K3＜1.5,

当∆Vf≤∆Vf1时，所述调节单元选取第一预警值调节系数K1对预警值进行调节；

当∆Vf1＜∆Vf≤∆Vf2时，所述调节单元选取第二预警值调节系数K2对预警值进行调节；

当∆Vf2＜∆Vf≤∆Vf3时，所述调节单元选取第三预警值调节系数K3对预警值进行调节；

当所述调节单元选取第j预警值调节系数Kj对预警值进行调节时，设定j=1，2，3，所述调节单元将调节后的预警值设置为Uk，设定Uk=Ux×Kj。

本发明实施例所述高光谱红外气体泄漏检测系统，还包括设置在杆塔上的温度传感器6，所述获取模块还用以在检测到存在气体泄漏时，获取温度传感器的温度值T，所述比对单元将该温度值T与所述比对模块中设置的预设温度范围T0进行比对，并根据比对结果确定是否对所述预设扩散速度进行调节，其中，所述预设温度范围包括最小预设温度Tmin和最大预设温度Tmax，

若T∈T0，所述比对单元判定不对所述预设扩散速度进行调节；

若T＞Tmax或T＜Tmin，所述比对单元判定对所述扩散速度进行调节。

具体而言，所述调整单元还用以在所述比对单元判定对所述预设扩散速度进行调节且T＜Tmin时，所述调整单元计算所述最小预设温度Tmin和所述温度值T的第一温度差值∆Ta，设定∆Ta=Tmin-T，并根据该差值与预设温度差值的比对结果选取对应的速度调节系数对预设扩散速度进行调节，

其中，所述调整单元还设有第一预设温度差值∆T1、第二温度差值∆T2、第三温度差值∆T3、第一速度调节系数Kv1、第二速度调节系数Kv2以及第三速度调节系数Kv3，其中∆T1＜∆T2＜∆T3,0.5＜Kv3＜Kv2＜Kv1＜1,

当∆Ta≤∆T1时，所述调整单元选取第一速度调节系数Kv1对预设扩散速度进行调节；

当∆T1＜∆Ta≤∆T2时，所述调整单元选取第二速度调节系数Kv2对预设扩散速度进行调节；

当∆T2＜∆Ta≤∆T3时，所述调整单元选取第三速度调节系数Kv3对预设扩散速度进行调节；

当所述调整单元选取第n速度调节系数Kvn对预设扩散速度进行调节时，设定n=1，2，3，所述调整单元将调整后的预设扩散速度设置为V0´，设定V0´=V0×Kvn。

具体而言，所述调整单元还用以在所述比对单元判定对所述预设扩散进行调节且T＞Tmax时，计算所述预设最大温度Tmax与所述温度值T的第二温度差值∆Tb，并根据该第二温度差值与预设温度差值的比对结果选取对应的速度补偿系数对预设扩散速度进行补偿，

其中，所述调整单元还设有第一速度补偿系数R1、第二速度补偿系数R2以及第三速度补偿系数R3，设定1＜R1＜R2＜R3＜2，

当∆Tb≤∆T1时，所述调整单元选取第一速度补偿系数R1对预设扩散速度进行补偿；

当∆T1＜∆Tb≤∆T2时，所述调整单元选取第二速度补偿系数R2对预设扩散速度进行补偿；

当∆T2＜∆Tb≤∆T3时，所述调整单元选取第三速度补偿系数R3对预设扩散速度进行补偿；

当所述调整单元选取第z速度补偿系数Rz对预设扩散速度进行补偿时，设定z=1，2，3，所述调整单元将补偿后的预设扩散速度设置为Vr，设定Vr=V0×Rz。

本发明实施例所述高光谱红外气体泄漏检测系统，所述确定单元还用以在确定所述预警值完成时，将将所述预警值、高光谱红外图像和可见光图像合并后发送值控制室内的显示设别以显示。

