[发明专利]基于红外图像的采煤工作面水灾报警系统

说明书

本发明公开了一种基于红外图像的采煤工作面水灾报警系统，所述报警系统通过红外图像采集设备采集采煤工作面的红外图像数据，同时采集与水灾相关的水位、水文数据，并对所采集的数据进行实时监测，当通过红外图像数据监测到采煤工作面出现异常涌水及水位异常，并参考水位、水文数据异常，发出水灾预警或报警信号。所述报警系统充分考虑了煤矿采煤工作面水灾的特征特点，实施简单，自动及时采取相应措施，可第一时间对矿井采煤工作面突水进行报警，为井下作业人员争取宝贵的救灾和逃生时间。

技术领域

本发明涉及一种基于红外图像的采煤工作面水灾报警系统，该系统涉及红外成像技术、数字图像处理技术和传感器技术等领域。

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、顶板等事故困扰着煤矿安全生产。矿井发生水灾事故后，其危害包括：

1、冲毁巷道，埋压、淹没和封堵人员。

2、伴随突水，会有大量的煤泥和岩石淤积巷道，给人员逃生造成困难。

3、损坏设备。井下电器，电缆被水浸泡后，其绝缘能力迅速下降，给井下的运输、通风、排水等造成困难，使未及时逃离人员的生还几率降低。

4、涌出大量的有毒有害气体，使未及时逃离人员的生存条件环境更加恶化。

矿井水灾会造成大量的人员伤亡，是煤矿重特大事故之一。矿井水灾预警和报警是减少矿井水灾事故人员伤亡的有效措施。目前水灾预警以水文探测预防、井下探水、先兆现象观测等为主。水文探测和井下探水可预防井下水灾事故，但由于水文情况复杂、设计不当、措施不力、管理不善和人的思想麻痹等原因，水文探测和井下探水并不能完全防止突水的发生，更不能对突发的井下突水进行报警。先兆现象观测以人为经验判断为主，存在较大的主观因素。目前对于矿井突水事故，主要依靠现场人员的人工报警，但当突水造成现场人员伤亡，或者现场人员匆忙逃离而未能主动报警，调度室就无法及时的获得已发生突水的信息，无法及时地通知井下其他作业人员，以致不能对突水事故及时采取应急措施，易造成水害失控和人员伤亡。采煤工作面是易发生水灾的区域。为有效减少水灾引起的矿山财产损失和大量人员伤亡，需要新的井下采煤工作面水灾报警方法，可第一时间对井下采煤工作面突水进行报警，为不在突水现场的其他井下作业人员争取宝贵的逃生和救灾时间。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于红外图像的采煤工作面水灾报警系统，在采煤工作面安装至少1个红外图像采集设备，用于采集采煤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刮板运输机敷设方向、指向采煤工作面推进方向、指向采煤工作面底板；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；当系统监测到采煤工作面异常涌水、采煤工作面积水高度、采煤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，则发出采煤工作面水灾预警或报警信号。

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采煤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采煤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采煤工作面出现异常涌水，则记录当前采煤工作面积水高度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采煤工作面积水高度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；