煙氣黑度的自動監控與分析系統的製作方法

2023-05-18 03:38:11

專利名稱：煙氣黑度的自動監控與分析系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及監控系統，特別是指一種煙氣黑度的自動監控與分析系統。
背景技術：
隨著我國工業化進程的不斷加快，能源消耗不斷的增大，大氣汙染狀況越發嚴重。 我國能源結構中有75%是以煤炭為原料組成的，煤炭燃燒後排放出大量的煙塵和二氧化 硫，不但直接對人體產生危害，還會形成酸雨，造成大量的經濟損失。煙氣黑度是反映排放 煙氣中煙塵濃度的直觀指標，通過對煙氣黑度的監測可以有效的判斷出排放煙氣的汙染水平。目前廣泛使用的煙氣黑度測定方法包括人工觀測和儀器測定。人工觀測主要 依據國家環保部發布的《固定汙染源排放煙氣黑度的測定-林格曼煙氣黑度圖法》(HJ/T 398-2007)，將林格曼煙氣黑度圖放在適當的位置上，將煙氣的黑度與圖上的黑度相比較， 由具有資質的觀察者用目視觀察來測定固定汙染源排放煙氣的黑度。也可以採用測煙望遠 鏡進行測定，觀測時，可將煙氣與鏡片內的黑度圖比較測定。人工觀測煙氣黑度因觀測人員 的經驗和觀測儀器的種類，得到的觀測精度有很大的誤差。北京市環境保護監測中心制定 的《固體汙染源排放煙氣黑度的測定_林格曼煙氣黑度圖法編制說明中》指出，未經訓練的 觀察人員之間有0. 5 0. 6林格曼級數的差別，經過訓練的觀察人員之間有0. 28 0. 32 林格曼級數的差別。儀器測定主要通過煙氣林格曼黑度分析系統進行現場測定，林格曼煙 氣黑度測定儀，可以顯示林格曼煙塵黑度圖像，同時還能做定量分析，克服了人為分析對比 監測不精確的缺點。但由於需要檢測人員到排放現場進行檢測，檢測時間較長，不能實現實 時檢測，隨時掌握汙染源排放情況。

實用新型內容有鑑於此，本實用新型在於提供一種煙氣黑度的自動監控與分析系統，以解決上 述由於人工使用煙氣黑度測定儀需要人工操作，檢測時間長、不能實時監控的問題。為解決上述問題，本實用新型提供一種煙氣黑度的自動監控與分析系統，包括視 頻監控子系統和數據處理分析子系統；所述視頻監控子系統包括採集汙染源排放圖像的攝像頭，所述攝像頭連接對採 集的圖像數據進行編碼的視頻編碼器，所述數據處理分析子系統包括通過網絡連接所述視頻編碼器的具有路由功能的 交換機，所述交換機連接集成林格曼黑度測定儀的伺服器，所述伺服器記錄所述採集的圖 像，並通過所述林格曼黑度測定儀檢測出汙染源超標後發出報警信號。進一步地，所述視頻編碼器通過數據線，或其內部集成wifi、GPRS、CDMA、WCDMA模 塊中的任意一個連接網絡。進一步地，所述交換機還連接控制臺，所述控制臺包括輸入/輸出設備；所述輸入 設備為麥克風、或鍵盤，所述輸出設備為投影儀、或顯示器。[0010]進一步地，所述交換機還連接用於記錄所述攝像頭採集的圖像數據的硬碟錄像 機。進一步地，所述伺服器還連接所述硬碟錄像機；所述伺服器包括圖像對比模塊，用於比較兩次接收的圖像數據時，觸發連接的所述硬碟錄像機記 錄圖像數據；圖像處理模塊，用於所述圖像數據進行優化處理，並將處理後的圖像數據發送至 連接的所述林格曼黑度測定儀；所述林格曼黑度測定儀，用於檢測並輸出所述圖像數據的黑度等級；判別模塊，用於當所述黑度等級超標後，觸發連接的報警器發出聲/光報警。進一步地，所述伺服器還包括顯示所述各個攝像頭的地理位置，攜帶煙氣排放信 息和黑度等級的屬性信息的地理信息GIS模塊。進一步地，所述伺服器還連接對其控制的監控用戶設備。本實用新型中的系統，可通過對比採集的圖像數據，當比較出與上次採集的圖像 不同時，對煙氣排放進行錄像，並通過林格曼黑度檢測儀發現煙氣超標後，發出報警信號。 實現對煙氣排放的自動檢測，提高了檢測效率。

圖1是本實用新型中系統的內部結構圖；圖2是本實用新型中系統的結構原理圖；圖3是伺服器中的內部模塊結構圖；圖4是系統的工作流程圖；圖5是系統的功能框圖。
具體實施方式
