[发明专利]基于红外图像的掘进工作面水灾报警系统

权利要求书

1.基于红外图像的掘进工作面水灾报警系统，其特征在于：在掘进工作面安装至少1个红外图像采集设备，用于采集掘进工作面的红外图像数据；红外图像采集设备安装方向包括指向掘进工作面推进方向、指向掘进工作面底板；系统监测识别红外图像数据，同时监测矿井巷道积水高度、水仓水位、水文数据；当系统监测到掘进工作面异常涌水、掘进工作面积水高度、掘进工作面积水高度增长速度、矿井巷道积水高度、水仓水位、水文数据异常符合设定条件，则发出掘进工作面水灾预警或报警信号；

所述系统监测过程包括以下步骤：

a.当通过红外图像数据监测到掘进工作面积水高度超过设定阈值H₁，则发出水灾报警信号；

b.当通过红外图像数据监测到掘进工作面积水高度超过设定阈值H₂，则记录当前掘进工作面积水高度H_M，同时进入水灾预警状态，并发出水灾预警信号，同时执行步骤d和步骤e；其中H₂＜H₁；

c.当通过红外图像数据监测到掘进工作面出现异常涌水，则记录当前掘进工作面积水高度H_M，同时进入水灾预警状态，并发出水灾预警信号，同时执行步骤d和步骤e；

d.进入水灾预警状态后，当通过红外图像数据监测到掘进工作面积水高度H的增长速度超过设定阈值N₁，则发出水灾报警信号；其中T_N为监测间隔时间；

e.同时监测矿井巷道积水高度、水仓水位、水文数据，当监测到矿井巷道积水高度、水仓水位或水文数据数据异常，且系统进入水灾预警状态，则发出水灾报警信号；

所述掘进工作面异常涌水的判别方法包括，当系统监测到红外图像中出现异常区域，该区域满足灰度值低于设定阈值L的连通像素点的数目M超过设定阈值M₁，则记录当前M值为M_N，继续监测；在设定的时间T₁内该区域满足灰度值低于设定阈值L的连通像素点的数目M超过设定阈值M₂，或在设定的时间T₂内该区域灰度值低于设定阈值L的连通像素点的数目M增大率超过设定阈值N₂，发出掘进工作面异常涌水信号；其中M₂＞M₁。

2.如权利要求1所述水灾报警系统，其特征在于：在所述掘进工作面安装补光设备。

3.如权利要求1所述水灾报警系统，其特征在于：所述矿井巷道积水高度异常包括矿井巷道积水高度超过设定阈值或矿井巷道积水上涨速度超过设定阈值。

4.如权利要求1所述水灾报警系统，其特征在于：所述水仓水位数据异常包括水仓水位超过设定的阈值或水仓水位上涨速度超过设定的阈值。

5.如权利要求1所述水灾报警系统，其特征在于：所述矿井水文数据异常包括水文观测孔水位或水温变化超过设定的阈值。

6.如权利要求1所述水灾报警系统，其特征在于：红外图像采集设备安装位置包括掘进机。

7.如权利要求1所述水灾报警系统，其特征在于：系统对掘进工作面积水高度的识别方法包括，通过红外图像中固定标志与积水水面位置的识别获得掘进工作面积水高度。

8.如权利要求1所述水灾报警系统，其特征在于：系统对掘进工作面积水高度的识别方法包括，通过识别红外图像中水面面积获得掘进工作面积水高度。

9.如权利要求1所述水灾报警系统，其特征在于：系统连接掘进机控制设备，采集并监测掘进机位置和工作状态数据，用于排除掘进机移动对监测数据的干扰。

10.如权利要求1所述水灾报警系统，其特征在于：系统连接人员及设备定位系统，采集并监测人员和井下设备位置数据，用于排除人员或井下设备移动对监测数据的干扰。

11.如权利要求1所述水灾报警系统，其特征在于：所述红外图像采集设备包括短波红外摄像机，系统通过监测红外图像数据中的低灰度像素判别水的位置。