【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及工廠管理領(lǐng)域，尤其涉及一種用于智慧工廠的智能管理系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、工業(yè)4.0是智能化的時代，以物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，把人工智能作為機器判斷的載體，使生產(chǎn)過程變得高度智能化。其中的智能制造格外受到生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注，其把現(xiàn)代的傳感技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、自動化技術(shù)和人工智能技術(shù)進行深度地結(jié)合，實現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)、企業(yè)管理服務(wù)的信息化、智能化。
2、其中，人工智能的應(yīng)用極大地降低了工廠在管理和監(jiān)控花費的成本。特別是機器學(xué)習(xí)和計算機視覺的結(jié)合應(yīng)用，減少了車間需要安裝多個傳感器進行煙霧的檢測管理。
3、目前，例如申請?zhí)枮?02211014890.2的專利文獻公開了一種煙霧識別方法、煙霧識別裝置及存儲介質(zhì)，然而其未通過人工智能的方法進行煙霧識別，因而不能滿足如今工業(yè)4.0時代的需要。
4、并且，現(xiàn)有的用于檢測火焰或火災(zāi)的圖像識別方法并無法識別出陰燃階段的煙霧，因而不利于火災(zāi)的早期預(yù)警和撲救。
5、因此，如何使智慧工廠的mes（manufacturing?execution?system，制造執(zhí)行系統(tǒng)）平臺可以基于人工智能技術(shù)識別車間的煙霧熱力和人員佩戴的面罩進而實現(xiàn)智能火災(zāi)警報管理是目前有待解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為此，本專利技術(shù)提供一種用于智慧工廠的智能管理系統(tǒng)，根據(jù)煙霧動態(tài)特征對疑似煙霧區(qū)域進行初步篩選，通過改進yolov5的煙霧檢測模型進行二次檢測，通過基于?unet的分割網(wǎng)絡(luò)進行煙霧區(qū)域區(qū)分，實現(xiàn)了煙霧區(qū)域的準確判別，
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提出一種用于智慧工廠的智能管理系統(tǒng)，包括：mes平臺與車間的可見光攝像頭通訊，所述mes平臺搭載煙霧前景背景區(qū)分模塊、煙霧檢測模塊、煙霧區(qū)域熱力識別模塊和報警管理模塊；
3、所述煙霧前景背景區(qū)分模塊，用以將所述可見光攝像頭采集的車間視頻圖像通過改進幀差分法進行煙霧前景和車間背景的區(qū)分，并生成煙霧前景圖像；
4、所述煙霧識別模塊，與所述煙霧前景背景區(qū)分模塊連接，用以將所述煙霧前景圖像通過基于改進yolov5的煙霧檢測模型生成煙霧識別框，其中所述煙霧檢測模型結(jié)合注意力機制，并采用結(jié)合所述改進幀差分法的改進損失函數(shù)；
5、所述煙霧區(qū)域熱力識別模塊，與所述煙霧識別模塊連接，用以將所述煙霧識別框通過基于?unet的煙霧分割網(wǎng)絡(luò)生成煙霧存在區(qū)域，并將所述煙霧存在區(qū)域通過基于灰度值的煙霧濃度模型生成用于表征煙霧溫度分布的煙霧熱力圖；
6、所述報警管理模塊，與所述煙霧區(qū)域熱力識別模塊連接，用以展示所述煙霧熱力圖，并根據(jù)所述煙霧熱力圖進行火災(zāi)報警區(qū)域和等級的管理。
7、進一步地，所述改進幀差分法為五幀差分累計算法，所述煙霧前景背景區(qū)分模塊包括差分圖像單元、加權(quán)累計單元和區(qū)分單元；
8、所述差分圖像單元，用以將五幀的所述車間視頻圖像分別進行相鄰幀的差分運算生成四個差分圖像；
9、所述加權(quán)累計單元，用以將四個所述差分圖像進行加權(quán)累計生成累計差分圖像；
10、所述區(qū)分單元，用以根據(jù)所述累計差分圖像和光照閾值的比較結(jié)果將其進行煙霧前景和車間背景的區(qū)分，并生成煙霧前景圖像。
