[发明专利]基于机器视觉的煤矿井下人员异常轨迹检测系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理和自动检测领域，尤其是涉及一种基于机器视觉的煤矿井下人员异常轨迹检测系统和方法。

背景技术

在矿产资源丰富的发达国家，煤矿机械程度高达95%，实际井下工作人员占比很小，能从人员基数方面控制伤亡次数，而且机械化操作高效、规范，巷道通畅方便机械检修与保养，发生危险易于撤离。反观我国煤矿行业现状，机械自动化程度不高，瓦斯爆炸、煤矿透水或煤矿巷道塌陷等事故频发。煤矿井下发生安全事故主要有以下原因：首先，煤矿开采属于高危特殊工种，但井下操作工人受教育程度低，专业培训有限，易忽视安全规章制度；其次，井下作业面距离地面远，开采后的地形蜿蜒崎岖，井下人员与地面调度交流不畅，与此同时降低对井下人员的监管。为解决上述问题，想通过追踪井下人员运动轨迹来实现井下操作流程规范和人员准确定位。目前，日常生活中对人运动轨迹的记录和空间定位技术已经逐步成熟，但在煤矿井下环境恶劣，光线条件差，加之金属机械和巷道金属防护罩对无线信号的干扰，在井下对矿工轨迹自动检测依然是空白，迄今为止没有一种对矿工轨迹检测的方法。井下人员只能携带标识卡，在出入井口、重要区域出入口、限制区域等地刷卡来位置监测。

如果使用基于机器视觉的煤矿井下人员异常轨迹检测系统，不仅地面监管人员可以实时观察工人运动轨迹和直接了解井下工作情况，而且能规范井下人员操作流程，保证工作效率。从煤矿安全角度出发，规范井下人员操作流程，能从根源上防止因业务不熟和经验主义造成的安全事故；一旦产生事故，根据运动轨迹也可以对井下工作人员定位，安全救护效率高，搜救效果好。

发明内容

本发明的目的在于解决在煤矿井下没有对矿工轨迹记录和空间定位的问题，提供了基于计算机视觉的煤矿井下人员异常轨迹检测系统和方法，使地面调度人员对井下矿工的位置实时监管，规范了矿工的操作流程，防患于未然，极大保障矿工生命安全。煤炭开采每个部门有各自的固定工作流程，相应产生比较固定的行动轨迹。

为实现上述目的，本发明提供一种基于计算机视觉的煤矿井下人员异常轨迹检测系统，包括已数字编号的多个井下摄像模块，设置于井下指定位置，用于拍摄不同工种的井下人员佩戴的安全帽上的标识和观察实时井下画面；其中，工作类型至少包括瓦斯工和电钳工；视频传输模块，用于将多个井下摄像模块拍摄得到的视频信号传输到地面控制模块；地面控制模块，用于接收、处理、分析视频信号，形成对应于不同类型工种的拍摄对象的轨迹信息对比数据；显示模块，用于显示轨迹信息对比数据和所有井下摄像机的实时图像，并且通过矩阵主机自动切换画面；预警模块，用于在工作人员出现误操作时，告知井下人员正确轨迹并警示以防误操作。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于机器视觉的煤矿井下人员异常轨迹检测方法，具体包括以下步骤：

通过设置于井下不同位置的多个已数字编号的摄像机拍摄不同工种的井下人员佩戴的安全帽上的标识和观察实时井下画面；其中，工作类型至少包括瓦斯工和电钳工；将拍摄得到的视频信号传输到地面控制中心；地面控制中心接收、处理、分析视频信号，形成对应于不同类型工种的拍摄对象的轨迹信息对比数据；通过显示器显示轨迹信息对比数据和所有井下摄像机的实时图像，并且通过矩阵主机自动切换画面；在工作人员出现误操作时，告知井下人员正确轨迹并警示以防误操作。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明的基于计算机视觉的煤矿井下人员异常轨迹检测系统通过设置多台已编号摄像机与工作人员安全帽标示的对应关系，解决了多台摄像机在恶劣环境下对同一位矿工的识别的问题；通过视频传输模块将标志识别数据通过以太网把矿工位置信息和井下实时画面传到地面控制模块，把矿工的行为轨迹与既定轨迹对比，保证了矿工位置的时效性和准确性，提高了矿工操作的完整性、顺序性，大大降低了因业务不熟悉和经验主义而引发事故的几率，发明具有智能高效的优点。

附图说明

图1是本发明提供的一种基于机器视觉的煤矿井下人员异常轨迹检测方法的流程示意图；

图2是本发明提供的一种基于机器视觉的煤矿井下人员异常轨迹检测系统的实施方式中煤矿井下瓦斯测量工异常轨迹检测布置模拟示意图；

图3是本发明提供的一种基于机器视觉的煤矿井下人员异常轨迹检测系统的实施方式中煤矿井下电钳工异常轨迹检测布置模拟示意图；

图4是本发明提供的一种基于机器视觉的煤矿井下人员异常轨迹检测系统的实施方式中机摄像机和警报模块设置的结构示意图。

附图标记说明

1-----班前会议地点A;2-----工具储存间;3-----井下入口；