採用運動偵測技術的煙氣黑度監控系統的製作方法
2023-08-02 19:38:21
採用運動偵測技術的煙氣黑度監控系統的製作方法
【專利摘要】一種採用運動偵測技術的煙氣黑度監控系統，屬於煙氣監測【技術領域】。包括視頻採集模塊、運動偵測模塊、林格曼黑度分析模塊和黑度報警模塊；視頻採集模塊包括圖像採集模塊、圖像存儲模塊、圖像傳輸模塊；運動偵測模塊包括CP處理模塊、編碼模塊、運動偵測模塊；林格曼黑度分析模塊包括圖像柵格化處理模塊、黑度分析模塊、黑度記錄模塊；黑度報警模塊包括黑度超標判斷模塊、報警提示模塊、報警矯正模塊、報警簡訊輸出判斷模塊。優點在於，可靠直觀，無須人工監控的特點，為企業環境監控提供了客觀、量化的依據，幫助環保部門工作人員及時了解企業煙氣排放情況。
【專利說明】採用運動偵測技術的煙氣黑度監控系統
【技術領域】
[0001]本系統屬於煙氣監測【技術領域】，特別是提供了一種採用運動偵測技術的煙氣黑度監控系統，適用於環保部門對工業企業煙氣排放情況進行監控、取證。
【背景技術】
[0002]環保部門監測的企業較多，需要對工業企業進行實時監管。煙氣黑度監測難度在於排除監測過程中大氣環境變化給黑度分析帶來的誤差，諸如:空中雲量、大氣能見度、光線亮度都會對煙氣黑度分析的結果造成一定的影響。以往煙氣黑度監控系統多採用定時抓拍圖像，而定時抓拍圖像的缺點主要體現在缺乏抓拍煙氣黑度的及時性，容易造成漏拍、漏分析，不能滿足現代環境監測的實時性及全面性要求，不利於環保部門對排汙企業的監管。
[0003]國家環保部推行的林格曼黑度分析需要人為定期觀測，帶來的人為因素很多，標準很難精確執行。雖然目前市面上推出了一些自動觀測的林格曼黑度觀測設備，但是此類設備是通過定時抓拍圖像然後分析生成林格曼黑度數的。這種分析方式的覆蓋範圍主要取決於設備定時抓拍頻率，如排汙企業煙塵排放維持時間較短，則容易產生漏拍、漏分析的情況。
[0004]隨著安防監控領域的發展與成熟，用戶需要根據現場變化適時開啟硬碟錄像機的錄像功能獲取第一手的監控圖像，從而為用戶節省大量的磁碟空間。採用運動偵測技術的黑度監控系統能夠提供最完全的特徵數據。有利於獲取更為清晰的、第一手的監控圖像。
[0005]鑑於林格曼黑度分析的缺點和運動偵測技術的優點，本發明採用運動偵測技術與林格曼黑度分析高效的有機結合，形成了運動偵測技術的黑度監控系統，能夠更好的對排汙企業進行環境在線監測。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於提供一種採用運動偵測技術的煙氣黑度監控系統，能夠更好的對排汙企業進行環境在線監測。
[0007]本發明包括視頻採集模塊、運動偵測模塊、林格曼黑度分析模塊和黑度報警模塊。視頻採集模塊包括圖像採集模塊、圖像存儲模塊、圖像傳輸模塊；運動偵測模塊包括CP處理模塊、編碼模塊、運動偵測模塊；林格曼黑度分析模塊包括圖像柵格化處理模塊、黑度分析模塊、黑度記錄模塊；黑度報警模塊包括黑度超標判斷模塊、報警提示模塊、報警矯正模塊、報警簡訊輸出判斷模塊。本發明採用B/S架構，模塊化開發方式。視頻採集模塊的程序部署在視頻採集應用伺服器上，運動偵測模塊、林格曼黑度分析模塊、黑度報警模塊的程序部署在核心應用伺服器上，系統相關數據存儲在資料庫伺服器。各模塊由分布式進程管理協調運行，通過YUV數據進行通信。模塊間的調用通過核心應用伺服器交換，採用異步調用的調用方式，運動偵測模塊採用異步調用的調用方式調用採集模塊的數據，林格曼黑度分析模塊採用異步調用的調用方式調用運動偵測模塊的數據，黑度報警模塊採用異步調用的調用方式調用林格曼黑度分析模塊的數據，數據耦合的調用關係，調用模塊間低耦合，高內聚。視頻採集應用伺服器、核心應用伺服器、資料庫伺服器通過交換機接入環保部門監控網絡，客戶端通過路由器接入環保部門監控網絡，簡訊貓通過串口接入黑度報警應用伺服器，報警簡訊終端通過網絡運營商的無線通訊接收簡訊貓發出的報警信息。
