[发明专利]一种基于大数据分析的矿山安全信息化智能管理系统

权利要求书

1.一种基于大数据分析的矿山安全信息化智能管理系统，其特征在于：包括矿山井下采矿区域划分模块、区域巡检配备模块、区域人员身份识别模块、区域采矿人员安全穿戴设备监测模块、区域采矿人员采矿行为分析模块、区域采矿人员身体素质参数采集模块、安全数据库、安全分析模块、管理服务器、语音预警终端和显示终端；

所述矿山井下采矿区域划分模块用于对矿山井下采矿区域按照所处矿洞的不同划分为若干采矿区域，并对划分的各采矿区域进行编号，依次标记为1,2,...,i,...,n；

所述区域巡检配备模块用于对划分的各采矿区域分别配备一个巡检机器人，其中各巡检机器人上分别内置巡检终端；

所述巡检终端包括GPS定位仪、高清摄像头、视频采集器和语音预警提示器；

所述区域人员身份识别模块通过各巡检机器人在对应的采矿区域巡检过程中，对采矿区域内存在的人员进行身份识别，并对识别到的非采矿人员发送驱逐语音提示指令至语音预警终端；

所述区域人员身份识别模块对采矿区域内存在的人员进行身份识别，其具体识别过程执行以下步骤：

H1:巡检机器人通过高清摄像头对采矿区域内存在的人员进行面部图像采集；

H2:将采集的面部图像与所有采矿人员的面部图像进行比对，若比对成功，则表明该人员为采矿人员，若比对失败，则表明该人员非采矿人员；

所述区域采矿人员安全穿戴设备监测模块用于通过巡检机器人对采矿区域内识别到的采矿人员进行穿戴设备情况的安全监测，并对监测到的未穿戴安全设备的采矿人员发送穿戴语音提示指令至语音提示预警终端；

所述区域采矿人员安全穿戴设备监测模块通过巡检机器人对采矿区域内识别到的采矿人员进行穿戴设备情况的安全监测，其具体监测步骤如下：

F1:当巡检机器人识别到当前巡检的人员为采矿人员时，通过高清摄像头对该采矿人员进行全身图像采集；

F2:对采集的采矿人员对应的全身图像分别聚焦在头部区域和上身区域，并在聚焦的头部区域进行安全帽特征提取，若提取不到安全帽特征，则表明该采矿人员头部未穿戴安全帽，同时在聚焦的上身区域进行安全衣特征提取，若提取不到安全衣特征，则表明该采矿人员未穿戴安全衣，以此得到各采矿人员对应的穿戴设备情况；

所述区域采矿人员采矿行为分析模块用于通过巡检机器人对采矿区域内采矿人员对应的采矿行为进行识别分析是否存在危险采矿行为，进而将分析出的危险采矿行为发送至安全分析模块；

所述区域采矿人员采矿行为分析模块通过巡检机器人对采矿区域内采矿人员对应的采矿行为进行识别分析是否存在危险采矿行为，其具体分析过程包括以下步骤：

D1:当巡检机器人识别到当前人员为采矿人员时，此时对该采矿人员进行跟踪，并启动视频采集器对该采矿人员对应的采矿行为进行视频采集，得到该采矿人员对应的采矿行为视频；

D2:将该采矿人员对应的采矿行为视频按照预设的视频划分帧数划分为各采矿行为图像；

D3:对划分的各采矿行为图像分别聚焦在采矿人员手部区域，以此提取采矿人员的采矿动作特征，并将提取的采矿动作特征与安全数据库中各种危险采矿行为对应的采矿动作特征进行匹配，若某采矿行为图像提取的采矿动作特征与某种危险采矿行为对应的采矿动作特征一致，则匹配成功，表明该采矿行为图像对应的采矿行为为危险采矿行为，若某采矿行为图像提取的采矿动作特征与所有危险采矿行为对应的所有采矿动作特征均不一致，则匹配失败，表明该采矿行为图像对应的采矿行为非危险采矿行为；

