[發(fā)明專利]基于圖像和水浸監(jiān)測設備的井下水災報警系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610001274.1
• 申請日: 2016-01-04
• 公開（公告）號: CN105464706B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設計）人: 劉毅;孫繼平
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(北京)
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;H04N7/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于圖像和水浸監(jiān)測設備的井下水災報警系統(tǒng)，其特征在于：系統(tǒng)主要包括攝像機、視頻分路器、圖像和水浸監(jiān)測設備、視頻服務器、礦用以太網(wǎng)、存儲服務器、監(jiān)控終端；其中攝像機、視頻分路器、圖像和水浸監(jiān)測設備、視頻服務器在井下安裝，存儲服務器和監(jiān)控終端安裝于井上；攝像機安裝于煤礦井下掘進工作面、采煤工作面或其它可能發(fā)生透水事故的作業(yè)面，攝像機采集井下現(xiàn)場視頻模擬圖像；

圖像和水浸監(jiān)測設備組成包括：核心處理器、水浸探頭、檢測模塊、存儲模塊、視頻采集模塊、網(wǎng)絡通信模塊、電源與時鐘模塊和隔爆殼；

在圖像和水浸監(jiān)測設備工作前，需對圖像和水浸監(jiān)測設備的攝像機監(jiān)控范圍內(nèi)的部分區(qū)域A進行設定，存儲在存儲模塊中；運算K幀圖像區(qū)域A內(nèi)的各灰度值的像素數(shù)的算術(shù)平均值；求大于等于設定灰度值M₁的像素總和D_S，并將最后一幀圖像作為背景圖像b(x，y)存儲，間隔時間T_S對D_S和b(x，y)進行更新；每間隔P幀求最新圖像幀中區(qū)域A內(nèi)大于等于設定灰度值M₂的像素總和D_H，當D_H大于等于D_S設定閾值M₃時觸發(fā)預警；K、P、T_S、M₁、M₂、M₃通過測量設定或人為設定，存儲在存儲模塊中；

圖像和水浸監(jiān)測設備采集并監(jiān)測巷道的水浸狀態(tài)，并監(jiān)測煤礦井下現(xiàn)場視頻中的突發(fā)且持續(xù)水流，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果發(fā)出水災報警信號，報警信號通過礦用以太網(wǎng)傳輸至井上監(jiān)控終端；監(jiān)控終端負責顯示報警信息，通過視頻服務器獲得現(xiàn)場視頻，通過訪問存儲服務器獲得歷史現(xiàn)場視頻。

2.如權(quán)利要求1所述的報警系統(tǒng)，其特征在于：攝像機安裝位置靠近巷道頂部或高度大于2米；在攝像機旁安裝輔助光源，光投射方向與攝像機視頻采集方向一致；手動設定攝像機焦距和曝光值，并關(guān)閉攝像機的自動對焦和自動白平衡功能。

3.如權(quán)利要求1所述的報警系統(tǒng)，其特征在于：圖像和水浸監(jiān)測設備的視頻采集模塊連接攝像機模擬視頻輸出口，視頻采集模塊負責將模擬視頻信號數(shù)字化，將數(shù)字視頻數(shù)據(jù)輸出到核心處理器。

4.如權(quán)利要求1所述的報警系統(tǒng)，其特征在于：圖像和水浸監(jiān)測設備的水浸探頭安裝于巷道壁，探頭不少于2組，由低到高順序安裝，每組探頭間隔不小于5厘米，最低一組探頭距巷道底部距離不大于5厘米；圖像和水浸監(jiān)測設備安裝固定在巷道墻壁或巷道頂部，安裝高度不低于1.5米。

5.如權(quán)利要求1所述的報警系統(tǒng)，其特征在于：圖像和水浸監(jiān)測設備采集巷道水浸狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡通信模塊連接礦用以太網(wǎng)，再通過礦用以太網(wǎng)與井上的監(jiān)控終端通信。

6.如權(quán)利要求1所述的報警系統(tǒng)，其特征在于：進入預警模式后，每間隔Q₁幀對攝像機采集的實時視頻圖像f(x，y)與所存背景圖像b(x，y)進行累積差值處理，累積差值運算公式為：

式中，P_n(x，y)為處理了n幀的累積差值圖像初始值為0，A為設定區(qū)域，T₁為設定灰度閾值；通過累積差值運算處理Q₂幀后，求大于等于設定灰度值T₂的像素總和D_T，如滿足D_T≥R，則發(fā)出水災報警信號；式中R為設定的增長閾值；Q₁、Q₂、T₁、T₂、R通過測量設定或人為設定，存儲在存儲模塊中。

7.如權(quán)利要求6所述的報警系統(tǒng)，其特征在于：當監(jiān)測到圖像數(shù)據(jù)異常后，間隔時間T_J監(jiān)測水浸傳感器數(shù)據(jù)變化，當水浸傳感器監(jiān)測到浸水報警，則發(fā)出水災報警信號，T_J通過測量設定或人為設定得到。