一种基于ZYNQ的生产车间智能管理监测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于ZYNQ的生产车间智能管理监测系统，属于人工智能和嵌入式领域。系统包括：依次连接的图像采集模块、ZYNQ系统板和终端设备；图像采集模块用于实时采集生产车间图像；ZYNQ系统板用于获取ZYNQ可执行目标检测文件，利用ZYNQ可执行目标检测文件对生产车间图像进行检测，输出检测结果；检测结果为生产车间内的工人是否穿戴防尘头套、口罩和工作制服以及生产车间中是否有火焰；终端设备用于对所述检测结果进行显示，并根据检测结果发出警报。本发明专利技术通过ZYNQ系统板代替PC，降低了生产成本，缩小了系统体积，可以将基于ZYNQ的生产车间智能管理监测系统随时部署在任何地点，扩大了使用范围。扩大了使用范围。扩大了使用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ZYNQ的生产车间智能管理监测系统


[0001]本专利技术涉及人工智能和嵌入式领域，特别是涉及一种基于ZYNQ的生产车间智能管理监测系统。

技术介绍

[0002]随着中国大力发展生产力，生产车间事故也不断增多，人们越来越注重生产车间的卫生和安全。其中，许多生产车间事故是可以避免的，如佩戴防尘头套可以防止头发掉落到零件表面上或生产机器上，导致产品质量不合格和器械损坏等问题；工作制服检测可以防止非工作人员随意进出生产车间，造成事故和损失；火焰检测可以第一时间发现火焰，并及时采取行动减少火灾蔓延的风险。因此，生产车间智能管理监测变得更加重要，甚至成为生产车间不可缺少的工具。
[0003]但现有的生产车间智能管理监测系统是在PC(personal computer)上实现，其放置在固定的监控室。为了满足生产车间现场实时监控需求，服务器端需要部署大量的高性能PC来运行高复杂度的目标检测算法和实时处理来自多个生产车间现场的图像数据。虽然在PC上有十分优秀的检测精度和速度，但设备的功耗增加，对服务器的要求较高以及成本高等问题不适合大范围生产车间现场部署。而且在PC上实现生产车间现场安全监测系统存在灵活性差、体积大等缺点，不适合随时部署到临时工作现场。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于ZYNQ的生产车间智能管理监测系统，以解决现有技术中的生产车间智能管理监测系统成本高、使用范围小的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种基于ZYNQ的生产车间智能管理监测系统，包括：依次连接的图像采集模块、ZYNQ系统板和终端设备；
[0007]所述图像采集模块用于实时采集生产车间图像；
[0008]所述ZYNQ系统板用于获取ZYNQ可执行目标检测文件，利用所述ZYNQ可执行目标检测文件对所述生产车间图像进行检测，输出检测结果；所述检测结果为生产车间内的工人是否穿戴防尘头套、口罩和工作制服以及生产车间中是否有火焰；
[0009]所述终端设备用于对所述检测结果进行显示，并根据所述检测结果发出警报。
[0010]可选地，所述ZYNQ系统板包括用于存储ZYNQ加速系统和所述ZYNQ可执行目标检测文件的SD卡；
[0011]在所述SD卡中，所述ZYNQ加速系统调用所述ZYNQ可执行目标检测文件；所述ZYNQ加速系统还用于对检测过程进行加速。
[0012]可选地，所述ZYNQ系统板还包括：处理系统端、可编程逻辑端、USB接口、以太网接口、显示屏接口和串口；所述处理系统端与所述可编程逻辑端连接；所述处理系统端还通过AXI通信总线分别与所述USB接口、所述以太网接口、所述显示屏接口和所述串口连接；
[0013]所述处理系统端为所述ZYNQ系统板的主控制端，用于为所述可编程逻辑端、所述USB接口、所述以太网接口、所述显示屏接口和所述串口提供时钟；
[0014]所述可编程逻辑端用于对所述USB接口、所述以太网接口、所述显示屏接口和所述串口进行控制；
[0015]所述USB接口用于连接所述图像采集模块；
[0016]所述以太网接口用于连接上位机；
[0017]所述显示屏接口用于连接所述终端设备的显示屏；
[0018]所述串口用于进行串口通信。
[0019]可选地，所述终端设备包括底座、显示屏和警报器；
[0020]所述显示屏和所述警报器连接；所述显示屏和所述警报器设置于所述底座上；
[0021]所述显示屏用于对所述检测结果进行显示，所述警报器用于根据所述检测结果发出警报。
[0022]可选地，所述ZYNQ系统板设置于所述底座的内部。
[0023]可选地，所述ZYNQ系统板还包括开关机按钮。
[0024]可选地，所述ZYNQ可执行目标检测文件包括训练好的YOLOv4
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tiny网络的结构信息和训练好的YOLOv4
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tiny网络的权重参数；所述ZYNQ可执行目标检测文件通过所述上位机获得，具体包括：
[0025]准备训练数据集；所述训练数据集包括生产车间原始图像和标注后的生产车间图像；
