[發(fā)明專利]一種煤礦數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710665994.2
• 申請(qǐng)日: 2017-08-07
• 公開（公告）號(hào): CN107493455A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張?jiān)獎(jiǎng)?/a>;楊林;楊木易;白猛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安兗礦科技研發(fā)設(shè)計(jì)有限公司
• 主分類號(hào): H04N7/18
• 分類號(hào): H04N7/18;G06Q50/02;G06T7/254;G06T7/194;G06T5/00
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所37218
• 代理人: 黃光輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于礦井?dāng)?shù)據(jù)采集分析領(lǐng)域，具體地說是一種煤礦數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代化的煤礦開采中，井下各類信息的采集為煤礦安全高效的運(yùn)行提供了保障，通過信息的采集，可以很好地掌握井下生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)行情況。目前煤礦各生產(chǎn)系統(tǒng)普遍采用軟件方式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，各PLC廠家通過以太網(wǎng)或現(xiàn)場(chǎng)總線的方式連接至控制網(wǎng)，通過各自獨(dú)立的軟件驅(qū)動(dòng)或OPC、MODBUS等通用協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能。

該方式具有以下問題：

1、軟件連接方式無法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)采集連接。軟件數(shù)據(jù)采集受網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量影響較大，一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁堵，會(huì)造成軟件連接中斷且無法自動(dòng)恢復(fù)，需要由維護(hù)人員人工干預(yù)實(shí)現(xiàn)軟件重連。

2、軟件數(shù)據(jù)采集不具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)功能。一旦網(wǎng)絡(luò)中斷，勢(shì)必造成中斷時(shí)間內(nèi)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)丟失。

3、沒有視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控，系統(tǒng)自身無法通過對(duì)視頻數(shù)據(jù)的處理、分析來掌握設(shè)備的運(yùn)行情況。

目前，為了實(shí)時(shí)掌握井下各個(gè)作業(yè)點(diǎn)的工作情況，各大礦井都安裝了視頻監(jiān)控系統(tǒng)。利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)，地面工作人員能夠直觀監(jiān)視和記錄井下工作現(xiàn)場(chǎng)的安全生產(chǎn)情況，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)部分安全隱患，也能為事后事故分析提供第一手圖像資料。但是，單靠人工全天候監(jiān)控每路視頻實(shí)際很難做到。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有煤礦數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定、功能不全面的問題，本發(fā)明提供了一種煤礦數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，加強(qiáng)了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且能實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)功能，確保生產(chǎn)數(shù)據(jù)完整性、連續(xù)性。還可以進(jìn)行實(shí)時(shí)影像監(jiān)控并通過對(duì)視頻數(shù)據(jù)的處理、分析來掌握設(shè)備的運(yùn)行情況，以指導(dǎo)維修、進(jìn)行預(yù)警。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種煤礦數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，其特征是，包括防爆殼、電池、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析裝置以及與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析裝置相連接的攝像機(jī)，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析裝置設(shè)有若干以太網(wǎng)接口、若干可復(fù)用串口、處理器、內(nèi)存以及輔存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析裝置安裝有數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)分析軟件，所述數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)分析軟件包括數(shù)據(jù)自動(dòng)儲(chǔ)存模塊、數(shù)據(jù)分析模塊以及智能視頻分析模塊，所述數(shù)據(jù)自動(dòng)儲(chǔ)存模塊將各類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存入輔存儲(chǔ)器內(nèi)，所述數(shù)據(jù)分析模塊通過將各類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的正常數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比的方法來分析實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是否正常，所述智能視頻分析模塊通過將視頻中相鄰兩幀圖像進(jìn)行像素相減的方法檢索視頻中的移動(dòng)物體、通過采用和數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的正常圖像進(jìn)行對(duì)比的方法來檢測(cè)指定區(qū)域的異常物體。

優(yōu)選的，檢索移動(dòng)物體算法具體流程如下：第一步，攝像頭實(shí)時(shí)采集圖像并存入內(nèi)存，設(shè)在t時(shí)刻采集圖像為P_t（u,v），其中u和v分別為圖像像素點(diǎn)的行坐標(biāo)和列坐標(biāo)；第二步，對(duì)采集的圖像進(jìn)行平滑濾波處理，排除噪聲干擾；第三步，將內(nèi)存中當(dāng)前時(shí)刻的圖像P_t（u,v）和前一時(shí)刻的圖像P_t-1（u,v）進(jìn)行像素相減，得到新的圖像P’（u,v）；第四步，對(duì)新獲取的圖像P’（u,v）進(jìn)行遍歷閾值判斷，處理為二值圖像，閾值T由井下具體環(huán)境確定，需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試；第五步，二值化后的圖像會(huì)將固態(tài)場(chǎng)景下的移動(dòng)物體捕捉到，進(jìn)行最小外接矩形顯示，即可將移動(dòng)物體標(biāo)定出紅色警戒框。

優(yōu)選的，檢測(cè)指定區(qū)域的異常物體時(shí)采用高斯混合模型對(duì)監(jiān)控視頻進(jìn)行前后景分割，提取有效目標(biāo)，主要步驟如下：第一步，對(duì)原始圖像進(jìn)行高斯平滑，減少噪聲影響，得到平滑后的圖像；第二步，對(duì)平滑后的圖像序列使用高斯混合模型建模，檢測(cè)運(yùn)動(dòng)前景，對(duì)檢測(cè)前景圖像進(jìn)行閉操作，獲得前景圖像；第三步，去除單像素連通域。

優(yōu)選的，攝像機(jī)為工業(yè)防爆IPC攝像機(jī)。

優(yōu)選的，可復(fù)用串口為可復(fù)用RS232/485串口。

本發(fā)明的有益效果是：實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，加強(qiáng)了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的穩(wěn)定性，確保生產(chǎn)數(shù)據(jù)完整性、連續(xù)性。實(shí)現(xiàn)了信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析，可隨時(shí)掌握設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，還可以進(jìn)行實(shí)時(shí)影像監(jiān)控并通過對(duì)視頻數(shù)據(jù)的處理、分析來掌握設(shè)備的運(yùn)行情況，以指導(dǎo)維修、進(jìn)行預(yù)警。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做進(jìn)一步說明。