一种随流孕育剂实时视频监控智能分析报警系统及方法

技术领域

本发明属于钢材加工制造与人工智能交叉技术领域，包括一种随流孕育剂实时视频监控智能分析报警系统及方法。

背景技术

在铸件生产过程中，一般分为模具加工、混砂、造型（制芯）、冶炼、浇筑、除砂六个阶段，其中浇筑阶段是铸件整个生产流程中至关重要的一个环节，此阶段需要将处于熔融状态的金属材料引入调好模的沙盒里引导其成型。

为了进一步提高铸件质量，需要在浇筑阶段向熔融金属中添加孕育剂，适量添加孕育剂能控制钢水温度、气体含量、组织结构，从而提高铸件性能，此过程称之为随流孕育过程。

随流孕育是现有技术中常用的孕育处理技术，随流孕育是指采用人工漏斗或者自动感应装置，在浇注时随钢水加入孕育剂，完成孕育过程，随流孕育可以有效地控制孕育剂在钢水中分布的均匀性。但在铸件生产过程中，使用的随流孕育剂计量不易控制，对钢水的温度，浇铸时间不易把握，经常导致孕育剂过早熔化完，导致后来浇注的钢水得不到孕育，造成孕育不均匀；或孕育剂熔化不完全导致的孕育量不足、过早熔化或熔化不完全都将导致铸件质量不一，严重时导致废品且浪费孕育剂。此外，在频繁的孕育过程中，经常会发生随流孕育剂喷管堵塞的情况，如果工作人员未及时发现，则会导致后续铸件孕育量不足，无法定型等问题，严重降低生产综合效率，造成经济损失。

发明内容

本发明的目的在于，为了解决铸件生产过程中孕育量不足，孕育不均匀的问题，设计了一种随流孕育剂实时视频监控智能分析报警系统及方法。通过使用图像采集设备实现随流孕育剂目标区域的实时视频数据采集，通过在控制器上安装随流孕育剂实时视频监控智能分析报警系统，实现对铸件生产流水线的实时监控；浇筑区域监控图像中钢水浇筑区域、孕育剂孕育区域的定位；钢水浇筑区域中的钢水识别及钢水状态分析、孕育剂孕育区域中的孕育剂识别及状态分析；浇筑过程中的异常状态判定及报警。

为了解决现有技术中所存在的问题，本发明采用以下技术方案：

一种随流孕育剂实时视频监控智能分析报警系统，包括图像采集设备、工业控制器与内嵌于工业控制器中的随流孕育剂实时视频监控智能分析报警系统软件；

图像采集设备用于监控并采集浇注机、钢水、随流孕育剂与随流孕育剂喷管的状态；

工业控制器包括声光报警器8与工控机9；工控机9用于运行随流孕育剂实时视频监控智能分析报警系统软件；当随流孕育剂实时视频监控智能分析报警系统软件向声光报警器8传输报警信号时，声光报警器8执行报警事件；

随流孕育剂实时视频监控智能分析报警系统软件包括监控模块，定位模块，识别模块，分析模块与报警模块；

监控模块用于实时监控铸件生产流水线；

定位模块用于接收铸件生产流水线画面中浇筑区域位置信息；定位模块在监控图像中找到并标记浇注机位置和孕育剂喷头位置；

识别模块用于接收定位模块的钢水浇筑位置和孕育剂孕育位置信息，之后进行钢水浇筑位置内钢水识别与孕育剂孕育位置内孕育剂识别；

分析模块用于进行钢水状态分析与孕育剂状态分析，钢水状态包括“在浇筑”和“未浇筑”两种状态；孕育剂状态包括“在孕育”和“未孕育”两种状态；

当钢水状态在“在浇筑”状态而孕育剂状态在“未孕育”状态时确定为“孕育剂喷管堵塞”异常状态；

当孕育剂在“孕育剂不足”状态时确定为“孕育剂不足”异常状态；

报警模块用于判定异常状态后报警；当发生任意一种异常状态时，触发报警事件，发出报警信号，调用声光报警器8执行声光报警事件。

优选的是，定位模块中，浇筑区域位置信息包括“在浇筑区域”与“不在浇筑区域”；

当处于“在浇筑区域”状态时，使用目标跟踪方法跟踪并标记浇筑区域中的浇注机和孕育剂喷头位置，当浇注机与孕育剂喷头中任意一个目标离开浇筑区域时，停止跟踪并输出“不在浇筑区域”信号；

