利用红外技术对工业园区进行有毒有害气体溯源监测的方法和系统

技术领域

本发明涉及有毒有害气体监测的技术领域，特别涉及利用红外技术对工业园区进行有毒有害气体溯源监测的方法和系统。

背景技术

工业园区在生产过程中会产生有毒有害气体，为了监测有毒有害气体的扩散范围和扩散浓度状态，通常会在工业园区的不同位置区域设置有毒有害气体传感器，从而对工业园区进行分布式监测。但是，有毒有害气体传感器的监测覆盖范围和检测精度有限，无法对工业园区进行大面积范围的准确监测，同时由于风向等天气条件的变化，会导致传感器无法确定有毒有害气体的污染源头，从而导致无法对工业园区中有毒有害气体的动态分布和扩散趋势进行可靠的和客观的监测，并无法实时掌握控制工业园区的有毒有害气体动态变化情况，以及大大降低工业园区有毒有害气体检测的准确性。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供利用红外技术对工业园区进行有毒有害气体溯源监测的方法和系统，其通过对工业园区的目标区域进行红外光谱成像，以此获得相应的红外光谱数据，并对该红外光谱数据进行傅里叶变换反演处理，从而获得该目标区域存在的关于有毒有害气体的种类和浓度的状态信息，并对该目标区域进行微光夜视成像，以此获得相应的昼夜全天候视频图像，并对该昼夜全天候视频图像进行预处理，再根据该有毒有害气体状态信息，对预处理后的所述昼夜全天候视频图像进行不同颜色的伪彩叠加处理，从而确定该目标区域中有毒有害气体的动态变化状态信息；可见，该利用红外技术对工业园区进行有毒有害气体溯源监测的方法和系统综合利用傅里叶变换红外光谱技术和微光夜视成像技术对工业园区的大气环境进行遥感监测，并对大气环境中有毒有害气体与遥测背景之间的等效辐射亮度温差对应的红外光谱指纹特征信息进行傅里叶变换反演处理，再对昼夜全天候视频图像进行伪彩叠加处理，以此确定目标区域中有毒有害气体的动态变化状态信息，其能够对工业园区中有毒有害气体的动态分布和扩散趋势进行可靠的和客观的监测，从而实时掌握控制工业园区的有毒有害气体动态变化情况，及时发现并追溯到有毒有害气体污染源头，进而为污染控制、风险管理、应急逃生路线和措施的制定提供指导。

本发明提供利用红外技术对工业园区进行有毒有害气体溯源监测的方法，其特征在于，其包括如下步骤：

步骤S1，对工业园区的目标区域进行红外光谱成像，以此获得相应的红外光谱数据，并对所述红外光谱数据进行傅里叶变换反演处理，从而获得所述目标区域存在的有毒有害气体状态信息；

步骤S2，对所述目标区域进行微光夜视成像，以此获得相应的昼夜全天候视频图像，并对所述昼夜全天候视频图像进行预处理；

步骤S3，根据所述有毒有害气体状态信息，对预处理后的所述昼夜全天候视频图像进行不同颜色的伪彩叠加处理，从而确定所述目标区域中有毒有害气体的动态变化状态信息；

进一步，在所述步骤S1中，对工业园区的目标区域进行红外光谱成像，以此获得相应的红外光谱数据，并对所述红外光谱数据进行傅里叶变换反演处理，从而获得所述目标区域存在的有毒有害气体状态信息具体包括：

步骤S101，在所述工业园区的两个不同角度方位对所述目标区域进行扫描投射红外光，以此获得所述红外光穿透所述目标区域的大气环境后形成的红外光谱数据；

步骤S102，对所述红外光谱数据进行分析处理，以此确定所述大气环境中有毒有害气体与遥测背景之间的等效辐射亮温差对应的红外光谱指纹特征信息；

步骤S103，对所述红外光谱指纹特征信息进行关于有毒有害气体的半定量浓度傅里叶变换反演处理，从而所述目标区域存在的有毒有害气体的种类和浓度信息；

进一步，在所述步骤S2中，对所述目标区域进行微光夜视成像，以此获得相应的昼夜全天候视频图像，并对所述昼夜全天候视频图像进行预处理具体包括：

步骤S201，对所述目标区域进行周期扫描式的微光夜视成像，以此获得关于所述目标区域的昼夜全天候视频图像；

步骤S202，对所述昼夜全天候视频图像依次进行卡尔曼降噪滤波处理和图像像素锐化处理；

进一步，在所述步骤S3中，根据所述有毒有害气体状态信息，对预处理后的所述昼夜全天候视频图像进行不同颜色的伪彩叠加处理，从而确定所述目标区域中有毒有害气体的动态变化状态信息具体包括：

