CN117058849B - 一种危化气体泄漏实时在线监测系统 - Google Patents
一种危化气体泄漏实时在线监测系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及危化气体监测领域，用于解决传统危化气体监测手段落后，精度低、不可视以及难以实现厂区全面监测覆盖的问题，具体为一种危化气体泄漏实时在线监测系统；本发明中，通过在线监测设备中的光学摄像头和红外摄像头对厂区内进行危化气体泄漏监测，实现对厂区内危化气体的高精度监测，同时借助于能够灵活转动的云台，少量设备即可实现厂区内的监测全覆盖，通过对厂区内的实时环境及其周边范围内的人员环境进行评估，实现对风险的评级，确定警报的风险程度，实现危化气体的监测警报更加贴合实际，通过人为修正错误警报进行修正，将画面图像和分析过程作为错误样本进行学习，从而提高系统对于气体泄漏识别和警报生成的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及危化气体监测领域，具体为一种危化气体泄漏实时在线监测系统。
背景技术
随着工业的发展，易燃、易爆、有毒气体及液体的种类和应用范围都得到了增加；在化工、石油、染料以及其他行业中就有许多有害物质，如液化石油气、氨、氯、硫化氢、二氧化硫及酒精等，如果在生产或运输过程中由于操作失误或其他原因，致使这些危险性物质泄漏出来，由于气体本身存在的扩散性，发生泄漏后，在外部风力和内部浓度梯度的作用下，气体会沿地表扩散，在事故现场形成燃烧爆炸或毒害危险区；
目前，现有的危化气体监测仍然是以传统的气体嗅探器为主，而传统的气体嗅探器一般探测范围小于5米，存在精度低，不可视，不可定泄漏位置的问题，同时由于危化气体加工使用的环境一般存在厂区面积庞大的特点，若要实现厂区内的危化气体泄漏全面监测覆盖，需要数量巨大的气体嗅探器，在实际使用中难以实施；
针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。
发明内容
本发明中，通过在线监测设备中的光学摄像头和红外摄像头对厂区内进行危化气体泄漏监测，其中光学摄像头能够将拍摄到的画面进行图像增强后进行气体泄漏识别，通过红外摄像头对出现的起火点进行自动识别，从而实现对厂区内危化气体的高精度监测，同时借助于能够灵活转动的云台，实现少量设备即可实现厂区内的监测全覆盖，通过对厂区内的实时环境进行监测，使得危化气体监测系统能够实时的获取到环境状态对危化气体发生泄漏时的扩散影响进行评估，通过对厂区及其周边范围内的人员环境进行评估，获取到危化气体扩散时可能造成的后果影响，从而实现对风险的评级，进而确定警报的风险程度，实现危化气体的监测警报更加贴合实际，提高监测效果，通过在警报生成单元中添加误触信号，实现当警报生成单元发出错误警报提醒时，能够通过人为修正的方式对警报进行修正，同时警报生成单元还会将生成错误警报的此次画面图像和分析过程作为错误样本进行学习，从而提高系统对于气体泄漏识别和警报生成的准确性，解决传统危化气体监测手段落后，精度低、不可视以及难以实现厂区全面监测覆盖的问题，而提出一种危化气体泄漏实时在线监测系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种危化气体泄漏实时在线监测系统，包括周边环境检测单元、综合监测单元、图像处理单元、反馈优化单元和警报生成单元，所述周边环境检测单元能够获取到扩散信息和危害信息，其中扩散信息为对危化气体泄漏扩散具有帮助的环境因素，包括环境风速和环境温度，危害信息为危化气体泄漏扩散后会产生的危害后果，危害信息包括人员数量和危化气体危险程度；
所述图像处理单元能够获取到在线监测设备所传回的画面，并对所传回的画面通过图像增强算法进行处理，并将处理后的图像通过气火监测算法对画面进行识别，并将识别后所发现的可疑画面进行标记，将被标记的可疑画面以及危险告警信号同时发送至综合监测单元；
