[發明專利]基于圖像和采煤機監測設備的井下水災報警系統

有效

• 申請號: 201610001286.4
• 申請日: 2016-01-04
• 公開（公告）號: CN105484797B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 劉毅;孫繼平
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學(北京)
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;H04N7/18;E21C35/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于圖像和采煤機監測設備的井下水災報警系統，其特征在于：系統主要包括攝像機、視頻分路器、采煤機控制器、圖像與采煤機監測設備、視頻服務器、礦用以太網、存儲服務器、監控終端；其中攝像機、視頻分路器、采煤機控制器、圖像與采煤機監測設備、視頻服務器在井下安裝，存儲服務器和監控終端安裝于井上；攝像機安裝于煤礦井下的采煤工作面的液壓支架上，攝像機采集采煤工作面現場視頻模擬圖像；圖像與采煤機監測設備包括：核心處理器、存儲模塊、視頻采集模塊、串口通信模塊、網絡通信模塊、電源與時鐘模塊和隔爆殼；圖像與采煤機監測設備采集采煤機控制器輸出的采煤機及其噴霧裝置數據，并監測采煤工作面視頻中與采煤機噴霧無關的突發且持續水流，根據監測結果發出水災報警信號，報警信號通過礦用以太網傳輸至井上監控終端；監控終端負責顯示報警信息，通過視頻服務器獲得現場視頻，通過訪問存儲服務器獲得歷史現場視頻。

2.如權利要求1所述的報警系統，其特征在于：攝像機安裝位置在采煤工作面液壓支架上，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。

3.如權利要求1所述的報警系統，其特征在于：圖像與采煤機監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字化，將數字視頻數據輸出到核心處理器。

4.如權利要求1所述的報警系統，其特征在于：圖像與采煤機監測設備的串口通信模塊連接采煤機控制器的通信模塊，采集采煤機及其噴霧裝置的狀態數據；圖像與采煤機監測設備的網絡通信模塊連接礦用以太網，通過礦用以太網與井上的監控終端通信。

5.如權利要求1所述的報警系統，其特征在于：對圖像與采煤機監測設備的攝像機監控范圍內的部分區域A進行設定，存儲在存儲模塊中；運算K幀圖像設定區域A內的各灰度值的像素數的算術平均值；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幀求最新圖像幀中設定區域A內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。

6.如權利要求5所述的報警系統，其特征在于：圖像與采煤機監測設備監測采煤機及其噴霧裝置工作狀態，如觸發預警監測前T秒內采煤機存在從未開啟到開啟噴霧的狀態改變，則取消預警，并更新D_S和b(x，y)；T通過測量設定或人為設定，存儲在存儲模塊中。

7.如權利要求5所述的報警系統，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。