D4:对非危险采矿行为对应的采矿行为图像进行剔除，并对保留下的各采矿行为图像分别获取其对应的危险采矿行为种类，同时对各采矿行为图像对应的危险采矿行为种类进行对比，由此将同种危险采矿行为种类对应的采矿行为图像进行归类，进一步统计该采矿人员对应的危险采矿行为种类数量及各种危险采矿行为对应的采矿行为图像数量，并将其发送至安全分析模块；

所述区域采矿人员身体素质参数采集模块用于对各采矿区域内各采矿人员对应的身体素质参数进行实时采集；

所述区域采矿人员身体素质参数采集模块对各采矿区域内各采矿人员对应的身体素质参数进行实时采集，其具体采集方式为对各采矿区域内的各采矿人员进行编号，分别标记为1,2,...,j,...,m,并对其分别穿戴智能健康采集终端，用于采集各采矿区域内各采矿人员对应的身体素质参数；

所述安全分析模块用于对各采矿区域内各采矿人员的危险采矿行为及身体素质参数进行分析，以统计各采矿区域内各采矿人员对应的自身采矿危险系数，其具体统计方法如下：

R1:将各采矿区域内各采矿人员对应的危险采矿行为种类进行编号，依次标记为1,2,...,k,...,l,并将其与安全数据库中各种危险采矿行为对应的危险指数进行对比，得到各采矿人员对应各种危险采矿行为的危险指数，由此根据各采矿区域内各采矿人员对应各种危险采矿行为的危险指数及其对应的采矿行为图像数量，计算各采矿区域内各采矿人员对应的采矿行为危险系数，其计算公式为η_ij表示为第i个采矿区域内第j个采矿人员对应的采矿行为危险系数，ε_ijk表示为第i个采矿区域内第j个采矿人员对应第k种危险采矿行为的危险指数，x_ijk表示为第i个采矿区域内第j个采矿人员对应第k种危险采矿行为对应的采矿行为图像数量；

R2:将各采矿区域内各采矿人员对应的身体素质参数构成采矿人员身体素质参数集合Q_wⁱ(q_wⁱ1,q_wⁱ2,...,q_wⁱj,...,q_wⁱm)，q_wⁱj表示为第i个采矿区域内第j个采矿人员的身体素质参数对应的数值，w表示为身体素质参数，w＝u1,u2,u3,分别表示为心率，体温，血压；

R3:获取各采矿人员的年龄，将采矿人员身体素质参数集合与安全数据库中各采矿人员所属年龄对应的安全身体素质参数进行对比，计算各采矿区域内各采矿人员对应的身体素质危险系数，其计算公式为ξ_ij表示为第i个采矿区域内第j个采矿人员对应的身体素质危险系数，q′_wⁱj表示为第i个采矿区域内第j个采矿人员所属年龄的安全身体素质参数对应的数值；

R4:根据各采矿区域内各采矿人员对应的采矿行为危险系数和身体素质危险系数统计各采矿区域内各采矿人员对应的自身采矿危险系数，其计算公式为表示为第i个采矿区域内第j个采矿人员对应的自身采矿危险系数；

所述管理服务器用于将各采矿区域内各采矿人员对应的自身采矿危险系数与设置的最大自身采矿危险系数进行对比，若某采矿人员对应的自身采矿危险系数大于设置的最大自身采矿危险系数，则将该采矿人员记为目标危险采矿人员，此时统计各采矿区域内目标危险采矿人员对应的编号，并将其发送至显示终端，同时对各采矿区域进行危险程度排序；

所述语音预警终端用于通过启动各采矿区域对应巡检机器人内置的语音预警提示器对该采矿区域识别到的非采矿人员进行驱逐语音提示预警，对该采矿区域内未穿戴安全设备的采矿人员进行穿戴语音提示预警；

所述显示终端用于对各采矿区域内目标危险采矿人员对应的编号及各采矿区域对应的危险程度排序结果进行显示。