[发明专利]基于图像和水仓监测的井下水灾报警方法

权利要求书

1.一种基于图像和水仓监测的井下水灾报警方法，其特征在于：在煤矿井下掘进工作面、采煤工作面或其它可能发生透水事故的作业面地点放置摄像机，同时采集摄像机所在巷道的排水渠下游水仓的液位数据和排水量数据；对视频图像数据和水仓的液位数据进行实时监测，当监测到摄像机视频图像中设定区域出现异常水流，且水流持续时间超过设定的时间阈值或水流增大速度超过设定阈值时，则判定为数据异常；且当发现水仓的进水量增加超过设定的阈值则发出水灾报警信号。

2.如权利要求1所述的报警方法，其特征在于：摄像机安装位置靠近巷道顶部或高度大于2米，在摄像机旁安装辅助光源，光投射方向与摄像机视频采集方向一致；关闭摄像机的自动对焦和自动白平衡功能。

3.如权利要求1所述的报警方法，其特征在于：对摄像机监控范围内的部分区域A进行设定，对每帧视频图像区域A内各灰度值i的像素数进行统计，得到序列H_ij，式中j为帧编号；运算K帧图像的区域A内各灰度值的像素数的算术平均值，得到序列S_i；求大于等于设定灰度值M₁的像素总和D_S，并将最后一帧图像作为背景图像b(x，y)存储，间隔时间T_M对D_S和b(x，y)进行更新；每间隔P帧求最新图像帧区域A内大于等于设定灰度值M₂的像素总和D_H，当D_H大于等于D_S设定阈值M₃时，即(D_H-D_S)≥M₃时，触发预警，并存储b(x，y)；如(D_H-D_S)＜M₃，则更新D_S和b(x，y)；K、P、M₁、M₂、M₃、T_M通过测量设定或人为设定得到。

4.如权利要求3所述的报警方法，其特征在于：进入预警模式后，每间隔Q₁帧对摄像机采集的实时视频图像f(x，y)与所存背景图像b(x，y)进行累积差值处理，累积差值运算公式为：

式中P_n(x，y)为处理了n帧的累积差值图像，初始值P₀(x，y)为0，A为设定区域，T₁为设定灰度阈值；通过累积差值运算处理Q₂帧后，求大于等于设定灰度值T₂的像素总和D_T，如满足D_T≥M₄，则判定为图像数据异常；式中M₄为设定的阈值；Q₁、Q₂、T₁、T₂、M₄通过测量设定或人为设定得到。

5.如权利要求4所述的报警方法，其特征在于：监测到图像数据异常后，间隔时间T_N监测水仓的进水量L变化，进水量式中h_i为实时采集的水仓液位高度数据，h_S为监测到图像数据异常时的水仓液位数据，S为水仓横截面积，T为监测到图像数据异常时刻到当前的时间长度，P为时间T内的排水总量，如满足则发出水灾报警信号，式中L_S为平均进水量，R为设定的进水量增长率阈值；T_N、L_S、R通过测量设定或人为设定得到。