红外和可见光双影像智能监控系统的设计与实现
这是一篇关于红外和可见光双视监控,红外测温,智能视频监控的论文, 主要内容为视频监控是安全防范的重要手段,温度监测在设备故障检测和火灾预防中具有重要意义,电力、石油石化等行业对温度监测和视频监控同时具有迫切需求。分别为这两个需求开发两套独立的系统,会带来高额的开发和维护成本,不便于管理和使用,且无法实现数据共享和信息融合。为解决这些问题,本文设计并实现了一种集温度监测和智能视频监控双重功能为一体的智能监控系统。该系统采用红外热像仪和可见光摄像机进行联合监控,并利用红外测温算法和视频分析算法对红外监控视频和可见光监控视频进行分析,从而实现了温度监测和智能视频监控双重功能。系统还充分利用了可见光视频监控和红外视频监控的互补性来进行功能扩展。当检测到温度异常时,系统会对异常出现前和出现后一段时间内的可见光录像进行管理。这些可见光录像通常能清楚地反映异常的前因后果,可以帮助技术人员快速诊断温度异常的原因。另外,在夜间照明不足的情况下,可见光摄像机将不能正常监控。红外热像仪通过被监控物体辐射的红外光来进行成像,因而不易受到照明条件和恶劣天气的影响。采用可见光摄像机和红外热像仪进行联合监控,可以保证全天候不间断监控。本文主要从硬件、软件、数据库、通信协议和可靠性设计等几个方面对系统的设计与实现进行介绍。在硬件方面,系统采用基于网络的架构,由视频采集、报警输入、报警输出、视频存储与转发、管理与分析,这五大功能模块构成。在软件方面,系统基于Qt进行开发,并在C/S架构基础上,采用了服务分离和数据库读写分离的设计,使系统获得了良好的性能和可伸缩性。在数据库方面,系统使用QtSql模块和标准SQL语句来进行数据库开发,从而获得了很好的数据库兼容性。选用稳定性好、性能优越、开源免费的PostgreSQL作为系统数据库,既满足了系统需求又降低了成本。采用分库和分表两种方式对数据库进行优化,改善了数据库负载压力,提高了数据查询和写入的效率。在通信协议方面,选取了TCP作为传输协议、JSON乍为数据序列化协议,并设计了一种处理效率高、抗干扰能力强的方法来对TCP字节流进行消息分帧。利用JSON可以进行嵌套的特性,系统通信协议被设计成一个开放的协议集合,可以不断地增加新的消息类型来对协议进行扩展,以满足系统功能扩展的需要。为提高系统可靠性,本文针对系统关键节点,实现了容错机制。通过合理的设计与实现,系统最终获得了良好的性能、高可靠性、可伸缩性和可扩展性。
变电站设备过热跟踪系统设计
这是一篇关于变电站设备,红外测温,LoRa无线技术,在线监测的论文, 主要内容为变电站作为连接各个电网的枢纽,它的运行状态直接影响电网的安全性、可靠性、稳定性及抵抗事故的能力。变电站设备长期运行在高压环境中,设备发生缺陷十分频繁,必须加强变电站设备的日常巡视检查。随着越来越多变电站的新建,在变电站无人值守的管理模式下,运维人员的工作量急剧增加,对设备巡检不到位、漏检以及走过场的现象时有发生,由此引发的电网事故极大地影响电能质量和供电可靠性。大部分电力设备发生故障时,都会以局部或整体的温度分布异常反应出来。但目前变电站只对少部分重要设备的温度实现在线监测,对于大部分设备即使该设备已经存在过热现象,也只能通过运维人员的周期巡检监测设备温度。近年来一直在推广的智能巡检机器人虽然能够解决人工巡检的很多不足,但是存在价格昂贵及难以适应室内复杂多变的巡检空间等缺点,无法大规模推广。针对以上问题,本文利用红外测温技术和LoRa无线通信技术,设计了变电站设备过热跟踪系统,该系统和巡检机器人相比成本大大降低,并且安装灵活,应用范围广。系统由数据采集器、数据集中器以及远程监测平台三个部分组成,本文主要工作如下:1.通过对电力设备当前的测温技术和红外测温技术的研究现状进行分析,设计变电站设备过热跟踪系统,该系统由数据采集器、数据集中器和远程监测软件组成。2.根据功能要求设计了数据采集器和数据集中器的硬件框图,绘制了硬件原理图和印刷电路板图,编写温度采集、数据集中以及数据发送程序,经过联合调试,能够实现现场温度采集与数据发送功能。3.编写了远程监测平台程序,该程序能够查询数据集中器存储的设备温度数据,同时在界面上能够显示设备的温度曲线。运维人员在集控站就能够实时了解子站设备的温度情况,当设备温度超温时能够自动报警。4.完成了数据采集器、数据集中器以及远程监测平台的联合测试,测试结果表明该系统能够实现对变电站设备过热点的实时跟踪,减轻了变电站值班人员的工作量,降低了巡视维护成本,具有较强的工程应用价值。
