一种水泥生产作业安全在线实时智能监测预警管理系统的制作方法

1.本发明属于水泥生产作业安全监测管理技术领域，示例性地，涉及一种水泥生产作业安全在线实时智能监测预警管理系统。


背景技术：

2.水泥作为现代建筑混凝土中不可或缺的重要原料，在建筑施工的整体质量中有着举足轻重的作用。近年来，伴随着我国各地施工的建筑工程数量急剧增多，对水泥的需求量也相应增加。在这种情况下，各种规模的水泥企业如雨后春笋地发展起来，但水泥的生产作业过程会产生大量的危害气体，如氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳，当这些危害气体超标时，一方面会使在水泥生产作业区域操作的工作人员被动吸入危害气体，导致中毒事件，影响工作人员的身体健康，另一方面这些危害气体中的可燃气体在遇明火时会发生火灾、爆炸事故，不仅给工作人员造成生命伤害，还会给企业带来不可估量的经济损失。因此对水泥生产作业过程进行实时在线安全监测预警是非常有必要的。
3.然而目前很多水泥企业建立的安全监测预警机制在横向监测指标方面和纵向预警处理方面存在以下缺陷：
4.1.安全监测指标过于单一：目前水泥企业在水泥生产过程大多只对水泥生产作业区域的危害气体含量和生产过程应用到的各生产设备进行安全监测，忽略了对生产作业区域的潜在环境隐患的监测识别，例如明火、烟雾对应的自然环境隐患，抽烟、喝酒对应的工作人员行为环境隐患，这些潜在环境隐患若没有及时识别到，就会形成危险源，给水泥生产作业造成重大安全事故，因此单纯只对危害气体、生产设备这些明显的监测指标进行监测极易导致监测疏漏；
5.2.缺乏预警后续自动处理：目前水泥企业在水泥生产过程中当监测到危害气体超标或异常生产设备时，都只是在进行预警之后就结束了，后续是由相关管理人员进行主动处理，对于一些异常预警，例如异常生产设备的运行状态预警，当异常生产设备的运行状态异常程度较高时，直接由相关管理人员前往处理，需要一定的时间，很可能在前往处理过程中会扩大异常情况，导致安全事故提前发生，在这种情况下，如果能够对预警的异常生产设备进行异常程度自动提前分析，就能够根据分析结果进行提前自动关闭异常生产设备，从而能够避免异常情况的扩大。
6.综上可见，目前很多水泥企业建立的安全监测预警机制体现的监测预警功能不够全面，导致监测预警水平低下，难以有效保障水泥生产作业空间的设备安全和人员安全。


技术实现要素：

7.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
8.一种水泥生产作业安全在线实时智能监测预警管理系统，包括：
9.安全监控设备设置模块，用于在水泥生产作业过程应用到的各生产设备所在生产区域设置视频监控端，在水泥生产作业空间均匀布设检测点，并将其进行编号，同时在各检
测点设置危害气体监测端；
10.生产区域安全监测模块，分别与安全监控设备设置模块和安全数据库连接，用于通过各生产设备对应生产区域内的视频监控端实时对相应生产区域内的生产隐患指标进行监测，其中安全隐患指标包括生产设备实际运行状态、生产区域工作人员存在数量和潜在环境隐患参数；
11.危害气体安全监测模块，与安全监控设备设置模块连接，用于通过水泥生产作业空间各检测点设置的危害气体监测端对危害气体含量进行监测；
12.预警判别分析模块，用于分别与生产区域安全监测模块、危害气体安全监测模块和安全数据库连接，用于将监测的各生产设备对应生产区域内的生产隐患指标进行预警判别，进而发出针对性的预警信号；
13.预警判别分析模块还对监测的水泥生产作业空间内各检测点的危害气体含量进行预警判别，从中筛选出需要进行预警的检测点及其对应的预警危害气体，并发出危害气体超标预警信号；
14.安全数据库，用于存储各种生产设备对应的关键运行部位，存储生产设备对应的正常运行状态，并存储各生产设备对应生产区域允许容纳的最大工作人员数量；
