[发明专利]一种基于图像处理的煤炭开采沉陷的预警系统

权利要求书

1.一种基于图像处理的煤炭开采沉陷的预警系统，其特征在于，具体包括以下步骤，

(1)在煤矿开采的工作面布置沉陷监测点，并且摆放高精度多闪相机，用来监测沉陷监测点不同时刻的位移变化，且需要利用快闪的功能，从而拍出监测点位置细微的变化，

(2)对采集来的图像数据进行预处理，将沉陷监测点的特征提取出来，将其他的背景抹去，这样有利于提高最终结果的精度。

(3)根据一定的标准，将预处理后的图像，进行风险等级的划分，分别为正常，一级预警、二级预警、三级预警、四级预警，这五个等级。其中，沉陷的程度越大，其风险的等级就越高。

(4)利用预处理后的图像来训练一个具有风险等级辨识能力的模型，其中该模型的选择，有很多种，常见的有卷积神经网络的VGG16模型、VGG19模型、ResNet模型、EfficientNet模型等。

(5)利用训练好的网络模型进行风险等级预测，从而完成基于图像处理的煤炭开采沉陷的预警系统的设计。

2.根据权利要求1所述的基于图像处理的煤炭开采沉陷的预警系统，其特征在于，所述步骤(1)中首先在煤矿开采的工作面布置沉陷监测点，目的是通过检测沉陷监测点位移的变化，来判断沉陷的状态。在利用高精度多闪相机进行拍照，目的是能更清楚的观测到沉陷监测点，同时能更清楚的观测出监测点的位置变化。

3.根据权利要求1所述的基于图像处理的煤炭开采沉陷的预警系统，其特征在于，所述步骤(2)中对所采集的数据进行预处理，首先将沉陷监测点的特征提取出来，从而构成新的数据集。利用图像增强等方法进一步对数据集处理，去除图像中干扰预警结果的无关因素。

4.根据权利要求1所述的基于图像处理的煤炭开采沉陷的预警系统，其特征在于，所述步骤(3)中根据一定的标准，将预处理后的图像，进行风险等级的划分，分别为正常，一级预警、二级预警、三级预警、四级预警，这五个等级。其中，沉陷的程度越大，其风险的等级就越高。其中，一、二等级属于轻微预警等级，出现预警时，起到提醒的作用，要时刻注意警惕；三、四等级属于严重预警等级，出现此预警时，必须停止开采。当进行加固后，才可继续开采。

5.根据权利要求1所述的基于图像处理的煤炭开采沉陷的预警系统，其特征在于，所述步骤(4)中利用处理好的数据集对神经网络模型进行训练，这个过程需要大量的时间和数据集来完成。其中最常用的神经网络是卷积神经网络，该网络具有更高的精度。诸如，卷积神经网络的VGG16模型、VGG19模型、ResNet模型、EfficientNet模型等。

6.根据权利要求1所述的基于图像处理的煤炭开采沉陷的预警系统，其特征在于，所述步骤(5)中利用训练好的网络模型，来进行风险等级的预测。利用采集的图像作为该网络模型的输入，从而检测该网络模型是否具有预测风险等级的能力，并且输出预测风险等级的精度为多少。最终实现基于图像处理的煤炭开采沉陷的预警系统的设计。