地铁列车走行部状态监测系统
这是一篇关于走行部,双光图像,红外测温,在线监测的论文, 主要内容为地铁列车走行部是列车的牵引和承重装置,若走行部存在故障,势必会对列车运行安全带来隐患。而及时发现并处理走行部故障,是保障列车运行安全的有效途径。为能及时准确地监测走行部状态,本文研究并开发了一种基于非接触式红外热像仪测温的地铁列车走行部状态监测系统,主要工作包括:(1)针对传统监测方式存在的数据失真严重、传感器繁多和项点单一问题,设计了适用于线路正线的走行部监测系统方案并搭建了现场硬件平台。该方案将系统分为现场检测系统和轨旁服务系统,现场检测系统中设计了可见光图像定位与红外图像测温结合的温度检测方案和基本数据采集方案;轨旁服务系统中设计了数据管理方案、数据显示方案和数据上报方案。与传统方案相比,该方案具备监测范围广、数据真实、实时性好等优点。(2)基于设计方案与硬件平台,开发了现场检测系统和轨旁服务系统软件。现场检测系统软件包括主机和从机两部分,能够完成传感器数据采集、双光图像处理、走行部部件故障诊断、数据传输和系统管理任务;轨旁服务系统基于B/S架构开发,分为前端和后端软件,能够完成数据解析、数据管理、Web界面显示和向智能运维平台上报数据任务。(3)为准确提取部件温度并提高故障诊断准确性,提出并实现了双光图像处理策略和故障综合诊断分析策略。针对部件温度提取,提出了基于YOLOv4目标识别算法与仿射变换相结合的双光图像处理策略;针对部件故障诊断,提出了基于数据相关性及多维数据分析的走行部部件故障诊断策略。经过现场应用验证,双光图像处理策略能够完成目标识别和双光图像配准任务;故障诊断策略能够准确识别部件故障并对故障分级。(4)为验证系统功能完整性及系统可靠性,进行了实际过车测试及黑体验证试验。经过长期大量过车测试与试验数据分析,系统数据采集、处理、传输、存储、显示、上报功能均正常,可完成走行部状态监测任务;系统漏检率低,抗干扰能力好,具备于线路正线中长期稳定运行的能力;系统测温精度及测温准确率高,保障了数据可靠性,有效降低了系统误诊率。
地铁列车走行部状态监测系统
这是一篇关于走行部,双光图像,红外测温,在线监测的论文, 主要内容为地铁列车走行部是列车的牵引和承重装置,若走行部存在故障,势必会对列车运行安全带来隐患。而及时发现并处理走行部故障,是保障列车运行安全的有效途径。为能及时准确地监测走行部状态,本文研究并开发了一种基于非接触式红外热像仪测温的地铁列车走行部状态监测系统,主要工作包括:(1)针对传统监测方式存在的数据失真严重、传感器繁多和项点单一问题,设计了适用于线路正线的走行部监测系统方案并搭建了现场硬件平台。该方案将系统分为现场检测系统和轨旁服务系统,现场检测系统中设计了可见光图像定位与红外图像测温结合的温度检测方案和基本数据采集方案;轨旁服务系统中设计了数据管理方案、数据显示方案和数据上报方案。与传统方案相比,该方案具备监测范围广、数据真实、实时性好等优点。(2)基于设计方案与硬件平台,开发了现场检测系统和轨旁服务系统软件。现场检测系统软件包括主机和从机两部分,能够完成传感器数据采集、双光图像处理、走行部部件故障诊断、数据传输和系统管理任务;轨旁服务系统基于B/S架构开发,分为前端和后端软件,能够完成数据解析、数据管理、Web界面显示和向智能运维平台上报数据任务。(3)为准确提取部件温度并提高故障诊断准确性,提出并实现了双光图像处理策略和故障综合诊断分析策略。针对部件温度提取,提出了基于YOLOv4目标识别算法与仿射变换相结合的双光图像处理策略;针对部件故障诊断,提出了基于数据相关性及多维数据分析的走行部部件故障诊断策略。经过现场应用验证,双光图像处理策略能够完成目标识别和双光图像配准任务;故障诊断策略能够准确识别部件故障并对故障分级。(4)为验证系统功能完整性及系统可靠性,进行了实际过车测试及黑体验证试验。经过长期大量过车测试与试验数据分析,系统数据采集、处理、传输、存储、显示、上报功能均正常,可完成走行部状态监测任务;系统漏检率低,抗干扰能力好,具备于线路正线中长期稳定运行的能力;系统测温精度及测温准确率高,保障了数据可靠性,有效降低了系统误诊率。
人体温度快速筛选及智能监控系统开发