15.预警后续自动处理终端，与预警判别分析模块连接，用于由安全总控中心根据发出的预警信号进行后续自动处理。
16.基于上述改进的技术方案，所述视频监控端包括视频监控摄像机和定位仪，危害气体监测端为危害气体传感器。
17.基于上述改进的技术方案，所述潜在环境隐患参数包括自然环境隐患参数和行为环境隐患参数。
18.基于上述改进的技术方案，所述生产区域安全监测模块包括生产设备实际运行状态监测单元、工作人员存在数量监测单元和生产区域潜在环境隐患监测单元。
19.基于上述改进的技术方案，所述生产设备实际运行状态监测单元用于对水泥生产作业过程应用到的各生产设备进行实际运行状态监测，其具体监测过程如下步骤：
20.s1:获取水泥生产作业过程应用到的各生产设备对应的名称，并将其与安全数据库中各种生产设备对应的关键运行部位进行匹配，得到水泥生产作业过程应用到的各生产设备对应的关键运行部位；
21.s2:根据各生产设备对应的关键运行部位，将各生产设备对应生产区域内的视频监控摄像机对准关键运行部位，并采集关键运行部位的运行图像；
22.s3:将各生产设备对应关键运行部位的运行图像进行运行状态特征提取，以此得到各生产设备对应的实际运行状态。
23.基于上述改进的技术方案，所述工作人员存在数量监测单元用于对各生产设备对应生产区域内存在的工作人员数量进行统计，其具体监测过程为通过各生产设备对应生产区域内的视频监控摄像机对该生产区域进行单个人体轮廓提取，并统计提取的人体轮廓数量，进而将其作为各生产设备对应生产区域内存在的工作人员数量。
24.基于上述改进的技术方案，所述生产区域潜在环境隐患监测单元用于对各生产设备对应生产区域内的潜在环境隐患参数进行监测，其具体监测过程如下步骤：
25.第一步:统计各生产设备对应生产区域的空间体积，以此将对应的空间体积进行
分割，得到各子空间，分别调控各生产设备对应生产区域内视频监控摄像机的摄像角度，得到各摄像角度，使各摄像角度形成的摄像空间为各子空间；
26.第二步：设置摄像扫描路线，将各生产设备对应生产区域内的视频监控摄像按照摄像扫描路线对该生产区域对应的空间体积进行摄像扫描，得到各子空间对应的实时扫描图像；
27.第三步：将各子空间对应的实时扫描图像进行自然环境隐患参数识别，得到各生产设备对应生产区域内各子空间对应的自然环境隐患参数识别结果；
28.第四步：将各生产设备对应生产区域内各子空间对应的实时扫描图像进行人身体轮廓提取，若某子空间能够提取到人身体轮廓，则将该子空间记为重点子空间，此时从各生产设备对应生产区域内各子空间中筛选出重点子空间；
29.第五步：将重点子空间对应的实时扫描图像进行人手部位聚焦，并从聚焦的人手部位进行行为环境隐患参数识别，得到各生产设备对应生产区域内重点子空间的行为隐患参数识别结果。
30.基于上述改进的技术方案，所述对各生产设备对应生产区域内的生产隐患指标进行预警判别具体包括：
31.将各生产设备对应的实际运行状态与安全数据库中该生产设备对应的正常运行状态进行对比，若某生产设备对应实际运行状态对比不一致，则判断该生产设备存在运行异常，此时发出设备运行异常的预警信号；
32.将各生产设备对应生产区域内存在的工作人员数量与安全数据库中各生产设备对应生产区域允许容纳的最大工作人员数量进行对比，若某生产设备对应生产区域内存在的工作人员数量大于允许容纳的最大工作人员数量，则判断该生产设备对应生产区域存在人员进出异常，此时发出人员进出异常的预警信号；
33.对各生产设备对应生产区域内各子空间对应的自然环境隐患参数识别结果进行解析，若某生产设备对应生产区域内某子空间能够识别到自然环境隐患参数，则判断该生产设备对应生产区域存在火灾隐患，此时发出火灾预警信号；
34.对各生产设备对应生产区域内重点子空间的行为隐患参数识别结果进行解析，若某生产设备对应生产区域内重点子空间能够识别到行为隐患参数，则判断该生产设备对应生产区域存在工作行为异常，此时发出工作行为异常的预警信号。
