[实用新型]煤矿井下煤尘图像采集装置

说明书

本实用新型提供了一种煤矿井下煤尘图像采集装置。在该技术方案中，通过鼓风机从矿井环境中向密封的箱体中吹入含煤尘空气，通过气体流量计可测出所吸气体流量，含尘气体经过进风管和第一逆止阀进入箱体，此时通过对静电吸尘板进行通电控制，实现箱体中悬浮煤尘颗粒吸附，再通过显微数码摄像头对静电吸尘板上吸附的煤尘颗粒进行图像采集，环形光源实现均匀光线照明，提高图像采集质量。在图像采集完毕之后，释放静电吸尘板上静电，再通过开启吸尘机将箱体中煤尘吸出排空。应用本实用新型能获得更好的降尘效果，并实现自动化、高质量的图像采集，为基于图像分析的煤尘检测奠定了良好的基础。

技术领域

本实用新型涉及煤尘浓度检测技术领域，进一步涉及基于图像分析的煤尘检测技术，具体涉及一种煤矿井下煤尘图像采集装置。

背景技术

在井下的长期采煤作业中，矿井内容易产生大量煤尘，而悬浮在空气中的煤尘会造成严重的安全隐患，当空气中的煤尘含量达到一定浓度时，在引爆热源的作用下，煤尘发生爆炸，威胁到矿企工作人员的生命财产安全，易导致重大安全生产事故，因此，矿井下煤尘浓度的检测至关重要。除了浓度水平之外，煤尘颗粒的粒径也对安全性具有直接影响，而井下环境中煤尘粒径的分布范围较大，因此有必要对其进行准确测量。

目前测定粉尘浓度的仪器主要有粉尘采样器和直读式测尘仪两大类，它们都属于国家强制性检定的计量器具。从理论上讲，直读式测尘仪有很多优点，但前些年国产的直读式测尘仪由于其测量精度、工作机理等多方面的限制，在煤矿行业得不到推广应用，国内各煤矿目前普遍使用的都是粉尘采样器。粉尘采样器的优点是测量精度较高，理论上能达到±10％；但其缺点也较多，如影响测量精度的因素较多、占用房间和设备较多、操作程序繁杂、仪器维修量大、花费成本较高等等。粉尘采样器和直读式测尘仪均为短时间间断性测尘，但实际粉尘浓度是随井下生产、风流等状况的变化而变化，不能全面准确反映煤矿井下的粉尘污染状况。此外，我国各煤矿井下粉尘检测点一般都在100个左右，而且按照有关规定，每个测尘点每月至少要测尘两次。测量过程包括采样、称重、计算等一系列工作，程序相当繁琐、实时性差，满足不了测尘工作的需要，也无法对煤尘爆炸灾害进行预警。

国内外煤尘在线检测技术主要有电容法，β射线法，光散射法，光吸收法，摩擦电法，超声波法，微波法等粉尘浓度在线测量方法。电容法的测量原理简单，但电容测量值与浓度之间并非一一对应的线性关系，电容的测量值容易受到相分布及流型变化的影响，导致较大的测量误差；β射线粉尘测量法，能够自动连续监测总粉尘质量浓度和工作岗位上的总粉尘质量浓度，并且不受粉尘种类，力度、分散度、形状，颜色光泽等因素的影响，测量准确，但目前国内外已有的多种型号的β射线测尘仪大多采用塑料闪烁探头，探测效率降低，若采用较强的β射线源，存在安全隐患，因此降低源的放射性活度是β射线粉尘测量要解决的关键问题，需要对粉尘进行采样后对比测量，很难实现粉尘浓度的在线监测；超声波法，微波法测量粉尘浓度还处于实验研究阶段，市场上成型产品较少。

并且由于在煤尘发生爆炸时，参与爆炸的尘粒直径小于1mm，但是煤尘爆炸的主体是75μm以下的煤尘，含量越高，其爆炸性越强，含量达到70％一80％时，爆炸力最强。但颗粒过小，小于10μm时，其爆炸性反而减弱。而传统的检测煤尘浓度检测设备只能够检测到所处环境的煤尘浓度，对煤尘中所含的煤尘颗粒结构无法获知，在分析煤尘浓度与煤尘易爆度之间的关系时存在局限性。

通过图像分析的方法进行煤尘检测，有望在测定浓度的同时，获得颗粒的粒径数据，然而要基于图像分析执行检测，获取高质量的煤尘图像是基础。在获取煤尘图像前，对井下煤尘进行降尘操作时，现有技术没有充分考虑降尘的机理，以及煤尘颗粒的物理结构特性与降尘喷雾压力间的关系，降尘方案缺乏针对性，降尘效果不理想，从而影响了图像采集的效果。

发明内容

本实用新型旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种煤矿井下煤尘图像采集装置，以解决现有技术中降尘方案效果不佳，从而影响图像采集效果的技术问题。

为实现以上技术目的，本实用新型采用以下技术方案：