CN115014439A - 一种基于人工智能的工业园区智能巡检预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于人工智能的工业园区智能巡检预警系统，通过设置化工设备质量监测模块、化工设备泄漏监测模块、化工设备外排烟气质量监测模块和工业园区大气环境质量监测模块，并将巡检无人机作为巡检主体，同时在巡检无人机上设置各种巡检设备，一方面实现了对工业园区多个维度的智能预警，避免了人为主观因素对工业园区安全监测产生的影响。另一方面利用巡检无人机进行智能巡检不仅考虑到了化工设备通常具有易燃、易爆、易中毒、易腐蚀等特性，而且顾及到了高空作业风险以及检测难度大等问题，从而使检测人员的生命安全得到了可靠保障，降低了安全事故的发生率，并且提高了对工业园区安全监测的可靠性和稳定性。

Description

一种基于人工智能的工业园区智能巡检预警系统

技术领域

本发明属于工业园区巡检领域，具体而言，涉及一种基于人工智能的工业园区智能巡检预警系统。

背景技术

随着工业的迅速发展，各类工业园区的数量以及规模也在不断扩大，而化工业涉及炼油、冶金、医药和煤化工等多个分支，在整个工业发展过程中发挥着举足轻重的作用，对于化工类工业园区来说，安全问题始终是行业关注的焦点，而现存的化工类工业园区大多存在设备陈旧化和破损化现象，难以适应目前日益趋增的安全发展要求，在这种情形下，对化工类工业园区的安全监测就显得尤为重要。

如今，对化工类工业园区的安全监测大多采用人工手持设备的监测方式，使用人工监测方式不仅给检测人员带来极大的工作强度，还可能存在着监测不到位和工作效率低等问题，具体体现在以下几个方面：

(1)一方面由于化工类工业园区设备通常具有易燃、易爆、易中毒、易腐蚀等特性，采用人工手持设备的监测方式，不仅存在高空作业风险以及检测难度大等问题，而且检测人员的生命安全无法得到可靠保障，从而增加了安全事故的发生率；

(2)另一方面采用人工手持设备的监测方式，由于存在高空以及人为主观因素，不仅难以发现工业园区设备裂痕、腐蚀和形变等质量问题，而且存在着一定的检测盲区，导致检测效果低下，并给检测人员带来了庞大的工作量。

发明内容

为了克服背景技术中的缺点，本发明实施例提供了一种基于人工智能的工业园区智能巡检预警系统,能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供了一种基于人工智能的工业园区智能巡检预警系统，该系统包括巡检设备设置模块、工业园区鸟瞰图像采集模块、化工设备类型划分模块、化工设备质量监测模块、化工设备泄漏监测模块、化工设备外排烟气质量监测模块、工业园区大气环境质量监测模块、数据存储模块和预警显示终端；

所述化工设备类型划分模块分别与巡检设备设置模块、工业园区鸟瞰图像采集模块、化工设备质量监测模块、化工设备泄漏监测模块和化工设备外排烟气质量监测模块相连接，预警显示终端分别与化工设备质量监测模块、化工设备泄漏监测模块、化工设备外排烟气质量监测模块、工业园区大气环境质量监测模块和数据存储模块相连接；

所述巡检设备设置模块用于将巡检无人机作为巡检主体，并在巡检无人机上设置巡检设备，其中巡检设备包括巡检摄像头、气体监测仪、水浸传感器、电化学型传感器、烟气分析仪、温度计和粉尘检测仪；

所述工业园区鸟瞰图像采集模块用于通过巡检无人机上设置的巡检摄像头对工业园区进行鸟瞰图像采集；

所述化工设备类型划分模块用于从采集的工业园区鸟瞰图像中识别出化工设备，并对识别到的化工设备进行统计及编号，同时对其进行设备类型划分，进而将相同设备类型对应的化工设备进行归类，得到各种设备类型对应的化工设备集合；

所述化工设备质量监测模块用于由巡检无人机对工业园区内存在的所有化工设备进行质量监测，其中化工设备质量监测模块包括化工设备外观质量监测单元和化工设备稳定质量监测单元；

所述化工设备泄漏监测模块用于由巡检无人机对工业园区内易泄露类型的所有化工设备进行泄露监测，其中化工设备泄漏监测模块包括化工设备气体泄漏监测单元和化工设备液体泄漏监测单元；

所述化工设备外排烟气质量监测模块用于由巡检无人机对工业园区内烟气排放类型对应的所有化工设备进行外排烟气质量监测；

所述工业园区大气环境质量监测模块用于由巡检无人机对工业园区的大气环境进行质量监测，其中工业园区大气环境质量监测模块包括工业园区温度监测单元和工业园区粉尘浓度监测单元；

所述数据存储模块用于存储工业园区内各化工设备对应的标准三维外观图像、各化工设备外观缺陷允许面积、达标外观质量系数，各化工设备的标准放置角度、预警稳定质量系数、各泄漏气体种类对应单位泄露浓度的危险影响因子、允许气体泄漏危险系数、各泄漏液体种类对应单位泄露体积的危险影响因子、允许液体泄漏危险系数、外排烟气允许浓度、各种外排烟气有害物允许含有浓度、预警外排烟气质量系数、各子区域对应的标准温度、标准粉尘浓度、预警温度匹配系数和预警粉尘浓度匹配系数；

