基于5G技術的煤場環境智能監控系統的制作方法

本發明涉及智能監控，特別涉及基于5g技術的煤場環境智能監控系統。

背景技術：

1、傳統的煤場環境監控可能主要依賴于人工巡檢和固定的監測設備，通常存在通信速率低、監控范圍有限、圖像分析處理不足等問題。現關于煤場環境智能監控系統，公開號為：cn114003068b的中國專利公開了一種基于無人機的電廠煤場溫度監控系統及方法，包括地面站系統、無人機系統、環境數據采集系統以及數據處理系統；無人機系統包括無人機、定位系統、紅外測溫儀以及攝像機；地面站系統獲取無人機的預設飛行路線；無人機的控制系統控制無人機按照無人機的預設飛行路線飛行；定位系統獲取無人機的實時位置信息；紅外測溫儀采集電廠煤場的表面溫度信息；攝像機采集電廠煤場的圖像信息；環境數據采集系統采集電廠煤場的環境數據；數據處理系統根據電廠煤場的圖像信息、電廠煤場的表面溫度信息以及電廠煤場的環境數據，得到煤堆電廠煤場的煤堆溫度分布數據。相較現有方式，極大地節省了人力，實現了對煤場溫度的實時監控。

2、現有技術中，雖然極大地節省了人力，但仍存在無人機監控范圍有限，容易出現監控死角，且成本較高，數據傳輸速度慢，處理分析能力不足的問題，無法及時有效地發現和處理煤場自燃等安全隱患。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供基于5g技術的煤場環境智能監控系統，根據煤場環境的實時狀況進行合理配置和調度，確保煤場環境始終保持在安全、健康的范圍內，提高煤場環境的整體質量，以解決上述背景技術中提出的問題。

2、為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

3、基于5g技術的煤場環境智能監控系統，包括：

4、前端檢測單元，用于：

5、將不少于一個的紅外雙視在線監測裝置布設在煤場監測環境中，實時獲取環境監控數據，并基于5g網絡將獲取的環境監控數據傳輸至中心控制單元，同時接收并執行中心控制單元發出的控制指令，控制智能監測終端做出響應；

6、其中，所述紅外雙視在線監測裝置包括紅外熱成像儀和可見光攝像機，紅外熱成像儀用于獲取煤堆的紅外熱圖像，可見光攝像機用于獲取可見光視頻圖像；

7、中心控制單元，用于讀取所述環境監控數據，對接收到的紅外熱圖像進行處理與分析，獲取自燃隱患點，并發出控制指令控制自然隱患點所在終端發出預警警報；

8、智能監測終端，包括查詢終端、操控站和分析終端，用于通過網絡實時調閱監測前端單元獲取的環境監控數據，根據用戶需求生成各類報表進行可視化展示。

9、進一步的，前端檢測單元，包括：

10、紅外成像模塊，用于基于紅外熱成像儀持續掃描煤場，捕獲紅外熱輻射并生成紅外熱圖像，并對采集到的紅外熱圖像進行預處理；

11、測溫模塊，用于從預處理后的紅外熱圖像中提取溫度數據，對提取的溫度數據進行校準，消除環境因素，對測溫結果的影響，獲得校準后的溫度數據；

12、通信控制模塊，用于將預處理后的紅外熱圖像和校準后的溫度數據基于時間戳打包生成環境監控數據，基于紅外熱成像儀的ip數據進行編碼，采用5g網絡將編碼后的環境監控數據實時傳輸至中心控制單元；

13、通信控制模塊，還用于實時監聽中心控制單元發送的控制指令，接收到控制指令后，進行解析并根據指令內容執行相應的操作。

14、進一步的，通信控制模塊，還包括：

15、配置并測試智能監測終端所需的網絡連接，并為每個紅外雙視在線監測裝置分配唯一的網絡地址，設置系統運行的初始參數；

16、基于所述唯一的網絡地址對各紅外熱像儀進行校準，確定每個紅外雙視在線監測裝置的監測點并進行編號，根據每個監測點的距離和拍攝需求，設定各紅外熱像儀的焦距；

17、為每個紅外熱成像儀搭載一個云臺，根據所述確定的監測點規劃云臺的巡航路徑，按照規劃的巡航路徑，控制云臺按照預設的監測點進行移動和拍攝。

18、進一步的，中心控制單元，包括：

19、數據讀取模塊，用于對所述環境監控數據進行讀取，確定環境監控數據的數據類型，并基于所述環境監控數據的數據類型進行分類，獲取紅外熱圖像數據、溫度數據、視頻流數據和設備狀態數據；

20、數據處理模塊，用于對比分析紅外熱圖像和溫度數據，結合視頻流數據進行輔助判斷，識別出存在自燃隱患點的位置和范圍，確定自燃隱患點的嚴重程度；

21、終端控制模塊，用于根據識別出的自燃隱患點的嚴重程度和位置，制定對應的預警策略，生成相應的控制指令，并將生成的控制指令通過5g網絡發送至前端檢測單元。

22、進一步的，數據處理模塊，包括：

23、紅外圖像處理子模塊，用于將紅外熱圖像數據中的溫度數據特征提取目標關鍵特征，所述目標關鍵特征包括溫度分布和熱點區域，根據提取出的目標關鍵特征分析煤堆的溫度變化趨勢，判斷是否存在異常溫度區域；

