高炉风口成像智能监控系统和方法

技术领域

本公开实施例涉及设备智能化的技术领域，更具体地，涉及一种高炉风口成像智能监控系统和方法。

背景技术

高炉作为一种冶炼设备，需要在其作业的过程中进行监控以确保高炉能够正常运行。现有的高炉通常会需要一些工业设备需要通过摄像头进行监控，但现有的高炉的监控系统仍需要通过人为查看摄像头输出的图像来辨别炉内情况，难度较大。

发明内容

本公开实施例的一个目的是提供一种高炉风口成像智能监控系统和方法的新的技术方案。

根据本公开的第一方面，提供了一种高炉风口成像智能监控系统，所述系统包括：

至少一组摄像头集群；

电源装置，所述电源装置与至少一组所述摄像头集群电连接；以及

服务器，所述服务器分别与至少一组所述摄像头集群和所述电源装置通信连接，所述服务器被配置为响应于用户输出的获取图像指令，向所述电源装置输出第一供电指令，并且，在接收到指定的摄像头集群输出的采样图像的情况下，根据预设的点云模型和所述采样图像，生成模拟图像；其中，所述第一供电指令为控制所述电源装置向指定的摄像头集群供电的指令，所述模拟图像为用于向用户显示的图像。

可选地，所述摄像头集群包括至少两个摄像头、设置于所述摄像头内的散热风机以及第一控制电路，所述第一控制电路分别与所述摄像头和所述散热风机电连接，所述第一控制电路与所述电源装置连接。

可选地，所述电源装置包括第二控制芯片和转换电路，所述第二控制芯片分别与所述服务器和所述第一控制电路通讯连接，所述转换电路的第一端与所述第二控制芯片电连接，所述转换电路的第二端和所述第一控制电路的连接点与所述摄像头连接，所述转换电路的第三端和所述第一控制电路的连接点与所述散热风机连接。

可选地，所述转换电路包括原边转换电路、变压器、第一副边转换电路和第二副边转换电路，所述第一控制电路包括第一开关、第二开关和第一控制芯片；

其中，所述原边转换电路的第一端与供电电源连接，所述原边转换电路的第二端与所述变压器的原边绕组连接，所述变压器的第一副边绕组与所述第一副边转换电路连接，所述变压器的第二副边绕组与所述第二副边转换电路连接；所述第一开关的第二端与所述第一控制芯片连接，所述第一开关的第一端与所述第一副边转换电路连接，所述第一开关的第三端与所述摄像头连接，所述第二开关的第二端与所述第一控制芯片连接，所述第一开关的第一端与所述第二副边转换电路连接，所述第二开关的第三端与所述散热风机连接。

可选地，至少两个所述摄像头为第一摄像头和第二摄像头，所述第一摄像头设置于第一炉管内壁上，所述第二摄像头设置于第二炉管内壁上；其中，所述第一炉管和所述第二炉管相互连通。

根据本公开的第二方面，还提供了一种图像处理方法，所述方法应用于如第一方面所述服务器中，所述方法包括：

响应于所述用户输出的获取图像指令，向所述电源装置输出第一供电指令；

在接收到指定的摄像头集群输出的采样图像的情况下，根据预设的点云模型和所述采样图像，生成模拟图像；

向所述用户发送所述模拟图像。

可选地，所述响应于所述用户输出的获取图像指令，向所述电源装置输出第一供电指令，包括：

响应于所述用户输出的获取图像指令，确定高炉的工作状态；

根据所述工作状态，确定至少一组所述摄像头集群中的其中一个摄像头集群为指定的摄像头集群；其中，不同的工作状态对应不同的摄像头集群；

根据所述指定的摄像头集群，生成并向所述电源装置输出第一供电指令。

可选地，所述根据预设的点云模型和所述采样图像，生成模拟图像，包括：

根据预存储的所述指定的摄像头集群的各个摄像头位置，将各个所述摄像头位置分别对应的采样图像融合至预设的点云模型中，生成模拟图像。

可选地，在所述生成模拟图像之后，所述方法还包括：

根据预设的损坏特征模型，确定所述模拟图像中的第一损坏特征；

根据所述第一损坏特征，确定损坏类型以及对应于所述损坏类型的修复建议；

所述向所述用户发送所述模拟图像，包括：

向所述用户发送所述模拟图像、损坏类型以及修复建议。

根据本公开的第三方面，还提供了一种图像处理装置，所述装置包括：

指令输出模块，用于响应于所述用户输出的获取图像指令，向所述电源装置输出第一供电指令；

图像生成模块，用于在接收到指定的摄像头集群输出的采样图像的情况下，根据预设的点云模型和所述采样图像，生成模拟图像；

图像发送模块，用于向所述用户发送所述模拟图像。

根据本公开的第四方面，还提供了一种服务器，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于执行所述计算机程序，以实现根据本公开第二方面所述的方法。

