[发明专利]作业区域监视器

说明书

技术领域

本发明涉及一种作业区域监视器，其采用雷达检测斜坡运动，并在检测到危险运动时发出警报。本发明尤其适用于露天采矿场所和土木挖掘场所，且可能适用于地下矿井。

背景技术

使用雷达生成干涉测量图以辨识斜坡中的运动是已知的。美国6850183号专利描述了斜坡监视系统，其包括记录选择的斜坡的雷达图像的雷达模块，和记录该斜坡视频图像的视频模块。数据处理器进行坐标配准，以对齐雷达图像和视频图像。通过干涉测量检测斜坡运动。该发明实施为由GroundProbe Pty Ltd生产的称为SSR的产品。

SSR产品已被非常成功地用于监视露天矿中大斜坡的稳定性。SSR已在几百个大边坡失稳之前检测并提供警报，并被公认为必要的采矿安全工具。然而，SSR并非对于所有情形都是理想的。

采矿工人暴露于大量的包括他们直接作业区域中突然或意外的地面运动在内的主要危险中。采矿工人没有知识或工具配备，以了解他们计划作业的墙壁是否是且保持安全。SSR由矿山岩土工程师用于评估整体斜坡在一长段时间内（通常为几天或几周）的稳定性，并严格监视活跃运动和可能变得不安全的斜坡。SSR的复杂性只允许矿山岩土工程师从远程评估多个采矿作业区域上的运动类型和运动速率，并具有对中心方位的警报能力。然而，矿中存在个别没有被SSR充分叠加或警报的作业区域。需要的是一种简单的近程、快速扫描工具，其能够由作业人员直接操作，并在作业区域内发生运动时以充分的警告提供本地警报。

发明内容

本发明的目的是提供一种作业区域监视器（称为WAM）。

本发明的另一个目的是克服或至少减轻一个或多个上述局限性。

其他目的将从下面的说明中变得显而易见。

技术方案

在一种形式中，尽管不是唯一的或事实上最广泛的形式，本发明涉及一种作业区域监视器，包括：

雷达模块，其扫描选择的视野并采集雷达图像；

显示器，其显示视野的图像；

处理器，其干涉测量地处理雷达图像，以提取运动数据并分析该运动数据；

警报器，如果该运动数据超出阈值，其提供能听见、能看见或能触觉感知到的警报；和

安装雷达模块和处理器的机动车辆。

所述视野的图像可以在显示器上叠加有运动数据。合适地，只有当运动数据超出阈值时才这样，尽管如果需要也可以显示小于阈值的运动数据。

作业区域监视器还可以包括摄像机。所述摄像机是能够记录连续静态图像或视频图像的数码摄像机。所述摄像机优选与雷达模块分开地安装在所述车辆上。雷达视野和摄像机视野的对齐优先在制造过程中建立。摄像机优选在每次雷达扫描时拍摄一幅新图像，从而在检测时视觉捕获通过雷达测量的斜坡任何运动和运动方位。摄像机可以具有弱光性能，以在夜间有效作业。

所述雷达模块最好安装在具有水平2°X垂直2°的扫描增量的扫描万向节上。该扫描增量比SSR更大，但是作业区域监视器位于更靠近墙壁处，且60米范围处的2.0m x 2.0m的扫描增量足以检测作业区域中的岩石掉落、子阶地和多阶地故障。扫描区域可以是矩形的，并可由操作者选择以着眼于当前作业区域。当前作业区域的通常扫描时间是一分钟或更少，这比SSR短的多，并可以就快速边坡失稳向作业人员提供更早的警报。用于当前作业区域的通常扫描持续时间是一个轮班，或者达12小时，这比SSR许多天或周的扫描持续时间短得多。

处理器基于像素乘像素比较连续的雷达图像，以识别指示大于选定的阈值的斜坡运动的像素。合适地，阈值选择为在作业区域监视器的误差累积之上。对于本发明的一种实施形式，选择了5mm的合适阈值。在其他实施例中阈值可以不同，但是通常发明人设想阈值将为5mm或更小。因为作业区域监视器的扫描速率更快且警报只对定位于作业区域，故其可适应比SSR上更高的误差累积。雷达模块和处理器的作用距离是大约30m到大约200m。该范围比SSR的通常范围要短，SSR通常的作用距离可以是1000m或更长。

显示器可以显示从雷达图像产生的视野的合成图像。合成图像可以通过所述处理器，或者具体到应用的另一个处理器产生。合适的合成图像是数字地形图。可选地，显示器显示摄像机记录的图像。

警报优选为在作业区域监视器平台上能听见和能看见的警报，并且还可以包括远离作业区域监视器但与本地作业区域通信的人员警报器。人员警报器合适地从处理器接收警报，并产生本地警报。人员警报器可被工人携带，适合于产生能触觉感知到和能听到的警报。