所述预警显示终端用于对工业园区内的外观风险设备、稳定风险设备、气体泄漏风险设备、液体泄漏风险设备、外排烟气风险设备、温度风险子区域和粉尘浓度风险子区域的位置信息进行显示并预警。

作为优选方案，所述化工设备外观质量监测单元用于由巡检无人机对工业园区内存在的所有化工设备的外观进行质量监测，其具体检测过程包括以下步骤：

A1:从工业园区鸟瞰图像中定位至各化工设备所在位置，进而提取各化工设备对应的三维外观图像；

A2:将工业园区内各化工设备对应的三维外观图像与数据存储模块中各化工设备对应的标准三维外观图像进行对比，进而从中提取出各化工设备的外观缺陷面积；

A3:将工业园区内各化工设备的外观缺陷面积与数据存储模块中预设的各化工设备外观缺陷允许面积进行对比，计算工业园区内各化工设备的外观质量系数，其计算公式为：

其中a表示为化工设备的编号，a＝1,2.......c，α_a表示为工业园区内第a个化工设备的外观质量系数，s_a0表示为工业园区内第a个化工设备的外观缺陷允许面积，s_a表示为工业园区内第a个化工设备的外观缺陷面积；

A5:将工业园区内各化工设备的外观质量系数与数据存储模块中的达标外观质量系数进行对比，若某化工设备的外观质量系数低于达标外观质量系数，则将该化工设备标记为外观风险设备，并将外观风险设备对应的位置信息传送至预警显示终端。

作为优选方案，所述化工设备稳定质量监测单元用于由巡检无人机对工业园区内存在的所有化工设备的稳固质量进行监测，其具体检测过程包括以下步骤：

B1:从所采集的工业园区内各化工设备的三维外观图像中获取各化工设备与地面之间的角度，将其记为放置角度；

B2:将工业园区内各化工设备的放置角度与数据存储模块中各化工设备的标准放置角度进行对比，计算工业园区内各化工设备的稳定质量系数，其计算公式为：

其中δ_a表示为工业园区内第a个化工设备的稳定质量系数，f_a表示为工业园区内第a个化工设备的放置角度，f_ao表示工业园区内第a个化工设备的标准放置角度；

B4:将工业园区内各化工设备的稳定质量系数与数据存储模块中预警稳定质量系数进行对比，若某化工设备的稳定质量系数低于预警稳定质量系数，则将该化工设备标记为稳定风险设备，并将稳定风险设备对应的位置信息传送至预警显示终端。

作为优选方案，所述化工设备气体泄漏监测单元用于由巡检无人机对工业园区内气体易泄露类型的所有化工设备进行气体泄漏监测，其具体检测包括以下几个步骤：

C1:将工业园区内气体易泄露类型对应的所有化工设备编号记为1,2,...,b,...,g，将气体易泄露类型对应的各化工设备记为各气体泄漏设备；

C2:通过巡检无人机上设置的气体监测仪对工业园区内各气体泄漏设备进行气体泄漏监测，得到各气体泄漏设备对应的泄露气体种类和泄露气体浓度；

C3:将各气体泄露设备对应的泄露气体种类与数据存储模块中各泄漏气体种类对应单位泄露浓度的危险影响因子进行匹配，得到各气体泄露设备对应的泄漏气体种类对应单位泄露浓度的危险影响因子，计算各气体泄漏设备的气体泄漏危险系数，其计算公式为：

其中β_b表示为第b个气体泄漏设备的气体泄漏危险系数，j_b和p_b分别表示为第b个气体泄漏设备的泄露气体浓度和所属泄漏气体种类对应单位泄露浓度的危险影响因子；

C4:将工业园区内各气体泄漏设备的气体泄漏危险系数与数据存储模块中的允许气体泄漏危险系数进行对比，若某气体泄漏设备的气体泄漏危险系数高于允许气体泄漏危险系数，则将该气体泄漏设备标记为气体泄漏风险设备，并将气体泄漏风险设备对应的位置信息传送至预警显示终端。

作为优选方案，所述化工设备液体泄漏监测单元用于由巡检无人机对工业园区内液体易泄露类型的所有化工设备进行液体泄漏监测，其具体检测包括以下几个步骤：

D1:将工业园区内液体易泄露类型的所有化工设备的编号记为1,2,...,i,...,k，将液体易泄露类型对应的各化工设备记为各液体泄漏设备；

D2:通过巡检无人机上设置的水浸传感器对工业园区内各液体泄漏设备进行液体泄漏监测，得到各液体泄漏设备对应的泄露液体种类和泄露液体体积；

D3:将各液体泄漏设备对应的泄露液体种类与数据存储模块中各泄漏液体种类对应单位泄露体积的危险影响因子进行匹配，得到各液体泄漏设备对应的泄漏液体种类对应单位泄露体积的危险影响因子，计算各液体泄漏设备的液体泄漏危险系数，其计算公式为：

其中ε_i表示为第i个液体泄漏设备的液体泄漏危险系数，h_i和l_i分别表示为第i个液体泄漏设备的泄露液体体积和所属泄漏液体种类对应单位泄露体积的危险影响因子；

D4:将工业园区内各液体泄漏设备的液体泄漏危险系数与数据存储模块中的允许液体泄漏危险系数进行对比，若某液体泄漏设备的液体泄漏危险系数高于允许液体泄漏危险系数，则将该液体泄漏设备标记为液体泄漏风险设备，并将液体泄漏风险设备对应的位置信息传送至预警显示终端。