35.基于上述改进的技术方案，所述由安全总控中心根据发出的预警信号进行后续自动处理的具体执行过程包括以下步骤：
36.(1)当发出设备运行异常的预警信号时，记录运行异常的生产设备名称，并将该生产设备对应关键运行部位的运行图像传输到安全总控中心的显示终端，同时根据运行图像进行运行异常程度分析，进而根据分析结果判别该生产设备是否执行关闭，若判断结果为需要执行关闭时，对该生产设备自动执行关闭操作；
37.(2)当发出人员进出异常的预警信号时，记录人员进出异常所在生产区域对应的生产设备名称，并将该生产设备名称和该生产设备对应生产区域内存在的工作人员数量传输到安全总控中心的显示终端，同时调派该生产设备的管理人员进行人员进出限制管理；
38.(3)当发出火灾预警信号时，记录火灾隐患所在生产区域的生产设备名称，并通过定位仪对火灾隐患所在生产区域内子空间的地理位置，进而将火灾隐患所在生产区域的生
产设备名称、子空间地理位置和该子空间对应的实时扫描图像传输到安全总控中心的显示终端，以此通过子空间地理位置调派就近的救援人员，通过该子空间对应的实时扫描图像评估火灾隐患程度，以此对救援工具种类的选择进行预测；
39.(4)当发出工作行为异常的预警信号时，记录工作行为异常所在生产区域的生产设备名称，并通过定位仪对工作行为异常所在生产区域内重点子空间的地理位置，进而将工作行为异常所在生产区域的生产设备名称、重点子空间地理位置传输到安全总控中心的显示终端，同时调派该生产设备的管理人员进行人员工作行为管控；
40.(5)当发出危害气体超标预警信号时，记录需要进行预警的检测点编号，并将需要进行预警的检测点编号及其对应的预警危害气体传输到安全总控中心的显示终端，以此进行危害气体的净化处理。
41.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
42.(1)本发明通过在水泥生产作业过程应用到的各生产设备所在生产区域设置视频监控端，以此对相应生产区域内的生产设备实际运行状态、生产区域工作人员存在数量和潜在环境隐患参数进行监测，同时在水泥生产作业空间均匀设置危害气体监测端，以此对水泥生产作业空间危害气体含量进行监测，这种监测方式不仅能够对明显的监测指标进行监测，又能够对潜在的监测指标进行监测，实现了对水泥生产作业过程的全范围安全监测，在横向安全监测指标方面扩展了监测范围，大大弥补了目前水泥企业建立的安全监测预警机制存在安全监测指标过于单一的不足，有效弥补了监测疏漏情况的发生。
43.(2)本发明通过设置预警判别分析模块，将各生产设备对应生产区域内的生产隐患指标和水泥生产作业空间内各检测点的危害气体含量进行预警判别，并根据判别结果发出针对性的预警信号，一方面便于预警内容的相互区别，另一方面为后续进行预警自动处理调取符合的处理方式。
44.(3)本发明在发出预警信号之后，由安全总控中心根据发出的预警信号进行后续自动处理，增加了发出预警信号后的处理操作，使得安全监测预警机制在纵向预警处理方面更加完整、圆满，同时能够根据自动处理操作得到预警内容的严重程度，进而由此进行紧急处理，避免直接由相关管理人员进行处理因受处理时长限制造成的异常情况扩大现象，有利于保障水泥生产作业的设备安全。
附图说明
45.利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
46.图1为本发明的系统连接结构示意图；
47.图2为本发明的生产区域安全监测模块结构示意图。
具体实施方式
48.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。
49.请参阅图1，一种水泥生产作业安全在线实时智能监测预警管理系统，包括：