[0008]一、模塊連接關係:
[0009]1.視頻採集模塊、運動偵測模塊屬於後臺，實現視頻採集、運動偵測抓圖數據的保存和讀取操作。
[0010]2.林格曼黑度分析模塊、黑度報警模塊屬於前臺，用於業務展示，顯示頁面的結構、功能、數據和接收用戶輸入的數據，為用戶提供一種交互式操作的界面。
[0011]3.視頻採集模塊包括圖像採集模塊、圖像存儲模塊、圖像傳輸模塊，負責視頻圖像的編碼及儲存，形成運動偵測模塊調用的數字視頻信號。
[0012]4.運動偵測模塊包括CP處理模塊、編碼模塊、運動偵測模塊，對圖像進行運動偵測分析，實現煙囪冒煙後系統自動抓拍圖片，將抓拍到的圖片送到資料庫伺服器存儲，供林格曼黑度分析模塊調用。
[0013]5.林格曼黑度分析模塊包括圖像柵格化處理模塊、黑度分析模塊、黑度記錄模塊，對抓拍到的煙塵圖片進行柵格化處理及黑度分析，得出黑度分析值、繪製黑度狀態曲線。將分析所得的黑度分析值發送到資料庫伺服器存儲，供黑度報警模塊讀取調用。
[0014]6.黑度報警模塊包括黑度超標判斷模塊、報警提示模塊、報警矯正模塊、報警簡訊輸出判斷模塊，根據黑度分析模塊的分析結果決定是否報警，用於接收數據，為用戶提供一種交互式操作界面，便於用戶報警矯正或報警簡訊輸出操作。
[0015]二、應用功能
[0016]1、自動抓拍圖像(運動偵測模塊對實時圖像進行分析，實現冒煙自動抓拍)
[0017]2、林格曼黑度分析(將獲得的照片通過編碼處理、柵格化處理形成系統可分析的數位訊號並分析出林格曼黑度數)
[0018]3、超標自動報警(根據用戶需求設定報警值，實現超標自動報警)
[0019]4、黑度分析輔助判斷(黑度報警模塊通過觸發自動抓拍並分析黑度值時對分析出的黑度數進行判斷，如得出的黑度數值小於設定報警值，系統會重新開啟抓拍進程，再次獲取照片並進行分析，對比兩次分析結果確定是否進行報警。)
[0020]三、模塊組成與功能實現
[0021]1、視頻採集模塊:
[0022]視頻採集模塊包括圖像採集模塊、圖像存儲模塊、圖像傳輸模塊。
[0023]視頻採集模塊以成熟的監控技術為基礎結合了數字通信技術、圖像處理技術將高清視頻圖像疊加OSD並數位化後供運動偵測模塊、林格曼黑度分析模塊和實時預覽使用。
[0024]2、運動偵測模塊:
[0025]運動偵測模塊包括CP處理模塊、編碼模塊、運動偵測模塊。
[0026]CP (Image Coprocessor圖像協處理器)處理模塊:YUV數據在DSP中加上OSD (字符時間疊加)和LOGO (位圖)，複合後通過PCI總線送到顯存中，供視頻實時預覽用，還將複合後的數據送到編碼卡的內存中，供編碼模塊使用。
[0027]編碼模塊(ENCODER):將編碼卡內存中的YUV數據送到MPEG4/H264編碼器中，產生壓縮好的碼流，送到主機內存中，供錄像或網絡傳輸使用。[0028]運動偵測處理模塊(MOTION DETECT):對編碼卡內存中以幀為單位的YUV數據進行處理。
[0029]3、林格曼黑度分析模塊:
[0030]林格曼黑度分析模塊包括圖像柵格化處理模塊、黑度分析模塊、黑度記錄模塊。
[0031]林格曼黑度分析模塊，採用了完全自動的林格曼黑度自動分析技術，提供了對煙囪的煙塵圖片進行壓縮存儲以及強大的黑度狀態曲線顯示功能，並能夠自動分析入庫與歷史查詢。