作为优选方案，所述化工设备外排烟气质量监测模块用于由巡检无人机对工业园区内烟气排放类型对应的所有化工设备的外排烟气进行质量监测，其具体检测包括以下几个步骤：

E1:将工业园区内烟气排放类型对应的所有化工设备的编号记为1,2,...,v,...,r，将工业园区内烟气排放类型对应的各化工设备记为各烟气排放设备；

E2:通过巡检无人机上设置的烟气分析仪和电化学型传感器对烟气排放设备的外排烟气进行浓度和有害度监测，并获取外排烟气的浓度和有害物含有浓度；

E3:将各烟气排放设备的外排烟气浓度和有害物含有浓度与数据存储模块中的外排烟气允许浓度和各种外排烟气有害物允许含有浓度进行对比，计算各烟气排放设备的外排烟气质量系数，其计算公式为：

其中λ_v表示为第v个烟气排放设备的外排烟气质量系数，q_v和t_v分别表示为第v个烟气排放设备的外排烟气浓度和有害物含有浓度，q_v0和t_v0分别表示为第v个烟气排放设备的外排烟气允许浓度和外排烟气有害物允许含有浓度；

E4:将工业园区内各烟气排放设备的外排烟气质量系数与数据存储模块中的预警外排烟气质量系数进行对比，若某烟气排放设备的外排烟气质量系数低于预警外排烟气质量系数，则将该烟气排放设备标记为外排烟气风险设备，并将外排烟气风险设备对应的位置信息传送至预警显示终端。

作为优选方案，所述工业园区温度监测单元用于由巡检无人机对工业园区内的温度进行监测，其具体检测包括以下几个步骤：

G1:基于采集的工业园区鸟瞰图像将工业园区进行等间隔区域划分，得到若干个子区域，并将其分别进行编号为1,2,...,m,...,u；

G2:通过巡检无人机上设置的温度计对工业园区内各子区域温度进行实时监测并获取各子区域的温度；

G3:将工业园区内各子区域温度与数据存储模块中工业园区内各子区域标准温度进行对比，计算工业园区内各子区域温度匹配系数，其计算公式为：

其中τ_m表示为工业园区内第m个子区域的温度匹配系数，d_m表示为工业园区内第m个子区域的温度，d_m0表示为工业园区内第m个子区域的标准温度；

G4:将工业园区内各子区域的温度匹配系数与数据存储模块中的预警温度匹配系数进行对比，若某子区域的温度匹配系数低于预警温度匹配系数，则将该区域标记为温度风险子区域，并将温度风险子区域对应的位置信息传送至预警显示终端。

作为优选方案，所述工业园区粉尘浓度监测单元用于由巡检无人机对工业园区内的粉尘浓度进行监测，其具体检测包括以下几个步骤：

S1:通过巡检无人机上设置的粉尘检测仪对工业园区内各子区域粉尘浓度进行实时监测并获取各子区域的粉尘浓度；

S2:将工业园区内各子区域粉尘浓度与数据存储模块中工业园区内各子区域标准粉尘浓度进行对比，计算工业园区内各子区域粉尘浓度匹配系数，其计算公式为：

其中ψ_m表示为工业园区内第m个子区域的粉尘浓度匹配系数，G_m表示为工业园区内第m个子区域的粉尘浓度，G_m0表示为工业园区内第m个子区域的标准粉尘浓度；

S3:将工业园区内各子区域的粉尘浓度匹配系数与数据存储模块中的预警粉尘浓度匹配系数进行对比，若某区域的粉尘浓度匹配系数低于预警粉尘浓度匹配系数，则将该区域标记为粉尘浓度风险子区域，并将粉尘浓度风险子区域对应的位置信息传送至预警显示终端。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

(1)本发明通过基于人工智能对工业园区进行智能巡检预警，相较于传统的人工手持设备的监测方式，不仅考虑到了化工类工业园区设备通常具有易燃、易爆、易中毒、易腐蚀等危害特性，而且顾及到了高空作业风险以及检测难度大的问题，使检测人员的生命安全得到了可靠保障，从而大幅降低了安全事故的发生率。

(2)本发明通过以巡检无人机作为巡检主体，并在巡检无人机上设置巡检摄像头、气体监测仪、水浸传感器、电化学型传感器、烟气分析仪、温度计和粉尘检测仪多个监测设备，实现了对化工类工业园区内化工设备质量、化工设备泄漏、化工设备外排烟气质量和大气环境质量多个维度的巡检，既避免了人工检测存在检测盲区所导致检测效果低下的局面，又极大降低了检测人员的工作量，并且提高了对化工类工业园区安全监测的可靠性和稳定性。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的系统连接结构示意图。

图2为本发明的化工设备质量监测模块连接结构示意图。

图3为本发明的化工设备泄漏监测模块连接结构示意图。

图4为本发明的工业园区大气环境质量监测模块连接结构示意图。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

参照图1所示，本发明提供一种基于人工智能的工业园区智能巡检预警系统，包括巡检设备设置模块、工业园区鸟瞰图像采集模块、化工设备类型划分模块、化工设备质量监测模块、化工设备泄漏监测模块、化工设备外排烟气质量监测模块、工业园区大气环境质量监测模块、数据存储模块和预警显示终端。