根据本公开的第五方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现根据本公开的第二方面所述的方法。

本公开实施例的一个有益效果在于，服务器可以响应于用户输出的获取图像指令，向电源装置输出第一供电指令，使得电源装置为指定的摄像头集群供电，使得指定的摄像头集群可以输出采样图像，根据点云模型和采样图像生成模拟图像，将模拟图像反馈给用户，以便于用户可以根据模拟图像准确地确定炉内情况，提高了用户的工作效率。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开实施例的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且连同其说明一起用于解释本公开实施例的原理。

图1是能够应用根据一个实施例的图像处理方法的高炉风口成像智能监控系统的组成结构示意图；

图2是根据一个实施例的高炉风口成像智能监控系统的电路图；

图3是根据一个实施例的图像处理方法的流程示意图；

图4是根据一个实施例的图像处理装置的方框原理图；

图5是根据一个实施例的服务器的硬件结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

<系统实施例>

图1是能够应用根据一个实施例的图像处理方法方法的高炉风口成像智能监控系统的组成结构示意图。如图1所示，该系统包括至少一组摄像头集群100、电源装置200和服务器300，该系统可以应用于高炉生产的场景。

电源装置200与至少一组摄像头集群100电连接。

服务器300分别与至少一组摄像头集群100和电源装置200通信连接，服务器300被配置为响应于用户输出的获取图像指令，向电源装置200输出第一供电指令，并且，在接收到指定的摄像头集群100输出的采样图像的情况下，根据预设的点云模型和采样图像，生成模拟图像；其中，第一供电指令为控制电源装置200向指定的摄像头集群100供电的指令，模拟图像为用于向用户显示的图像。

换句话说，服务器300可以响应于用户输出的获取图像指令，向电源装置200输出第一供电指令，使得电源装置200为指定的摄像头集群100供电，使得指定的摄像头集群100可以输出采样图像，根据点云模型和采样图像生成模拟图像，将模拟图像反馈给用户的用户终端400，以便于用户可以根据模拟图像准确地确定炉内情况，提高了用户的工作效率。

在一些实施例中，如图2所示，摄像头集群100包括至少两个摄像头、设置于摄像头内的散热风机20以及第一控制电路，散热风机20可以对摄像头内部进行散热，以达到对摄像头降温的目的。第一控制电路分别与摄像头和散热风机20电连接，第一控制电路与电源装置200连接，电源装置200可以同时为摄像头和散热风机20进行供电，以实现在监控的同时减少摄像头温度过高损坏的情况发生。进一步地，至少两个摄像头为第一摄像头11和第二摄像头12，第一摄像头11设置于第一炉管内壁上，第二摄像头12设置于第二炉管内壁上；其中，第一炉管和第二炉管相互连通。换句话说，由于高炉具有多个通道即多个进料通道、废料通道和出料通道，因此，各个通道都是由多个炉管构成的，也就是说，每个通道都可以由第一炉管和第二炉管构成。第一炉管和第二炉管两者长度方向上可以共线、垂直或者处于一定的倾斜角度，第一炉管上可以设置第一摄像头11，第二炉管上可以设置第二摄像头12，使得能够反映这个通道内的情况的图像都可以由第一摄像头11和第二摄像头12进行采集。

在一些实施例中，电源装置200包括第二控制芯片21和转换电路，第二控制芯片21分别与服务器300和第一控制电路通讯连接，转换电路的第一端与第二控制芯片21电连接，转换电路的第二端和第一控制电路的连接点与摄像头连接，转换电路的第三端和第一控制电路的连接点与散热风机20连接。

换句话说，由于散热风机20所需的供电电压与摄像头所需的供电电压不同，因此，可以通过转换电路输出不同的供电电压，从而为散热风机20和摄像头进行供电。

在一些实施例中，转换电路包括原边转换电路、变压器、第一副边转换电路和第二副边转换电路，第一控制电路包括第一开关、第二开关和第一控制芯片13。其中，原边转换电路的第一端与供电电源连接，原边转换电路的第二端与变压器的原边绕组连接，变压器的第一副边绕组与第一副边转换电路连接，变压器的第二副边绕组与第二副边转换电路连接；第一开关的第二端与第一控制芯片13连接，第一开关的第一端与第一副边转换电路连接，第一开关的第三端与摄像头连接，第二开关的第二端与第一控制芯片13连接，第一开关的第一端与第二副边转换电路连接，第二开关的第三端与散热风机20连接。