步骤S301，根据所述目标区域存在的有毒有害气体的种类和浓度信息，确定进行所述伪彩叠加处理对应的叠加颜色类型信息，其中，对于不同种类的气体采用不同种类的颜色进行伪彩叠加，对于同一种类的气体而具有不同气体浓度的区域分布则采用同一种类但色度大小不同的颜色进行伪彩色叠加；

步骤S302，根据所述有毒有害气体状态信息和所述叠加颜色类型信息，对所述昼夜全天候视频图像的不同区域进行相应的伪彩色叠加处理，从而在所述昼夜全天候视频图像的不同区域叠加相应种类和色度的颜色；

步骤S303，根据伪彩叠加处理后的所述昼夜全天候视频图像中叠加的颜色的分布面积和颜色深浅，确定所述目标区域中有毒有害气体的扩散面积范围和扩散浓度。

本发明还提供利用红外技术对工业园区进行有毒有害气体溯源监测系统，其特征在于，其包括红外光谱成像模块、红外光谱数据处理模块、微光夜视成像与处理模块、伪彩叠加处理模块；其中，

所述红外光谱成像模块用于对工业园区的目标区域进行红外光谱成像，以此获得相应的红外光谱数据；

所述红外光谱数据处理模块用于对所述红外光谱数据进行傅里叶变换反演处理，从而获得所述目标区域存在的有毒有害气体状态信息；

所述微光夜视成像与处理模块用于对所述目标区域进行微光夜视成像，以此获得相应的昼夜全天候视频图像，并对所述昼夜全天候视频图像进行预处理；

所述伪彩叠加处理模块用于根据所述有毒有害气体状态信息，对预处理后的所述昼夜全天候视频图像进行不同颜色的伪彩叠加处理，从而确定所述目标区域中有毒有害气体的动态变化状态信息；

进一步，所述红外光谱成像模块对工业园区的目标区域进行红外光谱成像，以此获得相应的红外光谱数据具体包括：

在所述工业园区的两个不同角度方位对所述目标区域进行扫描投射红外光，以此获得所述红外光穿透所述目标区域的大气环境后形成的红外光谱数据；

以及，

所述红外光谱数据处理模块对所述红外光谱数据进行傅里叶变换反演处理，从而获得所述目标区域存在的有毒有害气体状态信息具体包括：

对所述红外光谱数据进行分析处理，以此确定所述大气环境中有毒有害气体与遥测背景之间的等效辐射亮温差对应的红外光谱指纹特征信息；

再对所述红外光谱指纹特征信息进行关于有毒有害气体的种类和半定量浓度傅里叶变换反演处理，从而获得所述目标区域存在的关于有毒有害气体的种类和浓度的状态信息；

进一步，所述微光夜视成像与处理模块对所述目标区域进行微光夜视成像，以此获得相应的昼夜全天候视频图像，并对所述昼夜全天候视频图像进行预处理具体包括：

对所述目标区域进行周期扫描式的微光夜视成像，以此获得关于所述目标区域的昼夜全天候视频图像；

再对所述昼夜全天候视频图像依次进行卡尔曼降噪滤波处理和图像像素锐化处理；

进一步，所述伪彩叠加处理模块根据所述有毒有害气体状态信息，对预处理后的所述昼夜全天候视频图像进行不同颜色的伪彩叠加处理，从而确定所述目标区域中有毒有害气体的动态变化状态信息具体包括：

根据所述目标区域存在的关于有毒有害气体的种类和浓度的状态信息，确定进行所述伪彩叠加处理对应的叠加颜色类型信息，其中，对于不同种类的气体采用不同种类的颜色进行伪彩叠加，对于同一种类的气体而具有不同气体浓度的区域分布则采用同一种类但色度大小不同的颜色进行伪彩色叠加；

并根据所述有毒有害气体状态信息和所述叠加颜色类型信息，对所述昼夜全天候视频图像的不同区域进行相应的伪彩色叠加处理，从而在所述昼夜全天候视频图像的不同区域叠加相应种类和色度的颜色；