当处于“在浇筑区域”状态时，确定并标记钢水浇筑位置和孕育剂孕育位置。

优选的是，识别模块还用于分别统计钢水识别结果和孕育剂识别结果的像素面积，并与实时时间建立坐标系，分别得到“钢水面积-时间”实时曲线和“孕育剂面积-时间”实时曲线。

优选的是，分析模块还用于根据“钢水面积-时间”实时曲线和“孕育剂面积-时间”实时曲线，分析得到“孕育剂周期-孕育量用量”实时曲线。

优选的是，在报警模块中，当连续25帧接收到分析模块发出的异常状态信号时，输出报警信号；当异常状态信号累计未达到连续25帧时，不输出报警信号。

优选的是，随流孕育剂实时视频监控智能分析报警系统软件还包括数据管理模块；

数据管理模块用于储存发生报警事件时的截图、时间、生产线、类型及备注信息存储。

优选的是，图像采集设备包括摄像机5与密封罩，摄像机5拍摄位置平行于铸件生产线，摄像机5安装在密封罩中，密封罩前端开口安装玻璃镜片，密封罩与玻璃镜片之间进行了密封连接。

优选的是，在密封罩内部后端固定有风冷制冷器7，摄像机5固定在风冷制冷器7前端。

优选的是，包括如下步骤：

S1. 数据采集；使用图像采集设备采集铸件生产线的实时裸流数据；

S2.通过监控模块处理采集实时数据；

S3.标定浇筑区域；在监控画面中标定浇筑区域；

S4.确定浇筑机和孕育剂喷头位置是否处于浇筑区域；在监控图像中找到并标记浇注机位置和孕育剂喷头位置后输出位置状态信号；

S5.浇注机和孕育剂喷头目标跟踪；输出位置状态信号；

S6.钢水和孕育剂位置定位；根据位置状态信号标记钢水浇筑位置和孕育剂孕育位置；

S7.识别定位区域中的钢水和孕育剂；识别时使用图像掩膜的方法，在进行钢水识别时屏蔽孕育剂区域；在进行孕育剂识别时，屏蔽钢水区域；

S8. 识别结果数据统计及可视化；绘制“时间-钢水面积”实时曲线和“时间-孕育剂面积”实时曲线；

S9.结果数据分析；根据阈值判断钢水状态与孕育剂状态；

S10.异常状态数据筛选与报警；当钢水与孕育剂状态异常时触发报警事件；

S11.异常状态数据管理，异常数据回查。

优选的是，步骤S7中在进行钢水识别中使用了去火算法，去火算法收集当前帧钢水检测结果和上一帧钢水检测结果，并对两次结果作图像与运算，取两帧共同的钢水区域，实现去火效果。

本发明的有益效果在于：

1.在本发明中，使用人员可以使用一种随流孕育剂实时视频监控智能分析报警系统及方法观测到钢水，孕育剂生产过程中的实时状态。

2.在本发明中，使用人员可以通过一种随流孕育剂实时视频监控智能分析报警系统及方法的实时监测报警及时发现孕育剂异常状态，警示使用人员及时处理，减轻工作人员工作量，提高了铸件的生产合格率，降低铸件产品的生产损失。