以图2为例，原边转换电路包括开关管Q1-开关管Q4、电容C1和电感L1，开关管Q1的源极与开关管Q2的漏极连接点与电感L1的一端连接，电感L1的另一端与变压器T1的原边绕组的一端连接，变压器T1的原边绕组的另一端与电容C1的一端连接，开关管Q3的源极与开关管Q4的漏极连接点与电容C1的另一端连接，开关管Q1和开关管Q3的连接点与供电电源Vcc的正极连接，开关管Q2和开关管Q4的连接点与供电电源Vcc的负极连接。第一副边转换电路包括开关管Q5-开关管Q7、电容C2和电感L2，开关管Q5的源极与开关管Q6的漏极连接点与电感L2的一端连接，电感L2的另一端与变压器T1的第一副边绕组的一端连接，变压器T1的第一副边绕组的另一端与电容C2的一端连接，开关管Q7的源极与开关管Q8的漏极连接点与电容C2的另一端连接，开关管Q5和开关管Q7的连接点与第一开关Q100的第一端(即源极)连接，开关管Q6和开关管Q8的连接点与系统的接地端连接。第二副边转换电路包括开关管Q9-开关管Q12、电容C3和电感L3，开关管Q9的源极与开关管Q10的漏极连接点与电感L3的一端连接，电感L3的另一端与变压器T1的第二副边绕组的一端连接，变压器T1的第二副边绕组的另一端与电容C3的一端连接，开关管Q11的源极与开关管Q12的漏极连接点与电容C3的另一端连接，开关管Q9和开关管Q1的连接点与第二开关Q200的第一端(即源极)连接，开关管Q10和开关管Q12的连接点与系统的接地端连接。开关管Q1-开关管Q12的栅极与第二控制芯片21电连接，使得第二控制芯片21可以控制开关管Q1-开关管Q4交替导通、开关管Q5-Q8交替导通以及开关管Q9-开关管Q12交替导通，从而将供电电源Vcc输出的直流电转换成交流电输出至变压器T1，第一副边转换电路可以将变压器T1输出的交流电转换成5V的直流电输出至第一开关Q100，第二副边转换电路可以将变压器T1输出的交流电转换成10V的直流电输出至第二开关Q200。

其中，服务器300向电源装置200输出第一供电指令，第二控制芯片21响应于第一供电指令，向指定的摄像头集群100的第一控制芯片13输出第一导通信号，以及，向开关管Q1-Q12的栅极输出第二导通信号，使得开关管Q1-开关管Q4交替导通、开关管Q5-Q8交替导通以及开关管Q9-开关管Q12交替导通。第一控制芯片13响应于第一导通信号，向第一开关Q100输出高电平信号，使得第一开关Q100导通，使得供电电源Vcc可以向第一摄像头11和第二摄像头12供电。第一控制芯片1313自带有计时功能，可以预先设定在向第一开关Q11输出高电平信号持续第一时长下向第二开关Q200输出高电平信号，使得第二开关Q200导通，使得供电电源Vcc也可以向散热风机2020供电。

应用于本公开实施例中，服务器300的存储器用于存储计算机程序，该计算机程序用于控制该服务器300处理器进行操作以实施根据任意实施例的图像处理方法。技术人员可以根据本公开实施例的方案设计计算机程序。该计算机程序如何控制处理器进行操作，这是本领域公知，故在此不再详细描述。

<方法实施例>

图3是根据一个实施例的图像处理方法的流程示意图。该实施主体例如为图1中服务器300。

如图3所示，本实施例的图像处理方法可以包括如下步骤S310～S330：

步骤S310，响应于用户输出的获取图像指令，向电源装置输出第一供电指令。

本实施例中，用户可以通过用户终端上设定的应用程序输出获取图像指令，服务器可以响应于用户输出的获取图像指令，向电源装置输出向指定的摄像头集群供电的第一供电指令。

在一些实施例中，步骤S310具体包括以下内容：响应于用户输出的获取图像指令，确定高炉的工作状态；根据工作状态，确定至少一组摄像头集群中的其中一个摄像头集群为指定的摄像头集群；其中，不同的工作状态对应不同的摄像头集群；根据指定的摄像头集群，生成并向电源装置输出第一供电指令。