再根据伪彩叠加处理后的所述昼夜全天候视频图像中叠加的颜色的分布面积和颜色深浅，确定所述目标区域中有毒有害气体的扩散面积范围和扩散浓度。

相比于现有技术，该利用红外技术对工业园区进行有毒有害气体溯源监测的方法和系统，其通过对工业园区的目标区域进行红外光谱成像，以此获得相应的红外光谱数据，并对该红外光谱数据进行傅里叶变换反演处理，从而获得该目标区域存在的有毒有害气体状态信息，并对该目标区域进行微光夜视成像，以此获得相应的昼夜全天候视频图像，并对该昼夜全天候视频图像进行预处理，再根据该有毒有害气体状态信息，对预处理后的所述昼夜全天候视频图像进行不同颜色的伪彩叠加处理，从而确定该目标区域中有毒有害气体的动态变化状态信息；可见，该利用红外技术对工业园区进行有毒有害气体溯源监测的方法和系统综合利用傅里叶变换红外光谱技术和微光夜视成像技术对工业园区的大气环境进行遥感监测，并对大气环境与遥测背景之间的等效辐射亮度温差对应的红外光谱指纹特征信息进行傅里叶变换反演处理，再对昼夜全天候视频图像进行伪彩叠加处理，以此确定目标区域中有毒有害气体的动态变化状态信息，其能够对工业园区中有毒有害气体的动态分布和扩散趋势进行可靠的和客观的监测，从而实时掌握控制工业园区的有毒有害气体动态变化情况，及时发现并追溯到有毒有害气体污染源头，进而为污染控制、风险管理、应急逃生路线和措施的制定提供指导。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的利用红外技术对工业园区进行有毒有害气体溯源监测的方法的流程示意图。

图2为本发明提供的利用红外技术对工业园区进行有毒有害气体溯源监测系统的结构示意图。

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作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。

参阅图1，为本发明实施例提供的利用红外技术对工业园区进行有毒有害气体溯源监测的方法的流程示意图。该利用红外技术对工业园区进行有毒有害气体溯源监测的方法包括如下步骤：

步骤S1，对工业园区的目标区域进行红外光谱成像，以此获得相应的红外光谱数据，并对该红外光谱数据进行傅里叶变换反演处理，从而获得该目标区域存在的有毒有害气体状态信息；

步骤S2，对该目标区域进行微光夜视成像，以此获得相应的昼夜全天候视频图像，并对该昼夜全天候视频图像进行预处理；

步骤S3，根据该有毒有害气体状态信息，对预处理后的该昼夜全天候视频图像进行不同颜色的伪彩叠加处理，从而确定该目标区域中有毒有害气体的动态变化状态信息。

上述技术方案的有益效果为：该利用红外技术对工业园区进行有毒有害气体溯源监测的方法和系统综合利用傅里叶变换红外光谱技术和微光夜视成像技术对工业园区的大气环境进行遥感监测，并对大气环境中有毒有害气体与遥测背景之间的等效辐射亮度温差对应的红外光谱指纹特征信息进行傅里叶变换反演处理，再对昼夜全天候视频图像进行伪彩叠加处理，以此确定目标区域中有毒有害气体的动态变化状态信息，其能够对工业园区中有毒有害气体的动态分布和扩散趋势进行可靠的和客观的监测，从而实时掌握控制工业园区的有毒有害气体动态变化情况，及时发现并追溯到有毒有害气体污染源头，进而为污染控制、风险管理、应急逃生路线和措施的制定提供指导。

优选地，在该步骤S1中，对工业园区的目标区域进行红外光谱成像，以此获得相应的红外光谱数据，并对该红外光谱数据进行傅里叶变换反演处理，从而获得该目标区域存在的有毒有害气体状态信息具体包括：

步骤S101，在该工业园区的两个不同角度方位对该目标区域进行扫描投射红外光，以此获得该红外光穿透该目标区域的大气环境后形成的红外光谱数据；

步骤S102，对该红外光谱数据进行分析处理，以此确定该大气环境中有毒有害气体与遥测背景之间的等效辐射亮温差对应的红外光谱指纹特征信息；

步骤S103，对该红外光谱指纹特征信息进行关于有毒有害气体的半定量浓度傅里叶变换反演处理，从而该目标区域存在的有毒有害气体的种类和浓度信息。

上述技术方案的有益效果为：通过在该工业园区的两个不同角度方位对该目标区域进行扫描投射红外光，能够对该目标区域的大气环境进行全面扫描，从而使该大气环境能够全面地被红外光照射，以此准确得到相应的红外光谱数据，而通过确定该大气环境中有毒有害气体与遥测背景之间的等效辐射亮温差对应的红外光谱指纹特征信息，能够保证后续有毒有害气体种类和半定量浓度傅里叶变换反演处理，从而能够准确地得到该目标区域存在的有毒有害气体的种类和浓度信息。