3.在本发明中，定位模块使用模板匹配算法以及目标跟踪算法确定图像中钢水位置和孕育剂孕育位置，实现了钢水，孕育剂目标的快速定位。

4.在本发明中，使用孕育剂检测模板，解决了钢水和孕育剂距离很近而产生互相干扰的问题。

5.在本发明中，使用钢水、孕育剂检测算法，解决了将钢水周边火焰误判为钢水的问题，提升了钢水、孕育剂识别结果准确性。

6.在本发明中，使用的智能算法对钢水和孕育剂进行识别，整体方法高效且迅速，能达到毫秒级检测，能清晰流畅的识别视频流数据。

7.在本发明中，使用了延迟判断方式判断钢水和孕育剂状态，减少了误报率，提升识别结果的整体准确度。

8.在本发明中，使用了声光报警方式，适用与噪音大，环境复杂的厂区内，能直观的通知到使用人员及时处理报警事件。

9.在本发明中，采用不锈钢密封罩对变焦摄像机及风冷制冷器以及玻璃镜片进行了密封，一方面保护了不锈钢密封罩内易损原件，防止意外撞击，一方面保护了摄像机镜头，避免被飞溅出的高温钢水而损坏。

11.在本发明中，采用了风冷制冷器，使压缩空气通过夹层循环通风起到制冷效果，并在摄像机前形成风帘，使图像采集设备具有耐高温及防灰尘能力。

12.本发明提供了铸件生产过程中浇注阶段核心工艺位置实时生产状态的一种智能解译方式，解决了现有浇注技术在铸件生产过程中因孕育剂孕育不均匀所导致的坏件问题，解决了现有浇注技术在铸件生产过程中孕育剂喷管堵塞所导致部分铸件得不到孕育的问题，减少了施工人员工作量，提高铸件的生产合格率。通过模板匹配方式解决了钢水、孕育剂目标难定位的问题，通过智能解译算法解决了钢水、孕育剂与背景难以分割的问题，通过延迟判断模式提升了算法精度，降低误报率，达到了铸件生产过程中随流孕育剂状态实时跟踪监测的效果。

13.在生产某些特殊型号的铸件时，使用的随流孕育剂会与钢水发生剧烈反应而导致孕育生产位置产生大量火焰，可能会导致将部分火焰误检为钢水，影响后续流程。本发明使用的去火算法通过对钢水检测结果的后处理实现去火效果，有效的解决了钢水区域中火焰对钢水识别带来的影响，保证钢水识别结果的稳定性。

附图说明

图1示出了本发明的一种随流孕育剂自动分析和报警系统的实施例的外形图。

图2示出了本发明的一种随流孕育剂自动分析和报警系统的实施例的图像采集区域的左视图。

图3示出了本发明的一种随流孕育剂自动分析和报警系统的实施例的定位模块的逻辑图。

图4示出了本发明的一种随流孕育剂自动分析和报警系统的实施例的报警模块的逻辑图。

图5示出了本发明的一种随流孕育剂自动分析和报警系统的实施例的实际运行的整体流程图。

图6示出了本发明的一种随流孕育剂自动分析和报警系统的实施例数据中的孕育剂“面积-时间”曲线图示例。

图7示出了本发明的一种随流孕育剂自动分析和报警系统的实施例数据中的钢水“面积-时间”曲线图示例。

图8（a）示出了本发明的一种随流孕育剂自动分析和报警系统的实施例数据中的不使用去火算法的钢水检测结果。

图8（b）示出了本发明的一种随流孕育剂自动分析和报警系统的实施例数据中的使用去火算法的钢水检测结果。

图中：1.孕育剂浇筑区域；2.浇注机工作区域；3.孕育生产位置；4.生产传送带；5.摄像机；6.不锈钢密封罩；7.风冷制冷器；8.声光报警器；9.工控机；10.系统输入设备；11.液晶显示器；12.孕育剂储料仓；13.孕育剂下料管；14.浇注机。

