技术领域
[0001] 本发明涉及船舶智能化管理技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于视觉的船舶机舱巡回监测系统及方法。
相关背景技术
[0002] 随着船舶智能化和无人化发展，船舶系统设备智能水平的不断提高，随船人员减少，致使船舶运行时船舶机舱空间状态智能监测的需求和船舶智能运维的需求不断提升；同时，随着视频监测系统在船舶机舱空间监测上应用的增加，基于视觉感知信息并进行深度分析的技术和应用的需求不断增加，船舶视频监控的智能应用也越来越普遍；因此，急需建立基于视觉的船舶智能巡检体系用于监测船舶系统设备的运行状态、健康状态等，来满足船舶智能化的需求，进而达到船舶高效、节能、高可靠的管理需求。
具体实施方式
[0059] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0060] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
[0061] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0062] 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。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、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授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向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示例可以具有不同的值。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。
[0063] 在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
[0064] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0065] 此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
[0066] 如图1所示，本发明提供了一种基于视觉的船舶机舱巡回监测系统，包括：船舶智能巡检视觉感知单元、与船舶智能巡检视觉感知单元连接的船舶机舱视觉智能巡检平台以及与船舶机舱视觉智能巡检平台连接的船舶视觉信息智能分析单元，其中：
[0067] 所述船舶智能巡检视觉感知单元，用于通过分布于船舶船舱系统设备工作处所的视频图像采集摄像头，采集船舶船舱空间视觉感知信息、船舶动力系统视觉感知信息、辅助系统视觉信息以及船舶船舱仪器仪表视觉信息；
[0068] 所述船舶机舱视觉智能巡检平台，用于通过采用机器视觉技术，借助设计布置并架设在合理位置的视频拍摄设备，获取目标对象的视频图像信息，并对视频图像信息进行深度分析，进而实现设备状态监测、机舱泄露状况监测以及机舱火灾烟雾监测的功能；
[0069] 所述船舶视觉信息智能分析单元，用于对船舶智能巡检视觉感知单元采集到的视频图像信息进行深度分析，借助船舶设备智能运维知识库的对应知识，对船舶系统设备的运行状态、船舶管路泄露状态、船舶系统设备健康状态和船舱起火产生烟雾等实施统计和深度分析，并组成船舶智能巡检系统运维决策支持信息。
[0070] 具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述船舶智能巡检视觉感知单元中，采集的船舶船舱空间视觉感知信息、船舶动力系统视觉感知信息、辅助系统视觉信息以及船舶船舱仪器仪表视觉信息，具体为：
[0071] 所述船舶船舱空间视觉感知信息，为借助于安装在船舱内各位置的视频监控摄像机，对船舱内空间的实时状态进行视频拍摄记录，包括记录船舱内是否有烟雾产生，是否发生火灾，是否有人员经过拍摄区域；
[0072] 所述船舶动力系统视觉感知信息，为借助于安装在船舶动力系统及其主要设备处所的图像或视频采集装置，采集的船舶动力系统的视觉感知信息，包括船舶主推进系统的主要设备运行状态信息；
[0073] 所述辅助系统视觉信息，为借助于安装在船舶辅助系统及其主要设备处所的图像或视频采集装置，采集的船舶辅助系统的视觉感知信息，包括船舶舱底水系统、船舶压载水系统、船舶消防水系统、船舶日用水系统、船舶污油系统和生活污水系统以及船舶管路系统的视觉感知信息；
[0074] 所述船舶船舱仪器仪表视觉信息，为安装在船舱仪器仪表设备处附近的图像或视频采集装置，采集仪器仪表的视觉感知信息，包括仪器指示灯的状态信息以及仪表指针的位置信息。
[0075] 具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述船舶机舱视觉智能巡检平台包括巡回监测系统和船舶设备智能运维信息库，其中：
[0076] 巡回监测系统，用于根据船舶机舱智能巡检系统中要实现的不同功能，设计安排合理的视频图像采集位置，在机舱中合理分布采集设备的位置，并对各个采集设备进行编号，安排定时检测提取采集的顺序和时间，实现对整个机舱的巡回检查；
[0077] 船舶设备智能运维信息库，为船舶机舱智能巡检平台中的核心，用于通过构建智能运维信息库，将视觉检测技术训练后的模型部署到库中，实现通过机器视觉技术对目标研究对象进行目标检测和深度分析。
[0078] 具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述船舶机舱视觉智能巡检平台还用于对船舶机舱视觉感知信息实施清洗、设备识别、特征提取和保存操作，其中：
[0079] 清洗是指去除由于环境的异常变化、异常的振动或遮挡等引起的异常的视频感知信息；
[0080] 设备识别是指从视频感知信息的每帧或图像进行设备的识别，发现并标定视频信息中的船舶设备等；
[0081] 特征提取与保存是指标定视觉信息中的被识别目标的信息并保存，作为下一步实施深度分析的感知数据。
