[发明专利]基于图像识别加速度特征的煤与瓦斯突出报警方法

说明书

本发明公开了一种基于图像识别加速度特征的煤与瓦斯突出报警方法，本报警方法通过在采掘工作面相关区域附近安装摄像机，实时分析视频图像数据变化与设备工作情况，发现监控区域内异常的数据变化，如信息异常的组合情况符合报警条件，则发出煤与瓦斯突出报警信号。本报警方法充分考虑了煤矿采掘工作面煤与瓦斯突出的各种特征特点，实施简单，可较为准确地判定采掘工作面的煤与瓦斯突出，有效提高救援效率，有利于管理人员及时采取相应措施，可有效避免煤与瓦斯突出引发瓦斯爆炸等事故，避免或减少由于瓦斯窒息和瓦斯爆炸造成人员伤亡。

技术领域

本发明涉及一种基于图像识别加速度特征的煤与瓦斯突出报警方法，该方法涉及图像处理和通信等领域。

背景技术

煤炭是我国主要能源，约占一次能源70％。煤炭行业是高危行业，瓦斯、水灾、火灾、顶板、煤尘等事故困扰着煤矿安全生产。我国煤矿发生重特大事故中，多数为重特大瓦斯事故，瓦斯事故所造成的伤亡人数也是所有煤矿事故中所占比例最大的。因此，瓦斯事故防治十分重要。

瓦斯事故包括瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、瓦斯窒息、瓦斯燃烧等事故。为避免或减少煤与瓦斯突出事故发生，人们提出了多种煤或岩与瓦斯突出防治方法，在煤矿安全生产工作中发挥着重要作用。但现有煤与瓦斯突出实时监测与预报方法(包括微震、声发射、电磁辐射、红外辐射等)误报率和漏报率还较高，难以满足煤矿安全生产的需要。

煤矿井下的采掘工作面易发生煤与瓦斯突出，如能在第一时间快速准确地判定该区域的煤与瓦斯突出，可有效避免煤与瓦斯突出引发瓦斯爆炸等事故，避免或减少由于瓦斯窒息和瓦斯爆炸造成人员伤亡。

发明内容

当采掘工作面发生煤与瓦斯突出情况时，会有大量的煤岩高速、高加速度向外涌出，并大量堆积在工作面大部分区域内，甚至通过采煤面的进风巷和回风巷以及掘进巷道向外涌出，同时可能对该区域内的各类电子设备及通信线路造成损坏，同时甲烷浓度迅速增高；本发明根据这一特点提出了一种基于图像识别加速度特征的煤与瓦斯突出报警方法，主要原理在于，通过对摄像机采集视频图像的实时分析，发现监控区域内加速度异常的大量煤岩的运动与堆积，结合甲烷传感器的数值变化准确地实现煤与瓦斯突出报警。具体方法包括：

1.煤矿井下采掘工作面安装摄像机；实时检测所采集的各路视频图像数据，检测摄像机及通信线路的工作情况，同时监测附近区域的甲烷传感器数值的变化；当检测到摄像机视频图像中设定区域固定物体轮廓变化加速度异常、固定物体面积变化加速度异常、或大量物体运动加速度异常时，则判定为数据异常；当检测到数据异常同时监测到附近区域的甲烷浓度迅速增高或达到报警值，或数据异常与相关设备故障在短时间内相继出现，则发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，通知撤出煤矿井下作业人员。

2.在采煤工作面液压支架或采煤机上、采煤工作面进风巷中、采煤工作面回风巷中安装摄像机，以及在掘进工作面的掘进巷道中或掘进机上、掘进巷道岔口一侧或两侧安装摄像机。

3.摄像机安装位置靠近巷道顶部或高度大于2米；手动设定摄像机焦距和曝光值，并关闭摄像机的自动对焦和自动白平衡功能。

4.摄像机监控范围内固定物体外表涂有明显区别于巷道环境的颜色。

5.利用固定物体的颜色特征来分割图像；提取固定物体被遮挡前后显示出的轮廓；当统计发现轮廓周长随时间变化的加速度超过阈值并持续一段时间，同时监测到附近区域的甲烷浓度迅速增高或达到报警值，则发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号。

6.利用固定物体的颜色特征来分割图像；提取固定物体被遮挡前后显示出的轮廓；当统计发现轮廓面积随时间变化的加速度超过阈值并持续一段时间，同时监测到附近区域的甲烷浓度迅速增高或达到报警值，则发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号。