实施方式

下面结合实施例与附图对本发明做进一步说明。

为使本发明的发明目的，技术方案与和有益效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述：

实施例

如图1所示，本实施例公开一种随流孕育剂实时视频监控智能分析报警系统的硬件部分，包括图像采集设备与工业控制器。

图像采集设备包括一台设置在生产传送带4旁的摄像机5，摄像机5是400W像素的可变焦高清摄像机，用于完成监控区域（孕育剂浇筑区域1、浇注机工作区域2与孕育生产位置3）内的图像采集；一件风冷制冷器7，用于降低摄像机工作环境温度，保证摄像机5正常工作；一个不锈钢密封罩6外壳，用于保护摄像机5，防止意外碰撞，灰尘积淀等情况影响摄像机正常使用。图像采集设备可通过壁装，吊装或立杆方式安装固定。

不锈钢密封罩6外形为圆柱体，外形尺寸长360mm、宽140mm、高110mm，本实施例使用支架安装密封罩与摄像机等设备。在不锈钢密封罩6上端附有固定支架，通过固定支架将图像采集设备安装在铸件生产线一侧，图像采集设备的安装位置能使摄像机拍摄到生产线上浇注机、钢水、随流孕育剂，孕育剂喷管的清晰图像。

摄像机5和风冷制冷器7置于不锈钢密封罩内，且摄像机5置于风冷制冷器7上端，摄像机5在工作状态时，风冷制冷器7输送压缩空气在不锈钢密封罩6内形成循环风达到制冷效果，同时将不锈钢密封罩6内灰尘从出风口排除，使图像采集设备具有耐高温及防灰尘能力。

图2示出了图像采集装置的采集区域的左视图，采集区域内包含储存铸件模具的传送带4，储存钢水的浇注机15，储存孕育剂的储料罐13，负责孕育剂引流的孕育剂喷管14，每当传送带4移动至相应的孕育生产位置3时，开始释放钢水，同时释放孕育剂。在采集视频是，应确保图2中浇注机、钢水、孕育剂下料管及孕育剂能被清晰拍摄到，不被任何物体所遮挡。

如图1，工业控制器包括一台工控机9，用于操作随流孕育剂实时视频监控智能分析报警系统；一个声光报警器8，用于执行本系统发出的报警事件；一台液晶显示器11，用于显示监控画面以及本系统的人机交互界面；系统输入设备10，用于实现操作人员传输系统操作指令。

本实施例中，工控机9长292mm，宽93mm，高290mm，硬盘内存大小2TB，可以连续存储一个月的实时监控数据，工控机安装在总控制室内，用于操作随流孕育剂实时视频监控智能分析报警系统。

声光报警器8长174mm，宽90mm，高278.5mm，包括报警指示灯与报警蜂鸣器，报警指示灯用于闪烁红色灯光，报警蜂鸣器用于执行循环蜂鸣报警命令；报警蜂鸣器和所述报警指示灯均能手动开启或关闭。声光报警器8通过USB接口连接至工控机9，通过RS485通讯协议实现与工控机9的连接，由随流孕育剂实时视频监控智能分析报警系统控制，当系统传出报警信号时，声光报警器8通过LED频闪发光通知操作人员。

液晶显示器11长440.7mm，宽179.9mm，高269.2mm，在显示监控画面的同时还负责完成系统人机交互界面的显示。

以上是本发明专利中的一种随流孕育剂实时视频监控智能分析报警系统硬件部分的详细参数。

实施例

本实施例公开一种随流孕育剂实时视频监控智能分析报警系统软件，软件搭载在实施例1中的工控机9上。液晶显示器11能完整显示随流孕育剂实时视频监控智能分析报警系统软件。

随流孕育剂实时视频监控智能分析报警系统软件内嵌于工控机9中，包括监控模块，负责实时监控，实时录制以及录像回放功能；定位模块，负责钢水，孕育剂目标的定位与跟踪；识别模块，负责钢水目标和孕育剂目标的识别；分析模块，负责分析钢水和孕育剂的实时状态；报警模块，负责当钢水和孕育剂实时状态异常时发出报警事件，调用声光报警器执行报警事件；数据管理模块，负责完成报警事件的信息管理，录像数据存储及调用等操作。