為清楚說明本實用新型中的技術方案，下面給出優選的實施例並結合附圖詳細說 明。參見圖1所示的系統內部結構圖，包括視頻監控子系統和數據處理分析子系統。視頻監控子系統包括低照度彩色攝像機和視頻編碼器；低照度彩色攝像機和視 頻編碼器相連接，可以採用數據線連接或無線通訊模塊實現數據傳輸，如Wifi等無線方 式。視頻編碼器在編碼技術上結合了 H. 264編碼，在管理方面還採用了多級多權限的 管理。此外，在錄像內容採用了數字標誌技術，以防錄像內容被隨意篡改。視頻監控系統可以實現對每路視頻圖像都錄像，每路碼流控制在384K-512K之 間。系統充分考慮了對帶寬的有效佔用，採用先進的H. 264編碼機制，並在系統布置上採用 分級管理，儘量減小對骨幹帶寬的佔用，保證其他系統也能夠正常運行。視頻編碼器通過有線網絡或無線網絡與數據處理分析系統連接，無線方式可採用 其內部集成的wifi、GPRS、CDMA、WCDMA通信模塊等，有線網絡可採用光纖接入、寬帶ADSL接 入等。可以是企業內部專用的企業網絡、也可以是網際網路。視頻編碼器通過網絡連接數據處理分析子系統。數據處理分析子系統包括具有路由功能的交換機、交換機分別連接硬碟錄像機、控制臺、應用伺服器等設 備。交換機可實現網絡埠的映射，便於外網和企業內網的監控終端能夠訪問攝像頭 和存儲的煙氣排放的數據。硬碟錄像機用於存儲視頻監控子系統拍攝的數據，控制臺包括輸入/輸出設備， 輸出設備可採用顯示器、投影儀等，將拍攝的圖像通過投影儀輸出到屏幕上。輸入設備包括麥克風、鍵盤、網絡電話等，可實現顯示攝像頭採集的數據、播放硬 盤錄像機存儲的圖像數據，通過輸入設備發出指令信息。應用伺服器連接兩個報警器，分別是聲音報警器和燈光報警器；應用伺服器可分 析攝像頭採集的圖像數據，並在判斷出煙氣黑度超標後進行報警。本實用新型的系統結構原理圖可參見圖2，包括部署在各個監控位置的攝像機 分別連接視頻編碼器，攝像機不斷的監控各個位置的煙氣黑度，視頻編碼器將攝像機拍攝 的數據通過網絡發送至連接監控中心和遠程監控用戶設備。監控中心包括本地監控用戶設備、視頻及黑度分析伺服器等，本地監控用戶設備 可通過控制臺識別攝像頭監測的數據，攝像頭不斷拍攝被監控點的圖像，即煙氣的排放，並 通過視頻解碼器發送至視頻及黑度分析伺服器，視頻及黑度分析伺服器即圖1中的應用服 務器，其內部包括以下模塊，參見圖3，包括圖像對比模塊，用於對接收的圖像數據與最近一次接收的圖像數據進行比較，當 兩次圖像不一致時，觸發硬碟錄像機記錄圖像數據；圖像處理模塊，用於平衡圖像亮度、曝光補償等，並將處理後的圖像、即煙氣排放 圖發送至黑度儀；通過圖像識別技術對採集到得圖形進行特徵分析，通過亮光平衡和曝光 補償技術，準確獲取煙氣排放部分的圖形。林格曼黑度測定儀，用於對煙氣排放圖的黑度進行分析，並將分析後的黑度等級 輸出；判別模塊，用於觸發對本次煙氣排放過程記錄，判別模塊擁有煙氣黑度比對庫，通 過與比對庫的圖形比較來判斷黑度是否超標。通過林格曼黑度測定儀對排放煙氣的林格曼 黑度等級進行準確的測定，並自動記錄數值，並判別黑度等級超過警戒值後啟動報警器和 應急系統。地理信息GIS模塊，用於顯示各個攝像頭的地理位置，攜帶煙氣排放和黑度等級 的屬性信息。視頻及黑度分析伺服器還連接本地監控用戶設備，本地監控用戶設備對連接的視 頻及黑度分析伺服器進行控制。視頻及黑度分析伺服器還可以對煙氣汙染源的警報界限進行了初步設置，可以設 定監測時間間隔(即每隔多長時間對煙氣排放源使用狀態進行自動監控一次)，設定最大 警戒值(即煙氣排放源黑度超過指標多少時才啟動報警功能)，開啟或關閉監控狀態和警 報，對監測的煙氣汙染源進行記錄、回放等功能。本地監控用戶還可管理視頻及黑度分析伺服器，使其自動生成煙氣黑度曲線、煙