11、進一步地，所述區(qū)分單元包括光照閾值計算子單元；
12、所述光照閾值計算子單元，用以根據(jù)設(shè)定閾值、光照抑制系數(shù)、四個所述差分圖像計算所述光照閾值。
13、上述方案中，通過對視頻中連續(xù)序列幀做差分將背景剔除以符合煙霧的動態(tài)特征。
14、進一步地，所述煙霧識別模塊包括前景置信度單元、真實框預(yù)測框交并比單元和損失函數(shù)計算單元；
15、所述前景置信度單元，用以根據(jù)所述煙霧檢測模型生成的所述煙霧前景的預(yù)測框與真實框的最大交并比確定所述煙霧預(yù)測框是否為煙霧前景并生成第一交并比；
16、所述真實框預(yù)測框交并比單元，用以計算所述煙霧前景的預(yù)測框與所述真實框的距離懲罰項、形狀懲罰項和分類置信度并生成第二交并比；
17、所述損失函數(shù)計算單元，用以根據(jù)所述第一交并比和所述第二交并比計算損失函數(shù)。
18、進一步地，所述距離懲罰項根據(jù)預(yù)測框和真實框的坐標差值，以及預(yù)測框的形狀值計算確定；
19、所述形狀懲罰項根據(jù)預(yù)測框和真實框的形狀差值計算確定。
20、上述方案中，通過改進的損失函數(shù)結(jié)合前景圖像改進yolov5模型損失函數(shù)的分類損失、定位損失和置信度損失，提升了模型的檢測精度和效率。
21、進一步地，所述煙霧檢測模型的兩層卷積池化層之間設(shè)置所述注意力機制，所述注意力機制包括通道注意力機制和空間注意力機制；
22、所述通道注意力機制，用以對所述卷積池化層輸出的特征圖進行加權(quán)處理；
23、所述空間注意力機制，用以使所述煙霧檢測模型關(guān)注所述煙霧前景中的煙霧特征區(qū)域。
24、進一步地，所述煙霧分割網(wǎng)絡(luò)包括至少四層卷積層，其均采用leakyrelu激活函數(shù)和動態(tài)卷積塊，且所述四層卷積層的動態(tài)卷積塊的卷積核數(shù)量依次增加。
25、上述方案中，通過動態(tài)卷積塊允許煙霧檢測模型根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的特性靈活選擇卷積核，從而極大增強了網(wǎng)絡(luò)的表達能力，并使其在處理具有不同特性的輸入數(shù)據(jù)時能夠更好地提取有效特征，并且通過注意力機制使模型能夠?qū)W習(xí)到更加豐富的圖像特征，提高了模型對車間內(nèi)復(fù)雜場景的適應(yīng)性和泛化能力。
26、進一步地，所述煙霧濃度模型包括灰度值計算單元、顏色標定確定單元和顏色填充單元；
27、所述灰度值計算單元，用以將所述煙霧存在區(qū)域的像素點的三原色轉(zhuǎn)換計算對應(yīng)的灰度值；
28、所述顏色標定確定單元，用以將所述特征灰度值進行歸一化計算生成灰度歸一化值，并根據(jù)所述灰度歸一化值確定顏色填充標定；
29、所述顏色填充單元，用以根據(jù)所述像素點確定填色區(qū)域，并根據(jù)所述顏色填充標定對所述填色區(qū)域進行填色生成所述煙霧熱力圖。
30、進一步地，所述報警管理模塊包括火災(zāi)陰燃情況計算單元和報警等級管理單元；
31、所述火災(zāi)陰燃情況計算單元，用以根據(jù)第一設(shè)定時長間隔的多個所述煙霧熱力圖的顏色填充標定最大值和最大值面積占比求取加權(quán)平均值確定火災(zāi)陰燃程度值和火災(zāi)陰燃趨勢值；
32、所述報警等級管理單元，用以根據(jù)所述火災(zāi)陰燃程度值和所述火災(zāi)陰燃趨勢值計算確定報警等級，并控制車間的消防設(shè)備和報警設(shè)備以所述報警等級運行。
33、進一步地，所述報警管理模塊還包括火災(zāi)陰燃區(qū)域預(yù)測單元和報警區(qū)域管理單元；
34、所述火災(zāi)陰燃區(qū)域預(yù)測單元，用以根據(jù)第二設(shè)定時長間隔的多個所述煙霧熱力圖的顏色填充標定中位值區(qū)間面積占比擬合計算火災(zāi)陰燃預(yù)測區(qū)域；
