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借助 Ultralytics YOLO11 监控传统系统

Abirami Vina

5 分钟阅读

2025年3月26日

了解 Ultralytics YOLO11 如何帮助企业通过人工智能驱动的计算机视觉监控传统系统,从而提高效率并降低升级成本。

许多企业,尤其是在制造业、工业自动化、航空航天、电信和能源领域,都依赖于遗留系统来完成日常运营。然而,维护这些旧系统通常会带来高昂的成本和技术挑战。尽管如此,公司继续使用遗留系统的主要原因是它们已深深嵌入到其工作流程中。 

近三分之二的企业花费超过 200 万美元来维护和升级遗留系统。这些旧系统是为不同的时代构建的,那时自动化和实时分析不是优先事项。企业过去依赖于手动流程或过时的监控工具,这导致效率低下和更高的运营风险。因此,许多企业发现自己陷入了这些过时的系统,无法在没有重大中断的情况下轻松过渡到更现代的解决方案。

这就是人工智能和 计算机视觉(使计算机能够理解和分析视觉数据)可以介入并提供帮助的地方。具体来说,像 Ultralytics YOLO11 这样的计算机视觉模型可以用于检测和监控旧系统,如仪表和量具。

在本文中,我们将探讨 YOLO11 如何用于传统系统监控,它的优势,以及企业如何轻松地将其集成到现有的工作流程中。

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图 1. 传统系统示例。(图片由作者提供)

与传统系统现代化相关的挑战

传统系统对许多行业至关重要,但将它们转变为数字系统并非总是易事。对这些系统进行现代化改造对于提高效率和降低风险非常重要。以下是企业在更新传统系统时面临的一些技术和环境挑战:

  • 缺乏数字接口: 许多传统系统是在数字化转型普及之前设计的。它们使用模拟控件、仪表和机械指示器进行操作,因此难以与现代监控解决方案直接集成。
  • 升级成本高: 更换或升级遗留基础设施可能既昂贵又具有破坏性。 许多企业由于初始成本高和停机时间问题而犹豫是否投资全面更换。
  • 系统设计不一致:较旧的机械在结构、材料和功能方面差异很大。这种缺乏标准化使得难以在不同的系统上应用统一的数字解决方案。
  • 实时数据捕获的挑战:模拟显示器并非为自动数据收集而设计,因此难以从刻度盘、仪表或机械计数器中提取准确的实时读数。
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图 2. 与传统系统现代化相关的挑战。图片由作者提供。

视觉 AI 如何帮助监控传统系统

许多旧机器使用无法连接到数字系统的模拟刻度盘、仪表和量具。视觉 AI 解决方案可以使用摄像头来监控这些设备,并且可以实时处理图像,以将其读数转换为数字记录,以便于跟踪和报告。

使用计算机视觉的一个好处是可以几乎立即发现运营问题。在紧急情况下,当数值超过安全限制时,自动警报可以通知操作员。

除此之外,计算机视觉是一种更经济的选择。与传统的升级或人工监控方法相比,设置摄像头并实施人工智能系统来分析这些图像具有成本效益。与昂贵的基础设施升级不同,像 YOLO11 这样的 视觉人工智能模型 可以与现有设备配合使用,从而使现代化改造更经济实惠。

由 YOLO11 支持的传统监控系统

如今,人工智能蓬勃发展,在实施人工智能解决方案时,有各种各样的模型和技术需要考虑。因此,您可能想知道,像 YOLO11 这样的模型有什么特别之处?

YOLO11 支持各种计算机视觉任务,如目标检测、实例分割和目标跟踪,非常适合实时监控。它的主要优势之一是能够在边缘设备上高效运行。这意味着它可以本地处理数据,而无需依赖强大的网络连接或云基础设施。 

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图 3. YOLO11 用于目标检测的示例。

在网络较弱或不可靠的工厂车间或工业环境中,在 边缘设备上部署 YOLO11 可确保连续的实时监控,而不会中断,从而减少了对昂贵的基于云的解决方案的需求,并使其成为企业更经济实用的选择。

最重要的是,与之前的版本相比,YOLO11 在准确性和速度方面都表现出色。YOLO11m 的参数比 YOLOv8m 少 22%,但在 COCO 数据集上实现了更高的平均精度均值 (mAP)。 

简而言之,YOLO11 即使在处理能力较低的情况下,也能更准确、更快速地检测目标。这使其在实时发现问题和监控系统方面更有效率,同时使用更少的资源,这对于遗留系统尤其有用。

