本实用新型专利技术公开了一种基于图像的煤矿井下采煤工作面水灾报警系统。在煤矿井下采煤工作面液压支架上安装摄像机，并通过分站采集采煤机数据，摄像机采集采煤工作面现场视频图像并传送给水灾监测服务器，水灾监测服务器监测视频和采煤机数据，向监控主机发送水灾报警信号，监控主机向井下不同工作区域广播设备发送相应语音信息，控制广播设备发出水灾报警；本报警系统分考虑了煤矿采煤工作面水灾的特征特点，实施简单，自动及时采取相应措施，可第一时间准确地对矿井采煤工作面突水进行报警，为未在发生现场的其它区域井下人员争取宝贵的救灾和逃生时间。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种基于图像的煤矿井下采煤工作面水灾报警系统，该系统涉及图像模式识别和通信等领域。
技术介绍
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。我国煤矿发生重特大事故中，矿井水灾时对矿井危害性较大的自然灾害，以煤矿事故死亡的人数计算，水害事故占15.72％，仅次于瓦斯和顶板事故，位居第三，矿井发生水灾事故后，其危害包括：1、冲毁巷道，埋压、淹没和封堵人员。2、伴随突水，会有大量的煤泥和岩石淤积巷道，给人员逃生造成困难。3、损坏设备。井下电器，电缆被水浸泡后，其绝缘能力迅速下降，给井下的运输、通风、排水等造成困难，使未及时逃离人员的生还几率降低。4、涌出大量的有毒有害气体，使未及时逃离人员的生存条件环境更加恶化。综上所述，矿井水灾是煤矿严重的灾害，在煤矿生产中对矿井水灾的报警必须做到及时准确。目前水灾预警以水文探测预防、井下探水、先兆现象观测和为主，水文探测和井下探水可预防井下水灾事故，但由于还可能存在水文情况复杂、设计不当、措施不力、管理不善和人的思想麻痹等原因，水文探测和井下探水并不能完全防止突水的发生，更不能对突发的井下突水进行报警；先兆现象观测以人为经验判断为主，存在较大的主观因素。目前对于现场突水事故，主要依靠现场人员的人工报警，但当突水发生在无人值守的时间或区域，或者现场人员匆忙逃离而未能主动报警，调度室就无法及时的获得已发生突水的信息，无法及时地通知井下相关工作人员，以致不能对突水事故及时采取应急措施，易造成水害失控和人员伤亡。采煤工作面是井下易发生突水事故的区域，为有效减少水灾引起的矿山财产损失和人员伤亡，需要新的采煤工作面井下水灾报警系统，可第一时间准确地对采煤工作面突水进行报警，为未在发生现场的其它区域井下人员争取宝贵的救灾和逃生时间。
技术实现思路
本技术提出一种基于图像的煤矿并下采煤工作面水灾报警系统，主要包括：存储服务器、监控主机、水灾监测服务器、地理信息服务器、网络交换机、井下交换机、分站、摄像机、视频服务器、采煤机控制器、广播设备；煤矿井下，在采煤工作面的液压支架放置摄像机；摄像机采集采煤工作面现场模拟视频信号，由视频服务器数字化并压缩编码发 送给存储服务器、水灾监测服务器和监控主机；网络交换机、井下交换机和分站负责数据传输；存储服务器负责接收摄像机视频数据、采煤机及其喷雾装置数据与手动报警数据并进行采集、存储，并提供查询调取服务；水灾监测服务器负责监测工作面视频中与采煤机喷雾无关的突发且持续水流，向监控主机发送水灾报警信号；监控主机负责控制广播系统在井下发出水灾报警信号及各区域逃生路线；地理信息服务器为监控主机提供地理信息服务，并根据突水位置为各区域提供逃生路线信息。1.该系统进一步包括：摄像机安装位置在采煤工作面液压支架上，靠近巷道顶部或高度大于2米。2.该系统进一步包括：在摄像机旁安装辅助光源，光投射方向与摄像机视频采集方向一致。3.该系统进一步包括：视频服务器通过矿用以太网络以组播方式将视频数据传输到存储服务器、水灾监测服务器和监控主机，井下交换机和井上的网络交换机需采用支持组播网络通信的交换设备。4.该系统进一步包括：采煤机控制器负责采集包括采煤机喷雾装置状态的采煤机数据，数据最终通过工业以太网传输至存储服务器；采煤机控制器通过通信线缆与分站连接通信，或直接与井下交换机连接通信。5.该系统进一步包括：广播设备通过工业现场总线与分站连接，或直接连接井下交换机；广播系统具有语音合成模块，可将由监控主机发送的文本信息转换为语音信息进行广播。6.该系统进一步包括：广播设备通过工业以太网接收监控主机下发的语音信号；广播设备与井下交换机的连接通信方式包括：广播设备通过通信线缆与分站连接，再由分站与井下交换机连接通信；广播设备直接与井下交换机连接通信。附图说明图1系统实施方案1示意图。图2系统实施方案1的报警工作流程示意图。图3系统实施方案2示意图。图4系统实施方案2的报警工作流程示意图。具体实施方式图1所示为所述系统的实施方案1，系统组成主要包括：1.存储服务器(101)，负责接收视频数据、采煤机及其喷雾等数据并存储，为监控主机和水灾监测服务器提供查询调取服务。2.水灾监测服务器(102)，接收摄像机采集的数字视频流，对摄像机的视频图像进行处理，监测摄像机视频图像中设定区域出现的异常持续变化，并参考存储服务器存储的采煤机的最新数据，如满足报警条件则向监控主机输出突水报警信号。