[0082] 具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述船舶视觉信息智能分析单元用于实现对船舶系统设备运行状态、船舶管路泄露状态、船舶系统设备健康状态以及船舱起火产生烟雾状态的智能处置，其中：
[0083] 对船舶系统设备运行状态的智能处置包括：根据船舶视觉感知信息的采集结果，结合船舶系统设备的类型、结构、原理和运转特性，分别建立船舶系统设备运转、备用、故障和检修状态的统计和深度分析的智能运维模型，借助船舶设备智能运维知识库中对应的船舶系统设备起动、停止、人检查和人操作知识信息，汇总并推送船舶系统设备的运行状态的智能处置信息；
[0084] 对船舶管路泄露状态的智能处置包括：根据船舶视觉感知信息的采集结果，结合船舶管路系统分布、结构、走向、管路质量、连接处连接情况特性，分别建立船舶管路泄漏状态的定性分析和定量监测的智能运维分析模型，借助船舶设备智能运维知识库中船舶管路泄漏应急处置程序，汇总并推送船舶管路泄漏状态应急智能处置信息；
[0085] 对船舶系统设备健康状态的智能处置包括：根据船舶视觉感知信息的采集结果，结合船舶系统设备的类型、结构、原理和运转特性，分别建立船舶系统设备健康和故障状态的深度分析和机械学习模型，借助船舶设备智能运维知识库中对应的船舶系统设备缺陷、维护、原因和处理，及操作帮助和维修程序知识，汇总并推送船舶系统设备的健康状态的智能处置信息；
[0086] 对船舱起火产生烟雾状态的智能处置包括：根据船舶视觉感知信息的采集结果，结合船舶上着火并产生烟雾的起火类型及其特点、烟雾类型及其特点，建立具有烟雾识别、着火发现、燃烧分析和类型识别功能的深度分析模型，借助船舶设备智能运维知识库中相关的船舶起火烟雾类型及其处置知识，及时发现并推送船舶起火或烟雾产生处的智能处置信息。
[0087] 本发明还提供了一种基于上述基于视觉的船舶机舱巡回监测系统的船舶机舱巡回监测方法，包括：
[0088] S1、监测和智能处置船舶系统设备运行状态；
[0089] S2、监测和智能处置船舶管路泄漏状态；船舶机舱内管路众多，船舶系统设备在输送流体时，常由于设备壳体破损、管路破损、连接点密封圈变型或老化等原因，导致被输送的液体泄漏。
[0090] S3、智能处置船舶系统设备健康状态；
[0091] S4、智能处置船舱起火产生烟雾状态。船舶机舱是封闭空间，当发生火灾时，若不能及时获得起火信息，将会导致危险，可能造成设备损坏，甚至威胁人员安全。火灾产生初期，一般会产生烟雾，可通过智能巡检系统优先发现烟雾产生，及时推送相应信息。
[0092] 具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述步骤S1中，监测和智能处置船舶系统设备运行状态，包括：
[0093] S11、根据船舶系统设备在规定时间内完成规定功能的需要，将机舱设备划分为使用和停用两种状态；其中，使用中的设备起动方式分为自起动和人起动两种；停用中的设备根据停用原因，被分为备用和故障两种状态；
[0094] S12、通过视觉技术获取设备各种状态，人的动作状态，以及设备状态指示灯以及部分仪表的指针指向信息；
[0095] S13、通过分析来自安装于船舶系统设备处所的视频感知信息，借助船舶智能巡检视觉感知单元中的设备识别模块识别被监测设备或系统，从中提取出研究需要的特征信息；
[0096] S14、再借助船舶视觉信息智能分析单元中的设备运行状态识别模块确定设备的工作状态，即使用/停用，同时借助人脸识别功能，确定使用中设备的起动方式，即自起动或人起动；
[0097] S15、汇总设备运行状态信息，调取船舶设备智能运维信息库中的智能处置相关知识，及时推送船舶设备的运行状态的信息和智能处置信息。
[0098] 具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述步骤S2中，监测和智能处置船舶管路泄漏状态，包括：
[0099] S21、通过实时分析具有泄漏点处所视角的视频感知信息，借助船舶智能巡检视觉感知单元中的泄露物识别和特征提取模块发现液体的泄漏，并从视频感知信息中提取泄漏液体的矢量特征信息；
[0100] S22、再借助船舶视觉信息智能分析单元中的泄漏物智能分析模块确定泄漏物的类型和泄漏速度，调取智能运维信息库中的相关信息，及时推送泄漏监测预警信息及智能处置信息。
[0101] 具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述步骤S3中，智能处置船舶系统设备健康状态，包括：
[0102] S31、根据船舶系统设备在规定时间完成规定功能的需要，将船舶机械的状态被划分为健康和故障两种；
[0103] S32、通过实时分析来自安装于船舶系统设备处所的视频感知信息，借助船舶智能巡检视觉感知单元中的设备识别模块识别视频信息中有效的设备或系统，图片中可包含多个设备或系统，借助设备信息提取模块，分别对其中的设备或系统进行特征提取；
[0104] S33、再借助船舶视觉信息智能分析单元中的设备健康状态分析模块确定船舶设备或系统的健康状态，即健康/故障；
[0105] S34、根据需要进一步借助其中设备故障深度分析模块的故障分析诊断功能模块，确定设备故障的类型和特性；
[0106] S35、最后借助船舶设备智能运维信息库中的设备缺陷辅助决策支持信息，汇总故障设备的缺陷辅助决策信息，并根据用户的需要，进行信息推送。
[0107] 具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述步骤S4中，智能处置船舱起火产生烟雾状态，包括：
[0108] S41、通过实时分析机舱处所视角的视频感知信息，借助船舶智能巡检视觉感知单元中的烟雾目标识别模块发现起火初期产生的烟雾，并从视频感知信息中提取烟雾特征信息；
[0109] S42、再借助船舶视觉信息智能分析单元中的烟雾智能分析模块确定烟雾扩散趋势及扩散速度，调取智能运维信息库中的相关信息，及时推送火灾预警信息及智能处置信息。
[0110] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