YOLO11 在传统监控系统中的应用

接下来,让我们探索一些实际用例,其中 YOLO11 通过使用计算机视觉来跟踪和分析读数来自动化流程,而无需修改现有设备。

使用 YOLO11 进行模拟仪表监控

各种工业机器利用模拟仪表来测量压力、温度和液位。手动读数既费时又常常导致不一致,尤其是在大规模操作中。YOLO11可以改进这些流程。 

以下是使用 YOLO11 进行模拟仪表监控的典型工作方式的详细介绍:

  • 对象检测:YOLO11 首先检测并定位图像中的仪表,确保即使在复杂的环境中也能准确识别它。

  • 实例分割:识别出仪表后,YOLO11 使用实例分割来分离关键元素,如指针、刻度和数字标记。这一点很重要,因为它确保系统只关注仪表的相关部分,从而消除任何背景噪声或干扰。通过隔离这些关键区域,下一步变得更加准确和高效。

  • 光学字符识别 (OCR):最后,OCR技术可用于将仪表上的数字转换为数字数据,使企业无需手动读数即可跟踪测量结果。

虽然这是一般方法,但具体步骤可能会因仪表类型、环境条件以及捕获图像的角度或质量等因素而异。可以根据这些变量进行调整,以确保读数的准确性。

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图 4. 使用 YOLO11 进行模拟仪表监控的工作原理。图片由作者提供。

YOLO11 可以简化公用事业仪表监控

许多公用事业提供商仍然依赖机械仪表来跟踪水、天然气和电力消耗。在某些情况下,需要进行人工现场访问才能收集读数,这既耗时又增加了成本。 

YOLO11 通过使用计算机视觉检测和裁剪仪表盘的相关部分来自动执行监控过程。通过这样做,可以隔离表盘上的数值,并可以使用 OCR 读取它们。

通过使用计算机视觉收集的数据,公用事业提供商可以更有效地分析消耗模式。将数据分析集成到监控过程中有助于跟踪历史使用趋势,识别异常情况,并检测异常现象,例如消耗量突然飙升或下降,这可能表明存在泄漏或仪表故障等问题。

使用 YOLO11 分析控制面板

工业控制单元、电网监控器和工厂自动化面板等传统系统依赖于带有开关、按钮和指示灯的模拟控制面板来显示机器状态和错误代码。通常,操作员手动检查这些面板,这非常耗时,并增加了延迟响应的风险。

YOLO11 可以通过准确识别和跟踪控制面板组件来优化此过程。它可以检测开关、标签和指示灯,并确定它们的位置和状态。它可以识别指示灯是否显示警告或正常运行。 

例如,如果激活了警告灯,YOLO11 可以立即检测到变化,并且可以提醒操作员,从而缩短响应时间并降低错过关键问题的风险。

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图 5. 带有指示灯的控制面板。

传统系统现代化的优缺点

计算机视觉是一种在不更换现有硬件的情况下监控传统系统的实用方法。然而,像任何其他技术一样,它既有优点也有局限性。让我们探讨一下这两者,以便更好地了解如何有效地应用它。

以下是视觉人工智能对传统系统监控产生积极影响的一些方式:

  • 更低的长期成本: 虽然初始设置可能需要投资,但监控任务的自动化和人为错误的减少可以长期节省大量资金。
  • 一致性和可靠性: 与质量和一致性可能因人而异的人工检查不同,YOLO11随着时间的推移提供一致且可靠的性能。
  • 增强的决策能力: 实时数据和分析可改善决策,使操作员能够根据最新信息做出明智的选择。

同时,以下是一些需要牢记的注意事项:

  • 图像质量的依赖性:计算机视觉在很大程度上依赖于高质量的图像或视频源。较差的图像质量、低分辨率或不良的照明会导致不准确或遗漏的检测。

  • 易受环境因素影响:极端温度、灰尘、振动或干扰等恶劣环境会降低计算机视觉系统的性能。
  • 处理大数据量的复杂性: 随着系统收集大量的视觉数据,如果没有适当的基础设施,管理、存储和分析这些数据可能会变得具有挑战性。

主要要点

高效地监测遗留系统并不总是需要更换现有硬件。 许多企业都在处理过时的设备,但 Vision AI 提供了一种在不进行重大更改的情况下跟踪性能的方法。

YOLO11 通过使用目标检测和其他计算机视觉任务来实现这一点。它可以读取仪表、计量表和控制面板,并通过摄像头进行实时监控,而无需修改系统。该模型可在边缘设备上流畅运行,非常适合云连接受限的行业。这使企业能够在现场处理数据并快速解决运营问题。

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