[0026]利用所述训练数据集对YOLOv4
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tiny网络进行训练，得到训练好的YOLOv4
‑
tiny网络；
[0027]将所述训练好的YOLOv4
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tiny网络的权重参数和结构信息，保存为浮点模型文件；
[0028]对所述浮点模型文件进行量化，得到定点模型文件；
[0029]将所述定点模型文件转化为所述ZYNQ可执行目标检测文件。
[0030]可选地，所述ZYNQ可执行目标检测文件还包括DPU并行加速YOLOv4
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tiny网络的指令集和ZYNQ运行的主程序。
[0031]可选地，所述YOLOv4
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tiny网络包括依次连接的骨干特征提取网络、特征金字塔和YOLOhead输出层；
[0032]所述骨干特征提取网络用于提取所述生产车间图像的特征；
[0033]所述特征金字塔用于加强所述特征，得到加强后的特征；
[0034]所述YOLOhead输出层用于对所述加强后的特征进行检测，得到检测结果。
[0035]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0036]本专利技术的基于ZYNQ的生产车间智能管理监测系统，通过图像采集模块采集生产车间现场图像；所述ZYNQ系统板利用ZYNQ可执行目标检测文件对所述生产车间现场图像进行检测，检测生产车间内的工人是否穿戴防尘头套、口罩和工作制服以及检测生产车间中是否有火焰，输出检测结果；所述终端设备用于对所述检测结果进行显示，并根据所述检测结果发出警报。本专利技术通过ZYNQ系统板代替PC，降低了生产成本，缩小了系统体积，可以将基于ZYNQ的生产车间智能管理监测系统随时部署在任何地点，扩大了使用范围。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]图1为本专利技术提供的一种基于ZYNQ的生产车间智能管理监测系统的结构图；
[0039]图2为本专利技术提供的ZYNQ系统板框架示意图；
[0040]图3为本专利技术提供的ZYNQ可执行目标检测文件制作流程图；
[0041]图4为本专利技术提供的YOLOv4
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tiny网络结构图；
[0042]图5为本专利技术提供的Vitis基础加速平台结构图；
[0043]图6为本专利技术提供的DPU工作原理图；
[0044]图7为本专利技术提供的ZYNQ加速系统框架示意图；
[0045]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于ZYNQ的生产车间智能管理监测系统，其特征在于，包括：依次连接的图像采集模块、ZYNQ系统板和终端设备；所述图像采集模块用于实时采集生产车间图像；所述ZYNQ系统板用于获取ZYNQ可执行目标检测文件，利用所述ZYNQ可执行目标检测文件对所述生产车间图像进行检测，输出检测结果；所述检测结果为生产车间内的工人是否穿戴防尘头套、口罩和工作制服以及生产车间中是否有火焰；所述终端设备用于对所述检测结果进行显示，并根据所述检测结果发出警报。2.根据权利要求1所述的基于ZYNQ的生产车间智能管理监测系统，其特征在于，所述ZYNQ系统板包括用于存储ZYNQ加速系统和所述ZYNQ可执行目标检测文件的SD卡；在所述SD卡中，所述ZYNQ加速系统调用所述ZYNQ可执行目标检测文件；所述ZYNQ加速系统还用于对检测过程进行加速。3.根据权利要求2所述的基于ZYNQ的生产车间智能管理监测系统，其特征在于，所述ZYNQ系统板还包括：处理系统端、可编程逻辑端、USB接口、以太网接口、显示屏接口和串口；所述处理系统端与所述可编程逻辑端连接；所述处理系统端还通过AXI通信总线分别与所述USB接口、所述以太网接口、所述显示屏接口和所述串口连接；所述处理系统端为所述ZYNQ系统板的主控制端，用于为所述可编程逻辑端、所述USB接口、所述以太网接口、所述显示屏接口和所述串口提供时钟；所述可编程逻辑端用于对所述USB接口、所述以太网接口、所述显示屏接口和所述串口进行控制；所述USB接口用于连接所述图像采集模块；所述以太网接口用于连接上位机；所述显示屏接口用于连接所述终端设备的显示屏；所述串口用于进行串口通信。4.根据权利要求3所述的基于ZYNQ的生产车间智能管理监测系统，其特征在于，所述终端设备包括底座、显示屏和警报器；所述显示屏和所述警报器连接；所述显示屏和所述警报器设置于所述底座上；所述显示屏用于对所述检测结果进行显示，所述警报器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学军，苏文俊，许惠斌，李斌，刘凯，
申请(专利权)人：凭祥市三诺数字科技有限公司，
类型：发明
国别省市：