[發明專利]基于圖像跟蹤監測設備的掘進機異常工作及災害報警系統

在審

• 申請號: 201710117367.5
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN106791719A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 劉毅;邵子佩
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: H04N7/18
• 分類號: H04N7/18;E21F17/18;G08B19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.本發明提出一種基于圖像跟蹤監測設備的掘進機異常工作及災害報警系統，所述系統主要包括：攝像機、視頻分路器、視頻服務器、掘進機控制器、圖像跟蹤監測設備、礦用以太網、存儲服務器、監控終端；其中攝像機、視頻分路器、視頻服務器、掘進機控制器、圖像跟蹤監測設備在井下安裝，存儲服務器和監控終端安裝于井上；攝像機分別安裝于煤礦井下掘進巷道頂部中間和掘進機上，攝像機采集掘進工作面現場視頻模擬圖像；圖像跟蹤監測設備組成包括：核心處理器、存儲模塊、視頻采集模塊、隔爆殼、電源管理模塊、串口通信模塊、網絡通信模塊；圖像跟蹤監測設備將安裝于巷道頂部的多部攝像機采集的圖像拼接為一幅圖像，跟蹤監測掘進機工作狀態；圖像跟蹤監測設備接收安裝于掘進機上的攝像機采集的視頻，跟蹤監測切割頭的工作狀態；該系統根據掘進機跟蹤監測結果進行判斷，若判斷掘進機異常工作或有突發災害，則發出報警信號；該系統根據掘進機跟蹤丟失后監測畫面灰度值處理結果進行突發災害判斷，若判斷有突發災害，則發出報警信號；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，通過訪問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：在煤礦井下掘進巷道頂部中間均勻安裝多部攝像機，在掘進機上安裝攝像機；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：圖像跟蹤監測設備的視頻采集模塊連接攝像機模擬視頻輸出口，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，處理器將采集的圖像拼接為一幅圖像；圖像跟蹤監測設備的串口通信模塊連接掘進機控制器的通信模塊，采集掘進機設置數據和水系統噴霧數據；圖像跟蹤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。

4.如權利要求1所述的報警系統，其特征在于：分別對攝像機監控范圍內的掘進機一運部位置A進行設定，設為I_A；對攝像機監控范圍內的掘進機本體部B進行設定，設為I_B；對攝像機監控范圍內的掘進機切割頭O進行設定，設為I_O；k幀時，分別在I_A、I_B、I_O周圍采集兩個樣本集D^α＝{z|||I_N-I_z||<α}和D^δ_,β＝{z|δ<||I_N-I_z||<β}，其中，α<δ<β，I_z表示樣本位置，I_N表示在I_A、I_B、I_O周圍采集的樣本位置；令D^α為正樣本(滾筒圖像)，D^δ，β為負樣本(背景圖像)，根據下列公式計算隨機測量矩陣：r_ij表示隨機測量矩陣的元素、s取2或者3，均表示概率；然后對樣本圖像進行多尺度變換，計算類Harr特征，通過上述測量矩陣對多尺度圖像特征進行降維，計算降維后的正負樣本特征的期望和標準差，并用其來訓練樸素貝葉斯分類器；k+1幀的時候，分別對圖像設定區域A、B、O內上一幀跟蹤到的目標位置的周圍采樣n個掃描窗口，通過同樣的稀疏測量矩陣對采樣的窗口降維，提取特征，然后用k幀訓練好的樸素貝葉斯分類器進行分類，令分類分數最大的窗口記作目標窗口，并分別更新I_A、I_B、I_O。

5.如權利要求1所述的報警系統，其特征在于：圖像跟蹤監測設備跟蹤監測掘進機一運部位置I_A，跟蹤監測掘進機本體部位置I_B，建立數學模型，每間隔時間T₀，計算掘進機偏離工作軌道距離d，該系統根據掘進機偏離工作軌道距離d監測結果進行判斷，若判斷掘進機工作軌道偏離，則發出偏離工作軌道報警信號；T₀通過測量設定或人為設定。

6.如權利要求1所述的報警系統，其特征在于：圖像跟蹤監測設備接收安裝于掘進機上的攝像機采集的視頻，跟蹤監測切割頭的位置I_O，該系統根據監測切割頭位置進行切割受阻判讀，若判斷切割受阻，則發出切割受阻報警信號。