一种基于图像识别的车间安全监测系统的制作方法

1.本发明涉及车间安全监测领域，特别是涉及一种基于图像识别的车间安全监测系统。


背景技术：

2.近些年来，随着人工智能技术的发展，计算机视觉中的图像识别技术获得了大量的落地应用，例如各种产品说明书图片中的文字识别、医疗拍摄ct片中各种异常物识别、天气预报中各种卫星云图的识别、人脸识别、人体关键点识别等。图像识别技术已经广泛的应用到了人们日常生活、管理决策中。
3.目前，在对自动化车间进行安全监控时主要是巡视人员需要长时间地观看监视画面或前往车间内巡视，针对人员和设备这两方面进行监控。对于人员监控主要监测作业人员进入自动化车间中规定的危险区域时是否佩戴安全帽，危险区域通常是通过划线标识的，但是还是会有作业人员不佩戴安全帽进入危险区域内；对于设备监控主要是防止设备长期运行器件老化短路造成的器件烧毁。
4.在生产车间内，保证作业人员安全生产一直是国家政策强调，施工企业必须保证落实的情况之一，然而现实中由于施工企业管理难度大，加上作业人员本人安全意识淡薄，安全生产中要求作业人员在进入规定的危险区域时必须一直佩戴安全帽的要求不能完全落实，如若遇到高空坠物等发生，人员的生命安全得不到保障。
5.由于作业人员的安全意识不高，或者是由于某些外界因素导致作业人员忘记佩戴安全帽，导致安全事故屡屡发生，因此，提醒未佩戴安全帽的作业人员进行佩戴，在一定程度上可以减少安全事故的发生。在车间监控中，巡视人员需要长时间地观看监视画面或前往车间内巡视，既费时又费力，而在大型的车间中，需要大量的人员才能同时监控所有的监视画面或巡视车间，这样不但造成人力浪费，监控人员也不能保证能够监视所有画面，监测效率低。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种基于图像识别的车间安全监测系统，以提高车间安全监测的效率。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
8.一种基于图像识别的车间安全监测系统，包括：
9.视频采集模块，用于采集生产车间内的视频；所述视频采集模块包括固定式视频采集单元和移动式视频采集单元；所述固定式视频采集单元包括多个高清变焦摄像头；所述固定式视频采集单元固定于生产车间的预设位置处；所述移动式视频采集单元包括行走轨道、轨道小车、驱动子单元、升降机构以及视频监测子单元；所述轨道小车设置于所述行走轨道上；所述驱动子单元分别与所述轨道小车和所述升降机构连接，所述驱动子单元用于控制所述轨道小车的运动和所述升降机构的升降；所述视频监测子单元设置于所述升降
机构上，所述视频监测子单元用于采集生产车间内的视频；
10.无线传输模块，与所述视频采集模块连接，用于将所述视频采集模块采集的视频传输至分析模块；
11.分析模块，与所述无线传输模块连接，用于利用计算机视觉目标检测算法对所述视频进行分析，识别出生产车间的危险区域内是否有作业人员，并识别所述作业人员是否佩戴安全帽；所述危险区域为生产车间内吊物下方的区域；
12.预警模块，与所述分析模块连接，用于根据所述分析模块的识别结果进行预警。
13.可选地，所述视频监测子单元包括截顶四棱锥和四个高清变焦摄像头；所述截顶四棱锥设置于所述升降机构上；所述高清变焦摄像头设置于所述截顶四棱锥的侧面。
14.可选地，所述分析模块包括：
15.视频分帧单元，用于对所述视频进行分帧处理，并提取设定时间范围内的关键帧；
16.视频帧预处理单元，与所述视频分帧单元连接，用于剔除所述关键帧中模糊、抖动的视频帧，得到清晰的视频帧；
17.检测单元，与所述视频帧预处理单元连接，用于利用计算机视觉目标检测算法对所述清晰的视频帧进行分析，识别出生产车间的危险区域内是否有作业人员，并识别所述作业人员是否佩戴安全帽；
18.一级预警控制单元，与所述检测单元连接，用于根据所述检测单元的识别结果向所述预警模块发送一级预警信号。
19.可选地，还包括：
20.传感器模块，用于采集环境数据；所述传感器模块包括温湿度传感器、光照度传感器、粉尘浓度传感器、可燃气体传感器和有毒气体传感器；所述环境数据包括生产车间内的温湿度、光照度、粉尘浓度、可燃气体浓度和有毒气体浓度；
21.所述无线传输模块，与所述传感器模块连接，用于将所述传感器模块采集的所述环境数据传输至所述分析模块。
22.可选地，所述分析模块还包括：
23.阈值判断单元，用于判断所述温湿度、所述光照度、所述粉尘浓度、所述可燃气体浓度或所述有毒气体浓度是否超出相应的设定阈值；