其中，高炉的工作状态可以分为进料状态、加工状态、第一出料状态和第二出料状态，其中，第一出料状态可以对应输送气体废料的通道打开，第二出料状态对应输出物料的通道打开。服务器中预先设定有相应的映射关系，例如，输送气体废料的通道对应的摄像头集群A，输出物料的通道对应摄像头集群B。服务器可以响应于用户输出的获取图像指令，通过高炉的操作平台正在执行的具体操作确定高炉的工作状态，例如，操作人员可以点击操作平台上对应输出废料的按键，可以确定该具体操作为输出废料。

本实施例中，服务器可以生成并向电源装置输出第一供电指令，第一供电指令携带有指定的摄像头集群的标识，上述的第二控制芯片可以控制电源装置进行电压转换，并且，第二控制芯片向第一控制芯片反馈指定的摄像头集群的标识，使得第一控制芯片可以控制电源装置可以向指定的摄像头集群的第一摄像头、第二摄像头和散热风机进行供电。

步骤S320，在接收到指定的摄像头集群输出的采样图像的情况下，根据预设的点云模型和采样图像，生成模拟图像。

其中，摄像头集群中的各个摄像头的第一控制芯片具备数据处理和数据存储的功能，可以对采样图像进行预处理，例如：去除采样图像中的模糊画面等等，使得摄像头集群向服务器输出的采样图像可以被用户调取使用。

在一些实施例中，步骤S320具体包括以下内容：根据预存储的指定的摄像头集群100的各个摄像头位置，将各个摄像头位置分别对应的采样图像融合至预设的点云模型中，生成模拟图像。

其中，用户可以预先对高炉构建点云模型，根据现有的相机-点云的转换矩阵，可以将各个摄像头位置对应的采样图像的各个坐标转换到点云模型中，可以构建新的点云模型，即模拟图像。

步骤S330，向用户发送模拟图像。

在一些实施例中，在步骤S320之后，该方法还包括以下内容：根据预设的损坏特征模型，确定模拟图像中的第一损坏特征；根据第一损坏特征，确定损坏类型以及对应于损坏类型的修复建议。响应地，步骤S330具体包括以下内容：向用户发送模拟图像、损坏类型以及修复建议。

其中，损坏类型可以为耐材脱落、风口破损等类型，此处不做限定。每一种损坏类型可以对应不同的损坏特征，例如，风口破损可以表现为管内形成一条细长风道的损坏特征。服务器中预先将各个损坏类型对应的损坏特征构建相应的损坏特征模型，使得服务器可以确定模拟图像中的某一种损坏特征，即第一损坏特征。其中，服务器中还可以预先存储对于各个不同损坏类型的修复建议，例如，风口破损对应需操作人员进行贴补的修复建议，以便于用户更快地对高炉进行修复。

<设备实施例一>

图4是根据一个实施例的图像处理装置的原理框图。如图4所示，该图像处理装置400包括：

指令输出模块410，用于响应于所述用户输出的获取图像指令，向所述电源装置输出第一供电指令；

图像生成模块420，用于在接收到指定的摄像头集群输出的采样图像的情况下，根据预设的点云模型和所述采样图像，生成模拟图像；

图像发送模块430，用于向所述用户发送所述模拟图像。

可选地，指令输出模块410，还用于响应于所述用户输出的获取图像指令，确定高炉的工作状态；根据所述工作状态，确定至少一组所述摄像头集群中的其中一个摄像头集群为指定的摄像头集群；其中，不同的工作状态对应不同的摄像头集群；根据所述指定的摄像头集群，生成并向所述电源装置输出第一供电指令。

可选地，图像生成模块420，还用于根据预存储的所述指定的摄像头集群的各个摄像头位置，将各个所述摄像头位置分别对应的采样图像融合至预设的点云模型中，生成模拟图像。

可选地，图像处理装置400包括类型确定模块，用于根据预设的损坏特征模型，确定所述模拟图像中的第一损坏特征；根据所述第一损坏特征，确定损坏类型以及对应于所述损坏类型的修复建议；

图像发送模块430，还用于向所述用户发送所述模拟图像、损坏类型以及修复建议。

该图像处理装置400可以是服务器300。

<设备实施例二>

图5是根据另一个实施例的服务器的硬件结构示意图。

如图5所示，该服务器500包括处理器510和存储器520，该存储器520用于存储可执行的计算机程序，该处理器510用于根据该计算机程序的控制，执行如以上任意方法实施例的方法。

以上图像处理装置400的各模块可以由本实施例中的处理器510执行存储器520存储的计算机程序实现，也可以通过其他结构实现，在此不做限定。

本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。

这里参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。对于本领域技术人员来说公知的是，通过硬件方式实现、通过软件方式实现以及通过软件和硬件结合的方式实现都是等价的。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本发明的范围由所附权利要求来限定。