[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

技術領域

本發明涉及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，該系統涉及圖像跟蹤和通信等領域。

背景技術

煤炭是我國重要的基礎能源和原料，以煤為主的能源結構在相當長時間內不會改變，隨著國民經濟的發展，煤炭的需求量越來越大，伴隨的煤礦安全事故也在不斷增多。煤炭資源安全高效開發利用技術成為了國內外學者研究的熱點領域。最有效的解決方案之一是實現煤礦生產裝備機械化及自動化，從而實現井下無人或少人開采。

隨著煤礦安全重要性的提高和煤炭開采技術的發展，井下采煤工作面實現少人或者無人開采是必然趨勢，實現井下少人或者無人開采的必要條件是井下采煤裝備機械化、自動化和對其的實時監控。掘進機是綜采工作面最重要的設備之一，其正常運行是整個綜采工作面完成采掘作業的基礎，故對掘進機工作狀態的監測是煤礦井下綜采工作面的一項重要任務。

目前掘進機監控功能多由傳感器實現完成?，F有傳感器模式絕大部分采用有線連接，在實際應用中由于空間有限、工況惡劣，在工程布置及維護中會投入較多精力，且往往會因為機械運動產生連接線路的損壞，影響傳感器的精度。在機器開始工作中，會產生大量的電磁干擾，影響通信信號的傳播。同時，在實際掘進情況下，伴隨著大量的煤塊墜落，安裝在掘進機上的傳感器不可避免的會受到碰撞，雖然有相應的防護措施，但長時間的碰撞仍然會影響傳感器的精度。為避免碰撞、機械振動帶來的影響，需要新的煤礦井下掘進機異常工作監測報警系統，可第一時間準確地對掘進機異常工作進行報警，為井下掘進機安全作業提供一份保障。因此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，根據掘進機的不同異常工作狀態，該系統可發出不同報警信號，包括：偏離工作軌道報警信號；切割受阻報警信號。根據掘進機跟蹤丟失后監測畫面灰度值處理結果，該系統可發出不同報警信號，包括：突發水災報警信號；瓦斯泄露報警信號。

發明內容

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。具體方法包括：

1.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。

2.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。