【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤矿安全监测领域，涉及一种矿井下人机安全距离监测方法。
技术介绍
1、煤矿井下存在大量的机电设备，如采煤机、掘进、单轨吊、胶轮车等采掘、辅运设备。由于井下环境复杂，机电设备运行过程中，不易察觉周围人员情况，存在人员与机电设备碰撞以及设备之间碰撞的安全隐患。随着智能化矿山建设的推进，大量的智能化装备应用于煤矿井下，一方面提高了煤矿采、运的自动化水平；一方面提高了安全生产管理水平。但是，现暂无行至有效的自动化监测、管理手段，对机电设备与人员之间或机电设备之间的安全进行监测、预警。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种矿井下人机安全距离监测方法。煤矿井下属于密闭空间，地面gps无法穿透或引入到井下。现阶段提出的人机安全监测方法，主要包括uwb定位通信单元、热成像、毫米波雷达监测单元、相机等技术方法，但是已提出的监测方法都存在一定的技术局限性和监测结果不可靠的问题。本专利技术提出采用uwb定位通信单元精确定位、毫米波雷达监测单元和红外摄像模块的监测、分析方式，对人机或机电设备之间的安全距离监测；通过uwb定位通信单元、毫米波雷达监测单元和红外摄像模块的监测信息，融合分析进行报警处理。在预警范围内，uwb定位通信单元、毫米波雷达监测单元所获取的相对于被监测目标的坐标，进行保存、轨迹重合分析。在报警区域内，如果uwb定位通信单元或毫米波雷达监测单元获取到障碍物存在信息，进一步判断红外摄像模块是否获取到人员存在信息，如果存在则认为监测目标报警区域内存在人员，进行
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种矿井下人机安全距离监测方法，该方法包括以下步骤：
4、将障碍物监测装置安装于被监测的机电设备上，障碍物监测装置包括毫米波雷达监测单元、uwb定位通信单元和红外摄像模块；
5、所述毫米波雷达监测单元、uwb定位通信单元和红外摄像模块分别与中央处理器单元信号连接；
6、通过毫米波雷达监测单元获取被监测目标，安全预警及报警区域范围内障碍物坐标信息；
7、uwb定位通信单元获取安全预警及报警区域范围内，被监测目标以及被监测目标周围的人员或机电设备坐标；将毫米波雷达监测单元和uwb定位通信单元获取的坐标信息转化为相对于被监测的机电设备的统一坐标系；
8、红外摄像模块感应被监测目标周围人员存在信息；
9、在预警范围内，uwb定位通信单元、毫米波雷达监测单元所获取的相对于被监测目标的坐标，进行保存、轨迹重合分析；
10、在报警区域内，如果uwb定位通信单元或毫米波雷达监测单元获取到障碍物存在信息，那么判断红外摄像模块是否获取到人员存在信息；若获取到，则认为监测目标报警区域内存在人员，进行人员靠近报警；若没有获取到，则通过轨迹反演、分析uwb定位通信单元和毫米波雷达监测单元预警区域内的障碍物运动轨迹是否一致；若一致，则认为监测目标报警区域内存在机电设备或其他障碍物，进行机电设备靠近报警。
11、可选的，所述uwb定位通信单元获取安全预警及报警区域范围内，被监测目标以及被监测目标周围的人员或机电设备坐标具体为：
12、采用uwb定位通信单元双基站tof联合定位的定位方式，获取被定位目标的平面坐标；井下基站坐标是固定的，在安装时获取基站坐标信息；基站a、b坐标分别为(xa，ya)，(xb，yb)；监测目标的坐标假设为(x，y)，当监测目标进入基站a、b的定位区域内，通过tof的定位解算，得知基站a与监测目标的距离la；基站a与监测目标的距离lb；基站a、b坐标(xa，ya)，(xb，yb)在设备安装时获取；通过下列公式，上位机进行解算得到出坐标(x，y)和(xm，ym)；通过巷道的gis坐标范围，得出坐标(xm，ym)为伪坐标，进行去除；
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15、基站通过uwb定位通信单元下发监测目标的坐标(x，y)以及周边目标的坐标。
16、可选的，所述通过毫米波雷达监测单元获取被监测目标，安全预警及报警区域范围内障碍物坐标信息具体为：
17、障碍物监测装置安装于机电设备上，安装时采用刚性连接方式；毫米波雷达监测单元获取的障碍物坐标，是相对于障碍物监测装置；毫米波雷达监测单元获取的障碍物坐标为相对于机电设备本机的坐标系；毫米波雷达监测单元采用fmcw毫米波雷达监测单元测量原理，监测获取障碍物距离障碍物监测装置的距离l，以及角度α；设定障碍物监测装置的坐标为(x0,y0)，获取障碍物的相对于本机的坐标。
