CN212163520U

CN212163520U - 一种高危作业视频监护系统

Info

Publication number: CN212163520U
Application number: CN202021046753.3U
Authority: CN
Inventors: 马宗方; 吕丽萍; 杨兴伟; 宋琳; 罗婵
Original assignee: Xian University of Architecture and Technology
Current assignee: Xian University of Architecture and Technology
Priority date: 2020-06-09
Filing date: 2020-06-09
Publication date: 2020-12-15
Anticipated expiration: 2030-06-09

Abstract

一种高危作业视频监护系统，包括：视频采集处理模块，对现场工人的工作场景进行图像采集，记录视频信号；视频采集处理模块与网络服务器相连，网络服务器连接数据分析服务器；气体浓度检测模块：用于检测工作现场气体含量；无线通讯模块：用于前端采集器数据、核心处理单元设备的数据收发，接收到的控制指令，与终端PC机或者手机相连；核心处理单元：用于接收视频采集处理模块的视频信息和气体浓度检测模块传递的数据，并进行融合处理分析，将决策信息输出；声光报警模块：用于整个系统异常情况的报警；显示模块：用于现场监控视频的实时显示，主要静态显示屏和便携式移动终端。本实用新型避免了高危作业存在的安全隐患，节省人力财力。

Description

一种高危作业视频监护系统

技术领域

本实用新型涉及监控技术领域，特别涉及一种高危作业视频监护系统。

背景技术

在工业领域中，高危作业(工人攀爬脚手架高空作业)的安全防护监督与检查是钢铁企业普遍关注的热点。目前，大部分企业在高危现场的安全监护主要依靠视频监控+人工监测方式，这种监控方式对于监控信息的处理及决策判断，基本还停留在由观察者对定时回传的现场监控画面凭借肉眼人工判别完成。这种方式虽然一定程度上缓解人工监测管理的压力，但由于需要配备监控人员对回传画面进行分析与判断，造成工作效率低、工作量大，且容易由于人员失误出现漏警、误警等问题，给企业带来较大的经济损失和不良的社会影响。针对以上诸多不可控的安全隐患问题，

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种高危作业视频监护系统，对异常作业情况进行联动报警，提高了监控效率和作业效率，降低漏报率和误判率的成本损失，降低现场作业人员的风险，避免了高危作业存在的安全隐患，节省人力财力。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种高危作业智能视频监护系统，包括：

视频采集处理模块：对现场工人的工作场景进行图像采集，记录视频信号；视频采集处理模块与网络服务器相连，网络服务器连接数据分析服务器；

气体浓度检测模块：用于检测工作现场气体含量；

无线通讯模块：采用芯片MT7688作为无线通讯模块，用于前端采集器数据、核心处理单元设备的数据收发，接收到的控制指令，与终端PC机或者手机相连；

核心处理单元：用于接收视频采集处理模块的视频信息和气体浓度检测模块传递的数据，并进行融合处理分析，将决策信息输出；

电源控制模块：用于给各个模块提供电源，支持充电或者带电工作两种模式；

声光报警模块：用于整个系统异常情况的报警；

显示模块：用于现场监控视频的实时显示，主要静态显示屏和便携式移动终端(动态平板界面、手机等)。

所述视频采集处理模块，采用工业摄像头DS-2DC4420IW-D，对现场工人的工作场景进行图像采集，记录视频信号，并将采集到的图像信息传输至网络视频服务器(NVR)，实时画面的多路监控与存储，数据分析服务器实时获取视频来进行智能分析，并有选择的将数据传输给中心控制器，实现多源数据的融合分析与决策。

所述的工业摄像头上设置有云台控制模块，云台控制模块用于承载工业摄像机进行水平和垂直两个方向的转动。

所述气体浓度检测模块，采用MS104K便携式四合一有毒有害外置气体检测仪实现工业作业现场气体含量监测，具体包括CH₄、CO、O₂、H₂S四种气体浓度。超标可触发气体检测仪及高危系统报警，MS104K用于有毒气体、氧气、二氧化碳、易燃易爆类气体、TVOC等，根据工业现场的需求情况，上述检测气体中1～4种气体可随意组合，还可对现场环境温湿度进行监测。

所述核心处理单元，采用STM32F103C8T6作为核心处理单元，以图像处理、编码的高性能嵌入式CPU系统为核心，接收视频采集处理模块以及气体浓度检测模块传送的视频信息和传感器数据，并进行融合分析处理，将决策信息输出给声光报警模块以及显示模块；用于在异常情况触发声光报警和终端数据显示，具有系统更新功能。以便于工业现场异常情况的及时处理，降低危险系数。