所述化工设备类型划分模块分别与巡检设备设置模块、工业园区鸟瞰图像采集模块、化工设备质量监测模块、化工设备泄漏监测模块和化工设备外排烟气质量监测模块相连接，预警显示终端分别与化工设备质量监测模块、化工设备泄漏监测模块、化工设备外排烟气质量监测模块、工业园区大气环境质量监测模块和数据存储模块相连接。

所述巡检设备设置模块用于将巡检无人机作为巡检主体，并在巡检无人机上设置巡检设备，其中巡检设备包括巡检摄像头、气体监测仪、水浸传感器、电化学型传感器、烟气分析仪、温度计和粉尘检测仪。

所述工业园区鸟瞰图像采集模块用于通过巡检无人机上设置的巡检摄像头对工业园区进行鸟瞰图像采集。

所述化工设备类型划分模块用于从采集的工业园区鸟瞰图像中识别出化工设备，并对识别到的化工设备进行统计及编号，同时对其进行设备类型划分，进而将相同设备类型对应的化工设备进行归类，得到各种设备类型对应的化工设备集合。

需要说明的是，上述实施例中提到的各种设备类型包括反应釜、反应塔、精馏塔和高位槽等化工设备。

所述化工设备质量监测模块用于由巡检无人机对工业园区内存在的所有化工设备进行质量监测，得到工业园区内各化工设备的外观质量系数和稳定质量系数。

参照图2所示，化工设备质量监测模块包括化工设备外观质量监测单元和化工设备稳定质量监测单元；

具体地，所述化工设备外观质量监测单元用于由巡检无人机对工业园区内存在的所有化工设备的外观进行质量监测，其具体检测过程包括以下步骤：

A1:从工业园区鸟瞰图像中定位至各化工设备所在位置，进而提取各化工设备对应的三维外观图像；

A2:将工业园区内各化工设备对应的三维外观图像与数据存储模块中各化工设备对应的标准三维外观图像进行对比，进而从中提取出各化工设备的外观缺陷面积；

A3:将工业园区内各化工设备的外观缺陷面积与数据存储模块中预设的各化工设备外观缺陷允许面积进行对比，计算工业园区内各化工设备的外观质量系数，其计算公式为：

其中a表示为化工设备的编号，a＝1,2.......c，α_a表示为工业园区内第a个化工设备的外观质量系数，s_a0表示为工业园区内第a个化工设备的外观缺陷允许面积，s_a表示为工业园区内第a个化工设备的外观缺陷面积；

需要说明的是，上述工业园区内各化工设备的外观质量系数计算公式中，工业园区内第a个化工设备的外观缺陷允许面积和工业园区内第a个化工设备的外观缺陷面积的差值越小，工业园区内第a个化工设备的外观质量系数越大，表明工业园区内第a个化工设备的外观质量越符合标准；

A5:将工业园区内各化工设备的外观质量系数与数据存储模块中的达标外观质量系数进行对比，若某化工设备的外观质量系数低于达标外观质量系数，则将该化工设备标记为外观风险设备，并将外观风险设备对应的位置信息传送至预警显示终端。

具体地，所述化工设备稳定质量监测单元用于由巡检无人机对工业园区内存在的所有化工设备的稳固质量进行监测，其具体检测过程包括以下步骤：

B1:从所采集的工业园区内各化工设备的三维外观图像中获取各化工设备与地面之间的角度，将其记为放置角度；

B2:将工业园区内各化工设备的放置角度与数据存储模块中各化工设备的标准放置角度进行对比，计算工业园区内各化工设备的稳定质量系数，其计算公式为：

其中δ_a表示为工业园区内第a个化工设备的稳定质量系数，f_a表示为工业园区内第a个化工设备的放置角度，f_ao表示工业园区内第a个化工设备的标准放置角度；

需要说明的是，上述工业园区内各化工设备的稳定质量系数计算公式中，工业园区内第a个化工设备的放置角度和工业园区内第a个化工设备的标准放置角度的差值越小，工业园区内第a个化工设备的稳定质量系数越大，表明工业园区内第a个化工设备的稳定质量越符合标准；

B4:将工业园区内各化工设备的稳定质量系数与数据存储模块中预警稳定质量系数进行对比，若某化工设备的稳定质量系数低于预警稳定质量系数，则将该化工设备标记为稳定风险设备，并将稳定风险设备对应的位置信息传送至预警显示终端。

所述化工设备泄漏监测模块用于由巡检无人机对工业园区内易泄露类型的所有化工设备进行泄露监测，得到工业园区内各气体泄漏设备的气体泄漏危险系数和各液体泄漏设备的液体泄漏危险系数。

参照图3所示，化工设备泄漏监测模块包括化工设备气体泄漏监测单元和化工设备液体泄漏监测单元；

具体地，所述化工设备气体泄漏监测单元用于由巡检无人机对工业园区内气体易泄露类型的所有化工设备进行气体泄漏监测，其具体检测包括以下几个步骤：

C1:将工业园区内气体易泄露类型对应的所有化工设备编号记为1,2,...,b,...,g，将气体易泄露类型对应的各化工设备记为各气体泄漏设备；

C2:通过巡检无人机上设置的气体监测仪对工业园区内各气体泄漏设备进行气体泄漏监测，得到各气体泄漏设备对应的泄露气体种类和泄露气体浓度；

C3:将各气体泄露设备对应的泄露气体种类与数据存储模块中各泄漏气体种类对应单位泄露浓度的危险影响因子进行匹配，得到各气体泄露设备对应的泄漏气体种类对应单位泄露浓度的危险影响因子，计算各气体泄漏设备的气体泄漏危险系数，其计算公式为：

