基于彩色图像的矿井爆炸监测报警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于彩色图像的矿井爆炸监测报警系统，所述爆炸监测报警系统通过在井下安装彩色图像采集设备和环境监测设备，采集矿井下现场彩色图像和环境数据，通过监测彩色图像中异常高亮区域亮度值、面积、环境数据变化等特征识别，并结合设备工作状态判别进行爆炸报警。所述爆炸监测报警系统充分考虑了矿井爆炸的特征特点，实施简单，可快速准确地对煤矿井下爆炸进行自动报警，为井下遇险人员争取宝贵的救援和逃生时间。

Mine explosion monitoring and alarming system based on color image

The invention discloses a mine explosion monitoring and alarm system based on color images. The explosion monitoring and alarm system collects color images and environmental data under the mine through the installation of color image acquisition equipment and environmental monitoring equipment in the mine, and monitors the brightness value, area and ring of the abnormal bright area in the color image. Feature recognition of environmental data changes, and explosion alarm is made according to the working condition of equipment. The explosion monitoring and alarm system fully takes into account the characteristics of the mine explosion. It is simple to implement, and can quickly and accurately alarm the coal mine explosions, so as to win valuable rescue and escape time for the people in the downhole.

【技术实现步骤摘要】
基于彩色图像的矿井爆炸监测报警系统
本专利技术涉及一种基于彩色图像的矿井爆炸监测报警系统，该系统涉及数字图像处理技术、传感器技术和通信技术等领域。
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，我国煤矿重特大事故中瓦斯事故死亡人数占总死亡人数的66.5％。瓦斯爆炸和煤尘爆炸等事故，由于创伤和烧伤造成人员死亡人数不足20％，一氧化碳中毒窒息死亡人数达80％多。因此，能够第一时间对井下爆炸灾害进行报警，是及时进行应急救援，挽救井下遇险人员生命的重要保障。目前，矿井安全监测监控系统主要监测瓦斯浓度、风速、风向等，无爆炸灾害自动报警功能；矿井爆炸事故靠人工发现，发现和处置不及时，耽误了宝贵的逃生和救援时间，造成大量人员伤亡。因此，急需矿井爆炸自动报警方法，快速、准确自动发现爆炸事故并报警，为及时进行灾害处置和应急救援提供技术保障。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种基于彩色图像的矿井爆炸监测报警系统，在矿井安装至少一个彩色图像采集设备和至少一个环境数据监测设备；系统监测彩色图像数据和环境数据，根据彩色图像数据中高亮区域面积、高亮区域面积增长速度、高亮区域最高亮度、高亮区域最高亮度增长速度、高亮区域分布特征、环境数据、彩色图像采集设备工作状态发出爆炸报警；所述彩色图像数据包括RGB图像数据；监测过程包括：a.当监测到RGB图像中满足R值大于设定阈值R1、G值大于设定阈值G1、B值大于设定阈值B1的连通像素点的数目M1超过设定阈值MA，则进入一级预警状态发出一级预警信号，同时执行步骤h；b.当监测到RGB图像中满足R值大于设定阈值R2、G值大于设定阈值G2、B值大于设定阈值B2的数目M2超过设定阈值MB，则进入一级预警状态发出一级预警信号，同时执行步骤h；其中R2+G2+B2＞R1+G1+B1，MB＜MA；c.当监测到彩色图像采集设备工作异常，则进入彩色图像采集设备故障报警状态并发出彩色图像采集设备故障报警信号，同时执行步骤h；d.