[发明专利]基于红外图像的掘进机异常工作及灾害井下报警系统

权利要求书

1.本发明提出一种基于红外图像的掘进机异常工作及灾害井下报警系统，所述系统主要包括：红外摄像机、视频分路器、视频服务器、掘进机控制器、红外图像跟踪监测设备、矿用以太网、存储服务器、监控终端；其中红外摄像机、视频分路器、视频服务器、掘进机控制器、红外图像跟踪监测设备在井下安装，存储服务器和监控终端安装于井上；红外摄像机分别安装于煤矿井下掘进巷道顶部中间和掘进机上，红外摄像机采集掘进工作面现场视频红外图像；红外图像跟踪监测设备组成包括：核心处理器、存储模块、视频采集模块、串口通信模块、网络通信模块、电源管理模块、隔爆壳；红外图像跟踪监测设备将安装于巷道顶部的多部摄像机采集的红外图像拼接为一幅红外图像，跟踪监测掘进机工作状态；红外图像跟踪监测设备接收安装于掘进机上的摄像机采集的视频，跟踪监测切割头的工作状态；该系统根据掘进机跟踪监测结果进行判断，若判断掘进机异常工作或有突发灾害，则发出报警信号；该系统监测掘进机各部分温度，根据监测结果进行掘进机故障判断，若判断掘进机故障，则发出报警信号；该系统根据掘进机跟踪丢失后监测画面灰度值处理结果进行突发灾害判断，若判断有突发灾害，则发出报警信号；报警信号通过矿用以太网传输至井上监控终端；监控终端负责显示报警信息，通过访问视频服务器获得现场视频，通过访问存储服务器获得历史现场视频。

2.如权利要求1所述的报警系统，其特征在于：在煤矿井下掘进巷道顶部中间均匀安装多部摄像机，在掘进机上安装摄像机；摄像机的摄像头安装有红外滤片，用于采集所述掘进机工作的红外画面；在摄像机旁安装红外补光灯，光投射方向与摄像机视频采集方向一致。

3.如权利要求1所述的报警系统，其特征在于：红外图像跟踪监测设备的视频采集模块连接红外摄像机模拟视频输出口，负责将模拟视频信号数字化，将数字视频数据输出到核心处理器，处理器将采集的图像拼接为一幅红外图像；红外图像跟踪监测设备的串口通信模块连接掘进机控制器的通信模块，采集掘进机设置数据和水系统喷雾数据；红外图像跟踪监测设备的网络通信模块连接矿用以太网，通过矿用以太网与井上的监控终端通信。

4.如权利要求1所述的报警系统，其特征在于：分别对摄像机监控范围内的掘进机一运部位置A进行设定，设为I_A；对摄像机监控范围内的掘进机本体部B进行设定，设为I_B；对摄像机监控范围内的掘进机切割头O进行设定，设为I_O；k帧时，分别在I_A、I_B、I_O周围采集两个样本集D^α＝{z|||I_N-I_z||<α}和D^δ,β＝{z|δ<||I_N-I_z||<β}，其中，α<δ<β，I_z表示样本位置，I_N表示在I_A、I_B、I_O周围采集的样本位置；令D^α为正样本(滚筒图像)，D^δ，β为负样本(背景图像)，根据下列公式计算随机测量矩阵：r_ij表示随机测量矩阵的元素、s取2或者3，均表示概率；然后对样本图像进行多尺度变换，计算类Harr特征，通过上述测量矩阵对多尺度图像特征进行降维，计算降维后的正负样本特征的期望和标准差，并用其来训练朴素贝叶斯分类器；k+1帧的时候，分别对图像设定区域A、B、O内上一帧跟踪到的目标位置的周围采样n个扫描窗口，通过同样的稀疏测量矩阵对采样的窗口降维，提取特征，然后用k帧训练好的朴素贝叶斯分类器进行分类，令分类分数最大的窗口记作目标窗口，并分别更新I_A、I_B、I_O。