一种基于红外热成像技术的废液回收检测监控系统及方法
技术领域
本发明涉及危废处理领域，特别是涉及一种基于红外热成像技术的检测监控方法。
背景技术
根据《国家危险废物名录》，污染环境的液态废物种类极多，其涵盖HW05（木材防腐剂废物）、HW06（有机溶剂废物）、HW08（废矿物油）、HW09（废乳化液）、HW12（染料、涂料废物）、HW34（废酸）、HW35（废碱）和HW42（废有机溶剂）等等废物类别。罐（桶）是储存液态废物的常用容器。在废液回收过程中，判断其内的残余液量，一般只有在打开罐盖或桶盖后，才能观察和测量液面的高度和容量。但在废液回收过程中，这种传统的经验判断往往耗费大量的人力，也往往会出现意外，增加废液的回收和管理成本。各个贮存废液罐（桶）的合理化管理及调用是提高废液回收效率的重要手段，找到一种行之有效的罐（桶）装废液存量累计和分类方式是提高生产效率的关键。另外，危废贮运过程中容易发生火灾，因此在危废间内安装温度监测等报警系统尤为重要。
红外热成像技术即通过红外传感器接收位于一定距离的被测目标所发出的红外辐射，再由信号处理系统转变成为目标的视频热图像的一种技术，它将物体的热分布转换为可视图像，并在监视器上以灰度级或伪彩色显示出来，从而得到被测目标的温度分布场。红外热成像测温技术为非接触式测温，因其具有响应速度快、不破坏被测对象的温度场以及可在线检测某些难以接触或禁止接触的被测目标等特点，该技术得到了广泛应用。而红外热成像技术在危废收集-废液贮运方面的应用暂时还为空白。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于红外热成像技术的废液回收检测监控系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于红外热成像技术的废液回收检测监控系统，包括：在罐（桶）装废液入库通道侧面安装的图像采集装置；测控装置；报警装置；数据存储及传输装置；所述图像采集装置连接到测控装置，所述测控装置分别连接到报警装置、数据存储及传输装置。
所述测控装置对获取的热图进行图像滤波、图像增强、图像分割，将所述红外热成像数据转换为灰度图，通过罐（桶）壁的灰度在空间轴上的变化分析得到水平方向的液面温度轮廓曲线，根据所述轮廓曲线测量并记录废液的液面高度，累计废液存量。
所述测控装置将所述液面上下灰度变化值与预存在所述存储装置内的预设灰度变化值进行比对，判断废液的大致种类。
所述测控装置显示来自于所述图像采集装置所采集的红外热成像数据，根据所述红外热成像数据得到温度数值，将所述温度数值与预存在所述存储装置内的预设温度阈值进行比较，根据比较结果控制报警装置进行工作。
当所述温度数值大于所述预设温度阈值时，所述测控装置控制报警装置进行报警。
所述图像采集装置还用于采集液罐（桶）的可见光图像数据，所述测控装置用于显示所述可见光图像数据。
所述数据存储及传输装置将相关数据存储并上传至物联网平台。
一种利用所述的检测监控系统的检测监控方法，包括以下步骤：
⑴在罐（桶）装废液入库通道的侧面安装图像采集装置并采集液罐（桶）的红外热成像数据；
⑵所述测控装置显示所述红外热成像数据；
⑶所述测控装置将所述红外热成像数据转换为灰度图，通过罐（桶）壁的灰度在空间轴上的变化情况测量并记录废液的液面高度，累计废液存量；
⑷所述测控装置将所述液面上下灰度变化值与预存在所述存储装置内的预设灰度变化值进行比对，判断废液的大致种类；
⑸所述测控装置根据所述红外热成像数据得到液罐（桶）表面的温度数值；
⑹所述测控装置将所述温度数值与预存在所述存储装置内的预设温度阈值进行比较，根据比较结果控制报警装置进行工作；
⑺所述图像采集装置还用于采集液罐（桶）的可见光图像数据，所述显控装置用于显示所述可见光图像数据；
