[發(fā)明專利]一種基于機(jī)器視覺技術(shù)的激光礦井氣體遙測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710965241.3
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107884363B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫繼平;孫雁宇;劉毅
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G08B21/16;G08B21/14
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1.一種基于機(jī)器視覺技術(shù)的激光礦井氣體遙測方法，其特征在于：所述方法將機(jī)器視覺技術(shù)和激光技術(shù)相結(jié)合，通過激光器發(fā)射激光實現(xiàn)對目標(biāo)區(qū)域內(nèi)某目標(biāo)點的氣體濃度進(jìn)行測量，同時，通過對目標(biāo)區(qū)域氣體空間狀態(tài)的激光視場成像和實時光譜數(shù)據(jù)的采集，將得到的視場圖像和光譜數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的算法，分析得到氣體濃度的動態(tài)變化趨勢，并根據(jù)氣體濃度的高低分布，分析得到風(fēng)向，從而計算氣體目標(biāo)點氣體的流動速度和預(yù)判下一時刻氣體濃度，進(jìn)行氣體實時運動分析；

具體的遙測方法如下：

(1)設(shè)定礦井內(nèi)氣體濃度從突出到異常的預(yù)報警值和報警閾值；

(2)實時發(fā)送激光信號到待測目標(biāo)區(qū)域，測量目標(biāo)區(qū)域內(nèi)目標(biāo)點的氣體流動速度以及目標(biāo)點的氣體濃度；

(3)采集目標(biāo)氣體被激光照射區(qū)域的圖像和光譜信息，通過傅里葉變換，應(yīng)用計算機(jī)數(shù)值分析方法，得到氣體濃度的動態(tài)變化趨勢，從而確定風(fēng)向；

(4)根據(jù)目標(biāo)點的氣體濃度、風(fēng)向變化規(guī)律、時間差推斷得到某一時刻氣體的濃度；

(5)記錄每個時刻的氣體濃度，并對下一時刻氣體濃度進(jìn)行預(yù)判，若判定下一時刻氣體的濃度超過設(shè)定的預(yù)報警值時，對相應(yīng)目標(biāo)區(qū)域的氣體進(jìn)行預(yù)報警；

(6)若判定當(dāng)前時刻的氣體濃度超過設(shè)定的濃度閾值時，對相應(yīng)目標(biāo)區(qū)域的氣體進(jìn)行報警。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光礦井氣體遙測方法，其特征在于，所述的方法將氣體的動態(tài)變化趨勢在顯示器上顯示，且同一氣體通過不同顏色來顯示濃度的高低變化。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光礦井氣體遙測方法，其特征在于，所述的步驟(5)中，對下一時刻氣體濃度進(jìn)行預(yù)判的方法為：設(shè)在測量過程中風(fēng)速不變，則氣體濃度變化率保持不變，在t_A時刻的濃度表示為v_A，氣體濃度從零時刻到t_A時刻的變化率表示為：設(shè)下一時刻t_A+1的氣體濃度為ν_A+1，濃度變化率表示為：得出t_A+1時刻的氣體濃度為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光礦井氣體遙測方法，其特征在于，所述步驟(2)中，目標(biāo)點氣體濃度測量方法為：目標(biāo)區(qū)域的氣體選擇性吸收接收到的激光信號，攜帶氣體濃度的激光信號被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，并經(jīng)過降噪和放大處理，提取出其中含有氣體濃度信號的諧波信號，并最終反演出氣體濃度值。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光礦井氣體遙測方法，其特征在于，所述步驟(2)中，目標(biāo)點氣體流動速度測量方法為：由于發(fā)出的激光信號的入射光頻率與接收到的激光信號的散射光頻率存在頻率偏移，根據(jù)入射光與散射光的頻差，通過計算得到氣體流動速度。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光礦井氣體遙測方法，其特征在于，所述的遙測方法通過望遠(yuǎn)鏡成像，將攝像頭安裝在望遠(yuǎn)鏡目鏡位置上，所述望遠(yuǎn)鏡遙測獲取不同距離目標(biāo)區(qū)域的氣體，得到的氣體空間分布情況呈現(xiàn)在攝像頭上，攝像頭獲取來自望遠(yuǎn)鏡的圖像信息。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光礦井氣體遙測方法，其特征在于，所述的遙測方法由光譜儀配合攝像頭完成視場范圍內(nèi)的圖像采集，攝像頭獲取得到的信息傳遞給光譜儀，光譜儀采集光譜數(shù)據(jù)，通過傅里葉變換，應(yīng)用計算機(jī)數(shù)值分析方法，最終反演出視場范圍內(nèi)氣體的空間狀態(tài)濃度，并以彩色分布圖的方式在顯示屏上動態(tài)顯示。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光礦井氣體遙測方法，其特征在于，所述的遙測方法設(shè)置有定位模塊，實時反饋監(jiān)測到的有害氣體區(qū)域的位置信息，實現(xiàn)對有害氣體區(qū)域的實時位置定位。