[0032]以地理信息技術為基礎，結合了數字視頻技術、計算機多媒體技術、計算機網絡技術、數字通信技術、現代控制技術。目前國內最為先進的監控系統，架構於計算機網絡之上，實現智能化管理，並且可以與原有信息融合在一起，合理利用有效的網絡資源，提高管理水平和工作效率。該部分功能特點如下:
[0033]改變了以往的人工監測效率低下的林格曼黑度分析模式，採用了完全自動的林格曼黑度自動分析技術，分析出的結果準確，並把數據自動入庫，不需要人工的參與，大大的節省了環保部門有限的人力和物力。
[0034]把煙囪的排放煙塵的情況以視頻圖像的情況存儲下來，並同時提供了對煙囪的煙塵圖片進行壓縮存儲的功能，來節省有限的硬碟空間。
[0035]提供了強大的黑度狀態曲線顯示功能，可以非常形象直觀的顯示一段時期內的某一個煙囪的黑度情況。
[0036]自動分析入庫與歷史查詢:對分析的數據進行入庫，並提供數據歷史查詢的功能，為環保部門提供依據。
[0037]林格曼黑度分析模塊主要功能:
[0038](I)多路視頻圖像同時分析，且每路圖像可以選擇多個監測點(煙囪口)；
[0039](2)設備管理，視頻設備添加、修改、刪除。
[0040](3)對視頻進行實時黑度分析，採樣間隔可設，分析結果以數據表格及曲線圖方式表現；
[0041](4)實時曲線圖可以任意局部放大，拖動及保存。
[0042](5)支持用戶自定義黑度超標報警級別(最多5個等級)，以及每個級別超標報警動作(聲音報警及報警圖片記錄)。
[0043](6)正常分析及臨時分析窗口自由切換，根據需要可以選取臨時分析狀態，該分析結果不計入數據，並可以實現臨時分析狀態和正常分析狀態自由切換。
[0044](7)黑度分析點狀態記錄及自動恢復,記錄上一次黑度狀態，自動恢復並顯示上次黑度分析點。
[0045](8)巡航預置位設置，設置巡航預置位、可快速切換至煙?監測位置。
[0046](9)煙囪資料庫可以導入，資料庫中欄位有:煙囪編號、單位、區域、負責人、鍋爐類型。
[0047](10)記錄分析數據
[0048](11)資料庫中存儲數據為分析時間、煙@數據、黑度值、抓拍圖片。
[0049](12)根據環保部門業務需求，可以對黑度值進行相關計算。
[0050](13)歷史數據的查詢、分析及統計，可以根據不同組合條件進行查詢檢索。[0051](14)支持錄像回放的黑度分析功能。
[0052]4、黑度報警模塊:
[0053]黑度報警模塊包括黑度超標判斷模塊、報警提示模塊、報警矯正模塊、報警簡訊輸出判斷模塊，
[0054]黑度報警模塊，對黑度分析結果進行判斷並記錄歷史數據。接到報警的值班人員在對報警進行確認後，判斷是否執行簡訊報警。
[0055]系統通過將視頻採集模塊獲得的圖像數位化處理之後交由運動偵測模塊進行判斷煙囪冒煙時抓拍下此幀圖像，將獲得的圖像生成標準的YUV數據。得到的YUV數據經進一步編碼後交由林格曼黑度分析模塊進行分析處理。
[0056]系統得出此次黑度分析值之後進行判斷，如黑度值大於等於標準值，系統自動報警到客戶終端並記錄報警時間、煙囪位置信息。考慮到煙氣黑度分析受天氣、時間因素影響較大，為了減少誤報警，在用戶終端接到報警提示後由值班人員進行確認是否簡訊報警。值班人員發現報警信息後查詢系統記錄的黑度分析值及抓拍到的圖像，如確認該排放口超標排放則進行簡訊報警。
[0057]本發明採用運動偵測技術的黑度監控系統具有可靠直觀，無須人工監控的特點，為企業環境監控提供了客觀、量化的依據，幫助環保部門工作人員及時了解企業煙氣排放情況。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0058]圖1為本發明【具體實施方式】的系統總結構圖。
[0059]圖2為本發明【具體實施方式】的系統總流程圖。