请参阅图3所示，其为本发明所述高光谱红外气体泄漏检测方法的流程图。

本发明另一实施例所述高光谱红外气体泄漏检测方法，包括：

步骤S1、获取单元获取高光谱红外摄像头和高清摄像头拍摄的待检测区域的高光谱红外图像和可见光图像；

步骤S2、处理单元将所述获取单元获取的高光谱红外图像和可见光图像处理为高光谱红外帧图像和普通帧图像；

步骤S3、比对单元将所述处理单元处理完成的高光谱红帧图像进行帧比对；

步骤S4、确定单元根据所述比对单元的帧比对结果确定是否存在气体泄漏，并在确定存在气体泄漏时，确定泄漏气体的最高浓度W和扩散速度V；

步骤S5、所述确定单元在确定所述气体最高浓度W和扩散速度V完成时，根据所述最高浓度W和扩散速度计算预警值U；

步骤S6、所述处理单元计算若干个所述高光谱红外帧图像中第一预设浓度阈值E1内的平均面积Sa和第二预设浓度阈值E2的平均面积Sb的平均面积比值Bs；

步骤S7、所述比对单元将该平均面积比值Bs与预设面积比值B0进行比对，并根据比对结果确定是否对预警值修正；

步骤S8、调整单元在所述比对单元确定对所述预警值进行调节时，根据所述平均面积比值Bs和预设面积比值B0的差值确定预警值修正系数对所述预警值进行修正；

步骤S9、预警单元根据所述确定单元确定的预警值或调整单元修正后的预警值进行气体泄漏预警。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高光谱红外气体泄露检测系统，包括杆塔，其特征在于，

所述杆塔顶部设置有用以拍摄被检测区域内是否存在气体泄漏的高光谱红外摄像头和高清摄像头，所述杆塔底部设置有与所述高光谱红外摄像头通讯连接的用以对所述高光谱红外摄像头的拍摄图像进行分析处理的分析装置，以及远离所述杆塔设置有用以手动和/或自动控制高光谱红外摄像头的检测区域的控制室；

所述分析装置包括用以获取所述高光谱红外摄像头的拍摄图像和用以获取高清摄像头拍摄的可见光图像的获取单元，用以对获取单元获取的所述拍摄图像进行分析处理的处理单元，用以将所述处理单元处理完成的拍摄图像进行比对分析的比对单元，用以根据比对单元的比对结果确定气体扩散数据的确定单元，以及根据所述确定单元确定的扩散数据进行预警的预警单元；

所述获取单元获取图像包括获取所述高光谱红外摄像头拍摄的高光谱红外图像和所述高清摄像头拍摄的可见光图像，所述处理单元对所述获取单元获取的所述拍摄图像进行分析处理包括将所述高光谱红外图像和可见光图像分割为高光谱红外帧图像和普通帧图像；

所述比对单元将所述处理单元处理完成的拍摄图像进行比对分析包括将所述高光谱红外帧图像和预先拍摄的高光谱红外图像进行比对，并根据比对结果确定被检测区域是否存在气体泄漏，并在确定存在气体泄漏时，比对多个所述高光谱红外帧图像，所述确定单元根据比对结果确定所述泄漏气体的最高浓度W和扩散速度V；

所述确定单元根据所述确定单元确定所述所述最高浓度W和所述扩散速度V完成时，根据所述最高浓度W和所述扩散速度V确定所述气体泄露的预警值U，所述确定单元中设置有预设浓度W0和预设扩散速度V0，所述预警值的计算式为U=W/W0+V/V0。

2.根据权利要求1所述的高光谱红外气体泄露检测系统，其特征在于，所述比对单元确定所述最高浓度W为获取所述高光谱红外帧图像的色阶中最亮处，所述比对单元确定所述扩散速度V为所述比对单元包括对多个所述高光谱红外帧图像以其图像中心点为原点建立几何坐标系，并以所述高光谱红外图像中亮度最低处为边缘，比对多个所述高光谱红外帧图像的边缘坐标值确定所述扩散速度V。

3.根据权利要求2所述的高光谱红外气体泄露检测系统，其特征在于，所述处理单元还用以计算若干个所述高光谱红外帧图像中第一预设浓度阈值E1的平均面积Sa和第二预设浓度阈值E2的平均面积Sb的平均面积比值Bs，设定Bs=Sa/Sb，所述比对单元还用以将该平均面积比值Bs与预设面积比值B0进行比对，并根据比对结果确定所述预警值是否合格，其中E1＞E2，