专利WO2007/088285中未呈现其软件系统的内容，在本发明中，软件的设计和实施是实现系统功能的核心，也是确保精度的关键。监控模块用于：

1. 铸件生产流水线画面实时监控；

2. 实时监控画面录制；

3. 铸件生产流水线录像回放；

4.开启和关闭实时录制，开启和关闭实时预览，截图，历史视频数据的播放，暂停，快进，快退与截图。

与专利WO2007/088285相比较，本发明增加了能够自动定位浇注机位置和孕育剂喷头位置的定位模块，因此，本方案不仅适用于现场装置相对位置固定的场景，也适用于因振动等生产因素导致的浇注机与孕育剂喷头相对位置发生变化的复杂场景。

如图3的定位模块用于：

1. 接收铸件生产流水线画面中浇筑区域位置信息；

2. 使用模板匹配方法在监控图像中找到并标记浇注机位置和孕育剂喷头位置；

3. 当处于“在浇筑区域”状态时，使用目标跟踪方法跟踪并标记浇筑区域中的浇注机和孕育剂喷头位置，当两者任意一个目标离开浇筑区域时，停止跟踪并输出“不在浇筑区域”信号；

4. 当处于“在浇筑区域”状态时，根据浇注机与钢水、孕育剂与孕育剂喷头位置的相对不变性确定并标记钢水浇筑位置和孕育剂孕育位置；

5. 为保证定位结果的准确性，对上述定位模块第2条使用了多帧定位结果的对比方法，在输出结果上使用多帧对比后的最优值，第3条中目标跟踪标记结果进行了优化，当目标位置未改变时，目标跟踪结果会有极微小的方向波动，所以设计了一种目标跟踪结果优化方法，当多帧结果仅有极微小的方向（像素级）波动时，判定目标为静止状态，仅输出一次目标跟踪结果，当多帧结果变化幅度较大时，判定目标为移动状态，正常输出跟踪结果。

与专利WO2007/088285相比较，本发明通过视频图像除了能够识别孕育剂的状态，还能够识别钢水的状态，在提升对孕育剂准确识别的同时，能够为用户提供更多的现场信息。

识别模块用于：

1. 接收定位模块的钢水浇筑位置和孕育剂孕育位置信息；

2. 钢水浇筑位置内钢水识别；

3. 孕育剂孕育位置内孕育剂识别；

4. 分别统计钢水识别结果和孕育剂识别结果的像素面积，并与实时时间建立坐标系，横轴代表实时时间，纵轴代表钢水或孕育剂像素面积分别建立坐标系，分别得到“钢水面积-时间”实时曲线和“孕育剂面积-时间”实时曲线。

识别模块通过钢水和孕育剂详细位置制作动态掩膜，在进行钢水识别时屏蔽孕育剂区域；在进行孕育剂识别时，屏蔽钢水区域；防止钢水和孕育剂互相干扰，用于获得良好的钢水和孕育剂识别效果。

分析模块用于：

1. 钢水状态分析，包括“在浇筑”和“未浇筑”两种状态；

2. 孕育剂状态分析，包括“在孕育”和“未孕育”两种状态；

3. 根据“钢水面积-时间”和“孕育剂面积-时间”实时曲线，分析得到钢水浇筑周期，孕育剂孕育周期，周期内钢水、孕育剂的峰值和均量，累计的钢水浇筑周期次数，累计的孕育剂孕育周期次数；

4. 根据孕育剂孕育周期次数、孕育剂孕育峰值、孕育剂均量，建立坐标系，横轴代表孕育周期次数，纵轴代表孕育剂孕育峰值，孕育剂均量，得到“孕育剂周期-孕育量用量”实时曲线；