所述综合监测单元通过周边环境检测单元获取到扩散信息和危害信息，并对扩散信息和危害信息进行分析计算，生成危化气体泄漏后果危险等级，并将危化气体泄漏后果危险等级发送至警报生成单元；
所述综合监测单元获取到被标记的可疑画面以及告警信号后，将告警信号发送至警报生成单元；
所述警报生成单元能够获取到危化气体泄漏后果危险等级以及告警信号后，生成相应的警报信号；
所述警报生成单元能够接收来自管理设备的警报误触信号，并将警报误触信号发送至反馈优化单元，所述反馈优化单元将警报误触信号发送至图像处理单元，所述图像处理单元获取到对应的可疑画面，并对可疑画面的分析过程进行修正。
作为本发明的一种优选实施方式，所述周边环境检测单元获取到扩散信息的步骤为：
通过传感器获取到环境风速和环境温度，并将环境风速记录为F，将环境温度记录为T，所述周边环境检测单元通过比例关系分析获得扩散信息X，X＝qFT，其中q为预设的系数；
所述周边环境检测单元获取到危害信息的步骤为：
通过预设数据库获取到监测位置附近人员数量，并将人员数量记录为M，将危化气体危险程度记录为R，通过比例关系分析获得危害信息Y，Y＝kMR，其中k为预设的系数。
作为本发明的一种优选实施方式，所述图像处理单元获取在线监测设备传回的画面后，将光学摄像头所传回的画面记录为光学图像，将红外摄像头所传回的图像记录为红外图像，将光学图像画面导入预设的图像增强算法中，经过增强算法对图像进行调节，将调节后的图像记录为二次光学图像，增加泄露气体在光学图像中的阴影度，并将二次光学图像和红外图像导入气火监测算法中，气火监测算法对二次光学图像进行识别分析，寻找其中气体可疑点，对红外图像进行识别分析，寻找其中火点可疑点。
作为本发明的一种优选实施方式，所述图像处理单元在二次光学图像中识别到气体可疑点后，对气体可疑点的范围进行描绘，并根据描绘面积对气体泄漏的速度进行评级，其中评级的步骤为：
获取到预设的多级阈值，将气体泄漏速度依次由小到大与多级阈值进行对比，当气体泄漏速度小于当前阈值且大于前一阈值时，将气体泄漏速度记录为当前阈值所对应的泄露等级，所述图像处理单元将泄露等级和气体可疑点对应的画面发送至综合监测单元。
作为本发明的一种优选实施方式，所述图像处理单元在红外图像中识别到火点可疑点后，对火点可疑点的范围进行描绘，同时对火点可疑点中心处的红外温度进行获取，所述图像处理单元将火点可疑点的范围与预设的火势多级阈值范围进行对比，确定火点可疑点所处的火势等级，同时将火点可疑点中心处的红外温度与预设的多个中心温度进行对比，确定火点可疑点中心处的温度等级，所述图像处理单元将火点可疑点处的火势等级和火点可疑点中心处的温度等级以及火点可疑点的图像发送至综合监测单元。
作为本发明的一种优选实施方式，所述综合监测单元获取到气体可疑点处的画面后，根据预设的在线监测设备的位置获取到气体可疑点处所处的位置，并通过预设的数据库中进行对比，根据对比结果获取到气体可疑点处的所属的危化气体种类。
作为本发明的一种优选实施方式，所述综合监测单元根据气体可疑点处的所属的危化气体种类获取到对应的危害信息，同时获取实时的扩散信息，根据扩散信息X和危害信息Y生成气体泄漏危险值M，气体泄露危险值M＝X*Y，并将气体泄漏危险值M与预设的多个等级阈值进行逐级对比，使得气体泄露危险值M大于前一等级阈值且小于后一等级阈值，确定危化气体泄漏后果危险等级，并将危化气体泄漏后果危险等级发送至警报生成单元。
作为本发明的一种优选实施方式，所述警报生成单元在获取到危化气体泄漏后果危险等级后，生成对应等级的警报，并在警报信息中写入气体可疑点位置、气体可疑点泄露等级、火点可疑点范围和火点可疑点中心温度等级，所述警报生成单元将对应等级的警报发送至管理设备，同时通过警报设备进行声光报警。