当监测到RGB图像中满足R值大于设定阈值R1、G值大于设定阈值G1、B值大于设定阈值B1的连通像素点的数目M1超过设定阈值MC，则记录最大RGB值的和R+G+B为CT，且记录M1当前值为MT，并进入二级预警状态并发出二级预警信号，执行步骤f和步骤g；其中MC满足MC＜MA；e.当监测到RGB图像中满足R值大于设定阈值R3、G值大于设定阈值G3、B值大于设定阈值B3的连通像素点的数目M3超过设定阈值MD，且RGB图像中R值大于设定阈值RH、G值大于设定阈值GH、B值大于设定阈值BH的连通像素点数目MH满足大于设定阈值ZH，且MH的所有像素点位于M3区域中部，则记录最大RGB值的和R+G+B为CT，且记录M3当前值为MT，并进入二级预警状态且发出二级预警信号，执行步骤f和步骤g，其中，RH+GH+BH＞R3+G3+B3，R3+G3+B3＜R1+G1+B1，MD＜MB；f.进入二级预警状态后，在设定时间T1内，当监测到最大RGB值的和Cmax的增长率超过设定阈值N1，则进入一级预警状态发出一级预警信号，同时执行步骤h；g.进入二级预警状态后，在设定时间T2内，当监测到RGB图像中满足R＞R1、G＞G1和B＞B1的连通像素点的数目M1的增长率超过设定阈值N2，则进入一级预警状态发出一级预警信号，同时执行步骤h；h.在执行以上各步骤的同时监测环境数据变化，当监测到环境数据变化异常,且系统进入一级预警状态或彩色图像采集设备故障报警状态，则发出爆炸报警信号。1.所述爆炸监测报警系统进一步包括：所述环境数据监测设备包括温度传感器、风速传感器、气压传感器、爆炸音传感器、振动传感器、氧气浓度传感器、一氧化碳浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、紫外线传感器、红外线传感器。2.所述爆炸监测报警系统进一步包括：步骤h所述环境数据变化异常条件包括，监测到温度高于设定阈值或温度升高速度超过设定阈值。3.所述爆炸监测报警系统进一步包括：步骤h所述环境数据变化异常条件包括，当监测到风速值超过设定阈值，或风速值增长率超过设定阈值，则记录当前风速值，并继续监测风速值变化，当监测到在设定时间TF内风速值下降率超过设定阈值。4.所述爆炸监测报警系统进一步包括：步骤h所述环境数据变化异常条件包括，当监测到气压值超过设定阈值，或气压值增长率超过设定阈值，则记录当前气压值，并继续监测气压值变化，当监测到在设定时间TY内气压值下降率超过设定阈值。5.所述爆炸监测报警系统进一步包括：步骤h所述环境数据变化异常条件包括监测到爆炸音。6.所述爆炸监测报警系统进一步包括：步骤h所述环境数据变化异常条件包括，当监测到振动幅度值超过设定阈值，或振动幅度值增长率超过设定阈值，则记录当前振动幅度值，并继续监测振动幅度值变化，当监测到在设定时间TZ内振动幅度值下降率超过设定阈值。7.所述爆炸监测报警系统进一步包括：步骤h所述环境数据变化异常条件包括，监测到氧气浓度值低于设定阈值或氧气浓度降低速度超过设定阈值。8.所述爆炸监测报警系统进一步包括：步骤h所述环境数据变化异常条件包括，监测到一氧化碳浓度值高于设定阈值或一氧化碳浓度升高速度超过设定阈值。9.所述爆炸监测报警系统进一步包括：步骤h所述环境数据变化异常条件包括，监测到二氧化碳浓度值高于设定阈值或二氧化碳浓度升高速度超过设定阈值。10.所述爆炸监测报警系统进一步包括：步骤h所述环境数据变化异常条件包括监测到紫外线传感器报警。11.所述爆炸监测报警系统进一步包括：步骤h所述环境数据变化异常条件包括监测到红外线传感器报警。12.所述爆炸监测报警系统进一步包括：系统监测多个彩色图像采集设备的视频图像数据，根据最早被监测到预警信号的彩色图像采集设备所在安装位置确定爆源位置。13.所述爆炸监测报警系统进一步包括：彩色图像采集设备安装位置包括井下巷道顶部，镜头沿巷道朝向工作面方向。14.所述爆炸监测报警系统进一步包括：所述彩色图像采集设备包括高速彩色摄像机。附图说明图1基于彩色图像的矿井爆炸监测报警系统实施方案示意图。图2彩色图像监测报警流程示例图。图3环境数据监测流程示意图。具体实施方式图1为基于彩色图像的矿井爆炸监测报警系统的实施示例，主要组成包括：1.爆炸报警服务器(101)，负责监测由彩色摄像机(107)采集的视频图像及所有环境数据监测设备采集的数据，并对数据进行存储转发，当数据值或数据变化满足报警条件，则向监控终端(102)、远程监控终端(103)及用户移动设备(104)发出爆炸报警数据。连接矿用通信网络。2.监控终端(102)，负责提供井下环境监控数据显示服务，由爆炸报警服务器(101)提供实时、历史数据和爆炸报警数据，具有声光报警功能；生产管理人员可通过监控终端对爆炸报警服务器(101)存储的历史数据调取查询。连接核心交换机(105)接入矿用通信网络。3.