[发明专利]一种矿区落石监测装置及方法

说明书

一种矿区落石监测装置及方法，装置包括车载终端，车载终端包括存储硬盘，存储硬盘分别与边缘计算模块、4G通信模块、GPS定位模块以及触摸显示屏双向信号连接，车载终端的数据输入端与前置摄像头的数据输出端相连接；其监测方法是：步骤一，利用前端摄像头，采集矿区落石的图像数据；步骤二：采用落石监测算法对收集到的数据进行识别与处理；步骤三：采集训练集，完成训练集制作；通过前置摄像头收集图像数据，利用边缘计算模块将输入的数据图像进行缩放并划分成网格，当前置摄像头监测到落石落入网格中，则启动边缘计算模块对该落石的运动进行计算预测；本发明具有实时性强，准确率高，以及成本低的特点。

技术领域

本发明涉及矿区落石监测技术领域，具体涉及一种矿区落石监测装置及方法。

背景技术

在一些矿山沿线地段，由于当地地质条件不稳定以及常年的恶劣天气影响，部分爆炸区域极易发生落石乱飞等严重影响安全生产的事件，给安全生产和生命财产安全以及矿区基础设施安全带来了严重危害。现有的落石监测方法主要包括光纤光栅传感装置监测和视频图像监测装置，现有的光纤光栅传感装置包括光纤光栅应变传感器以及光纤光栅温度传感器，通过光栅周围的温度、应变、应力或其他待测物理量发生变化时，会导致光栅信号的波长位移，通过监测这个位移，来获知待监测物理量的变化情况，但由于传感器位置固定，同时受到电磁信号的干扰，准确性和实时性受到严重影响；现有的视频图像监测装置包括摄像头视频采集装置，终端计算单元以及显示屏幕组成。通过固定摄像头进行视频采集，云端服务器进行集中计算，但由于固定IPC摄像头成本高，存在视觉盲区的缺点，因此普遍存在监测成本高、操作复杂、泛化能力弱且难以适应复杂的实际工况的问题。

专利申请CN202010023308.3公开了一种边坡落石灾害动态无线监测定位方法及系统，通过无人机巡航定位系统在边坡监测区域进行巡航，每隔一段时间发射一个无线电磁波信号，地面的各落石监测终端接收无线电磁波信号，信息处理中心根据无人机巡航定位系统在本轮巡航过程中发射信号的位置和时间，以及各落石监测终端相应的信号到时数据，计算各落石监测终端在本轮巡航过程中的位置，并对每个落石监测终端，判断其在本轮与上一轮巡航过程中的位置是否发生变化，若位置发生变化，则发出该落石监测终端安装位置处发生边坡落石灾害的预警；但由于该发明采用无人机与设置于地面的监测终端，使用巡航定时射频方式监测，若无人机数量过少，则会导致监测的实时性与准确率降低，若无人机数量过多，则增加了监测的成本，且需要在地面铺设监测终端，若用于面积较大的区域，更增加了成本。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种矿区落石监测装置及方法，通过前置摄像头收集图像数据，利用边缘计算模块将输入的数据图像进行缩放并划分成网格，当前置摄像头监测到落石落入网格中，则启动边缘计算模块对该落石的运动进行计算预测，能够克服对小目标远距离监测精度低的缺点；本发明具有实时性强，准确率高，以及成本低的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种矿区落石监测装置，包括车载终端1，所述车载终端1包括存储硬盘2，所述存储硬盘2分别与边缘计算模块3、4G通信模块4、GPS定位模块5以及触摸显示屏6双向信号连接；所述车载终端1的数据输入端与设置在矿车前端的前置摄像头7的数据输出端相连接。

所述边缘计算模块3内部设有用于监测矿区落石并预测其运动轨迹的算法，该算法具体如下：

将采集的数据图像尺寸缩放至416*416mm，并将其划分成N*N个网格，每个网格负责预测D个边界框，每个边界框需要回归自身的位置以及预测其置信度Confidence，计算公式如式(1)所示：