作为本发明的一种优选实施方式，所述图像处理单元在获取到警报误触信号后，图像处理单元将当次生成气体可疑点和火点可疑点的画面记录为误触样本，并将误触样本导入训练数据库，通过误触样本作为错误样本对气火监测算法进行训练。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，在厂区内设置安装于云台上的在线监测设备，通过在线监测设备中的光学摄像头和红外摄像头对厂区内进行危化气体泄漏监测，其中光学摄像头能够将拍摄到的画面进行图像增强后进行气体泄漏识别，通过红外摄像头对出现的起火点进行自动识别，从而实现对厂区内危化气体的高精度监测，同时借助于能够灵活转动的云台，一台在线监测设备能够覆盖的距离远超传统的气体嗅探器，实现少量设备即可实现厂区内的监测全覆盖。
2、本发明中，通过对厂区内的实时环境进行监测，使得危化气体监测系统能够实时的获取到环境状态对危化气体发生泄漏时的扩散影响进行评估，通过对厂区及其周边范围内的人员环境进行评估，获取到危化气体扩散时可能造成的后果影响，从而实现对风险的评级，进而确定警报的风险程度，实现危化气体的监测警报更加贴合实际，提高监测效果。
3、本发明中，通过在警报生成单元中添加误触信号，实现当警报生成单元发出错误警报提醒时，能够通过人为修正的方式对警报进行修正，同时警报生成单元还会将生成错误警报的此次画面图像和分析过程作为错误样本进行学习，从而提高系统对于气体泄漏识别和警报生成的准确性。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的系统框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
请参阅图1所示，一种危化气体泄漏实时在线监测系统，包括周边环境检测单元、综合监测单元、图像处理单元、反馈优化单元和警报生成单元，周边环境检测单元能够获取到扩散信息和危害信息，其中扩散信息为对危化气体泄漏扩散具有帮助的环境因素，包括环境风速和环境温度，危害信息为危化气体泄漏扩散后会产生的危害后果，危害信息包括人员数量和危化气体危险程度，周边环境检测单元获取到扩散信息的步骤为：
通过传感器获取到环境风速和环境温度，并将环境风速记录为F，将环境温度记录为T，周边环境检测单元通过比例关系分析获得扩散信息X，X＝qFT，其中q为预设的系数；
周边环境检测单元获取到危害信息的步骤为：
通过预设数据库获取到监测位置附近人员数量，并将人员数量记录为M，将危化气体危险程度记录为R，通过比例关系分析获得危害信息Y，Y＝kMR，其中k为预设的系数；
图像处理单元能够获取到在线监测设备所传回的画面，并在获取在线监测设备传回的画面后，将光学摄像头所传回的画面记录为光学图像，将红外摄像头所传回的图像记录为红外图像，将光学图像画面导入预设的图像增强算法中，经过增强算法对图像进行调节，将调节后的图像记录为二次光学图像，增加泄露气体在光学图像中的阴影度，并将二次光学图像和红外图像导入气火监测算法中，气火监测算法对二次光学图像进行识别分析，寻找其中气体可疑点，对红外图像进行识别分析，寻找其中火点可疑点，图像处理单元在二次光学图像中识别到气体可疑点后，对气体可疑点的范围进行描绘，并根据描绘面积对气体泄漏的速度进行评级，其中评级的步骤为：
获取到预设的多级阈值，将气体泄漏速度依次由小到大与多级阈值进行对比，当气体泄漏速度小于当前阈值且大于前一阈值时，将气体泄漏速度记录为当前阈值所对应的泄露等级，图像处理单元将泄露等级和气体可疑点对应的画面发送至综合监测单元；
图像处理单元在红外图像中识别到火点可疑点后，对火点可疑点的范围进行描绘，同时对火点可疑点中心处的红外温度进行获取，图像处理单元将火点可疑点的范围与预设的火势多级阈值范围进行对比，确定火点可疑点所处的火势等级，同时将火点可疑点中心处的红外温度与预设的多个中心温度进行对比，确定火点可疑点中心处的温度等级，图像处理单元将火点可疑点处的火势等级和火点可疑点中心处的温度等级以及火点可疑点的图像发送至综合监测单元，从而实现对气体泄漏和隐蔽火点的监控，