如图4的报警模块用于：

1. 当钢水状态在“在浇筑”状态而孕育剂状态在“未孕育”状态为“孕育剂喷管堵塞”异常状态；

确定当孕育剂在“孕育剂不足”状态时为“孕育剂不足”异常状态；

当发生上述两种异常状态任意一种时，调用声光报警器执行报警事件。

2. 实时计算孕育剂用量。

报警模块还使用了一种延迟判断方式，当连续25帧（一秒）接收到所述分析模块发出的异常状态信号时，才会确定判定为异常状态时，输出报警信号，当所述异常状态信号累计未达到25帧（一秒）时，确定为意外情况的干扰，不输出报警信号。连续帧数可以根据实际需要自由设定。

数据管理模块用于：

1. 发生报警事件时的截图、时间、生产线、类型、备注信息存储；

2. 数据库报警信息的访问；

3. 报警数据的回放。

实施例

本实施例公开一种随流孕育剂实时视频监控智能分析报警方法，通过实施例1、2公开的随流孕育剂实时视频监控智能分析报警系统实现，包括以下步骤：

第一步：数据采集

使用图像采集设备采集铸件生产线的H264编码格式实时裸流数据。

第二步：通过监控模块处理采集实时数据

使用RTSP协议读取图像采集设备数据，完成监控画面的实时预览；使用FFMPEG解码库将完成H264裸流数据的解码，实现监控画面的录制。

第三步：标定浇筑区域

通过本系统的交互方式在监控画面中以矩形框绘制的方式标定浇筑区域。

第四步：确定浇筑机和孕育剂喷头位置是否处于浇筑区域

通过定位模块的模板匹配方法在监控图像中找到并标记浇注机位置和孕育剂喷头位置。模板匹配始终会输出一个浇筑机位置信息和一个孕育剂喷头位置信息，当图像中没有检测到浇注机和孕育剂喷头时，输出的位置信息为位于图像左上角的两个标准矩形框。当图像中检测到浇注机和喷头时，则将浇注机位置和喷头位置与接收的浇筑区域位置进行比对，如果浇注机和喷头位置都处于浇筑区域内，则输出“在浇筑区域”信号，反之输出“不在浇筑区域”信号。当未检测到浇注机和喷头或两者处于“不在浇筑区域”状态时，间断使用模板匹配方法寻找浇注机位置和孕育剂喷头位置，直至两者处于“在浇筑区域”状态后停止使用模板匹配方法。

为保证定位结果的准确性，对上述模板匹配方法使用了多帧定位结果的对比方法，在输出结果上使用多帧对比后的最优值，减少误判率。

第五步：浇注机和孕育剂喷头目标跟踪

当处于“在浇筑区域”状态时，使用目标跟踪方法跟踪并标记浇筑区域中的浇注机和孕育剂喷头位置，当两者任意一个目标离开浇筑区域时，停止跟踪并输出“不在浇筑区域”信号。

为保证定位结果的准确性，对上述目标跟踪标记结果进行了优化，设计了一种目标跟踪结果优化方法，解决了当目标位置未改变时，目标跟踪结果会有极微小的方向波动，影像观看效果的问题。此优化方法中，当多帧结果仅有极微小的方向波动时，判定目标为静止状态，仅输出一次目标跟踪结果，当多帧结果变化幅度较大时，判定目标为移动状态，正常输出跟踪结果

第六步：钢水和孕育剂位置定位

当处于“在浇筑区域”状态时，根据浇注机与钢水、孕育剂与孕育剂喷头位置的相对不变性确定并标记钢水浇筑位置和孕育剂孕育位置。

第七步：识别定位区域中的钢水和孕育剂

根据上述第五步得到的定位结果，使用研发的钢水识别算法和孕育剂识别算法完成钢水识别和孕育剂识别。

为了解决钢水与孕育剂距离很近对钢水和孕育剂识别算法产生干扰的问题，本实施例使用了图像掩膜的方法，在进行钢水识别时屏蔽孕育剂区域。相同的，在进行孕育剂识别时，屏蔽钢水区域。