50.安全监控设备设置模块，用于在水泥生产作业过程应用到的各生产设备所在生产区域设置视频监控端，其中视频监控端包括视频监控摄像机和定位仪，在水泥生产作业空间均匀布设检测点，并将其进行编号，同时在各检测点设置危害气体监测端，其中危害气体监测端为危害气体传感器，这里的危害气体传感器具体包括氮氧化物传感器、二氧化硫传感器、一氧化碳传感器。
51.在本发明的一个具体实施例中，通过在水泥生产作业过程应用到的各生产设备所在生产区域设置视频监控端，在水泥生产作业空间设置危害气体传感器，以此采用机器视觉技术实现了对水泥生产作业的智能安全监测，相比较人工监测，该监测方式更加精准可靠，且能够体现监测的在线实时性。
52.生产区域安全监测模块，分别与安全监控设备设置模块和安全数据库连接，用于通过各生产设备对应生产区域内的视频监控端实时对相应生产区域内的生产隐患指标进行监测，其中安全隐患指标包括生产设备实际运行状态、生产区域工作人员存在数量和潜在环境隐患参数，这里提到的潜在环境隐患参数包括自然环境隐患参数和行为环境隐患参数，具体地，自然环境隐患参数包括明火、烟雾等，行为环境隐患参数包括抽烟、喝酒、打瞌睡等。
53.请参阅图2，在具体实施例中，生产区域安全监测模块包括生产设备实际运行状态监测单元、工作人员存在数量监测单元和生产区域潜在环境隐患监测单元。
54.生产设备实际运行状态监测单元用于对水泥生产作业过程应用到的各生产设备进行实际运行状态监测，其具体监测过程如下步骤：
55.s1:获取水泥生产作业过程应用到的各生产设备对应的名称，并将其与安全数据库中各种生产设备对应的关键运行部位进行匹配，得到水泥生产作业过程应用到的各生产设备对应的关键运行部位；
56.需要说明的是，本实施例提到的生产设备对应的关键运行部位，具体为对于一些存在取料送料的生产设备，例如取料机、堆料机、给料机，其对应的关键运行部位为下料口，对于一些存在皮带操作的生产设备，例如配料皮带机、取料皮带机，其对应的关键运行部位为皮带；
57.s2:根据各生产设备对应的关键运行部位，将各生产设备对应生产区域内的视频监控摄像机对准关键运行部位，并采集关键运行部位的运行图像；
58.s3:将各生产设备对应关键运行部位的运行图像进行运行状态特征提取，以此得到各生产设备对应的实际运行状态。
59.本发明实施例以生产设备对应关键部位的实际运行状态作为生产设备的实际运行状态，这是由于关键部位最能体现生产设备在水泥生产作业过程起到的作用，因此关键部位的实际运行状态最具代表性。
60.工作人员存在数量监测单元用于对各生产设备对应生产区域内存在的工作人员数量进行统计，其具体监测过程为通过各生产设备对应生产区域内的视频监控摄像机对该生产区域进行单个人体轮廓提取，并统计提取的人体轮廓数量，进而将其作为各生产设备对应生产区域内存在的工作人员数量。
61.生产区域潜在环境隐患监测单元用于对各生产设备对应生产区域内的潜在环境隐患参数进行监测，其具体监测过程如下步骤：
62.第一步:统计各生产设备对应生产区域的空间体积，以此将对应的空间体积进行分割，得到各子空间，分别调控各生产设备对应生产区域内视频监控摄像机的摄像角度，得到各摄像角度，使各摄像角度形成的摄像空间为各子空间；
63.第二步：设置摄像扫描路线，将各生产设备对应生产区域内的视频监控摄像按照摄像扫描路线对该生产区域对应的空间体积进行摄像扫描，得到各子空间对应的实时扫描图像；
64.本发明实施例中设置的摄像扫描路线能够使视频监控摄像机对各子空间均进行扫描；
65.第三步：将各子空间对应的实时扫描图像进行自然环境隐患参数识别，得到各生产设备对应生产区域内各子空间对应的自然环境隐患参数识别结果；
66.第四步：将各生产设备对应生产区域内各子空间对应的实时扫描图像进行人身体轮廓提取，若某子空间能够提取到人身体轮廓，则将该子空间记为重点子空间，此时从各生产设备对应生产区域内各子空间中筛选出重点子空间；