若Bs≤B0，所述比对单元判定所述预警值合格；

若Bs＞B0，所述比对单元判定所述预警值不合格。

4.根据权利要求3所述的高光谱红外气体泄露检测系统，其特征在于，所述分析装置还包括用以在所述比对单元判定所述预警值不合格时的调整单元，所述调整单元在所述预警值不合格时计算所述平均面积比值Bs和预设面积比值B0的差值∆B，设定∆B=Bs-B0，并根据该差值和预设面积比值差的比对结果选取对应的修正系数对所述预警值进行修正；

其中，所述调整单元设有第一预设面积比值差∆B1、第二预设面积比值差∆B2、第三预设面积比值差∆B3、第一预警值修正系数X1、第二预警值修正系数X2以及第三预警值修正系数X3，其中∆B1＜∆B2＜∆B3，设定1＜X1＜X2＜X3＜1.5,

当∆B≤∆B1时，所述调整单元选取第一预警值修正系数X1对预警值进行修正；

当∆B1＜∆B≤∆B2时，所述调整单元选取第二预警值修正系数X2对预警值进行修正；

当∆B2＜∆B≤∆B3时，所述调整单元选取第三预警值修正系数X3对预警值进行修正；

当所述调整单元选取第i预警值修正系数Xi对预警值进行修正时，设定i=1，2，3,所述确定单元将修正后的预警值设置为Ux，设定Ux=U×Xi。

5.根据权利要求4所述的高光谱红外气体泄露检测系统，其特征在于，还包括设置在杆塔上的风速传感器，所述获取单元还用以在检测到存在气体泄漏时，获取风速传感器检测的风速值Vf，并根据该风速值Vf与预设风速值Vf0的比对结果确定是否对预警值进行调节，

若Vf≤Vf0，所述获取单元判定不对预警值进行调节；

若Vf＞Vf0，所述获取单元判定对预警值进行调节。

6.根据权利要求5所述的高光谱红外气体泄露检测系统，其特征在于，所述调整单元在所述获取单元判定对预警值进行调节时，计算所述风速值Vf和预设风速值Vf0的风速差值∆Vf，设定∆Vf=Vf-Vf0，并根据该风速差值与预设风速差值的比对结果选取对应的预警值调节系数对预警值进行调节，

其中，所述调整单元还设有第一预设风速差值∆Vf1、第二预设风速差值∆Vf2、第三预设风速差值∆Vf3、第一预警值调节系数K1、第二预警值调节系数K2以及第三预警值调节系数K3，∆Vf1＜∆Vf2＜∆Vf3，1＜K1＜K2＜K3＜1.5,

当∆Vf≤∆Vf1时，所述调节单元选取第一预警值调节系数K1对预警值进行调节；

当∆Vf1＜∆Vf≤∆Vf2时，所述调节单元选取第二预警值调节系数K2对预警值进行调节；

当∆Vf2＜∆Vf≤∆Vf3时，所述调节单元选取第三预警值调节系数K3对预警值进行调节；

当所述调节单元选取第j预警值调节系数Kj对预警值进行调节时，设定j=1，2，3，所述调节单元将调节后的预警值设置为Uk，设定Uk=Ux×Kj。

7.根据权利要求6所述的高光谱红外气体泄露检测系统，其特征在于，还包括设置在杆塔上的温度传感器，所述获取模块还用以在检测到存在气体泄漏时，获取温度传感器的温度值T，所述比对单元将该温度值T与所述比对模块中设置的预设温度范围T0进行比对，并根据比对结果确定是否对所述预设扩散速度进行调节，其中，所述预设温度范围包括最小预设温度Tmin和最大预设温度Tmax，