24.二级预警控制单元，与所述阈值判断单元连接，用于根据所述阈值判断单元的判断结果向所述预警模块发送二级预警信号。
25.可选地，所述预警模块包括：
26.一级预警单元，用于根据所述识别结果进行一级预警；
27.二级预警单元，用于根据所述二级预警信号进行所述二级预警。
28.可选地，所述一级预警单元为灯光报警器。
29.可选地，所述二级预警单元为蜂鸣报警器。
30.可选地，所述作业人员的安全帽上印有二维码；所述二维码内存储有作业人员信息。
31.可选地，所述分析模块还包括：
32.二维码识别单元，用于识别所述二维码内存储的作业人员信息，并根据所述作业人员信息判断所述作业人员是否是生产车间内的固定作业人员。
33.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
34.本发明的基于图像识别的车间安全监测系统，利用行走轨道、轨道小车和升降机构能够将视频监测单元运载至相应的危险区域进行巡检，还可通过固定式视频采集单元获取车间内视频，使得车间内部无盲区，基于高清变焦摄像头采集到的视频数据，结合计算机视觉目标检测算法，兼顾实时性与准确性，实时监控在车间内的危险区域的人员是否佩戴好安全帽，有效帮助企业提升车间内的安全管理水平，通过智能化和自动化监测和计算提升监测效率，同时也可以节省人力物力成本以及巡检时间，优化监测和检测流程。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为本发明提供的基于图像识别的车间安全监测系统结构图。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.本发明的目的是提供一种基于图像识别的车间安全监测系统，以提高车间安全监测的效率。
39.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
40.如图1所示，本发明提供的基于图像识别的车间安全监测系统，包括：
41.视频采集模块101，用于采集生产车间内的视频；所述视频采集模块包括固定式视频采集单元和移动式视频采集单元；所述固定式视频采集单元包括多个高清变焦摄像头；所述固定式视频采集单元固定于生产车间的预设位置处；所述移动式视频采集单元包括行走轨道、轨道小车、驱动子单元、升降机构以及视频监测子单元；所述轨道小车设置于所述行走轨道上；所述驱动子单元分别与所述轨道小车和所述升降机构连接，所述驱动子单元用于控制所述轨道小车的运动和所述升降机构的升降；所述视频监测子单元设置于所述升降机构上，所述视频监测子单元用于采集生产车间内的视频。在实际应用中，所述驱动子单元设置于控制箱内，控制箱中还包括电源，电源为驱动子单元供电。所述视频监测子单元包括截顶四棱锥和四个高清变焦摄像头。
42.在行走轨道的上侧边上间隔设置有竖向悬吊杆，并在竖向悬吊杆的顶端设有顶部安装板；轨道小车挂载在行走轨道上，并沿行走轨道行走；控制箱的顶部固定安装在轨道小车上；升降机构安装在控制箱的下侧面上，截顶四棱锥倒置式安装在升降机构的悬吊端上，由升降机构驱动截顶四棱锥升降运动。四个高清变焦摄像头分别设置于截顶四棱锥的四侧锥面上，主要监视吊物下面是否有人，或吊物是否会与其他物体碰撞。另外，所述固定式视
频采集单元固定于生产车间的预设位置处，能够360
°
无死角的采集生产车间内的视频。
43.传感器模块102，用于采集环境数据；所述传感器模块包括温湿度传感器、光照度传感器、粉尘浓度传感器、可燃气体传感器和有毒气体传感器；所述环境数据包括生产车间内的温湿度、光照度、粉尘浓度、可燃气体浓度和有毒气体浓度。所述可燃气体包括、氨、硫化氢等，所述有毒气体包括二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳等。在实际应用中，传感器模块102设置于所述轨道小车上，能够跟随轨道小车的运动监测任一位置的环境数据，并能够结合高清变焦摄像头采集的视频对异常环境数据的位置进行精准定位。
44.无线传输模块103，分别与所述视频采集模块101和所述传感器模块102连接，用于将所述视频采集模块采集的视频以及所述传感器模块采集的所述环境数据传输至分析模块。
45.分析模块104，与所述无线传输模块103连接，用于利用计算机视觉目标检测算法对所述视频进行分析，识别出生产车间的危险区域内是否有作业人员，并识别所述作业人员是否佩戴安全帽。所述危险区域为生产车间内吊物下方的区域。还用于判断所述温湿度、所述光照度、所述粉尘浓度、所述可燃气体浓度或所述有毒气体浓度是否超出相应的设定阈值。在实际应用中，将接收到的车间内视频导入检测模型中，通过计算机视觉目标检测算法进行分析和评估，识别出当前车间内是否存在有安全隐患。