⑻所述数据存储及传输装置将相关数据存储并上传至物联网平台。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所述技术方案具有原理明确、设计简单的优点。通过罐（桶）壁灰度图的灰度变化检测废液的液面高度，累计废液存量；将所述液面上下灰度变化值与预设灰度变化值进行比对，判断废液的大致种类；当与图像采集装置所采集到的红外热成像数据相对应的液罐（桶）表面温度数值大于预设温度阈值时，则说明液罐（桶）表面的温度较高，很可能发生了火灾，这时，测控装置则会通过控制报警装置来进行报警，进一步的提醒用户前去查看并进行相应的消防工作。本发明可为罐（桶）装废液进行存量累计、分类及告警，将相关数据上传至物联网平台，实现了对危废收集-罐（桶）装废液贮运数字化、可视化、智能化的全天候实时检测监控。
附图说明
图1为是本发明的结构框图；
图2是本发明实施例的一个待测油罐表面红外热成像灰度图，灰度变化给出了一个很清晰的液面轮廓，图中白色方框可自动跟踪采框中的最高和最低温度；
图3为本发明实施例所述的基于红外热成像技术的检测监控方法的流程图。
具体实施方式
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：
一种基于红外热成像技术的废液回收检测监控系统，包括：在罐（桶）装废液入库通道侧面安装的图像采集装置；测控装置；报警装置；数据存储及传输装置；所述图像采集装置连接到测控装置，所述测控装置分别连接到报警装置、数据存储及传输装置。
所述测控装置对获取的热图进行图像滤波、图像增强、图像分割，将所述红外热成像数据转换为灰度图，通过罐（桶）壁的灰度在空间轴上的变化分析得到水平方向的液面温度轮廓曲线，根据所述轮廓曲线测量并记录废液的液面高度，累计废液存量。
所述测控装置将所述液面上下灰度变化值与预存在所述存储装置内的预设灰度变化值进行比对，判断废液的大致种类。
所述测控装置显示来自于所述图像采集装置所采集的红外热成像数据，根据所述红外热成像数据得到温度数值，将所述温度数值与预存在所述存储装置内的预设温度阈值进行比较，根据比较结果控制报警装置进行工作。
当所述温度数值大于所述预设温度阈值时，所述测控装置控制报警装置进行报警。
所述图像采集装置还用于采集液罐（桶）的可见光图像数据，所述测控装置用于显示所述可见光图像数据。
所述数据存储及传输装置将相关数据存储并上传至物联网平台。
一种利用所述的检测监控系统的检测监控方法，包括以下步骤：
⑴在罐（桶）装废液入库通道的侧面安装图像采集装置并采集液罐（桶）的红外热成像数据；
⑵所述测控装置显示所述红外热成像数据；
⑶所述测控装置将所述红外热成像数据转换为灰度图，通过罐（桶）壁的灰度在空间轴上的变化情况测量并记录废液的液面高度，累计废液存量；
⑷所述测控装置将所述液面上下灰度变化值与预存在所述存储装置内的预设灰度变化值进行比对，判断废液的大致种类；
⑸所述测控装置根据所述红外热成像数据得到液罐（桶）表面的温度数值；
⑹所述测控装置将所述温度数值与预存在所述存储装置内的预设温度阈值进行比较，根据比较结果控制报警装置进行工作；
⑺所述图像采集装置还用于采集液罐（桶）的可见光图像数据，所述显控装置用于显示所述可见光图像数据；
⑻所述数据存储及传输装置将相关数据存储并上传至物联网平台。
进一步的：
1）在本实施例中，图像采集装置主要用于采集液罐（桶）的红外热成像数据，其具体可包括红外热成像仪。