综合监测单元获取到气体可疑点处的画面后，根据预设的在线监测设备的位置获取到气体可疑点处所处的位置，并通过预设的数据库中进行对比，根据对比结果获取到气体可疑点处的所属的危化气体种类，综合监测单元根据气体可疑点处的所属的危化气体种类获取到对应的危害信息，同时获取实时的扩散信息，根据扩散信息X和危害信息Y生成气体泄漏危险值M，气体泄露危险值M＝X*Y，并将气体泄漏危险值M与预设的多个等级阈值进行逐级对比，使得气体泄露危险值M大于前一等级阈值且小于后一等级阈值，确定危化气体泄漏后果危险等级，并将危化气体泄漏后果危险等级发送至警报生成单元；
综合监测单元获取到被标记的可疑画面以及告警信号后，将告警信号发送至警报生成单元；
实施例二：
请参阅图1所示，警报生成单元能够获取到危化气体泄漏后果危险等级以及告警信号后，生成对应等级的警报，并在警报信息中写入气体可疑点位置、气体可疑点泄露等级、火点可疑点范围和火点可疑点中心温度等级，警报生成单元将对应等级的警报发送至管理设备，同时通过警报设备进行声光报警；
警报生成单元能够接收来自管理设备的警报误触信号，并将警报误触信号发送至反馈优化单元，反馈优化单元将警报误触信号发送至图像处理单元，图像处理单元在获取到警报误触信号后，图像处理单元将当次生成气体可疑点和火点可疑点的画面记录为误触样本，并将误触样本导入训练数据库，通过误触样本作为错误样本对气火监测算法进行训练。
本发明中，通过在线监测设备中的光学摄像头和红外摄像头对厂区内进行危化气体泄漏监测，其中光学摄像头能够将拍摄到的画面进行图像增强后进行气体泄漏识别，通过红外摄像头对出现的起火点进行自动识别，从而实现对厂区内危化气体的高精度监测，同时借助于能够灵活转动的云台，实现少量设备即可实现厂区内的监测全覆盖，通过对厂区内的实时环境进行监测，使得危化气体监测系统能够实时的获取到环境状态对危化气体发生泄漏时的扩散影响进行评估，通过对厂区及其周边范围内的人员环境进行评估，获取到危化气体扩散时可能造成的后果影响，从而实现对风险的评级，进而确定警报的风险程度，实现危化气体的监测警报更加贴合实际，提高监测效果，通过在警报生成单元中添加误触信号，实现当警报生成单元发出错误警报提醒时，能够通过人为修正的方式对警报进行修正，同时警报生成单元还会将生成错误警报的此次画面图像和分析过程作为错误样本进行学习，从而提高系统对于气体泄漏识别和警报生成的准确性。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (9)
1.一种危化气体泄漏实时在线监测系统，其特征在于，包括周边环境检测单元、综合监测单元、图像处理单元、反馈优化单元和警报生成单元，所述周边环境检测单元能够获取到扩散信息和危害信息，其中扩散信息为对危化气体泄漏扩散具有帮助的环境因素，包括环境风速和环境温度，危害信息为危化气体泄漏扩散后会产生的危害后果，危害信息包括人员数量和危化气体危险程度；
所述图像处理单元能够获取到在线监测设备所传回的画面，并对所传回的画面通过图像增强算法进行处理，并将处理后的图像通过气火监测算法对画面进行识别，并将识别后所发现的可疑画面进行标记，将被标记的可疑画面以及危险告警信号同时发送至综合监测单元；
所述综合监测单元通过周边环境检测单元获取到扩散信息和危害信息，并对扩散信息和危害信息进行分析计算，生成危化气体泄漏后果危险等级，并将危化气体泄漏后果危险等级发送至警报生成单元；
所述综合监测单元获取到被标记的可疑画面以及告警信号后，将告警信号发送至警报生成单元；
所述警报生成单元能够获取到危化气体泄漏后果危险等级以及告警信号后，生成相应的警报信号；
所述警报生成单元能够接收来自管理设备的警报误触信号，并将警报误触信号发送至反馈优化单元，所述反馈优化单元将警报误触信号发送至图像处理单元，所述图像处理单元获取到对应的可疑画面，并对可疑画面的分析过程进行修正。