[0060]圖3為本發明模塊連接關係圖。
【具體實施方式】
[0061]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細的說明。
[0062]1.系統總結構圖如圖1所示，本發明包括:視頻採集模塊、運動偵測模塊、林格曼黑度分析模塊、黑度報警模塊。本發明的視頻採集模塊包括:圖像採集模塊、圖像存儲模塊、圖像傳輸模塊。本發明的運動偵測模塊包括:CP處理模塊、編碼模塊、運動偵測模塊。本發明的林格曼黑度分析模塊包括:圖像柵格化處理模塊、黑度分析模塊、黑度記錄模塊。本發明的黑度報警模塊包括:黑度超標判斷模塊、報警提示模塊、報警矯正模塊、報警簡訊輸出判斷模塊。
[0063]2.系統總流程圖如圖2所示，安裝在距離煙囪適當距離的高清攝像機將採集到的視頻信號通過光信號遠傳接入中心機房的視頻採集應用伺服器。圖像由視頻採集伺服器進行模數轉換，生成標準的YUV數據，併疊加字符時間、LOGO。經過編碼處理後的YUV數據經過編碼卡進行處理後交由運動偵測模塊進行判斷。運動偵測模塊將編碼卡內存中以幀為單位的YUV數據進行處理，在運動偵測模塊判定圖像中煙?開始冒煙排放時，系統將抓取到的圖像經交換機送至林格曼黑度分析應用伺服器進行圖像的黑度分析處理。林格曼黑度分析應用伺服器將分析出圖像黑度值後將分析所用圖片及黑度值寫入資料庫保存。同時將黑度值與設定的標準值進行對比，如大於標準值則開啟報警提示，報警信息經網絡交換機傳輸至監控中心客戶端。值班人員在收到報警提示信息後查詢報警點的歷史記錄(包括黑度值和分析時所用照片)，進行確認。如圖像煙氣黑度達到報警範圍，則進行簡訊報警通知相關人員。操作人員每次操作時都要在系統中填入操作記錄。
[0064]3.模塊連接關係圖如圖3所示，視頻採集模塊、運動偵測模塊屬於後臺，實現視頻採集、運動偵測抓圖數據的保存和讀取操作。林格曼黑度分析模塊、黑度報警模塊屬於前臺，用於業務展示，顯示頁面的結構、功能、數據和接收用戶輸入的數據，為用戶提供一種交互式操作的界面。前臺模塊與後臺模塊之間通過YUV數據進行通信。視頻採集模塊負責視頻圖像的編碼及儲存，形成運動偵測模塊調用的數字視頻信號；運動偵測模塊對圖像進行運動偵測分析，實現煙囪冒煙後系統自動抓拍圖片，將抓拍到的圖片送到資料庫伺服器存儲，供林格曼黑度分析模塊調用；林格曼黑度分析模塊對抓拍到的煙塵圖片進行柵格化處理及黑度分析，得出黑度分析值、繪製黑度狀態曲線。將分析所得的黑度分析值發送到資料庫伺服器存儲，供黑度報警模塊讀取調用；黑度報警模塊根據黑度分析模塊的分析結果決定是否報警，用於接收數據，為用戶提供一種交互式操作界面，便於用戶報警矯正或報警簡訊輸出操作。
【權利要求】
1.一種採用運動偵測技術的煙氣黑度監控系統，其特徵在於，包括視頻採集模塊、運動偵測模塊、林格曼黑度分析模塊和黑度報警模塊；視頻採集模塊包括圖像採集模塊、圖像存儲模塊、圖像傳輸模塊；運動偵測模塊包括CP處理模塊、編碼模塊、運動偵測模塊；林格曼黑度分析模塊包括圖像柵格化處理模塊、黑度分析模塊、黑度記錄模塊；黑度報警模塊包括黑度超標判斷模塊、報警提示模塊、報警矯正模塊、報警簡訊輸出判斷模塊； 視頻採集模塊的程序部署在視頻採集應用伺服器上，運動偵測模塊、林格曼黑度分析模塊、黑度報警模塊的程序部署在核心應用伺服器上，系統相關數據存儲在資料庫伺服器；各模塊由分布式進程管理協調運行，通過YUV數據進行通信。