当监测视频路数过多服务器处理能力不足时，可放置多台服务器分别对视频进行监测。3.地理信息服务器(103)，负责为监控主机提供地理信息服务，使用ArcGIS平台，并存储矿井的相关地理信息数据、摄像机(107)及采煤机的位置数据；服务器具有水灾模拟分析功能，可根据突水位置分析水灾发展情况，根据分析结果为井下各工作区域提供逃生路线信息，并发送给监控主机。4.监控主机(104)，具有声光报警功能，接收水灾监测服务器(102)或存储服务器(101)的报警信号则声光报警；具有语音合成及数字语音压缩编码功能，当从地理信息服务器(103)获得井下各工作区域的逃生路线信息后，将突水位置和逃生路线的文本信息合成语音并压缩编码，下发至各广播设备进行广播；具有实时视频监控和历史视频调取功能，生产管理人员通过监控主机查看现场视频图像并可从存储服务器(101)调取历史监控数据。5.网络交换机(105)，负责所有接入矿用以太网的设备的管理和数据交换。6.井下交换机(106)，负责分站和其它通过网络通信设备的接入和数据交换，具有隔爆外壳，符合煤矿井下隔爆要求。7.摄像机(107)；采用符合煤矿隔爆要求的矿用摄像机，带有辅助光源，安装在采煤工作面的液压支架上，通过同轴电缆与视频服务器(108)连接。8.视频服务器(108)，也称视频编码器，将摄像机采集的模拟视频图像数字化并压缩编码，通过矿用以太网向井上存储服务器、水灾监测服务器、监控主机传输视频数据。在本实施方案中选用海康DS-6701HW单路网络视频服务器，设置为组播方式。9.分站(109)，也称数据采集站，负责接收采煤机PLC发出的采煤机及其喷雾装置状态数据，并将数据上传至水灾监控服务器，与采煤机控制器(109)和广播设备(112)采用RS485标准通过双绞线通信，可连接多个采煤机控制器和报警开关；分站通过双绞线或光缆与最近的井下交换机连接，采用TCP方式与井上的存储服务器通信，具有隔爆外壳，符合煤矿井下防爆要求。10.采煤机控制器(110)，负责采集包括采煤机喷雾装置状态的采煤机数据，采用可编程控制器(PLC)，可编程控制器具有通信接口或通信模块。在本实施方案中选用西门子SIMATIC S7-300，配置CP341模块通过RS485标准与分站(108)通信。11.报警开关(111)，用于现场手动报警，采用RS485标准接口，应符合煤矿井下本质安全要求。12.广播设备(112)，用于井下语音广播，具有数字语音解码模块和语音放大模块，将通过数字语音压缩编码的数据还原成语音，并放大播放；广播设备与分站采用RS485标准通过双绞线连接通信。视频管理与水灾报警的工作过程如图2所示：1.(201)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于图像的煤矿井下采煤工作面水灾报警系统，其特征在于：系统主要包括存储服务器、监控主机、水灾监测服务器、地理信息服务器、网络交换机、井下交换机、分站、摄像机、视频服务器、采煤机控制器、广播设备；在煤矿井下采煤工作面的液压支架放置摄像机；摄像机采集采煤工作面现场模拟视频信号，由视频服务器数字化并压缩编码发送给存储服务器、水灾监测服务器和监控主机；网络交换机、井下交换机和分站负责数据传输；存储服务器负责接收摄像机视频数据、采煤机及其喷雾装置数据与传感器数据并进行采集、存储，并提供查询调取服务；水灾监测服务器负责监测工作面视频中与采煤机喷雾无关的突发且持续水流，根据监测结果向监控主机发送水灾报警信号；监控主机负责控制广播系统在井下发出水灾报警信号及各区域逃生路线；地理信息服务器为监控主机提供地理信息服务，并根据突水位置为各区域提供逃生路线信息。
【技术特征摘要】
1.一种基于图像的煤矿井下采煤工作面水灾报警系统，其特征在于：系统主要包括存储服务器、监控主机、水灾监测服务器、地理信息服务器、网络交换机、井下交换机、分站、摄像机、视频服务器、采煤机控制器、广播设备；在煤矿井下采煤工作面的液压支架放置摄像机；摄像机采集采煤工作面现场模拟视频信号，由视频服务器数字化并压缩编码发送给存储服务器、水灾监测服务器和监控主机；网络交换机、井下交换机和分站负责数据传输；存储服务器负责接收摄像机视频数据、采煤机及其喷雾装置数据与传感器数据并进行采集、存储，并提供查询调取服务；水灾监测服务器负责监测工作面视频中与采煤机喷雾无关的突发且持续水流，根据监测结果向监控主机发送水灾报警信号；监控主机负责控制广播系统在井下发出水灾报警信号及各区域逃生路线；地理信息服务器为监控主机提供地理信息服务，并根据突水位置为各区域提供逃生路线信息。2.如权利要求1所述的报警系统，其特征在于：摄...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙继平，刘毅，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：新型
国别省市：北京;11
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