一种基于图像的煤矿粉尘污染评价及喷雾除尘联动系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于图像的煤矿粉尘污染评价及喷雾除尘联动系统，包括图像评价部分和状态控制部分，所述图像评价部分是通过设置在产尘点的图像传感器对整个产尘空间进行监控，通过与设置的背景图像比较得到评价结果；所述状态控制部分根据图像评价的结果来控制设置在产尘点的喷雾装置，当评价结果显示当前粉尘浓度超过基准值时，启动喷雾降尘系统；当评价结果显示当前浓度低于基准值时，喷雾降尘系统关闭；所述状态控制部分主要通过控制箱来控制安装在各产尘点的喷雾降尘系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种井下喷雾除尘控制系统，尤其是一种基于图像的煤矿粉尘污染评价及喷雾除尘联动系统。
技术介绍
目前粉尘在线监测及喷雾除尘联动系统在煤矿较为普遍，煤矿粉尘浓度在线测量方法主要有三种。(I)光透射法(又称消光法)，它是利用光线通过粉尘介质时，由于微粒对光线的散射和吸收，使光强发生衰减的原理来测量粉尘浓度。(2) MESA法，MESA测量系统结合了透射法和压电振动法两种方法。压电振动法是利用压电材料由于附上粉尘后质量改变引起压电振动频率改变的原理来测量粉尘浓度，即用石英晶体作传感器来测量。其中测量粉尘浓度方面它借用了上述德国柏林工业大学的专利技术，利用压电振动法测量粉尘的质量浓度后，然后根据消光理论，求得粉尘的浓度与平均粒度。(3)散射法，它是通过测量颗粒受光照射后所发出的散射光信号大小来测量被测颗粒的重量浓度，日本SIBATA公司生产的PS型便携式数字粉尘仪是利用了这种测量原理。以上三种方法在精度均能满足矿井粉尘监测的需要，但是硬件设备要求高，购买成本尤其是维修成本高，机器损耗率高。另外，由于以上三种方法一次测量的范围较小，不具有代表性，其测量结果还是具有即时性个体性的特点，再者，矿井工作面的粉尘浓度空间分布不均匀而且变化性强，从而导致除尘系统获得高浓度的粉尘即时数值时便引发喷雾除尘动作。长期来看，基于上述三种监测技术的除尘联动系统误动作率高，严重影响正常作业，较高的维护费用也对煤矿效益造成一定影响。从实际来看，大多数矿井虽然装有粉尘在线监测及喷雾除尘联动系统，但有部分矿井因为上述原因长期关闭此系统，所以说上述系统在实际应用中存在缺陷。专利技术内容本专利技术是利用图像比较对煤矿井下产尘点的粉尘状况进行评价，根据粉尘污染程度自动控制各产尘点的喷雾降尘联动系统。该系统可更有效的自动管理和控制井下各处喷雾除尘系统，改善降尘效果。本专利技术采用如下技术方案:一种基于图像的煤矿粉尘污染评价及喷雾除尘联动系统，其特征在于:包括图像评价部分和状态控制部分，所述图像评价部分是通过设置在产尘点的图像传感器对特定的产尘空间进行监控，通过与设置的背景图像比较得到评价结果；所述状态控制部分根据图像评价的结果来控制设置在产尘点的喷雾装置。当粉尘污染程度超过特定的粉尘污染等级时，输出启动相应喷雾系统信号；当降到特定粉尘污染等级后，输出关闭指定范围的喷雾系统信号；如符合设定的环境最高标准后，则关闭全部的喷雾系统；所述状态控制部分主要通过控制箱来控制安装在各产尘点的喷雾降尘系统。优选地，所述视觉污染传感器主要包括以下模块:图像捕捉模块、图像数字化模块、智能判断决策模块；所述视觉污染传感器通过图像捕捉装置将所拍摄目标转换成图像信号并传送给专用的图像处理模块，图像数字化模块根据像素分布、黑度等信息转变成数字信号，智能判断模块对这些特征进行各种运算并通过与基准图像的比较得出粉尘污染程度的评价。优选地，所述状态控制部分主要通过控制箱来控制安装在各产尘点的喷雾降尘系统。