模塊間的調用通過核心應用伺服器交換，採用異步調用的調用方式，運動偵測模塊採用異步調用的調用方式調用採集模塊的數據，林格曼黑度分析模塊採用異步調用的調用方式調用運動偵測模塊的數據，黑度報警模塊採用異步調用的調用方式調用林格曼黑度分析模塊的數據，數據耦合的調用關係，調用1旲塊間低I禹合，聞內聚； 視頻採集應用伺服器、核心應用伺服器、資料庫伺服器通過交換機接入環保部門監控網絡，客戶端通過路由器接入環保部門監控網絡，簡訊貓通過串口接入黑度報警應用伺服器，報警簡訊終端通 過網絡運營商的無線通訊接收簡訊貓發出的報警信息； 視頻採集模塊、運動偵測模塊屬於後臺，實現視頻採集、運動偵測抓圖數據的保存和讀取操作； 林格曼黑度分析模塊、黑度報警模塊屬於前臺，用於業務展示，顯示頁面的結構、功能、數據和接收用戶輸入的數據，為用戶提供一種交互式操作的界面； 視頻採集模塊包括圖像採集模塊、圖像存儲模塊、圖像傳輸模塊，負責視頻圖像的編碼及儲存，形成運動偵測模塊調用的數字視頻信號； 運動偵測模塊包括CP處理模塊、編碼模塊、運動偵測模塊，對圖像進行運動偵測分析，實現煙囪冒煙後系統自動抓拍圖片，將抓拍到的圖片送到資料庫伺服器存儲，供林格曼黑度分析模塊調用； 林格曼黑度分析模塊包括圖像柵格化處理模塊、黑度分析模塊、黑度記錄模塊，對抓拍到的煙塵圖片進行柵格化處理及黑度分析，得出黑度分析值、繪製黑度狀態曲線；將分析所得的黑度分析值發送到資料庫伺服器存儲，供黑度報警模塊讀取調用； 黑度報警模塊包括黑度超標判斷模塊、報警提示模塊、報警矯正模塊、報警簡訊輸出判斷模塊，根據黑度分析模塊的分析結果決定是否報警，用於接收數據，為用戶提供一種交互式操作界面，便於用戶報警矯正或報警簡訊輸出操作。
2.根據權利要求1所述的煙氣黑度監控系統，其特徵在於，所述的視頻採集模塊將高清視頻圖像疊加OSD並數位化後供運動偵測模塊、林格曼黑度分析模塊和實時預覽使用。
3.根據權利要求1所述的煙氣黑度監控系統，其特徵在於，所述的林格曼黑度分析模塊，採用了完全自動的林格曼黑度自動分析技術，提供了對煙囪的煙塵圖片進行壓縮存儲以及強大的黑度狀態曲線顯示功能，並能夠自動分析入庫與歷史查詢。
4.根據權利要求1所述的煙氣黑度監控系統，其特徵在於，所述的林格曼黑度分析模塊功能如下: (O多路視頻圖像同時分析，且每路圖像可以選擇多個監測點； (2)設備管理，視頻設備添加、修改、刪除；(3)對視頻進行實時黑度分析，採樣間隔可設，分析結果以數據表格及曲線圖方式表現； (4)實時曲線圖可以任意局部放大，拖動及保存； (5)支持用戶自定義黑度超標報警級別，以及每個級別超標報警動作； (6)正常分析及臨時分析窗口自由切換，根據需要可以選取臨時分析狀態，該分析結果不計入數據，實現臨時分析狀態和正常分析狀態自由切換； (7)黑度分析點狀態記錄及自動恢復，記錄上一次黑度狀態，自動恢復並顯示上次黑度分析點； (8)巡航預置位設置，設置巡航預置位、快速切換至煙?監測位置； (9)煙囪資料庫可以導入，資料庫中欄位有:煙囪編號、單位、區域、負責人、鍋爐類型； (10)記錄分析數據； (11)資料庫中存儲數據為分析時間、煙囪數據、黑度值、抓拍圖片； (12)根據環保部門業務需求，對黑度值進行相關計算； (13)歷史數據的查詢、分析及統計，可以根據不同組合條件進行查詢檢索； (14)支持錄像回放的黑度分析功能。
5.根據權利要求1所述的煙氣黑度監控系統，其特徵在於，所述的黑度報警模塊對黑度分析結果進行判斷並記錄歷史數據，接到報警的值班人員在對報警進行確認後，判斷是否執行簡訊報警。
【文檔編號】G01N21/25GK103454228SQ201310420394
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月16日 優先權日:2013年9月16日
【發明者】田華, 高炳志, 周海倫, 孟雙鵬, 王亮 申請人:北京首鋼自動化信息技術有限公司