所述声光报警模块，采用ZMQ-2725高分贝红色频闪声光报警灯，内配蜂鸣器，用于整个系统异常情况的报警，触发报警的信息主要包括工作环境气体浓度异常以及工作人员违规操作等，属于报警联动系统。

所述显示模块，采用静态与动态结合的显示方式，用于现场监控视频以、工作环境气体浓度以及电量等的实时显示，如有异常情况，静态显示屏可直接显示现场检测到的区域，方便监控室人员随时查看现场工作场景并进行控制；同时便携式移动终端(动态平板界面、手机等)将异常情况进行实时显示，实现动态信息显示功能；可在显示界面对误报情况手动取消报警，避免误报引起的不必要损失。

本实用新型的有益效果：

本申请用于24*7全方位视频监测。本申请所涉及的装置是全天时、全天候工作的，云台可以水平竖直旋转，保证装置可以采集整个监控区域的视频信息，也可以随时随地给装置充电，通过标记物跟踪判断方法，实现了高效精准的定位标记物，及时消除安全隐患，提高了安全系数，对智慧化工厂的推广与普及具有积极作用。

附图说明

图1为本实用新型正视结构示意图。

图2为本实用新型后视结构示意图。

图3为本实用新型硬件结构框图。

图4a为本实用新型电源控制模块电路图。

图4b为本实用新型工业摄像机供电示意图。

图5a为本实用新型电源输入电路图。

图5b为本实用新型电池输入电路示意图。

图6a为本实用新型电源转换模块电路图。

图6b为本实用新型串口转RS485电路提供电源示意图。

图7为本实用新型无线模块电路图。

图8a为本实用新型串口转RS485电路图。

图8b为本实用新型RS485 A/B与气体传感器连接示意图。

图9为本实用新型声光报警模块电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

一种高危作业智能视频监护系统，包括：

气体浓度检测模块：用于检测工作现场气体含量；

声光报警模块：用于整个系统异常情况的报警；

安装位置灵活多变。便携式终端设备安装方式有磁吸式和固定式。磁吸式包括静态吸附和动态吸附，静态吸附是将移动终端吸附在静止的钢铁结构表面；动态吸附是将移动终端吸附在移动的钢铁结构表面。如图1和图2，便携式移动终端吸附在移动的小车上。固定式是将便携式移动终端竖直或水平固定在三脚架上。

实施例：

如图1所示，为本实用新型正视结构示意图。图中2为四合一外置气体传感器的接口，内部接线与图8b中的J5相连,完成气体传感器数据的串口传输。图中3为无线模块的天线，与无线模块的端口相连。图中5为电源控制模块的DC座子以及锂电池充电座子，DC直供座子外部与12V适配器相接，直接给相机供电，可通过外接12V适配器给锂电池充电。图中6为电源开关，控制整个电路的通断。

如图2所示，为本实用新型后视结构示意图。图中1为数据采集系统的工业摄像机组建，完成作业现场的视频监控与采集。图中4为声光报警模块的报警灯，蜂鸣器内置于壳体内，一旦有异常情况出现，将会触发联动报警体系。图中7云台转向的部位，控制云台的灵活旋转。图中8为终端便携式采集器搭载小车的车轮，支撑小车和便携式移动终端的自由移动。图中9为推动小车的手柄。图中10为小车的身体，为常规工厂手推车，可以运载工具，物料等。图中11为电磁吸盘，置于小车外表可以吸附终端装置，达到动态多场景数据采集。

如图3所示，为本实用新型高危作业智能监护系统的硬件结构框图。使用中央处理器stm32f103系列单片机作为主要处理平台，汇集无线通讯模块传输的视频信号、气体浓度等各种现场信号量，通过中央控制器的分析与决策控制云台转动，进行显示以及报警，实现了实时画面监控记录、图像辅助智能识别的功能。

在中央处理器中，采用stm32f103系列单片机，该单电机属于中低端的32位ARM微控制器，其内核是Cortex-M3。具有从16K到512K字节的闪存程序存储器，最大64K字节的SRAM，有多种电源管理模式，低功耗，并自带模数转换器、DMA、串行单线调试(SWD)和JTAG接口、多达8个定时器、多达9个通信接口等等，适用于电机驱动、广泛应用于控制、医疗、手持设备、PC游戏外设、变频器、扫描仪等等。

如图4a所示，为本实用新型高危监护系统的电源控制模块电路图，其电路与声光报警器模块电路原理较为相似，单片机与PB14相接，如果单片机将PB14端口置低电平，则基极没有电流产生，三极管不导通，MOS管的源极和栅极没有压差，MOS管不导通，CAM端没有电压。如果PB14端口置高电平，形成基极电流，三极管导通，则MOS管的源极和栅极存在压差，MOS管导通，CAM端存在12V电压，可对工业摄像机供电，如图4b所示。