其中β_b表示为第b个气体泄漏设备的气体泄漏危险系数，j_b和p_b分别表示为第b个气体泄漏设备的泄露气体浓度和所属泄漏气体种类对应单位泄露浓度的危险影响因子；

需要说明的是，上述各气体泄漏设备的气体泄漏危险系数计算公式中，第b个气体泄漏设备的泄露气体浓度和泄漏气体种类对应单位泄露浓度的危险影响因子乘积越小，第b个气体泄漏设备的气体泄漏危险系数越小，表明第b个气体泄漏设备越安全；

C4:将工业园区内各气体泄漏设备的气体泄漏危险系数与数据存储模块中的允许气体泄漏危险系数进行对比，若某气体泄漏设备的气体泄漏危险系数高于允许气体泄漏危险系数，则将该气体泄漏设备标记为气体泄漏风险设备，并将气体泄漏风险设备对应的位置信息传送至预警显示终端。

具体地，所述化工设备液体泄漏监测单元用于由巡检无人机对工业园区内液体易泄露类型的所有化工设备进行液体泄漏监测，其具体检测包括以下几个步骤：

D1:将工业园区内液体易泄露类型的所有化工设备的编号记为1,2,...,i,...,k，将液体易泄露类型对应的各化工设备记为各液体泄漏设备；

D2:通过巡检无人机上设置的水浸传感器对工业园区内各液体泄漏设备进行液体泄漏监测，得到各液体泄漏设备对应的泄露液体种类和泄露液体体积；

D3:将各液体泄漏设备对应的泄露液体种类与数据存储模块中各泄漏液体种类对应单位泄露体积的危险影响因子进行匹配，得到各液体泄漏设备对应的泄漏液体种类对应单位泄露体积的危险影响因子，计算各液体泄漏设备的液体泄漏危险系数，其计算公式为：

其中ε_i表示为第i个液体泄漏设备的液体泄漏危险系数，h_i和l_i分别表示为第i个液体泄漏设备的泄露液体体积和所属泄漏液体种类对应单位泄露体积的危险影响因子；

需要说明的是，上述各液体泄漏设备的液体泄漏危险系数计算公式中，第i个液体泄漏设备的泄露液体体积和泄漏液体种类对应单位泄露体积的危险影响因子乘积越小，第i个液体泄漏设备的液体泄漏危险系数越小，表明第i个液体泄漏设备越安全；

D4:将工业园区内各液体泄漏设备的液体泄漏危险系数与数据存储模块中的允许液体泄漏危险系数进行对比，若某液体泄漏设备的液体泄漏危险系数高于允许液体泄漏危险系数，则将该液体泄漏设备标记为液体泄漏风险设备，并将液体泄漏风险设备对应的位置信息传送至预警显示终端。

所述化工设备外排烟气质量监测模块用于由巡检无人机对工业园区内烟气排放类型对应的所有化工设备进行外排烟气质量监测，得到各烟气排放设备的外排烟气质量系数。

具体地，所述化工设备外排烟气质量监测模块用于由巡检无人机对工业园区内烟气排放类型对应的所有化工设备的外排烟气进行质量监测，其具体检测包括以下几个步骤：

E1:将工业园区内烟气排放类型对应的所有化工设备的编号记为1,2,...,v,...,r，将工业园区内烟气排放类型对应的各化工设备记为各烟气排放设备；

E2:通过巡检无人机上设置的烟气分析仪和电化学型传感器对烟气排放设备的外排烟气进行浓度和有害度监测，并获取外排烟气的浓度和有害物含有浓度；

E3:将各烟气排放设备的外排烟气浓度和有害物含有浓度与数据存储模块中的外排烟气允许浓度和各种外排烟气有害物允许含有浓度进行对比，计算各烟气排放设备的外排烟气质量系数，其计算公式为：

其中λ_v表示为第v个烟气排放设备的外排烟气质量系数，q_v和t_v分别表示为第v个烟气排放设备的外排烟气浓度和有害物含有浓度，q_v0和t_v0分别表示为第v个烟气排放设备的外排烟气允许浓度和外排烟气有害物允许含有浓度；

需要说明的是，上述各烟气排放设备的外排烟气质量系数计算公式中，第v个烟气排放设备的外排烟气浓度和有害物含有浓度与第v个烟气排放设备的外排烟气允许浓度和外排烟气有害物允许含有浓度的差值越小，第v个烟气排放设备的外排烟气质量系数越大，表明第v个烟气排放设备的外排烟气质量越符合标准；

E4:将工业园区内各烟气排放设备的外排烟气质量系数与数据存储模块中的预警外排烟气质量系数进行对比，若某烟气排放设备的外排烟气质量系数低于预警外排烟气质量系数，则将该烟气排放设备标记为外排烟气风险设备，并将外排烟气风险设备对应的位置信息传送至预警显示终端。