2.根据权利要求1所述的一种危化气体泄漏实时在线监测系统，其特征在于，所述周边环境检测单元获取到扩散信息的步骤为：
通过传感器获取到环境风速和环境温度，并将环境风速记录为F，将环境温度记录为T，所述周边环境检测单元通过比例关系分析获得扩散信息X，X＝qFT，其中q为预设的系数；
所述周边环境检测单元获取到危害信息的步骤为：
通过预设数据库获取到监测位置附近人员数量，并将人员数量记录为M，将危化气体危险程度记录为R，通过比例关系分析获得危害信息Y，Y＝kMR，其中k为预设的系数。
3.根据权利要求2所述的一种危化气体泄漏实时在线监测系统，其特征在于，所述图像处理单元获取在线监测设备传回的画面后，将光学摄像头所传回的画面记录为光学图像，将红外摄像头所传回的图像记录为红外图像，将光学图像画面导入预设的图像增强算法中，经过增强算法对图像进行调节，将调节后的图像记录为二次光学图像，增加泄露气体在光学图像中的阴影度，并将二次光学图像和红外图像导入气火监测算法中，气火监测算法对二次光学图像进行识别分析，寻找其中气体可疑点，对红外图像进行识别分析，寻找其中火点可疑点。
4.根据权利要求3所述的一种危化气体泄漏实时在线监测系统，其特征在于，所述图像处理单元在二次光学图像中识别到气体可疑点后，对气体可疑点的范围进行描绘，并根据描绘面积对气体泄漏的速度进行评级，其中评级的步骤为：
获取到预设的多级阈值，将气体泄漏速度依次由小到大与多级阈值进行对比，当气体泄漏速度小于当前阈值且大于前一阈值时，将气体泄漏速度记录为当前阈值所对应的泄露等级，所述图像处理单元将泄露等级和气体可疑点对应的画面发送至综合监测单元。
5.根据权利要求4所述的一种危化气体泄漏实时在线监测系统，其特征在于，所述图像处理单元在红外图像中识别到火点可疑点后，对火点可疑点的范围进行描绘，同时对火点可疑点中心处的红外温度进行获取，所述图像处理单元将火点可疑点的范围与预设的火势多级阈值范围进行对比，确定火点可疑点所处的火势等级，同时将火点可疑点中心处的红外温度与预设的多个中心温度进行对比，确定火点可疑点中心处的温度等级，所述图像处理单元将火点可疑点处的火势等级和火点可疑点中心处的温度等级以及火点可疑点的图像发送至综合监测单元。
6.根据权利要求5所述的一种危化气体泄漏实时在线监测系统，其特征在于，所述综合监测单元获取到气体可疑点处的画面后，根据预设的在线监测设备的位置获取到气体可疑点处所处的位置，并通过预设的数据库中进行对比，根据对比结果获取到气体可疑点处的所属的危化气体种类。
7.根据权利要求6所述的一种危化气体泄漏实时在线监测系统，其特征在于，所述综合监测单元根据气体可疑点处的所属的危化气体种类获取到对应的危害信息，同时获取实时的扩散信息，根据扩散信息X和危害信息Y生成气体泄漏危险值M，气体泄露危险值M＝X*Y，并将气体泄漏危险值M与预设的多个等级阈值进行逐级对比，使得气体泄露危险值M大于前一等级阈值且小于后一等级阈值，确定危化气体泄漏后果危险等级，并将危化气体泄漏后果危险等级发送至警报生成单元。
8.根据权利要求7所述的一种危化气体泄漏实时在线监测系统，其特征在于，所述警报生成单元在获取到危化气体泄漏后果危险等级后，生成对应等级的警报，并在警报信息中写入气体可疑点位置、气体可疑点泄露等级、火点可疑点范围和火点可疑点中心温度等级，所述警报生成单元将对应等级的警报发送至管理设备，同时通过警报设备进行声光报警。
9.根据权利要求8所述的一种危化气体泄漏实时在线监测系统，其特征在于，所述图像处理单元在获取到警报误触信号后，图像处理单元将当次生成气体可疑点和火点可疑点的画面记录为误触样本，并将误触样本导入训练数据库，通过误触样本作为错误样本对气火监测算法进行训练。
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