如图5a所示，为本实用新型高危监护系统的DC输入电路原理图，如图9所示，外接12V转5V适配器，F2为保险丝，起到保护电路的作用，D5为二极管，起到单向导通的作用。电池输入电路如图5b所示，相应的F1,D6与DC输入作用相同，ADC1与单片机相连，实时采集电池的电量信息，并在显示界面显示，如果电量较低，则提醒工作人员给锂电池充电。

如图6a所示，为本实用新型高危监护系统的电源转换模块电路图(12V转3.3V)，采用SY8120B芯片作为DC-DC转换器，实现电源转换，为CON4 USART提供电源。12V转3.7V与12V转3.3V原理相似，为串口转RS485电路提供电源，如图6b所示。

如图7所示，为本实用新型高危监护系统的无线传输模块原理图，采用MT7688无线WiFi路由模块，3.3V电源供电，通过UART1实现模块与单片机的数据收发，MDI端口与网络变压器相连，EPHY与以太网端口相连，控制以太网端口灯的明灭，以表示不同的工作状态。该模块将采集的视频信号传输给中央处理器，中央处理器所汇总的信息上传发送至系统终端，以及将终端发来的控制命令传递给中央处理器。

如图8a所示，图为本实用新型高危监护系统的串口转RS485电路图，采用MAX3075芯片作为驱动器，实现单片机与气体传感器之间的通信。UART2 RX/TX与单片机通信，RO/RE和DE为RS485使能，经MAX3075芯片转为485差分端口，R3为上拉电阻，R8为下拉电阻，D1,D3为TVS管，具有保护电路的作用。RS485 A/B与CON4相连，与气体传感器进行通信，如图8b所示。

如图9所示，为本实用新型高危监护系统的声光报警模块电路图，通过单片机控制声光报警器是否报警。单片机与PB13相接，如果单片机发送低电平给PB13端口，基极没有电流产生，三极管不导通，则MOS管的源极和栅极没有压差，则MOS管不导通，声光报警器没有电压，处于不工作状态。如果单片机发送高电平给PB13端口，形成基极电流，三极管导通，则MOS管的源极和栅极存在压差，MOS管导通，声光报警器存在12V电压，处于工作状态。

本申请对安全绳挂钩的标记物特征进行信息提取融合，对异常作业情况进行联动报警，提高了监控效率和作业效率，降低漏报率和误判率的成本损失，降低现场作业人员的风险，避免了高危作业存在的安全隐患，节省人力财力。

Claims

1.一种高危作业视频监护系统，其特征在于，包括：

气体浓度检测模块：用于检测工作现场气体含量；

声光报警模块：用于整个系统异常情况的报警；

显示模块：用于现场监控视频的实时显示，主要静态显示屏和便携式移动终端。

2.根据权利要求1所述的一种高危作业视频监护系统，其特征在于，所述视频采集处理模块，采用工业摄像头DS-2DC4420IW-D，对现场工人的工作场景进行图像采集，记录视频信号，并将采集到的图像信息传输至网络视频服务器(NVR)，实时画面的多路监控与存储，数据分析服务器实时获取视频来进行智能分析，并有选择的将数据传输给中心控制器，实现多源数据的融合分析与决策。

3.根据权利要求2所述的一种高危作业视频监护系统，其特征在于，所述的工业摄像头上设置有云台控制模块，云台控制模块用于承载工业摄像机进行水平和垂直两个方向的转动。

4.根据权利要求1所述的一种高危作业视频监护系统，其特征在于，所述气体浓度检测模块，采用MS104K便携式四合一有毒有害外置气体检测仪实现工业作业现场气体含量监测，具体包括CH₄、CO、O₂、H₂S四种气体浓度。

5.根据权利要求1所述的一种高危作业视频监护系统，其特征在于，所述核心处理单元，采用STM32F103C8T6作为核心处理单元，以图像处理、编码的高性能嵌入式CPU系统为核心，接收视频采集处理模块以及气体浓度检测模块传送的视频信息和传感器数据，并进行融合分析处理，将决策信息输出给声光报警模块以及显示模块；用于在异常情况触发声光报警和终端数据显示。

6.根据权利要求1所述的一种高危作业视频监护系统，其特征在于，所述声光报警模块，采用ZMQ-2725高分贝红色频闪声光报警灯，内配蜂鸣器，用于整个系统异常情况的报警，触发报警的信息主要包括工作环境气体浓度异常以及工作人员违规操作等，属于报警联动系统。

7.根据权利要求1所述的一种高危作业视频监护系统，其特征在于，所述显示模块，采用静态与动态结合的显示方式，用于现场监控视频以、工作环境气体浓度以及电量等的实时显示。