所述工业园区大气环境质量监测模块用于由巡检无人机对工业园区的大气环境进行质量监测，得到工业园区内各子区域温度匹配系数和粉尘浓度匹配系数。

参照图4所示，工业园区大气环境质量监测模块包括工业园区温度监测单元和工业园区粉尘浓度监测单元；

具体地，所述工业园区温度监测单元用于由巡检无人机对工业园区内的温度进行监测，其具体检测包括以下几个步骤：

G1:基于采集的工业园区鸟瞰图像将工业园区进行等间隔区域划分，得到若干个子区域，并将其分别进行编号为1,2,...,m,...,u；

G2:通过巡检无人机上设置的温度计对工业园区内各子区域温度进行实时监测并获取各子区域的温度；

G3:将工业园区内各子区域温度与数据存储模块中工业园区内各子区域标准温度进行对比，计算工业园区内各子区域温度匹配系数，其计算公式为：

其中τ_m表示为工业园区内第m个子区域的温度匹配系数，d_m表示为工业园区内第m个子区域的温度，d_m0表示为工业园区内第m个子区域的标准温度；

需要说明的是，上述工业园区内各子区域温度匹配系数计算公式中，工业园区内第m个子区域的温度与工业园区内第m个子区域的标准温度差值越小，工业园区内第m个子区域的温度匹配系数越大，表明工业园区内第m个子区域的温度越符合标准；

G4:将工业园区内各子区域的温度匹配系数与数据存储模块中的预警温度匹配系数进行对比，若某子区域的温度匹配系数低于预警温度匹配系数，则将该区域标记为温度风险子区域，并将温度风险子区域对应的位置信息传送至预警显示终端。

具体地，所述工业园区粉尘浓度监测单元用于由巡检无人机对工业园区内的粉尘浓度进行监测，其具体检测包括以下几个步骤：

S1:通过巡检无人机上设置的粉尘检测仪对工业园区内各子区域粉尘浓度进行实时监测并获取各子区域的粉尘浓度；

S2:将工业园区内各子区域粉尘浓度与数据存储模块中工业园区内各子区域标准粉尘浓度进行对比，计算工业园区内各子区域粉尘浓度匹配系数，其计算公式为：

其中ψ_m表示为工业园区内第m个子区域的粉尘浓度匹配系数，G_m表示为工业园区内第m个子区域的粉尘浓度，G_m0表示为工业园区内第m个子区域的标准粉尘浓度；

需要说明的是，上述工业园区内各子区域粉尘浓度匹配系数计算公式中，工业园区内第m个子区域的粉尘浓度与工业园区内第m个子区域的标准粉尘浓度差值越小，工业园区内第m个子区域的粉尘浓度匹配系数越大，表明工业园区内第m个子区域的粉尘浓度越符合标准；

S3:将工业园区内各子区域的粉尘浓度匹配系数与数据存储模块中的预警粉尘浓度匹配系数进行对比，若某区域的粉尘浓度匹配系数低于预警粉尘浓度匹配系数，则将该区域标记为粉尘浓度风险子区域，并将粉尘浓度风险子区域对应的位置信息传送至预警显示终端。

所述数据存储模块用于存储工业园区内各化工设备对应的标准三维外观图像、各化工设备外观缺陷允许面积、达标外观质量系数，各化工设备的标准放置角度、预警稳定质量系数、各泄漏气体种类对应单位泄露浓度的危险影响因子、允许气体泄漏危险系数、各泄漏液体种类对应单位泄露体积的危险影响因子、允许液体泄漏危险系数、外排烟气允许浓度、各种外排烟气有害物允许含有浓度、预警外排烟气质量系数、各子区域对应的标准温度、标准粉尘浓度、预警温度匹配系数和预警粉尘浓度匹配系数。

本发明实施例通过以巡检无人机作为巡检主体，并在巡检无人机上设置巡检摄像头、气体监测仪、水浸传感器、电化学型传感器、烟气分析仪、温度计和粉尘检测仪多个监测设备，实现了对化工类工业园区内化工设备质量、化工设备泄漏、化工设备外排烟气质量和大气环境质量多个维度的巡检，既避免了人工检测存在检测盲区所导致检测效果低下的局面，又极大降低了检测人员的工作量，并且提高了对化工类工业园区安全监测的可靠性和稳定性。

所述预警显示终端用于对工业园区内的外观风险设备、稳定风险设备、气体泄漏风险设备、液体泄漏风险设备、外排烟气风险设备、温度风险子区域和粉尘浓度风险子区域的位置信息进行显示并预警。

本发明实施例通过基于人工智能对工业园区进行智能巡检预警，相较于传统的人工手持设备的监测方式，不仅考虑到了化工类工业园区设备通常具有易燃、易爆、易中毒、易腐蚀等危害特性，而且顾及到了高空作业风险以及检测难度大的问题，使检测人员的生命安全得到了可靠保障，从而大幅降低了安全事故的发生率。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于人工智能的工业园区智能巡检预警系统，其特征在于，包括：

巡检设备设置模块，用于将巡检无人机作为巡检主体，并在巡检无人机上设置巡检设备，其中巡检设备包括巡检摄像头、气体监测仪、水浸传感器、电化学型传感器、烟气分析仪、温度计和粉尘检测仪；

工业园区鸟瞰图像采集模块，用于通过巡检无人机上设置的巡检摄像头对工业园区进行鸟瞰图像采集；

化工设备类型划分模块，用于从采集的工业园区鸟瞰图像中识别出化工设备，并对识别到的化工设备进行统计及编号，同时对其进行设备类型划分，进而将相同设备类型对应的化工设备进行归类，得到各种设备类型对应的化工设备集合；

化工设备质量监测模块，用于由巡检无人机对工业园区内存在的所有化工设备进行质量监测，其中化工设备质量监测模块包括化工设备外观质量监测单元和化工设备稳定质量监测单元；