18、可选的，所述将毫米波雷达监测单元和uwb定位通信单元获取的坐标信息转化为相对于被监测的机电设备的统一坐标系具体为：
19、被监测设备的uwb定位通信单元坐标和周边人员所携带的定位终端坐标，是基于同一坐标系；设人员获取的坐标为(x人，y人)，障碍物监测装置获取的坐标为(x机，y机)，人员相对于障碍物监测装置的坐标即为(x人-x机，y人-y机)；毫米波雷达监测单元获取的障碍物坐标，是相对于障碍物监测装置；毫米波雷达监测单元获取的障碍物坐标为相对于机电设备本机的坐标系。
20、可选的，所述红外摄像模块感应被监测目标周围人员存在信息具体为：红外摄像模块单元对监测区域进行图像采集，采集的图像进行预处理，包括灰度处理和去噪处理，处理后的图像进行特征提取并进行人员匹配，从而获取监测区域内的人员存在信息。
21、可选的，所述障碍物监测装置安装于被监测的机电设备上，安装时采用刚性连接方式，毫米波雷达监测单元监测的坐标数据为相对于机电设备本机的坐标系；毫米波雷达监测单元通过发射、接收毫米波雷达监测单元信号，获取监测区域内障碍物目标相对于本装置的距离、运动方向、方位信息；uwb定位通信单元，一方面与周边基站配合进行定位，获取本机的位置坐标信息；一方面与基站进行数据通信，接收基站下发的周边人员或机电设备的坐标信息；中央处理单元将毫米波雷达监测单元获取的障碍物距离、运动方向、方位信息转化为相对于本机的坐标；同时将uwb定位通信单元获取的本机坐标和周边人员或机电设备的坐标信息，转化为相对于本机的坐标；红外摄像模块单元获取监测区域的人员存在信息。
22、本专利技术的有益效果在于：可实现井下人员与机电设备以及机电设备之间的安全距离可靠监测、报警。
23、本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种矿井下人机安全距离监测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种矿井下人机安全距离监测方法，其特征在于：所述UWB定位通信单元获取安全预警及报警区域范围内，被监测目标以及被监测目标周围的人员或机电设备坐标具体为：
3.根据权利要求1所述的一种矿井下人机安全距离监测方法，其特征在于：所述通过毫米波雷达监测单元获取被监测目标，安全预警及报警区域范围内障碍物坐标信息具体为：
4.根据权利要求1所述的一种矿井下人机安全距离监测方法，其特征在于：所述将毫米波雷达监测单元和UWB定位通信单元获取的坐标信息转化为相对于被监测的机电设备的统一坐标系具体为：
5.根据权利要求1所述的一种矿井下人机安全距离监测方法，其特征在于：所述红外摄像模块感应被监测目标周围人员存在信息具体为：红外摄像模块单元对监测区域进行图像采集，采集的图像进行预处理，包括灰度处理和去噪处理，处理后的图像进行特征提取并进行人员匹配，从而获取监测区域内的人员存在信息。
6.根据权利要求1所述的一种矿井下人机安全距离监测方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种矿井下人机安全距离监测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种矿井下人机安全距离监测方法，其特征在于：所述uwb定位通信单元获取安全预警及报警区域范围内，被监测目标以及被监测目标周围的人员或机电设备坐标具体为：
3.根据权利要求1所述的一种矿井下人机安全距离监测方法，其特征在于：所述通过毫米波雷达监测单元获取被监测目标，安全预警及报警区域范围内障碍物坐标信息具体为：
4.根据权利要求1所述的一种矿井下人机安全距离监测方法，其特征在于：所述将毫米波雷达监测单元和uwb定位通信单元获取的坐标信息转化为相对于被监测的机电设备的统一坐标系具体为：
5.根据权利要求1所述的一种矿井下人机安全距离监测方法，其特征在于：所述红外摄像模块感应被监测目标周围人员存在信息具体为：红外摄像模块单元对监测区域进行图像采集，采集的图像进行预处...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡亮，胡宇，刘亚辉，林引，王飞，温贤培，戴剑波，郭江涛，黄友胜，田军，赵光绪，张金豪，任高建，黄倩，周代勇，何青松，郑芳菲，刘慧洁，段明，王斌，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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