[發明專利]基于圖像的采煤工作面頂板報警系統

在審

• 申請號: 201710440627.2
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107100658A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 劉毅
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E21D23/12
• 分類號: E21D23/12;E21F17/18
• 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的采煤工作面頂板報警系統，該方法涉及自動控制、圖像模式識別和通信等領域。

背景技術

煤炭是我國主要能源，約占一次能源70％。煤炭行業是高危行業，瓦斯、水災、火災、頂板、煤塵等事故困擾著煤礦安全生產。我國煤礦發生重特大事故中，礦井頂板事故屬危害性較大的自然災害，會有大量的巖石堵塞巷道，給人員逃生造成困難，因此在煤礦生產中對礦井頂板事故必須做到提前預警及時報警。目前頂板事故預警以頂板形變測量為主，采用測量設備包括：壓力傳感器、位移傳感器、行程開關等，這些傳感器均為接觸式傳感器，必須在頂板固定安裝。易發生頂板事故的采煤工作面，由于采煤面的不斷變化，需要頻繁的移動和安裝傳感器，使用非常不便。目前對于頂板事易發區域，仍主要依靠現場人員的人工報警，但當事故發生在無人值守的時間或區域，或者現場人員匆忙逃離而未能主動報警，調度室就無法及時的獲得已發生頂板事故的信息，無法及時地通知井下相關工作人員，以致不能對突水事故及時采取應急措施，易造成災害失控和人員傷亡。為有效減少頂板引起的礦山財產損失和人員傷亡，需要新的井下頂板事故預警和報警系統，可在無人值守期間對采煤工作面的頂板事故進行預警，并可在第一時間準確地對頂板事故進行報警，為爭取寶貴的救災和逃生時間。

發明內容

本發明提供了一種基于圖像的采煤工作面頂板報警系統，所述報警系統采用圖像識別的方式對采煤工作面液壓支架姿態進行監測，從而實現對采煤工作面頂板事故的預警和報警。所述系統主要包括攝像機和液壓支架監測設備；攝像機安裝于采煤工作面巷道側壁位置，用于采集至少一個液壓支架的視頻圖像，所述視頻圖像包括液壓支架的至少一個固定標志；所述液壓支架控制設備負責對液壓支架進行控制，并采集液壓支架狀態；所述液壓支架監測設備通過攝像機采集液壓支架的視頻圖像，通過對圖像中液壓支架的固定標志識別獲得包括液壓支架角度的數據，并將數據與已存儲的支架工作角度數據進行比對，當監測到液壓支架角度異常，則進入預警狀態、并發出預警信息；所述液壓支架監測設備在預警狀態下，當監測到無視頻圖像或在設定時間內無法識別液壓支架固定標志，則發出頂板報警信息。

所述采煤工作面頂板報警系統進一步包括：所述液壓支架監測設備存儲數據包括攝像機采集圖像區域內的至少一個液壓支架固定標志的模板圖像數據，還包括液壓支架的工作角度數據；所述工作角度數據是在攝像機和液壓支架均處于工作位置的狀態下測量得到的。

所述采煤工作面頂板報警系統進一步包括：所述激光器和攝像機安裝位置包括垂直于采煤面安裝的固定軌道裝置；所述固定軌道裝置包括可控移動軌道裝置；所述可控移動軌道裝置主要包括軌道和電機；所述電機用于控制攝像機在軌道上移動；所述電機由液壓支架控制設備控制。

所述采煤工作面頂板報警系統進一步包括：所述固定標志的材料包括熒光材料；所述固定標志包括“十”字形標記。

所述液壓支架監控報警系統進一步包括：液壓支架監測設備對攝像機采集的視頻圖像與液壓支架固定標志模板進行比對的過程包括：

a)提取數字圖像中的特定顏色特征；

b)運用濾波算法對圖像進行濾波處理；

c)用已調取的各液壓支架標記模板與經過邊緣檢測的數字圖像進行模式匹配處理。

附圖說明

圖1實施方案1系統示意圖。

圖2實施方案2系統示意圖。

圖3采煤工作面攝像機安裝示意圖。

圖4液壓支架監測服務器工作流程圖。

圖5液壓支架模式識別及處理流程圖。

具體實施方式

所述基于圖像的采煤工面液壓支架監控報警系統的實施方案1如圖1所示，系統組成主要包括：

1.液壓支架監測服務器(101)，即液壓支架監測設備，接收視頻服務器(103)上傳的采煤工作面現場的數字化視頻數據，并通過對視頻圖像中液壓支架的固定標志識別獲得包括液壓支架角度數據；當監測到液壓支架姿態異常，則向監控終端發出報警數據。

2.存儲服務器(102)，負責接收視頻服務器(103)上傳的采煤工作面現場的數字化視頻數據并進行存儲，并為監控終端(103)提供查詢調取服務。

3.監控終端(103)，負責顯示采煤工作面現場視頻圖像，具有實時視頻監控和歷史視頻調取功能，生產管理人員通過監控終端查看現場視頻圖像并可從存儲服務器(102)調取歷史監控數據；可根據接收到的液壓支架監測服務器(101)發送的報警數據進行報警提示，并發出聲光報警。

4.網絡交換機(104)，負責所有接入礦用以太網的設備的管理和數據交換。