24、視頻監控處理子模塊，用于對視頻流數據進行處理，并對處理后的視頻流數據進行圖像識別，判斷是否存在異常；

25、防火預警子模塊，用于基于紅外圖像處理子模塊和視頻監控處理子模塊的判斷結果進行綜合判斷和預警，觸發預警機制，同時，向相關人員發送報警信息。

26、進一步的，紅外圖像處理子模塊，具體為：

27、對外熱圖像數據的像素值進行解碼，將像素值轉換為對應的溫度值，構建溫度數據矩陣，其中，每個像素位置對應一個溫度值；

28、基于獲取到的溫度數據計算整個煤堆區域的平均溫度，分析溫度數據的統計特性，確定溫度分布的離散程度和形狀；

29、根據煤堆的正常溫度范圍和自燃預警標準設定溫度閾值，遍歷溫度數據矩陣標記處超過所述溫度閾值的像素點，構成潛在的熱點區域；

30、對連續多幀紅外熱圖像進行時間序列分析，確定溫度數據的變化特征，并基于時間序列預測模型進行溫度預測，確定潛在的異常溫度區域；

31、基于潛在的熱點區域和潛在的異常溫度區域綜合判斷是否存在異常溫度區域，并確定異常溫度區域在所述外熱圖像數據中的位置和范圍。

32、進一步的，視頻監控處理子模塊，具體為：

33、當提取視頻流數據后對視頻流數據進行分幀處理，得到目標圖像，獲取目標圖像對應的像素值，并根據目標圖像對應的像素值確定目標圖像的監控區域面積；

34、基于監控區域面積確定紅外圖像處理子模塊中檢測到的異常溫度區域在處理后的視頻流數據中的位置，對視頻流數據中的位置進行圖像識別，判斷所述視頻流數據中是否存在異常。

35、進一步的，智能監測終端，包括：

36、查詢統計模塊，用于對所有的環境監測數據進行實時查詢和歷史數據的統計與分析，提供環境監測數據的關聯、查詢、統計和分析功能；

37、報表生成模塊，用于根據查詢統計模塊提供的數據，生成包含詳細信息和統計結果的報表，并根據用戶的需求生成各類報表，進行可視化展示；

38、后臺管理模塊，用于實時調閱監測前端單元獲取的環境監控數據，實時監管各終端的網絡連接狀態和設備運行狀態。

39、進一步的，根據所述確定的監測點規劃云臺的巡航路徑，包括：

40、將煤場區域劃分為多個監控區域，確定每個監測點的位置坐標，根據位置坐標確定每個監控區域的監測點分布情況；

41、根據每個監控區域的監測點分布情況和區域建筑構造情況以及每個監控區域內各個監測點之間的直線距離確定每個監控區域的巡航增益；

42、基于每個監控區域的巡航增益確定云臺在每個監控區域內的巡航路徑類型，所述巡航路徑類型包括：直線巡航和曲線巡航；

43、將巡航路徑類型為直線巡航的第一監控區域中第一監測點的直線距離設置為云臺的直線巡航路徑；

44、根據巡航路徑類型為曲線巡航的第二監控區域中第二監測點之間的相對位置關系設置多條曲線巡航路徑；

45、獲取每條曲線續航路徑的路徑點，根據路徑點結算云臺的巡航姿態，根據云臺的巡航姿態選擇出符合姿態需求的第一曲線巡航路徑；

46、獲取煤場區域中的多個重點監測區域，獲取云臺在每條第一曲線巡航路徑上對于每個重點監測區域的視覺特征；

47、根據確定每條第一曲線巡航路徑中的視覺沖突路徑點并確定視覺沖突路徑點占所有路徑點的比例；

48、選擇出比例小于等于預設比例值的第二曲線巡航路徑，計算每條第二曲線巡航路徑的避障風險系數；

49、選擇出每個第二監控區域中避障風險系數最小的第三曲線巡航路徑作為該第二監控區域的曲線巡航路徑；

50、將所有直線巡航路徑和曲線巡航路徑按照監控區域相對位置關系進行整合獲取云臺的整體巡航路徑。

51、進一步的，計算每條第二曲線巡航路徑的避障風險系數，包括：

52、獲取每條第二曲線巡航路徑上的障礙物數量和每個障礙物的面積；

53、根據每個障礙物的面積確定云臺在不脫離每條第二曲線巡航路徑的路徑邊界避險難度指數；

54、根據云臺在不脫離每條第二曲線巡航路徑的路徑邊界避險難度指數計算出每條第二曲線巡航路徑的避障風險系數：

55、

56、其中，si表示為第i條第二曲線巡航路徑的避障風險系數，βi表示為第i條第二曲線巡航路徑的彎曲系數，mi表示為第i條第二曲線巡航路徑中障礙物的數量，j表示為第j個障礙物，dj表示為云臺在經過第j個障礙物時不脫離第i條第二曲線巡航路徑的路徑邊界的避險難度系數，μj表示為云臺在對第j個障礙物進行避障時所需要的姿態穩定增益因子。

57、與現有技術相比，本發明的有益效果是：

58、基于5g網絡實時傳輸煤場內的各種環境數據，為管理者提供了關于煤場環境狀況的實時反饋，有助于及時發現和處理潛在的安全隱患，根據煤場環境的實時狀況進行合理配置和調度，確保煤場環境始終保持在安全、健康的范圍內，提高煤場環境的整體質量，通過數據可視化技術，將煤場環境數據以圖表、動畫等形式展示給管理者，使其能夠直觀地了解煤場環境狀況。