化工设备泄漏监测模块，用于由巡检无人机对工业园区内易泄露类型的所有化工设备进行泄露监测，其中化工设备泄漏监测模块包括化工设备气体泄漏监测单元和化工设备液体泄漏监测单元；

化工设备外排烟气质量监测模块，用于由巡检无人机对工业园区内烟气排放类型对应的所有化工设备进行外排烟气质量监测；

工业园区大气环境质量监测模块，用于由巡检无人机对工业园区的大气环境进行质量监测，其中工业园区大气环境质量监测模块包括工业园区温度监测单元和工业园区粉尘浓度监测单元；

数据存储模块，用于存储工业园区内各化工设备对应的标准三维外观图像、各化工设备外观缺陷允许面积、达标外观质量系数，各化工设备的标准放置角度、预警稳定质量系数、各泄漏气体种类对应单位泄露浓度的危险影响因子、允许气体泄漏危险系数、各泄漏液体种类对应单位泄露体积的危险影响因子、允许液体泄漏危险系数、外排烟气允许浓度、各种外排烟气有害物允许含有浓度、预警外排烟气质量系数、各子区域对应的标准温度、标准粉尘浓度、预警温度匹配系数和预警粉尘浓度匹配系数；

预警显示终端，用于对工业园区内的外观风险设备、稳定风险设备、气体泄漏风险设备、液体泄漏风险设备、外排烟气风险设备、温度风险子区域和粉尘浓度风险子区域的位置信息进行显示并预警。

2.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的工业园区智能巡检预警系统，其特征在于：所述化工设备外观质量监测单元用于由巡检无人机对工业园区内存在的所有化工设备的外观进行质量监测，其具体检测过程包括以下步骤：

A1:从工业园区鸟瞰图像中定位至各化工设备所在位置，进而提取各化工设备对应的三维外观图像；

A2:将工业园区内各化工设备对应的三维外观图像与数据存储模块中各化工设备对应的标准三维外观图像进行对比，进而从中提取出各化工设备的外观缺陷面积；

A3:将工业园区内各化工设备的外观缺陷面积与数据存储模块中预设的各化工设备外观缺陷允许面积进行对比，计算工业园区内各化工设备的外观质量系数，其计算公式为：

其中a表示为化工设备的编号，a＝1,2.......c，α_a表示为工业园区内第a个化工设备的外观质量系数，s_a0表示为工业园区内第a个化工设备的外观缺陷允许面积，s_a表示为工业园区内第a个化工设备的外观缺陷面积；

A5:将工业园区内各化工设备的外观质量系数与数据存储模块中的达标外观质量系数进行对比，若某化工设备的外观质量系数低于达标外观质量系数，则将该化工设备标记为外观风险设备，并将外观风险设备对应的位置信息传送至预警显示终端。

3.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的工业园区智能巡检预警系统，其特征在于：所述化工设备稳定质量监测单元用于由巡检无人机对工业园区内存在的所有化工设备的稳固质量进行监测，其具体检测过程包括以下步骤：

B1:从所采集的工业园区内各化工设备的三维外观图像中获取各化工设备与地面之间的角度，将其记为放置角度；

B2:将工业园区内各化工设备的放置角度与数据存储模块中各化工设备的标准放置角度进行对比，计算工业园区内各化工设备的稳定质量系数，其计算公式为：

其中δ_a表示为工业园区内第a个化工设备的稳定质量系数，f_a表示为工业园区内第a个化工设备的放置角度，f_ao表示工业园区内第a个化工设备的标准放置角度；

B4:将工业园区内各化工设备的稳定质量系数与数据存储模块中预警稳定质量系数进行对比，若某化工设备的稳定质量系数低于预警稳定质量系数，则将该化工设备标记为稳定风险设备，并将稳定风险设备对应的位置信息传送至预警显示终端。

4.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的工业园区智能巡检预警系统，其特征在于：所述化工设备气体泄漏监测单元用于由巡检无人机对工业园区内气体易泄露类型的所有化工设备进行气体泄漏监测，其具体检测包括以下几个步骤：

C1:将工业园区内气体易泄露类型对应的所有化工设备编号记为1,2,...,b,...,g，将气体易泄露类型对应的各化工设备记为各气体泄漏设备；

C2:通过巡检无人机上设置的气体监测仪对工业园区内各气体泄漏设备进行气体泄漏监测，得到各气体泄漏设备对应的泄露气体种类和泄露气体浓度；

C3:将各气体泄露设备对应的泄露气体种类与数据存储模块中各泄漏气体种类对应单位泄露浓度的危险影响因子进行匹配，得到各气体泄露设备对应的泄漏气体种类对应单位泄露浓度的危险影响因子，计算各气体泄漏设备的气体泄漏危险系数，其计算公式为：

其中β_b表示为第b个气体泄漏设备的气体泄漏危险系数，j_b和p_b分别表示为第b个气体泄漏设备的泄露气体浓度和所属泄漏气体种类对应单位泄露浓度的危险影响因子；

C4:将工业园区内各气体泄漏设备的气体泄漏危险系数与数据存储模块中的允许气体泄漏危险系数进行对比，若某气体泄漏设备的气体泄漏危险系数高于允许气体泄漏危险系数，则将该气体泄漏设备标记为气体泄漏风险设备，并将气体泄漏风险设备对应的位置信息传送至预警显示终端。

