[实用新型]基于图像的矿井粉尘测量系统

说明书

本实用新型提供了一种基于图像的矿井粉尘测量系统，所述系统主要包括光源、图像采集设备和控制设备，采用开放气室，不需抽气泵和粉尘处理设备，图像采集设备采集光源图像，直接通过图像处理完成粉尘检测，所述系统结构简单，便于安装维护；本实用新型还包括自动清洗镜头罩和光源罩的设备，清除图像采集设备与光源之间的粉尘的设备等，进一步保障了系统监测数据的准确性，特别适用于井下多尘环境，具有广阔的应用空间。

技术领域

本实用新型涉及一种基于图像的矿井粉尘测量系统，该系统涉及数字图像处理技术、自动控制技术和数据处理技术等领域。

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、煤尘等事故困扰着煤矿安全生产，其中煤尘爆炸事故破坏大、人员死亡高，所以矿井粉尘监测是煤矿安全生产的重要保障，也是尘肺病防治的重要措施。目前矿井粉尘监测技术主要包括：摩擦静电法、光散射法、光吸收法、电容法、β射线法、超声波法、微波法。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，电容的测量值易受相分布及流型变化的影响，导致较大的测量误差。β射线法虽然测量准确，但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试验研究阶段，市场上成型产品较少。目前市场上主要采用光散射法、光吸收法、摩擦电法进行粉尘浓度在线监测。光散射法和光吸收法需通过抽气泵采集含粉尘的空气、并对空气中的粉尘颗粒进行处理后灌入封闭气室，在气室内进行检测，设备结构复杂，使用和维护成本高。摩擦电法受风速影响大。为保证准确可靠地对矿井粉尘进行监测，需要新的结构简单，使用和维护成本低、检测准确的新的矿井粉尘监测技术。

实用新型内容

随着数字图像处理技术的提高，使基于图像的数据处理技术得到很大的发展，在此基础上，本实用新型提出了一种适合广泛推广的基于图像的矿井粉尘测量系统，所述系统包括光源、图像采集设备和控制设备；在矿井巷道的两侧巷帮分别设置光源和图像采集设备，光源照向图像采集设备；所述光源包括红、绿和蓝色发光元件，可受控独立发光或同时发光，光源包括透明光源罩；所述图像采集设备为将焦距与光圈固定，且关闭图像采集设备的自动白平衡功能的彩色摄像机，包括透明镜头罩；所述控制设备控制光源发光和图像采集设备采集光源图像，并负责对图像进行处理，根据图像中光源亮度和光源与图像采集设备之间的距离进行粉尘测量；所述系统的光源、图像采集设备在使用前需在控制设备控制下进行调零和灵敏度标定。

1.所述粉尘测量系统进一步包括：所述控制设备还负责对图像采集设备采集光源图像的光传输路径简称光路是否存在干扰进行测定，控制设备控制红、绿和蓝色发光元件依次独立发光，并控制设备控制图像采集设备分别采集包含光源的图像，控制设备根据图像光源区域的R、G、B的亮度值的比值或差值判定光路是否存在干扰

2.所述粉尘测量系统进一步包括：所述系统还包括清洗镜头罩和光源罩的设备，间隔设定时间由控制设备自动控制所述设备进行镜头罩和光源罩清洗，所述设备包括，通过清洗液和自动清洗刷的清洗设备、自动超声清洗设备、高压水设备或高压空气设备。

3.所述粉尘测量系统进一步包括：所述系统还包括光路清理设备，用于系统调零时清理光源与摄像机之间的光传输路径上粉尘，所述设备为采用高压空气瓶或采用矿井压风系统作为气源，通过高压空气喷嘴沿光传输路径进行鼓风的设备。

4.所述粉尘测量系统进一步包括：所述系统还包括粉尘浓度模拟设备，用于系统灵敏度标定时，模拟不同设定值的粉尘浓度的光路环境，为受控制设备控制在摄像机镜头前放置遮光片的设备；所述遮光片的遮光系数在实验室密闭环境，和设定测量距离的条件下测定得到。

5.所述粉尘测量系统进一步包括：所述系统还包括湿度传感器，控制设备根据湿度值对检测得到粉尘浓度进行修正。

6.所述粉尘测量系统进一步包括：系统使用前，需通过人工测距或通过激光测距仪自动测距测量光源和图像采集设备的距离。