优选地，在该步骤S2中，对该目标区域进行微光夜视成像，以此获得相应的昼夜全天候视频图像，并对该昼夜全天候视频图像进行预处理具体包括：

步骤S201，对该目标区域进行周期扫描式的微光夜视成像，以此获得关于该目标区域的昼夜全天候视频图像；

步骤S202，对该昼夜全天候视频图像依次进行卡尔曼降噪滤波处理和图像像素锐化处理。

上述技术方案的有益效果为：通过对该目标区域进行周期扫描式的微光夜视成像，能够保证该昼夜全天候视频图像的成像准确性和图像清晰度。

优选地，在该步骤S3中，根据该有毒有害气体状态信息，对预处理后的该昼夜全天候视频图像进行不同颜色的伪彩叠加处理，从而确定该目标区域中有毒有害气体的动态变化状态信息具体包括：

步骤S301，根据该目标区域存在的有毒有害气体的种类和浓度信息，确定进行该伪彩叠加处理对应的叠加颜色类型信息，其中，对于不同种类的气体采用不同种类的颜色进行伪彩叠加，对于同一种类的气体而具有不同气体浓度的区域分布则采用同一种类但色度大小不同的颜色进行伪彩色叠加；

步骤S302，根据该有毒有害气体状态信息和该叠加颜色类型信息，对该昼夜全天候视频图像的不同区域进行相应的伪彩色叠加处理，从而在该昼夜全天候视频图像的不同区域叠加相应种类和色度的颜色；

步骤S303，根据伪彩叠加处理后的该昼夜全天候视频图像中叠加的颜色的分布面积和颜色深浅，确定该目标区域中有毒有害气体的扩散面积范围和扩散浓度。

上述技术方案的有益效果为：通过对该昼夜全天候视频图像的不同区域进行相应的伪彩色叠加处理，能够使伪彩色叠加处理后的昼夜全天候视频图像能够在不同区域进行区别化的有毒有害气体状态表征，以此准确确定有毒有害气体的动态分布和扩散趋势，及时发现并追溯到有毒有害气体污染源头，进而为污染控制、风险管理、应急逃生路线和措施的制定提供指导。

参阅图2，为本发明实施例提供的利用红外技术对工业园区进行有毒有害气体溯源监测系统的结构示意图。该利用红外技术对工业园区进行有毒有害气体溯源监测系统包括红外光谱成像模块、红外光谱数据处理模块、微光夜视成像与处理模块、伪彩叠加处理模块；其中，

该红外光谱成像模块用于对工业园区的目标区域进行红外光谱成像，以此获得相应的红外光谱数据；

该红外光谱数据处理模块用于对该红外光谱数据进行傅里叶变换反演处理，从而获得该目标区域存在的有毒有害气体状态信息；

该微光夜视成像与处理模块用于对该目标区域进行微光夜视成像，以此获得相应的昼夜全天候视频图像，并对该昼夜全天候视频图像进行预处理；

该伪彩叠加处理模块用于根据该有毒有害气体状态信息，对预处理后的该昼夜全天候视频图像进行不同颜色的伪彩叠加处理，从而确定该目标区域中有毒有害气体的动态变化状态信息。

上述技术方案的有益效果为：该利用红外技术对工业园区进行有毒有害气体溯源监测的方法和系统综合利用傅里叶变换红外光谱技术和微光夜视成像技术对工业园区的大气环境进行遥感监测，并对大气环境中有毒有害气体与遥测背景之间的等效辐射亮度温差对应的红外光谱指纹特征信息进行傅里叶变换反演处理，再对昼夜全天候视频图像进行伪彩叠加处理，以此确定目标区域中有毒有害气体的动态变化状态信息，其能够对工业园区中有毒有害气体的动态分布和扩散趋势进行可靠的和客观的监测，从而实时掌握控制工业园区的有毒有害气体动态变化情况，及时发现并追溯到有毒有害气体污染源头，进而为污染控制、风险管理、应急逃生路线和措施的制定提供指导。