5.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的工业园区智能巡检预警系统，其特征在于：所述化工设备液体泄漏监测单元用于由巡检无人机对工业园区内液体易泄露类型的所有化工设备进行液体泄漏监测，其具体检测包括以下几个步骤：

D1:将工业园区内液体易泄露类型的所有化工设备的编号记为1,2,...,i,...,k，将液体易泄露类型对应的各化工设备记为各液体泄漏设备；

D2:通过巡检无人机上设置的水浸传感器对工业园区内各液体泄漏设备进行液体泄漏监测，得到各液体泄漏设备对应的泄露液体种类和泄露液体体积；

D3:将各液体泄漏设备对应的泄露液体种类与数据存储模块中各泄漏液体种类对应单位泄露体积的危险影响因子进行匹配，得到各液体泄漏设备对应的泄漏液体种类对应单位泄露体积的危险影响因子，计算各液体泄漏设备的液体泄漏危险系数，其计算公式为：

其中ε_i表示为第i个液体泄漏设备的液体泄漏危险系数，h_i和l_i分别表示为第i个液体泄漏设备的泄露液体体积和所属泄漏液体种类对应单位泄露体积的危险影响因子；

D4:将工业园区内各液体泄漏设备的液体泄漏危险系数与数据存储模块中的允许液体泄漏危险系数进行对比，若某液体泄漏设备的液体泄漏危险系数高于允许液体泄漏危险系数，则将该液体泄漏设备标记为液体泄漏风险设备，并将液体泄漏风险设备对应的位置信息传送至预警显示终端。

6.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的工业园区智能巡检预警系统，其特征在于：所述化工设备外排烟气质量监测模块用于由巡检无人机对工业园区内烟气排放类型对应的所有化工设备的外排烟气进行质量监测，其具体检测包括以下几个步骤：

E1:将工业园区内烟气排放类型对应的所有化工设备的编号记为1,2,...,v,...,r，将工业园区内烟气排放类型对应的各化工设备记为各烟气排放设备；

E2:通过巡检无人机上设置的烟气分析仪和电化学型传感器对烟气排放设备的外排烟气进行浓度和有害度监测，并获取外排烟气的浓度和有害物含有浓度；

E3:将各烟气排放设备的外排烟气浓度和有害物含有浓度与数据存储模块中的外排烟气允许浓度和各种外排烟气有害物允许含有浓度进行对比，计算各烟气排放设备的外排烟气质量系数，其计算公式为：

其中λ_v表示为第v个烟气排放设备的外排烟气质量系数，q_v和t_v分别表示为第v个烟气排放设备的外排烟气浓度和有害物含有浓度，q_v0和t_v0分别表示为第v个烟气排放设备的外排烟气允许浓度和外排烟气有害物允许含有浓度；

E4:将工业园区内各烟气排放设备的外排烟气质量系数与数据存储模块中的预警外排烟气质量系数进行对比，若某烟气排放设备的外排烟气质量系数低于预警外排烟气质量系数，则将该烟气排放设备标记为外排烟气风险设备，并将外排烟气风险设备对应的位置信息传送至预警显示终端。

7.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的工业园区智能巡检预警系统，其特征在于：所述工业园区温度监测单元用于由巡检无人机对工业园区内的温度进行监测，其具体检测包括以下几个步骤：

G1:基于采集的工业园区鸟瞰图像将工业园区进行等间隔区域划分，得到若干个子区域，并将其分别进行编号为1,2,...,m,...,u；

G2:通过巡检无人机上设置的温度计对工业园区内各子区域温度进行实时监测并获取各子区域的温度；

G3:将工业园区内各子区域温度与数据存储模块中工业园区内各子区域标准温度进行对比，计算工业园区内各子区域温度匹配系数，其计算公式为：

其中τ_m表示为工业园区内第m个子区域的温度匹配系数，d_m表示为工业园区内第m个子区域的温度，d_m0表示为工业园区内第m个子区域的标准温度；

G4:将工业园区内各子区域的温度匹配系数与数据存储模块中的预警温度匹配系数进行对比，若某子区域的温度匹配系数低于预警温度匹配系数，则将该区域标记为温度风险子区域，并将温度风险子区域对应的位置信息传送至预警显示终端。

8.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的工业园区智能巡检预警系统，其特征在于：所述工业园区粉尘浓度监测单元用于由巡检无人机对工业园区内的粉尘浓度进行监测，其具体检测包括以下几个步骤：

S1:通过巡检无人机上设置的粉尘检测仪对工业园区内各子区域粉尘浓度进行实时监测并获取各子区域的粉尘浓度；

S2:将工业园区内各子区域粉尘浓度与数据存储模块中工业园区内各子区域标准粉尘浓度进行对比，计算工业园区内各子区域粉尘浓度匹配系数，其计算公式为：

其中ψ_m表示为工业园区内第m个子区域的粉尘浓度匹配系数，G_m表示为工业园区内第m个子区域的粉尘浓度，G_m0表示为工业园区内第m个子区域的标准粉尘浓度；

S3:将工业园区内各子区域的粉尘浓度匹配系数与数据存储模块中的预警粉尘浓度匹配系数进行对比，若某区域的粉尘浓度匹配系数低于预警粉尘浓度匹配系数，则将该区域标记为粉尘浓度风险子区域，并将粉尘浓度风险子区域对应的位置信息传送至预警显示终端。

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