自然界所有温度在绝对零度（-273°C）以上的物体，都会辐射出电磁波。随着温度变化，电磁波的辐射强度与波长分布特性也随之改变，波长介于0.75μm到1000μm之间的电磁波被称为“红外线”，而人类视觉可见的“可见光”介于0.4μm到0.75μm。大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但是对3~5微米和8~14微米的红外线却是透明的。因此，这两个波段被称为红外线的“大气窗口”。我们利用这两个窗口，可以在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的恶劣环境，能够清晰地观察到前方的情况。此外，由于红外线对绝大部分的固体及液体物质的穿透能力极差，因此红外热成像检测是以测量物体表面的红外线辐射能量为主。使用红外热成像技术对液罐（桶）表面进行观测，利用有、无残余废液的液罐（桶）其表面温度的差异，能够有效地解决不开罐（桶）前提下显示残余液面的难点。
进一步的，在本实施例中，图像采集装置可为艾睿公司研制的IRay AM384实时温度监测在线式热像仪。
2）在本实施例中，图像采集装置所采集到的液罐（桶）的红外热成像数据会发送至测控装置，测控装置为具有数据处理能力以及显示能力的装置，例如：计算机。测控装置对图像采集装置所采集的热图进行图像滤波、图像增强、图像分割，将所述红外热成像数据转换为灰度图，通过罐（桶）壁的灰度在空间轴上的变化情况得到水平方向的液面温度轮廓曲线，根据所述轮廓曲线测量并记录废液的液面高度，累计废液存量。图2给出了一个待测油罐的热图像示例。
3）在本实施例中，测控装置还可将所述液面上下灰度变化值与预存在所述存储装置内的预设灰度变化值进行比对，判断废液的大致种类。
具体的，利用所述图像采集装置，在不同的环境温度条件下，测量贮存了不同种类废液液罐（桶）的表面灰度图，得到各不同种类废液在不同环境温度下液面上下灰度值的变化量，将所得数据预存在存储装置内。实际测量时，可将特定环境温度下废液液面上下的灰度变化值与预存在所述存储装置内的预设灰度变化值进行比对，判断废液的大致种类。
进一步的，在本实施例中，环境温度测量装置可为数字温度传感器。
4）在本实施例中，测控装置根据所述红外热成像数据得到液罐（桶）表面的温度数值。
进一步的，测控装置可将所述温度数值与预存在存储装置内的预设温度阈值进行比较，根据比较结果控制报警装置进行工作，在这里，预设温度阈值可由用户自行进行设定，其具体数值本实施例对此不做具体限定。
进一步的，当所述温度数值大于所述预设温度阈值时，所述测控装置控制报警装置进行报警。
具体的，当与图像采集装置所采集到的红外热成像数据相对应的温度数值大于预设温度阈值时，则说明液罐（桶）表面的温度较高，很可能发生了火灾，这时，测控装置则会通过控制报警装置来进行报警，进一步的提醒用户前去查看并进行相应的消防工作。
5）在本实施例中，所述图像采集装置还用于采集液罐（桶）的可见光图像数据，所述测控装置用于显示所述可见光图像数据。
具体的，图像采集装置还可包括可见光图像采集器，需要说明的，照相机和摄像机成像得到的图像，都是可见光图像。
在本实施例中，图像采集装置可在采集液罐（桶）的热红外成像数据的同时，同步采集液罐（桶）的可见光图像数据，并将可见光图像数据与热红外成像数据同时发送至测控装置进行显示，这样，用户在通过观看与热红外成像数据所对应的热图时，可通过对比与可见光图像数据对应的可见光图像来得到其热图所对应的液罐（桶）的相应位置，当热图中液罐（桶）表面的温度数值大于预设温度阈值时，用户也就能够通过可见光图像来清楚地获悉液罐（桶）的哪一个位置的温度较高，进一步做出相应的火灾防备工作。
6）在本实施例中，报警装置可为灯光报警器和/或声音报警器。
7）在本实施例中，测控装置将对罐（桶）装废液进行存量累计、分类和告警。
8）在本实施例中，数据传输装置将相关数据上传至物联网平台。
进一步的，在本实施例中，存储装置可为安装在测控装置上的移动硬盘等。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
