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危险气体罐车液位计算机视觉监控识别报警系统设计 　　摘 要： 在计算机视觉环境下，对危险气体罐车液位的检测识别，保障车辆运输安全。结合视觉图像处理技术，采用嵌入式超声无损检测方法，进行危险气体罐车液位计算机视觉监控识别报警系统设计。首先进行液位检测原理分析，构建系统装置的总体结构模型，进行危险气体罐车液位计算机视觉监控识别报警系统的硬件模块化设计和软件设计，设计了计算机视觉监控识别报警系统的超声信号A/D采样电路、时钟电路、滤波电路、程序加载电路和电源电路。基于计算机视觉监测方法，进行危险气体罐车液位内部状态特征的视觉监测。实验结果表明，该系统具有较好的液位检测性能，实现危险气体罐车液位的有效监控识别与报警，性能可靠稳定 关键词： 危险气体罐车； 液位检测； 计算机视觉； 报警系统 中图分类号： TN948.64?34； TP216 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）22?0067?0 0 引 言 随着自动化测试技术的发展，采用智能测试和计算机视觉方法进行液位检测和监控，借助的物理场有超声波、微波雷达、射线及激光等，能实现高低位报警功能，在工业控制场合中，固定位置处的液位监控是保障工业控制安全的重要技术，特别是在危险光车的运输过程中，需要对危险气体罐车的液位进行实时监控和识别，通过感应元件实现对液位的准确检测，通过检测发射和接收的时延来确定液位的高度。随着计算机视觉处理技术的发展，以及图像处理技术的应用，采用计算机视觉部监控方法进行危险气体罐车的液位监控识别成为未来实现液位准确监测和定位的重要发展方向，研究基于计算机视觉的危险罐车的液位检测监控报警系统，在保障危险罐车运输安全方面具有重要意义，相关的系统设计方法受到人们的重视[1?3] 目前，对液位的检测方法按照测量液位的感应元件与被测液体是否接触，其可分为接触型和非接触型两大类。通过人工检尺法[4?6]，加装浮子测量装置进行液位检测，微波雷达、射线及激光主要是应用在检测罐体为危险物质，将微波发射器和接收器安装在罐顶，利用超声技术并结合数字信号处理算法进行液位检测[7?9]。但是，上述设计方案因无法找到超声信号为零的位置，所以考虑使用灵敏度相同的另一液位检测传感器作为参考通道进行自适应噪声抵消，参考液位检测传感器应放置在对目标反射信号较小，更多的反映液位反射的超声信号的位置，但是对电磁波、光波等超声无法穿过的介质，液位检测的精度不高[10]，难以实现有效的监控识别和报警。针对上述问题，本文进行危险气体罐车液位监控识别报警系统的改进设计，首先进行了液位检测原理分析，构建系统装置的总体结构模型，然后进行了危险气体罐车液位计算机视觉监控识别报警系统的硬件模块化设计和软件设计，最后通过实验分析验证了本文设计的液位监控识别报警系统的优越性能，得出有效性结论 1 液位计算机视觉监控识别报警系统的总体设计 根据上述液位检测弊端分析，进行危险气体罐车液位计算机视觉监控识别报警系统设计，首先分析系统设计的总体架构模型，系统设计包括了系统的硬件设计和软件设计部分。硬件设计中，主要是在计算机视觉环境下完成液位视觉特征的获取，并对接收到的视觉特征进行相应的处理。本系统的硬件部分主要是数据采集和数字信号处理。接收探头采集的视觉特征通过信号采集电路进行高分辨率的A/D采样，液位视觉的差异性可以通过对分辨率和采样率的大小来判断。在对液位检测的超声信号检测的基础上，设计自适应滤波器进行信号滤波，通过自适应均衡方法得到基于视觉传感器的液位检测特征，为系统设计提供了准确的数据基础。因此，采集电路的设计必须采用高分辨率，硬件电路设计中，包括确定DSP处理器型号、Visual DSP++集成开发环境、外围器件以及连接关系。根据I/O设备的数据采集量确定液位监控识别系统的分辨率和基线恢复性能，采用ADI公司的ADSP21160处理器系统作为计算机视觉监控识别的主控芯片，数字信号处理器主要完成对整个硬件系统的电路控制，根据设计的功能指标得到本文设计的监控系统的计算机视觉的像素值的系统最低采样率为1 024 MHz， 则DSP的最低速度应大于[25×20=500 MHz] 在进行罐体液位监控中，研究的罐体的厚度分别为5 mm平面罐体，20 mm平面罐体。由于本文构建的系统是一个高采样率的数据采集系统，在进行液位监控识别报警中，需要利用C8051F处理器发射频率为120 kHz左右的脉冲序列，作为原始声信号数据存入计算机系统，以此进行监控识别，根据上述描述，得到系统设计的模块构架如图1所示 2 系统的设计与实现 2.1 硬件电路设计的指标分析 在上述进行了危险气体罐车液位计算机视觉监控识别报警系统的液位检测原理分析和系统设计总体构建描述的基础上