优选地，该红外光谱成像模块对工业园区的目标区域进行红外光谱成像，以此获得相应的红外光谱数据具体包括：

在该工业园区的两个不同角度方位对该目标区域进行扫描投射红外光，以此获得该红外光穿透该目标区域的大气环境后形成的红外光谱数据；

以及，

该红外光谱数据处理模块对该红外光谱数据进行傅里叶变换反演处理，从而获得该目标区域存在的有毒有害气体状态信息具体包括：

对该红外光谱数据进行分析处理，以此确定该大气环境与遥测背景之间的等效辐射亮温差对应的红外光谱指纹特征信息；

再对该红外光谱指纹特征信息进行关于有毒有害气体的种类和半定量浓度傅里叶变换反演处理，从而获得该目标区域存在的关于有毒有害气体的种类和浓度的状态信息。

上述技术方案的有益效果为：通过在该工业园区的两个不同角度方位对该目标区域进行扫描投射红外光，能够对该目标区域的大气环境进行全面扫描，从而使该大气环境能够全面地被红外光照射，以此准确得到相应的红外光谱数据，而通过确定该大气环境中有毒有害气体与遥测背景之间的等效辐射亮温差对应的红外光谱指纹特征信息，能够保证后续有毒有害气体种类和半定量浓度傅里叶变换反演处理，从而准确地得到该目标区域存在的有毒有害气体的种类和浓度信息。

优选地，该微光夜视成像与处理模块对该目标区域进行微光夜视成像，以此获得相应的昼夜全天候视频图像，并对该昼夜全天候视频图像进行预处理具体包括：

对该目标区域进行周期扫描式的微光夜视成像，以此获得关于该目标区域的昼夜全天候视频图像；

再对该昼夜全天候视频图像依次进行卡尔曼降噪滤波处理和图像像素锐化处理。

上述技术方案的有益效果为：通过对该目标区域进行周期扫描式的微光夜视成像，能够保证该昼夜全天候视频图像的成像准确性和图像清晰度。

优选地，该伪彩叠加处理模块根据该有毒有害气体状态信息，对预处理后的该昼夜全天候视频图像进行不同颜色的伪彩叠加处理，从而确定该目标区域中有毒有害气体的动态变化状态信息具体包括：

根据该目标区域存在的有毒有害气体的种类和气体浓度信息，确定进行该伪彩叠加处理对应的叠加颜色类型信息，其中，对于不同种类的气体采用不同种类的颜色进行伪彩叠加，对于同一种类的气体而具有不同气体浓度的区域分布则采用同一种类但色度大小不同的颜色进行伪彩色叠加；

并根据该有毒有害气体状态信息和该叠加颜色类型信息，对该昼夜全天候视频图像的不同区域进行相应的伪彩色叠加处理，从而在该昼夜全天候视频图像的不同区域叠加相应种类和色度的颜色；

再根据伪彩叠加处理后的该昼夜全天候视频图像中叠加的颜色的分布面积和颜色深浅，确定该目标区域中有毒有害气体的扩散面积范围和扩散浓度。

上述技术方案的有益效果为：通过对该昼夜全天候视频图像的不同区域进行相应的伪彩色叠加处理，能够使伪彩色叠加处理后的昼夜全天候视频图像能够在不同区域进行区别化的有毒有害气体状态表征，以此准确确定有毒有害气体的动态分布和扩散趋势，及时发现并追溯到有毒有害气体污染源头，进而为污染控制、风险管理、应急逃生路线和措施的制定提供指导。

从上述实施例的内容可知，该利用红外技术对工业园区进行有毒有害气体溯源监测的方法和系统通过对工业园区的目标区域进行红外光谱成像，以此获得相应的红外光谱数据，并对该红外光谱数据进行傅里叶变换反演处理，从而获得该目标区域存在的有毒有害气体状态信息，并对该目标区域进行微光夜视成像，以此获得相应的昼夜全天候视频图像，并对该昼夜全天候视频图像进行预处理，再根据该有毒有害气体状态信息，对预处理后的所述昼夜全天候视频图像进行不同颜色的伪彩叠加处理，从而确定该目标区域中有毒有害气体的动态变化状态信息；可见，该利用红外技术对工业园区进行有毒有害气体溯源监测的方法和系统综合利用傅里叶变换红外光谱技术和微光夜视成像技术对工业园区的大气环境进行遥感监测，并对大气环境中有毒有害气体与遥测背景之间的等效辐射亮度温差对应的红外光谱指纹特征信息进行傅里叶变换反演处理，再对昼夜全天候视频图像进行伪彩叠加处理，以此确定目标区域中有毒有害气体的动态变化状态信息，其能够对工业园区中有毒有害气体的动态分布和扩散趋势进行可靠的和客观的监测，从而实时掌握控制工业园区的有毒有害气体动态变化情况，及时发现并追溯到有毒有害气体污染源头，进而为污染控制、风险管理、应急逃生路线和措施的制定提供指导。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。