46.在实际应用中，所述作业人员的安全帽上印有二维码；所述二维码内存储有作业人员信息。可通过二维码识别车间固定人员；或通过扫二维码和人脸识别车间访客。
47.所述分析模块还包括：
48.二维码识别单元，用于识别所述二维码内存储的作业人员信息，并根据所述作业人员信息判断所述作业人员是否是生产车间内的固定作业人员。
49.作为一个可选的实施方式，所述分析模块104包括：
50.视频分帧单元，用于对所述视频进行分帧处理，并提取设定时间范围内的关键帧。
51.视频帧预处理单元，与所述视频分帧单元连接，用于剔除所述关键帧中模糊、抖动的视频帧，得到清晰的视频帧。
52.检测单元，与所述视频帧预处理单元连接，用于利用计算机视觉目标检测算法对所述清晰的视频帧进行分析，识别出生产车间的危险区域内是否有作业人员，并识别所述作业人员是否佩戴安全帽。
53.一级预警控制单元，与所述检测单元连接，用于根据所述检测单元的识别结果向所述预警模块发送一级预警信号。
54.阈值判断单元，用于判断所述温湿度、所述光照度、所述粉尘浓度、所述可燃气体浓度或所述有毒气体浓度是否超出相应的设定阈值。
55.二级预警控制单元，与所述阈值判断单元连接，用于根据所述阈值判断单元的判断结果向所述预警模块发送二级预警信号。
56.在实际应用中，本发明的分析模块104对采集的视频的处理步骤如下：
57.s101：高清摄像头采集车间内的视频数据。
58.s102：对采集的视频数据进行压缩存储，同时对一定时间范围内的视频进行分帧处理，提取关键帧。
59.s103：对提取的关键帧进行预处理，若该帧抖动模糊，则返回s102重新提取关键
帧；若该帧不抖动模糊，则进行下一步处理。
60.s104：对经过预处理的关键视频帧进行检测，首先通过计算机视觉目标检测，发现视频帧范围内的人体；再根据目标跟踪，对人体进行跟踪，当发现人体进入规定的危险区域时，截取该人体一定范围内的图像，进行是否佩戴安全帽的检测，并进行标识。
61.s105：根据s104的检测数据(识别结果)，来判断是否进行告警，并向用户发送告警信息。
62.通过图像识别技术进行系统安全预警，系统平台通过电话、微信小程序、短信等方式通知对应负责人进行安全预防监测，更有效的降低安全隐患，提高安全管理和工作效率，保证了操作人员的安全。
63.预警模块105，与所述分析模块104连接，用于根据所述分析模块104的识别结果进行预警。在实际应用中，预警模块可以通过电话、微信小程序、短信等方式通知对应用户进行安全预防监测。
64.作为一个可选的实施方式，所述预警模块105包括：
65.一级预警单元，用于根据所述识别结果进行一级预警。在实际应用中，所述一级预警单元根据一级预警信号进行一级预警。所述一级预警单元为灯光报警器。
66.二级预警单元，用于根据所述二级预警信号进行所述二级预警。所述二级预警单元为蜂鸣报警器。
67.本发明的基于图像识别的车间安全监测系统进行一级预警时，能够提醒作业人员佩戴安全帽，尽量避免安全事故的发生。当进行二级预警时，能够提醒车间内的作业人员，车间内温湿度过高、光照度过高、粉尘浓度过高、有毒气体浓度过高或者可燃气体浓度过高，存在安全隐患，作业人员能够及时进行处理，提高了监测效率，保障了车间内作业人员的安全。
68.本发明的基于图像识别的车间安全监测系统，利用行走轨道、轨道小车和升降机构能够将视频监测单元运载至相应的危险区域进行巡检，基于高清摄像头采集到的视频数据，结合计算机视觉目标检测算法，兼顾实时性与准确性，实时监控在车间内的危险区域的人员是否佩戴好安全帽，有效帮助企业提升车间内的安全管理水平，通过智能化和自动化监测和计算提升监测效率，同时也可以节省人力物力成本以及巡检时间，优化监测和检测流程。
69.另外，本发明通过传感器模块的设置能够全面采集车间环境信息，避免出现火灾、爆炸等重大安全事故，通过视频设备与传感器配合，进一步提高监测效率；通过一级预警单元与二级预警单元，有效防止安全生产过程中错报、误报情况的发生；本发明方便工作人员及时的对车间生产的异常原因进行排查，有效防止车间生产的中断，保证车间生产安全顺利的进行。
70.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