若T∈T0，所述比对单元判定不对所述预设扩散速度进行调节；

若T＞Tmax或T＜Tmin，所述比对单元判定对所述扩散速度进行调节。

8.根据权利要求7所述的高光谱红外气体泄露检测系统，其特征在于，所述调整单元还用以在所述比对单元判定对所述预设扩散速度进行调节且T＜Tmin时，所述调整单元计算所述最小预设温度Tmin和所述温度值T的第一温度差值∆Ta，设定∆Ta=Tmin-T，并根据该差值与预设温度差值的比对结果选取对应的速度调节系数对预设扩散速度进行调节，

其中，所述调整单元还设有第一预设温度差值∆T1、第二温度差值∆T2、第三温度差值∆T3、第一速度调节系数Kv1、第二速度调节系数Kv2以及第三速度调节系数Kv3，其中∆T1＜∆T2＜∆T3,0.5＜Kv3＜Kv2＜Kv1＜1,

当∆Ta≤∆T1时，所述调整单元选取第一速度调节系数Kv1对预设扩散速度进行调节；

当∆T1＜∆Ta≤∆T2时，所述调整单元选取第二速度调节系数Kv2对预设扩散速度进行调节；

当∆T2＜∆Ta≤∆T3时，所述调整单元选取第三速度调节系数Kv3对预设扩散速度进行调节；

当所述调整单元选取第n速度调节系数Kvn对预设扩散速度进行调节时，设定n=1，2，3，所述调整单元将调整后的预设扩散速度设置为V0´，设定V0´=V0×Kvn。

9.根据权利要求8所述的高光谱红外气体泄露检测系统，其特征在于，所述调整单元还用以在所述比对单元判定对所述预设扩散进行调节且T＞Tmax时，计算所述预设最大温度Tmax与所述温度值T的第二温度差值∆Tb，并根据该第二温度差值与预设温度差值的比对结果选取对应的速度补偿系数对预设扩散速度进行补偿，

其中，所述调整单元还设有第一速度补偿系数R1、第二速度补偿系数R2以及第三速度补偿系数R3，设定1＜R1＜R2＜R3＜2，

当∆Tb≤∆T1时，所述调整单元选取第一速度补偿系数R1对预设扩散速度进行补偿；

当∆T1＜∆Tb≤∆T2时，所述调整单元选取第二速度补偿系数R2对预设扩散速度进行补偿；

当∆T2＜∆Tb≤∆T3时，所述调整单元选取第三速度补偿系数R3对预设扩散速度进行补偿；

当所述调整单元选取第z速度补偿系数Rz对预设扩散速度进行补偿时，设定z=1，2，3，所述调整单元将补偿后的预设扩散速度设置为Vr，设定Vr=V0×Rz。

10.根据权利要求1-9任一项所述的高光谱红外气体泄露检测系统的检测方法，其特征在于，包括：

步骤S1、获取单元获取高光谱红外摄像头和高清摄像头拍摄的待检测区域的高光谱红外图像和可见光图像；

步骤S2、处理单元将所述获取单元获取的高光谱红外图像和可见光图像处理为高光谱红外帧图像和普通帧图像；

步骤S3、比对单元将所述处理单元处理完成的高光谱红帧图像进行帧比对；

步骤S4、确定单元根据所述比对单元的帧比对结果确定是否存在气体泄漏，并在确定存在气体泄漏时，确定泄漏气体的最高浓度W和扩散速度V；

步骤S5、所述确定单元在确定所述气体最高浓度W和扩散速度V完成时，根据所述最高浓度W和扩散速度计算预警值U；

步骤S6、所述处理单元计算若干个所述高光谱红外帧图像中第一预设浓度阈值E1内的平均面积Sa和第二预设浓度阈值E2的平均面积Sb的平均面积比值Bs；

步骤S7、所述比对单元将该平均面积比值Bs与预设面积比值B0进行比对，并根据比对结果确定是否对预警值修正；

步骤S8、调整单元在所述比对单元确定对所述预警值进行调节时，根据所述平均面积比值Bs和预设面积比值B0的差值确定预警值修正系数对所述预警值进行修正；

步骤S9、预警单元根据所述确定单元确定的预警值或调整单元修正后的预警值进行气体泄漏预警。

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