67.第五步：将重点子空间对应的实时扫描图像进行人手部位聚焦，并从聚焦的人手部位进行行为环境隐患参数识别，得到各生产设备对应生产区域内重点子空间的行为隐患参数识别结果。
68.危害气体安全监测模块，与安全监控设备设置模块连接，用于通过水泥生产作业空间各检测点设置的危害气体监测端对危害气体含量进行监测，其中危害气体包括氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳等。
69.本发明实施例通过在水泥生产作业过程应用到的各生产设备所在生产区域设置视频监控端，以此对相应生产区域内的生产设备实际运行状态、生产区域工作人员存在数量和潜在环境隐患参数进行监测，同时在水泥生产作业空间均匀设置危害气体监测端，以此对水泥生产作业空间危害气体含量进行监测，这种监测方式不仅能够对明显的监测指标进行监测，又能够对潜在的监测指标进行监测，实现了对水泥生产作业过程的全范围安全监测，在横向安全监测指标方面扩展了监测范围，大大弥补了目前水泥企业建立的安全监测预警机制存在安全监测指标过于单一的不足，有效弥补了监测疏漏情况的发生。
70.预警判别分析模块，用于分别与生产区域安全监测模块、危害气体安全监测模块和安全数据库连接，用于将监测的各生产设备对应生产区域内的生产隐患指标进行预警判别，进而发出针对性的预警信号，具体判别过程包括：
71.将各生产设备对应的实际运行状态与安全数据库中该生产设备对应的正常运行状态进行对比，若某生产设备对应实际运行状态对比不一致，则判断该生产设备存在运行异常，此时发出设备运行异常的预警信号；
72.在一个具体实施例中，对于一些存在取料送料的生产设备，例如取料机、堆料机、给料机，其对应的正常运行状态为下料口的下料畅通状态，若该生产设备对应的实际运行状态为下料堵塞状态，则表明该生产设备存在运行异常，再一个具体实施例中，对于一些存在皮带操作的生产设备，例如配料皮带机、取料皮带机，其对应的正常运行状态为皮带在传送轨道上的标准运行状态，若该生产设备对应的实际运行状态为皮带偏移状态，则表明该
生产设备存在运行异常。
73.将各生产设备对应生产区域内存在的工作人员数量与安全数据库中各生产设备对应生产区域允许容纳的最大工作人员数量进行对比，若某生产设备对应生产区域内存在的工作人员数量大于允许容纳的最大工作人员数量，则判断该生产设备对应生产区域存在人员进出异常，此时发出人员进出异常的预警信号；
74.对各生产设备对应生产区域内各子空间对应的自然环境隐患参数识别结果进行解析，若某生产设备对应生产区域内某子空间能够识别到明火或烟雾，或两者均能识别到，则判断该生产设备对应生产区域存在火灾隐患，此时发出火灾预警信号；
75.对各生产设备对应生产区域内重点子空间的行为隐患参数识别结果进行解析，若某生产设备对应生产区域内重点子空间能够识别到抽烟或喝酒或打瞌睡行为等，则判断该生产设备对应生产区域存在工作行为异常，此时发出工作行为异常的预警信号。
76.预警判别分析模块还对监测的水泥生产作业空间内各检测点的危害气体含量进行预警判别，具体判断方式为将各检测点的危害气体含量与安全数据库中各种危害气体对应的安全含量进行对比，若某检测点的某种危害气体含量超过该种危害气体对应的安全含量，则判断该检测点需要预警，该种危害气体记为预警危害气体，从中筛选出需要进行预警的检测点及其对应的预警危害气体，并发出危害气体超标预警信号。
77.本发明实施例通过设置预警判别分析模块，将各生产设备对应生产区域内的生产隐患指标和水泥生产作业空间内各检测点的危害气体含量进行预警判别，并根据判别结果发出针对性的预警信号，一方面便于预警内容的相互区别，另一方面为后续进行预警自动处理调取符合的处理方式。
78.安全数据库，用于存储各种生产设备对应的关键运行部位，存储生产设备对应的正常运行状态，并存储各生产设备对应生产区域允许容纳的最大工作人员数量，同时还存储各种危害气体对应的安全含量。
