[发明专利]基于图像的采煤机异常工作及灾害报警系统

权利要求书

1.本发明提出一种基于图像的采煤机异常工作及灾害报警系统，所述系统主要包括：摄像机、视频服务器、采煤机控制器、分站、矿用以太网、存储服务器、采煤机监测服务器、监控终端；其中摄像机、视频服务器、分站和采煤机控制器在井下安装，存储服务器、采煤机监测服务器和监控终端安装于井上；摄像机安装于煤矿井下的采煤工作面的液压支架上，摄像机采集采煤工作面现场视频模拟图像；采煤机监测服务器将接收到的图像拼接为一幅图像，并跟踪监测采煤机左端滚筒与左摇杆连接处位置I_A，跟踪监测采煤机左摇杆与主机架连接处位置I_C，跟踪监测采煤机右端滚筒与右摇杆连接处位置I_B，跟踪监测采煤机右摇杆与主机架连接处位置I_D，建立数学模型，算出左摇杆抬起角度α_A与右摇杆抬起角度α_B，算出采煤机在水平面移动速度V，算出采煤机左摇杆角速度ω_A与右摇杆角速度ω_B，算出采煤机位置I₀，从而得出采煤机工作状态；该系统根据采煤机工作状态监测结果进行采煤机异常工作状态判断，若判断采煤机工作状态异常，则发出报警信号；该系统根据采煤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发送给监控终端；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：摄像机等高均匀分布的安装在采煤工作面液压支架上；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。

3.如权利要求1所述的报警系统，其特征在于：采煤机控制器采集采煤机左右摇杆高度等设置数据；分站接收采煤机控制器上传的采煤机设置数据，通过矿用以太网上传至存储服务器、采煤机监测服务器和监控终端。

4.如权利要求1所述的报警系统，其特征在于：采煤机监测服务器位于井上，将接收到的数字视频数据和采煤机设置数据输出到核心处理器，处理器将采集的图像拼接为一幅图像，并存储在存储模块中。

5.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左端滚筒与左摇杆连接处A进行设定、对摄像机监控范围内的右端滚筒与右摇杆连接处B进行设定、对摄像机监控范围内的左摇杆与主机架连接处C进行设定、对摄像机监控范围内的右摇杆与主机架连接处D进行设定；k帧时，分别在I_A、I_B、I_C、I_D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_C、I_D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、C、D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_C、I_D。