[發明專利]一種基于圖像的煤礦粉塵污染評價及噴霧除塵聯動系統

有效

• 申請號: 201110343852.7
• 申請日: 2011-11-03
• 公開（公告）號: CN103089291A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 張江石;牛勝利;趙永光;李巖;陳斌
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E21F5/04
• 分類號: E21F5/04;G01N15/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種井下噴霧除塵控制系統，尤其是一種基于圖像的煤礦粉塵污染評價及噴霧除塵聯動系統。

背景技術

目前粉塵在線監測及噴霧除塵聯動系統在煤礦較為普遍，煤礦粉塵濃度在線測量方法主要有三種。(1)光透射法(又稱消光法)，它是利用光線通過粉塵介質時，由于微粒對光線的散射和吸收，使光強發生衰減的原理來測量粉塵濃度。(2)MESA法，MESA測量系統結合了透射法和壓電振動法兩種方法。壓電振動法是利用壓電材料由于附上粉塵后質量改變引起壓電振動頻率改變的原理來測量粉塵濃度，即用石英晶體作傳感器來測量。其中測量粉塵濃度方面它借用了上述德國柏林工業大學的專利技術，利用壓電振動法測量粉塵的質量濃度后，然后根據消光理論，求得粉塵的濃度與平均粒度。(3)散射法，它是通過測量顆粒受光照射后所發出的散射光信號大小來測量被測顆粒的重量濃度，日本SIBATA公司生產的PS型便攜式數字粉塵儀是利用了這種測量原理。

以上三種方法在精度均能滿足礦井粉塵監測的需要，但是硬件設備要求高，購買成本尤其是維修成本高，機器損耗率高。另外，由于以上三種方法一次測量的范圍較小，不具有代表性，其測量結果還是具有即時性個體性的特點，再者，礦井工作面的粉塵濃度空間分布不均勻而且變化性強，從而導致除塵系統獲得高濃度的粉塵即時數值時便引發噴霧除塵動作。長期來看，基于上述三種監測技術的除塵聯動系統誤動作率高，嚴重影響正常作業，較高的維護費用也對煤礦效益造成一定影響。從實際來看，大多數礦井雖然裝有粉塵在線監測及噴霧除塵聯動系統，但有部分礦井因為上述原因長期關閉此系統，所以說上述系統在實際應用中存在缺陷。

發明內容

本發明是利用圖像比較對煤礦井下產塵點的粉塵狀況進行評價，根據粉塵污染程度自動控制各產塵點的噴霧降塵聯動系統。該系統可更有效的自動管理和控制井下各處噴霧除塵系統，改善降塵效果。

本發明采用如下技術方案：

一種基于圖像的煤礦粉塵污染評價及噴霧除塵聯動系統，其特征在于：包括圖像評價部分和狀態控制部分，所述圖像評價部分是通過設置在產塵點的圖像傳感器對特定的產塵空間進行監控，通過與設置的背景圖像比較得到評價結果；所述狀態控制部分根據圖像評價的結果來控制設置在產塵點的噴霧裝置。當粉塵污染程度超過特定的粉塵污染等級時，輸出啟動相應噴霧系統信號；當降到特定粉塵污染等級后，輸出關閉指定范圍的噴霧系統信號；如符合設定的環境最高標準后，則關閉全部的噴霧系統；所述狀態控制部分主要通過控制箱來控制安裝在各產塵點的噴霧降塵系統。

優選地，所述視覺污染傳感器主要包括以下模塊：圖像捕捉模塊、圖像數字化模塊、智能判斷決策模塊；所述視覺污染傳感器通過圖像捕捉裝置將所拍攝目標轉換成圖像信號并傳送給專用的圖像處理模塊，圖像數字化模塊根據像素分布、黑度等信息轉變成數字信號，智能判斷模塊對這些特征進行各種運算并通過與基準圖像的比較得出粉塵污染程度的評價。

優選地，所述狀態控制部分主要通過控制箱來控制安裝在各產塵點的噴霧降塵系統。

優選地，還包括照明系統，所述照明系統的光照強度能夠根據現場的狀況來設定。

本發明的有益效果為，該系統的開發實現了煤礦井下粉塵污染等級的有效監測以及噴霧裝置的即時控制，是煤礦粉塵防治的有力工具，具有廣泛使用前景。

附圖說明

圖1是本發明的結構框圖。

具體實施方式

下面根據實施例對本發明作進一步詳細說明。

如圖1所示，本發明主要有以下功能系統：

(1)粉塵視角污染傳感器

粉塵視角污染傳感器3其作用在于實時拍攝產塵點的圖像并與設定的背景圖像做比較，評價出粉塵的污染等級并根據評價結果控制噴霧聯動系統。關鍵在于可以通過圖像對比確定粉塵的污染程度，這樣通過宏觀的圖像比較來確定粉塵污染程度的方法更好的應用于煤礦井下現場。通過所拍攝的現場環境圖像與基準圖像的黑度比較得出粉塵污染程度的評價，實現圖像信號向數字信號的轉化并最終實現對噴霧裝置的控制。主要包括以下系統：圖像捕捉模塊、圖像數字化模塊、智能判斷決策模塊。

首先通過傳感器將不同級別的粉塵狀態圖像加以存儲，作為比較的基準。在煤礦生產時，實時拍攝工作面圖像，圖像拍攝的間隔可以根據現場的實際情況由使用者自主設定，通過對實時圖像的識別得到粉塵污染等級并發送到監測系統。設定可接受的粉塵污染等級；當粉塵污染程度超過特定的粉塵污染等級時，輸出啟動相應噴霧系統信號；當降到特定粉塵污染等級后，輸出關閉指定范圍的噴霧系統信號；如符合設定的環境最高標準后，則關閉全部的噴霧系統。