5氣黑度數值表，並進行查看與修正。添加、顯示、維護攝像頭；添加、顯示監控點的基本屬性 數據。還可與其它延期在線監測系統相連接，同其他在線參數相互印證，當其他排放指標超 標時，同樣觸發本系統，可進行即時的圖像記錄並進行報警。系統的工作流程還可參見圖4所示的流程圖，包括以下步驟S41 汙染源開始排放煙氣；S42 攝像頭採集圖像數據；S43 視頻及黑度伺服器對圖像進行處理；S44 視頻及黑度伺服器對圖像動態檢測；S45 對圖像進行亮度平衡、曝光補償；S46:圖像識別；S47 林格曼黑度儀測定；S48 按照測定結果進行邏輯處理；S49:判斷是否超過警戒值；如果超過，執行步驟S50 ；如果沒有超過，執行步驟 S51 ；S50 啟動聲光報警器並執行步驟S51和S52，啟動應急系統；S51 對攝像頭拍攝的數據進行記錄；S52 啟動應急系統。系統的其它功能還可參見圖5中所示的功能說明。煙氣黑度分析系統軟體包括基 本信息管理、監控信息管理、GIS展示、自動監控和系統管理部分。基本信息管理可以進行 用戶管理、企業管理、設備管理和監控點管理；監控信息管理可以進行預置點管理和設置巡 航路徑；自動控制可以進行實時視頻和視頻回放，並對實時黑度記性監測、當黑度超標時可 發布報警信息。系統管理可以進行系統設置，並擁有系統幫助。對於本實用新型各個實施例中所闡述的系統，凡在本實用新型的精神和原則之 內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求一種煙氣黑度的自動監控與分析系統，其特徵在於，包括視頻監控子系統和數據處理分析子系統；所述視頻監控子系統包括採集汙染源排放圖像的攝像頭，所述攝像頭連接對採集的圖像數據進行編碼的視頻編碼器，所述數據處理分析子系統包括通過網絡連接所述視頻編碼器的具有路由功能的交換機，所述交換機連接集成林格曼黑度測定儀的伺服器，所述伺服器記錄所述採集的圖像，並通過所述林格曼黑度測定儀檢測出汙染源超標後發出報警信號。
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述視頻編碼器通過數據線，或其內部集 成的wifi、GPRS、CDMA、WCDMA模塊中的任意一個連接網絡。
3.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述交換機還連接控制臺，所述控制臺包 括輸入/輸出設備；所述輸入設備為麥克風、或鍵盤，所述輸出設備為投影儀、或顯示器。
4.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述交換機還連接用於記錄所述攝像頭 採集的圖像數據的硬碟錄像機。
5.根據權利要求4所述的系統，其特徵在於，所述伺服器還連接所述硬碟錄像機；所述伺服器包括圖像對比模塊，用於比較兩次接收的圖像數據時，觸發連接的所述硬碟錄像機記錄圖 像數據；圖像處理模塊，用於所述圖像數據進行優化處理，並將處理後的圖像數據發送至連接 的所述林格曼黑度測定儀；所述林格曼黑度測定儀，用於檢測並輸出所述圖像數據的黑度等級；判別模塊，用於當所述黑度等級超標後，觸發連接的報警器發出聲/光報警。
6.根據權利要求5所述的系統，其特徵在於，所述伺服器還包括顯示所述各個攝像頭 的地理位置，攜帶煙氣排放信息和黑度等級的屬性信息的地理位置信息GIS模塊。
7.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述伺服器還連接對其控制的監控用戶
專利摘要本實用新型公開了一種煙氣黑度的自動監控與分析系統，包括視頻監控子系統和數據處理分析子系統；所述視頻監控子系統包括採集汙染源排放圖像的攝像頭，所述攝像頭連接對採集的圖像數據進行編碼的視頻編碼器，所述數據處理分析子系統包括通過網絡連接所述視頻編碼器的具有路由功能的交換機，所述交換機連接集成林格曼黑度測定儀的伺服器，所述伺服器記錄所述採集的圖像，並通過所述林格曼黑度測定儀檢測出汙染源超標後發出報警信號。本實用新型中的系統，對煙氣黑度排放進行錄像，並通過林格曼黑度檢測儀發現煙氣超標後，發出報警信號。縮短了檢測煙霧排放程度的時間，提高了檢測效率。
文檔編號G01N21/25GK201697870SQ201020235079
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月24日 優先權日2010年6月24日
發明者劉俊, 劉銳, 姚新, 孫世友, 曹世凱, 蔣益民, 謝濤, 顧偉偉 申請人:中科宇圖天下科技有限公司