这是一篇关于监控系统,红外测温,人脸识别,非接触式的论文, 主要内容为新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情的阴霾笼罩在世界各个角落,一些国家接连多次爆发大规模疫情,国外防疫的不稳定也让国内进入疫情防控常态化阶段。针对疫情防控阶段公共场所防疫检测存在接触测温、检测模式固定繁琐、人员投入成本大等缺点,开发新型防疫设备作为疫情防控的首道防线就具有重要意义。将红外测温、人脸检测与识别、云服务器技术等结合,通过软硬件设计与实验结合的方法搭建了测温筛选及智能监控系统。论文根据目前公共场所对防疫监测终端的需求,制定了相应的技术指标,设计了系统的整体软硬件方案。参照测温筛选及智能监控系统的方案,完成了系统的硬件设计,硬件部分主要包括系统的控制器和功能子模块,子模块包括红外传感器模块、门禁控制模块、TCP网关模块、两自由度云台、LCD液晶显示模块和集成电源模块。控制器采用两块STM32芯片作为主控芯片和从控芯片,对红外传感器模块采集的温度数据和摄像头所测的图像数据进行处理,着重设计了控制器的电路部分,保证了控制器硬件结构的稳定性。针对各个子模块的特点,进行了硬件选型、电路设计、PCB设计、结构分析等工作,并设计制作了集成电源模块,将控制器与各个子模块集成,使用锂电池或USB直流供电,搭建系统整体硬件平台。设计了系统的软件方案、主程序和多个子程序,并采用Micro Python语言在Open MV IDE(集成开发环境)上进行控制器主程序和各个子程序的开发与在线调试,实现了红外热成像测温、人脸识别、门禁控制等基本功能。系统在两自由度云台的加持下,控制器通过计算Harr-Cascade级联分类器检测到的人脸坐标与中心坐标的像素差值,控制PID控制器输出PWM脉宽时间以调整云台的角度,实现了系统对待测人脸的跟踪。通过设计部署通讯程序和云服务器端程序,控制器检测到的温度和身份信息便可以通过TCP网关透明传输给云服务器,并将数据存入服务器端的My SQL数据库中。配套设计制作的监测软件,后台人员连接云服务器My SQL数据库,便可进行远程监测。论文进行了温度检测、人脸识别、门禁控制等实验,结果表明这三项功能满足系统技术指标。并对云台和系统进行整体实验和调试,测试结果表明,云台和系统运转正常,远程数据获取与监测软件运行稳定。
针对爆炸回火温度的线阵高速红外测温系统研制
这是一篇关于爆炸回火温度,红外测温,高速测量,线阵探测器,温控系统的论文, 主要内容为温度是确定物质状态的最重要的参数之一,它的测量在军事、国防及工农生产中具有十分重要的作用。在炸药爆炸毁伤实验中,对爆炸温度的测量可以评估炸药爆炸的热毁伤能力,现阶段国内外多针对爆炸中心的高温火焰研制测温仪器。爆炸火焰经阻挡物反射产生爆炸回火现象,虽然回火温度远低于爆炸中心的温度,但资料表明70℃左右的温度可以在短时间内对人体造成不可逆转的热伤害。因此对爆炸回火温度的测量可以更好的补充炸药爆炸毁伤实验中的热毁伤评估能力,有着重要的意义。本文针对爆炸回火温度相对较低且高速动态变化的特性,研制了一套高速红外测温系统,测温范围为75.0℃～300.0℃,采样速率优于1000帧/s,满足爆炸回火温度的高速动态测量要求。论文完成工作如下:(1)测温系统硬件平台研制。选用Pb Se线阵探测器模块作为系统的红外探测器,其具有64个通道,在中红外波段有较好的探测性能,在测量目标为75.0℃～300.0℃下有稳定的信号输出;结合探测器尺寸及技术指标,计算得出适合测温系统的光学镜头参数,定制参数合适的光学镜头;研制温控系统减少环境温度变化对探测器带来的温度漂移;根据所选取元器件的结构尺寸对测温系统硬件平台结构进行设计与研制,实现硬件平台的集成化和小型化。(2)测温系统软件的研制。使用Lab VIEW开发测量模块,编写USB数据采集与二进制文件存储等功能,实现对硬件平台输出信号的高速动态采集;使用VS2017开发环境开发温度标定模块和温度计算与显示模块,编写标定计算、Access数据库读写、曲线拟合、txt文件读写、温度计算及Tee Chart图形控件显示等功能,得到温度-灰度值关系曲线的拟合参数文件并实现对温度的计算、显示与存储;编写清晰明了的测温系统软件操作界面,通过对功能按键的使能与禁用、添加异常处理等设计提升用户操作交互体验。(3)搭建实验测试平台,对测温系统进行温度标定实验、采集速率实验以及测温精度实验。实验结果表明:该线阵红外测温系统能够以1000帧/s的采集速率稳定运行,且测温精度满足±8.0℃。
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