远程监控终端(103)，负责提供井下环境监控数据显示服务，通过互联网接入矿用通信网络访问爆炸报警服务器(101)，由爆炸报警服务器(101)提供实时、历史数据和爆炸报警数据，具有声光报警功能；远程安全生产监督人员可通过远程监控终端对爆炸报警服务器(101)存储的历史本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于彩色图像的矿井爆炸监测报警系统，其特征在于：在矿井安装至少一个彩色图像采集设备和至少一个环境数据监测设备；系统监测彩色图像数据和环境数据，根据彩色图像数据中高亮区域面积、高亮区域面积增长速度、高亮区域最高亮度、高亮区域最高亮度增长速度、高亮区域分布特征、环境数据、彩色图像采集设备工作状态发出爆炸报警；所述彩色图像数据包括RGB图像数据；监测过程包括：a.当监测到RGB图像中满足R值大于设定阈值R1、G值大于设定阈值G1、B值大于设定阈值B1的连通像素点的数目M1超过设定阈值MA，则进入一级预警状态发出一级预警信号，同时执行步骤h；b.当监测到RGB图像中满足R值大于设定阈值R2、G值大于设定阈值G2、B值大于设定阈值B2的数目M2超过设定阈值MB，则进入一级预警状态发出一级预警信号，同时执行步骤h；其中R2+G2+B2＞R1+G1+B1，MB＜MA；c.当监测到彩色图像采集设备工作异常，则进入彩色图像采集设备故障报警状态并发出彩色图像采集设备故障报警信号，同时执行步骤h；d.当监测到RGB图像中满足R值大于设定阈值R1、G值大于设定阈值G1、B值大于设定阈值B1的连通像素点的数目M1超过设定阈值MC，则记录最大RGB值的和R+G+B为CT，且记录M1当前值为MT，并进入二级预警状态并发出二级预警信号，执行步骤f和步骤g；其中MC满足MC＜MA；e.当监测到RGB图像中满足R值大于设定阈值R3、G值大于设定阈值G3、B值大于设定阈值B3的连通像素点的数目M3超过设定阈值MD，且RGB图像中R值大于设定阈值RH、G值大于设定阈值GH、B值大于设定阈值BH的连通像素点数目MH满足...

【技术特征摘要】
1.基于彩色图像的矿井爆炸监测报警系统，其特征在于：在矿井安装至少一个彩色图像采集设备和至少一个环境数据监测设备；系统监测彩色图像数据和环境数据，根据彩色图像数据中高亮区域面积、高亮区域面积增长速度、高亮区域最高亮度、高亮区域最高亮度增长速度、高亮区域分布特征、环境数据、彩色图像采集设备工作状态发出爆炸报警；所述彩色图像数据包括RGB图像数据；监测过程包括：a.当监测到RGB图像中满足R值大于设定阈值R1、G值大于设定阈值G1、B值大于设定阈值B1的连通像素点的数目M1超过设定阈值MA，则进入一级预警状态发出一级预警信号，同时执行步骤h；b.当监测到RGB图像中满足R值大于设定阈值R2、G值大于设定阈值G2、B值大于设定阈值B2的数目M2超过设定阈值MB，则进入一级预警状态发出一级预警信号，同时执行步骤h；其中R2+G2+B2＞R1+G1+B1，MB＜MA；c.当监测到彩色图像采集设备工作异常，则进入彩色图像采集设备故障报警状态并发出彩色图像采集设备故障报警信号，同时执行步骤h；d.当监测到RGB图像中满足R值大于设定阈值R1、G值大于设定阈值G1、B值大于设定阈值B1的连通像素点的数目M1超过设定阈值MC，则记录最大RGB值的和R+G+B为CT，且记录M1当前值为MT，并进入二级预警状态并发出二级预警信号，执行步骤f和步骤g；其中MC满足MC＜MA；e.当监测到RGB图像中满足R值大于设定阈值R3、G值大于设定阈值G3、B值大于设定阈值B3的连通像素点的数目M3超过设定阈值MD，且RGB图像中R值大于设定阈值RH、G值大于设定阈值GH、B值大于设定阈值BH的连通像素点数目MH满足大于设定阈值ZH，且MH的所有像素点位于M3区域中部，则记录最大RGB值的和R+G+B为CT，且记录M3当前值为MT，并进入二级预警状态且发出二级预警信号，执行步骤f和步骤g，其中，RH+GH+BH＞R3+G3+B3，R3+G3+B3＜R1+G1+B1，MD＜MB；f.进入二级预警状态后，在设定时间T1内，当监测到最大RGB值的和Cmax的增长率超过设定阈值N1，则进入一级预警状态发出一级预警信号，同时执行步骤h；g.进入二级预警状态后，在设定时间T2内，当监测到RGB图像中满足R＞R1、G＞G1和B＞B1的连通像素点的数目M1的增长率超过设定阈值N2，则进入一级预警状态发出一级预警信号，同时执行步骤h；h.在执行以上各步骤的同时监测环境数据变化，当监测到环境数据变化异常,且系统进入一级预警状态或彩色图像采集设备故障报警状态，则发出爆炸报警信号。2.如权利要求1所述爆炸监测报...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙继平，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11