[發明專利]一種基于圖像處理的煤炭開采沉陷的預警系統

在審

• 申請號: 202011303134.2
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112508861A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 洪炎;徐濤;蘇靜明
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;E21F17/18;G01B11/02;G01C5/00;G06N3/04;G06N3/08
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1.一種基于圖像處理的煤炭開采沉陷的預警系統，其特征在于，具體包括以下步驟，

(1)在煤礦開采的工作面布置沉陷監測點，并且擺放高精度多閃相機，用來監測沉陷監測點不同時刻的位移變化，且需要利用快閃的功能，從而拍出監測點位置細微的變化，

(2)對采集來的圖像數據進行預處理，將沉陷監測點的特征提取出來，將其他的背景抹去，這樣有利于提高最終結果的精度。

(3)根據一定的標準，將預處理后的圖像，進行風險等級的劃分，分別為正常，一級預警、二級預警、三級預警、四級預警，這五個等級。其中，沉陷的程度越大，其風險的等級就越高。

(4)利用預處理后的圖像來訓練一個具有風險等級辨識能力的模型，其中該模型的選擇，有很多種，常見的有卷積神經網絡的VGG16模型、VGG19模型、ResNet模型、EfficientNet模型等。

(5)利用訓練好的網絡模型進行風險等級預測，從而完成基于圖像處理的煤炭開采沉陷的預警系統的設計。

2.根據權利要求1所述的基于圖像處理的煤炭開采沉陷的預警系統，其特征在于，所述步驟(1)中首先在煤礦開采的工作面布置沉陷監測點，目的是通過檢測沉陷監測點位移的變化，來判斷沉陷的狀態。在利用高精度多閃相機進行拍照，目的是能更清楚的觀測到沉陷監測點，同時能更清楚的觀測出監測點的位置變化。

3.根據權利要求1所述的基于圖像處理的煤炭開采沉陷的預警系統，其特征在于，所述步驟(2)中對所采集的數據進行預處理，首先將沉陷監測點的特征提取出來，從而構成新的數據集。利用圖像增強等方法進一步對數據集處理，去除圖像中干擾預警結果的無關因素。

4.根據權利要求1所述的基于圖像處理的煤炭開采沉陷的預警系統，其特征在于，所述步驟(3)中根據一定的標準，將預處理后的圖像，進行風險等級的劃分，分別為正常，一級預警、二級預警、三級預警、四級預警，這五個等級。其中，沉陷的程度越大，其風險的等級就越高。其中，一、二等級屬于輕微預警等級，出現預警時，起到提醒的作用，要時刻注意警惕；三、四等級屬于嚴重預警等級，出現此預警時，必須停止開采。當進行加固后，才可繼續開采。

5.根據權利要求1所述的基于圖像處理的煤炭開采沉陷的預警系統，其特征在于，所述步驟(4)中利用處理好的數據集對神經網絡模型進行訓練，這個過程需要大量的時間和數據集來完成。其中最常用的神經網絡是卷積神經網絡，該網絡具有更高的精度。諸如，卷積神經網絡的VGG16模型、VGG19模型、ResNet模型、EfficientNet模型等。

6.根據權利要求1所述的基于圖像處理的煤炭開采沉陷的預警系統，其特征在于，所述步驟(5)中利用訓練好的網絡模型，來進行風險等級的預測。利用采集的圖像作為該網絡模型的輸入，從而檢測該網絡模型是否具有預測風險等級的能力，并且輸出預測風險等級的精度為多少。最終實現基于圖像處理的煤炭開采沉陷的預警系統的設計。