另外为了解决孕育剂孕育时会导致钢水区域产生火焰的问题，使用了去火算法用于钢水识别，去火算法通过对钢水检测结果进行后处理实现，去火算法收集当前帧钢水检测结果和上一帧钢水检测结果，并对两次结果作图像与运算，取两帧共同的钢水区域，有效的解决了钢水区域中火焰对钢水识别带来的影响，保证钢水识别结果的稳定性。

第八步：识别结果数据统计及可视化

根据钢水和孕育剂识别结果，分别统计钢水和孕育剂识别结果的像素面积，并与实时时间建立坐标系，横轴代表实时时间，纵轴代表钢水和孕育剂像素面积，分别得到“时间-钢水面积”实时曲线和“时间-孕育剂面积”实时曲线。

第九步：结果数据分析

根据第七步的“时间-钢水面积”实时曲线和“时间-孕育剂面积”实时曲线由进行数据分析，确定当钢水面积小于20时为“未浇筑”状态，当钢水面积大于20时为“在浇筑”状态，当孕育剂面积小于10时为“未孕育”状态，当孕育剂面积大于10时为“在孕育”状态，当孕育剂面积在单个浇筑周期内介于0至30之间时为“孕育剂不足”状态。

根据钢水及孕育剂的状态结果，确定当钢水从“未浇筑”状态至“在浇筑”的状态转变时刻为浇筑起始时间，当钢水从浇筑起始时间起的下一个从“在浇筑”状态至“未浇筑”的状态转变时刻为浇筑结束时间，确定浇筑起始时间与浇筑结束时间的差值的绝对值为一次浇筑周期；

确定当孕育剂从“未孕育”状态至“在孕育”的状态转变时刻为孕育起始时间，当孕育剂从浇筑起始时间起的下一个从“在孕育”状态至“未孕育”的状态转变时刻为孕育结束时间，确定孕育起始时间与孕育结束时间的差值的绝对值为一次孕育周期；

确定钢水的一次浇筑周期中钢水面积最大值为钢水浇筑峰值，钢水的一次浇筑周期中钢水总面积与总周期时间的比值为钢水浇筑均值；

确定孕育剂的一次孕育周期中孕育剂面积最大值为孕育剂孕育峰值，孕育剂的一次孕育周期中孕育剂总面积与总周期时间的比值为孕育剂孕育均值；

每当孕育周期更新一次时，根据“孕育剂周期-孕育剂用量”实时曲线确定当前孕育剂周期孕育剂用量与上一次孕育剂周期孕育剂用量差值。

第十步：异常状态数据筛选与报警

根据第九步的数据分析结果，确定当钢水状态在“在浇筑”状态而孕育剂状态在“未孕育”状态为“孕育剂喷管堵塞”异常状态；

确定当孕育剂在“孕育剂不足”状态时为“孕育剂不足”异常状态；

当发生上述两种异常状态任意一种时，触发报警事件；

触发报警事件时，通过使用RS485通讯协议由工业控制器的工控机向声光报警器发送报警指令，声光报警器接收到报警信号后，持续播放报警音频并且闪烁报警灯光，同时变更系统界面为报警模式；

报警事件的解除分为手动解除和自动解除两种方式，手动解除是指系统使用人员完成与系统报警界面的相关交互后关闭报警事件；自动解除是指在处于报警模式时数据分析结果由异常状态变更为正常状态自动关闭报警模式。

第十一步：异常状态数据管理，异常数据回查

每当出发报警事件时，系统调用数据管理模块，完成报警事件截图，记录报警事件时间、生产线、类型以及由系统操作人员手动添加的报警信息备注信息，整合为一条报警数据输入至系统数据库。