35、所述報警區(qū)域管理單元，用以根據(jù)所述火災(zāi)陰燃預(yù)測區(qū)域確定報警區(qū)域，并控制車間的報警區(qū)域內(nèi)的消防設(shè)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種用于智慧工廠的智能管理系統(tǒng)，其特征在于，包括：MES平臺與車間的可見光攝像頭通訊，所述MES平臺搭載煙霧前景背景區(qū)分模塊、煙霧檢測模塊、煙霧區(qū)域熱力識別模塊和報警管理模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于智慧工廠的智能管理系統(tǒng)，其特征在于，所述改進幀差分法為五幀差分累計算法，所述煙霧前景背景區(qū)分模塊包括差分圖像單元、加權(quán)累計單元和區(qū)分單元；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于智慧工廠的智能管理系統(tǒng)，其特征在于，所述區(qū)分單元包括光照閾值計算子單元；
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于智慧工廠的智能管理系統(tǒng)，其特征在于，所述煙霧識別模塊包括前景置信度單元、真實框預(yù)測框交并比單元和損失函數(shù)計算單元；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于智慧工廠的智能管理系統(tǒng)，其特征在于，所述距離懲罰項根據(jù)所述預(yù)測框和所述真實框的坐標差值，以及所述預(yù)測框的形狀值計算確定；
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于智慧工廠的智能管理系統(tǒng)，其特征在于，所述煙霧檢測模型的兩層卷積池化層之間設(shè)置所述注意力機制，所述注意力機制包括通道注意力機制和空間注意力機制；
7.
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的用于智慧工廠的智能管理系統(tǒng)，其特征在于，所述煙霧濃度模型包括灰度值計算單元、顏色標定確定單元和顏色填充單元；
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于智慧工廠的智能管理系統(tǒng)，其特征在于，所述報警管理模塊包括火災(zāi)陰燃情況計算單元和報警等級管理單元；
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于智慧工廠的智能管理系統(tǒng)，其特征在于，所述報警管理模塊還包括火災(zāi)陰燃區(qū)域預(yù)測單元和報警區(qū)域管理單元；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于智慧工廠的智能管理系統(tǒng)，其特征在于，包括：mes平臺與車間的可見光攝像頭通訊，所述mes平臺搭載煙霧前景背景區(qū)分模塊、煙霧檢測模塊、煙霧區(qū)域熱力識別模塊和報警管理模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于智慧工廠的智能管理系統(tǒng)，其特征在于，所述改進幀差分法為五幀差分累計算法，所述煙霧前景背景區(qū)分模塊包括差分圖像單元、加權(quán)累計單元和區(qū)分單元；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于智慧工廠的智能管理系統(tǒng)，其特征在于，所述區(qū)分單元包括光照閾值計算子單元；
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于智慧工廠的智能管理系統(tǒng)，其特征在于，所述煙霧識別模塊包括前景置信度單元、真實框預(yù)測框交并比單元和損失函數(shù)計算單元；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于智慧工廠的智能管理系統(tǒng)，其特征在于，所述距離懲罰項根據(jù)所述預(yù)測框和所述真實框的坐標差值，以及所述預(yù)測框的形狀值計算確定；
6.根...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊鳴，易杰，
申請(專利權(quán))人：北京霽云科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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