79.预警后续自动处理终端，与预警判别分析模块连接，用于由安全总控中心根据发出的预警信号进行后续自动处理，其具体执行过程包括以下步骤：
80.(1)当发出设备运行异常的预警信号时，记录运行异常的生产设备名称，并将该生产设备对应关键运行部位的运行图像传输到安全总控中心的显示终端，同时根据运行图像进行运行异常程度分析，进而根据分析结果判别该生产设备是否执行关闭，其具体分析过程为将异常生产设备对应关键运行部位的运行图像与该生产设备对应关键运行部位的正常运行图像进行对比，从中提取异常程度参数，举例来说，若异常生产设备为一些存在皮带操作的生产设备，该异常程度参数即为皮带的偏移位移，此时将异常程度参数除以正常运行参数，得到运行异常程度值，对于一些存在皮带操作的生产设备，该生产设备对应的正常运行参数为皮带安全偏移位移，进而将异常生产设备对应的运行异常程度值与该异常生产设备对应允许的最大运行异常程度值进行对比，若大于允许的最大运行异常程度值，则判断需要执行关闭，此时对该生产设备自动执行关闭操作，同时及时调派该生产设备对应的维修管理人员进行前往处理，反之，则直接调派该生产设备对应的维修管理人员进行前往处理；
81.(2)当发出人员进出异常的预警信号时，记录人员进出异常所在生产区域对应的生产设备名称，并将该生产设备名称和该生产设备对应生产区域内存在的工作人员数量传
输到安全总控中心的显示终端，同时调派该生产设备的管理人员进行人员进出限制管理；
82.(3)当发出火灾预警信号时，记录火灾隐患所在生产区域的生产设备名称，并通过定位仪对火灾隐患所在生产区域内子空间的地理位置，进而将火灾隐患所在生产区域的生产设备名称、子空间地理位置和该子空间对应的实时扫描图像传输到安全总控中心的显示终端，以此通过子空间地理位置调派就近的救援人员，便于救援人员及时赶到，大大节约救援时间，从而间接减少火灾损失，通过该子空间对应的实时扫描图像评估火灾隐患程度，其具体评估方式为从该子空间对应的实时扫描图像中提取明火火焰面积或烟雾扩散面积，并将提取的明火火焰面积或烟雾扩散面积与实时扫描图像中显示的子空间对应的区域面积进行对比，计算明火火焰占比值或烟雾扩散占比值，并将其作为火灾隐患程度，以此对救援工具种类的选择进行预测，这样能够提前准备好适宜的救援工具进行救援，避免盲目选择救援工具使得选择的救援工具无法一次性对火灾进行救援造成的火灾持续性事故，进而无形之间增加了火灾损失；
83.(4)当发出工作行为异常的预警信号时，记录工作行为异常所在生产区域的生产设备名称，并通过定位仪对工作行为异常所在生产区域内重点子空间的地理位置，进而将工作行为异常所在生产区域的生产设备名称、重点子空间地理位置传输到安全总控中心的显示终端，同时调派该生产设备的管理人员进行人员工作行为管控；
84.(5)当发出危害气体超标预警信号时，记录需要进行预警的检测点编号，并将需要进行预警的检测点编号及其对应的预警危害气体传输到安全总控中心的显示终端，由此进行危害气体的净化处理，同时还对预警检测点位置处的工作人员进行驱散处理，从而避免预警检测点位置处的工作人员吸入危害气体导致中毒事件的发生。
85.本发明实施例在发出预警信号之后，由安全总控中心根据发出的预警信号进行后续自动处理，增加了发出预警信号后的处理操作，使得安全监测预警机制在纵向预警处理方面更加完整、圆满，同时能够根据自动处理操作得到预警内容的严重程度，进而由此进行紧急处理，避免直接由相关管理人员进行处理因受处理时长限制造成的异常情况扩大现象，有利于保障水泥生产作业的设备安全性。
86.本发明通过对目前水泥企业建立的安全监测预警机制在横向监测指标方面和纵向预警处理方面存在的缺陷进行改进，使其具有的监测预警功能更加全面，从而提升了其安全监测预警机制对应的监测预警水平，进而有效保障了水泥生产作业空间的设备安全和人员安全。
87.以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。