71.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种基于图像识别的车间安全监测系统，其特征在于，包括：视频采集模块，用于采集生产车间内的视频；所述视频采集模块包括固定式视频采集单元和移动式视频采集单元；所述固定式视频采集单元包括多个高清变焦摄像头；所述固定式视频采集单元固定于生产车间的预设位置处；所述移动式视频采集单元包括行走轨道、轨道小车、驱动子单元、升降机构以及视频监测子单元；所述轨道小车设置于所述行走轨道上；所述驱动子单元分别与所述轨道小车和所述升降机构连接，所述驱动子单元用于驱动所述轨道小车的运动和所述升降机构的升降；所述视频监测子单元设置于所述升降机构上，所述视频监测子单元用于采集生产车间内的视频；无线传输模块，与所述视频采集模块连接，用于将所述视频采集模块采集的视频传输至分析模块；分析模块，与所述无线传输模块连接，用于利用计算机视觉目标检测算法对所述视频进行分析，识别出生产车间的危险区域内是否有作业人员，并识别所述作业人员是否佩戴安全帽；所述危险区域为生产车间内吊物下方的区域；预警模块，与所述分析模块连接，用于根据所述分析模块的识别结果进行预警。2.根据权利要求1所述的基于图像识别的车间安全监测系统，其特征在于，所述视频监测子单元包括截顶四棱锥和四个高清变焦摄像头；所述截顶四棱锥设置于所述升降机构上；所述高清变焦摄像头设置于所述截顶四棱锥的侧面。3.根据权利要求2所述的基于图像识别的车间安全监测系统，其特征在于，所述分析模块包括：视频分帧单元，用于对所述视频进行分帧处理，并提取设定时间范围内的关键帧；视频帧预处理单元，与所述视频分帧单元连接，用于剔除所述关键帧中模糊、抖动的视频帧，得到清晰的视频帧；检测单元，与所述视频帧预处理单元连接，用于利用计算机视觉目标检测算法对所述清晰的视频帧进行分析，识别出生产车间的危险区域内是否有作业人员，并识别所述作业人员是否佩戴安全帽；一级预警控制单元，与所述检测单元连接，用于根据所述检测单元的识别结果向所述预警模块发送一级预警信号。4.根据权利要求1所述的基于图像识别的车间安全监测系统，其特征在于，还包括：传感器模块，用于采集环境数据；所述传感器模块包括温湿度传感器、光照度传感器、粉尘浓度传感器、可燃气体传感器和有毒气体传感器；所述环境数据包括生产车间内的温湿度、光照度、粉尘浓度、可燃气体浓度和有毒气体浓度；所述无线传输模块，与所述传感器模块连接，用于将所述传感器模块采集的所述环境数据传输至所述分析模块。5.根据权利要求4所述的基于图像识别的车间安全监测系统，其特征在于，所述分析模块还包括：阈值判断单元，用于判断所述温湿度、所述光照度、所述粉尘浓度、所述可燃气体浓度或所述有毒气体浓度是否超出相应的设定阈值；二级预警控制单元，与所述阈值判断单元连接，用于根据所述阈值判断单元的判断结果向所述预警模块发送二级预警信号。
6.根据权利要求5所述的基于图像识别的车间安全监测系统，其特征在于，所述预警模块包括：一级预警单元，用于根据所述识别结果进行一级预警；二级预警单元，用于根据所述二级预警信号进行所述二级预警。7.根据权利要求6所述的基于图像识别的车间安全监测系统，其特征在于，所述一级预警单元为灯光报警器。8.根据权利要求6所述的基于图像识别的车间安全监测系统，其特征在于，所述二级预警单元为蜂鸣报警器。9.根据权利要求1所述的基于图像识别的车间安全监测系统，其特征在于，所述作业人员的安全帽上印有二维码；所述二维码内存储有作业人员信息。10.根据权利要求9所述的基于图像识别的车间安全监测系统，其特征在于，所述分析模块还包括：二维码识别单元，用于识别所述二维码内存储的作业人员信息，并根据所述作业人员信息判断所述作业人员是否是生产车间内的固定作业人员。

技术总结
本发明公开一种基于图像识别的车间安全监测系统，涉及车间安全监测领域，包括：视频采集模块用于采集生产车间内的视频；无线传输模块用于将视频采集模块采集的视频传输至分析模块；分析模块用于利用计算机视觉目标检测算法对视频进行分析，识别出生产车间的危险区域内是否有作业人员，并识别所述作业人员是否佩戴安全帽；预警模块用于根据分析模块的识别结果进行预警。本发明利用视频采集模块的行走轨道、轨道小车和升降机构能够将视频监测子单元运载至相应的危险区域进行巡检，基于高清变焦摄像头采集到的视频数据，结合计算机视觉目标检测算法进行车间安全监测，提升了监测效率。提升了监测效率。提升了监测效率。


技术研发人员：姜振军
受保护的技术使用者：浙江江山变压器股份有限公司
技术研发日：2023.02.09
技术公布日：2023/5/17