系统操作人员可以通过访问数据库内的每条报警数据截图简要查看该条报警数据发生时的现场状态，也可根据此条报警数据查看该条报警数据发生时的现场视频。

实施例

下面介绍随流孕育剂实时视频监控智能分析报警系统在实际生产中的应用：

如图1所示，图像采集设备安装在生产线一侧，并与控制室内工业控制器相连；图像采集装置安装完毕后，应完成与工业控制器的连接，随后在工业控制器内对图像采集装置进行初始化连接，初始其IP地址、通讯端口号、账户及密码信息，并完成图像采集分辨率，帧数，码流传输类型等相应设置。完成相应设置后，使用随流孕育剂实时视频监控智能分析报警系统开启预览，至可以在系统界面中看到摄像机传输过来的实时视频界面，图像采集设备与控制器的安装调试完毕。

流程参见图5，当员工接到生产订单后，完成相应的准备工作后开始实际生产，在开始实际生产时，操作人员首先打开本系统的监控开关，系统将自动开启实时录像，当录像数据超过1024MB时，系统将进行自动切片保存，并以“开始时间-结束时间”对录像文件命名，当操作人员关闭监控开关时，系统同时关闭录像功能。开始监控后，可以看到实时监控画面，操作人员需要在监控画面中以画矩形框的方式标注出浇注机，孕育剂喷管，钢水及孕育剂的大致工作区域，随后开启识别开关和报警开关，如图3所示的定位模块逻辑视图，系统将根据所选矩形框范围，进行浇注机和孕育剂喷管检测，如果能同时检测到浇筑机和孕育剂喷管，则通过浇注机和孕育剂喷管位置确定钢水浇筑位置和孕育剂孕育位置；如果不能同时检测到浇注机和孕育剂喷管，则进行持续检测，直至二者都检测到为止。如系统标定到钢水浇筑位置和孕育剂孕育位置后，如与实际位置有相应偏差，可由操作人员手动调整。

标定好钢水及孕育剂位置后，系统将调用识别模块进行钢水及孕育剂识别。本实施例在钢水识别中使用了去火算法，去火算法用于生产某些特殊型号的铸件时，使用的随流孕育剂会与钢水发生剧烈反应而导致孕育生产位置3产生大量火焰，如不添加去火算法，可能会导致将部分火焰误检为钢水，影响后续流程，去火算法通过对钢水检测结果的后处理实现去火效果。

图8（a）为未添加去火算法的钢水检测结果示意图，图8（b）为添加去火算法后钢水检测结果示意图，可见使用的去火算法有效解决了火焰对钢水检测带来的影响，得到钢水及孕育剂检测结果后，通过钢水和孕育剂识别结果的像素面积与实时时间建立坐标系，同时将钢水识别结果、孕育剂识别结果、“钢水面积-时间”实时曲线和“孕育剂面积-时间”实时曲线显示在交互界面上。

在得到如图6，图7所示的“钢水面积-时间”实时曲线和“孕育剂面积-时间”实时曲线后，系统将调用分析模块对钢水状态、孕育剂状态进行实时分析。根据预先设定的阈值，确定当钢水面积小于20时为“未浇筑”状态，当钢水面积大于20时为“在浇筑”状态，当孕育剂面积小于10时为“未孕育”状态，当孕育剂面积大于10时为“在孕育”状态，当孕育剂面积在单个浇筑周期内介于0和30之间时为“孕育剂不足”状态。

随后，调用如图4所示的报警模块，本实施例中钢水处于“在浇筑”状态并且孕育剂处于“未孕育”状态时，判定为“孕育剂喷管堵塞”异常状态，发出报警信号，调用声光报警器执行报警事件，发生报警事件时，报警器LED频闪发光通知操作人员即使处理此次异常事件，同时，系统将记录此次报警事件，此次报警信息包括一张报警时监控截图，报警事件，报警铸件生产线，以及系统判定的异常报警类型，当操作人员处理完成此次异常事件后，最后手动添加相应的报警备注信息后，系统将此条信息记录到数据库。系统操作人员可以通过访问此条报警数据截图简要查看该条报警数据发生时的现场状态，也可根据此条报警数据查看该条报警数据发生时的现场视频。

以上所述仅为本发明较佳的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，均应涵盖在本发明的保护范围之内。