优选地，还包括照明系统，所述照明系统的光照强度能够根据现场的状况来设定。本专利技术的有益效果为，该系统的开发实现了煤矿井下粉尘污染等级的有效监测以及喷雾装置的即时控制，是煤矿粉尘防治的有力工具，具有广泛使用前景。附图说明图1是本专利技术的结构框图。具体实施例方式下面根据实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，本专利技术主要有以下功能系统:(I)粉尘视角污染传感器粉尘视角污染传感器3其作用在于实时拍摄产尘点的图像并与设定的背景图像做比较，评价出粉尘的污染等级并根据评价结果控制喷雾联动系统。关键在于可以通过图像对比确定粉尘的污染程度，这样通过宏观的图像比较来确定粉尘污染程度的方法更好的应用于煤矿井下现场。通过所拍摄的现场环境图像与基准图像的黑度比较得出粉尘污染程度的评价，实现图像信号向数字信号的转化并最终实现对喷雾装置的控制。主要包括以下系统:图像捕捉模块、图像数字化模块、智能判断决策模块。首先通过传感器将不同级别的粉尘状态图像加以存储，作为比较的基准。在煤矿生产时，实时拍摄工作面图像，图像拍摄的间隔可以根据现场的实际情况由使用者自主设定，通过对实时图像的识别得到粉尘污染等级并发送到监测系统。设定可接受的粉尘污染等级；当粉尘污染程度超过特定的粉尘污染等级时，输出启动相应喷雾系统信号；当降到特定粉尘污染等级后，输出关闭指定范围的喷雾系统信号；如符合设定的环境最高标准后，则关闭全部的喷雾系统。(2)照明系统照明系统2其作用在于为照片的拍摄提供一个稳定的光照条件以便粉尘视角污染传感器能够对两组图像做一个尽可能精确的相似度比较。由于该套系统是基于图像对比得出粉尘的污染等级，考虑到井下的复杂环境，为了使拍摄的图像能和背景图像更好的做相似度的比较，需要安设适当的照明系统来保证拍摄时除去粉尘浓度外的其他因素尽可能的相同，照明系统的光照强度可以根据现场的状况来设定。(3)控制箱控制箱4根据视觉污染传感器发出的信号做出不同的动作，直接控制着安装在产尘点的喷雾降尘系统，控制喷头的数量和受控喷头的位置可以根据现场的实际情况进行设定。当接受到启动喷雾系统信号后，启动喷雾系统；当接受到关闭喷雾系统信号后，关闭喷雾系统信号。(4)喷雾系统喷雾系统5主要是安设在输送机转载点等重要井下局部产尘点的喷雾装置。喷嘴的安布位置应该使喷出的水雾有效雾化区域覆盖整个产尘点，且有效覆盖区域内的水幕要具有一定的厚度。喷嘴的数量要视煤的湿润程度而定，喷嘴过多对装运、筛分很不利；喷嘴太少则达不到预期的除尘效果。喷雾系统所采用的喷头的各项指标如:喷水压力、耗水量、喷水密度、喷塑射程、水滴平均直径以及水滴的大小分布等参数的选取及喷头的数量要根据不同应用条件的变化来选取。各系统的信号传递过程如下:视觉污染传感器内在的动作过程包括通过图像捕捉装置6如CCD摄像机将所拍摄目标转换成图像信号并传送给专用的图像处理模块，图像数字化模块根据像素分布、黑度等信息转变成数字信号，智能判断模块对这些特征进行各种运算并通过与基准图像的比较得出粉尘污染程度的评价。视觉污染传感器将评价结果的电子信号输送到控制箱，控制箱将视觉污染传感器输入的电子信号转化为机械动作，控制着喷雾降尘系统的开启与关闭。操作过程如下:(I)将该套装置的摄像装置和喷雾装置安置在转载点和装载点等重要的局部产尘点，调整好摄像装置的角度和方向，然后接通电源I开，启照明系统并设定好光照的强度。(2)依据煤矿井下一线员工工作时，对粉尘环境的实际感受和需求(这种感受和需求在不同条件和管理水平的矿井并不一致)，人工在线拍摄相应粉尘环境级别的背景图像，以作为比较的基准。(3)本系统为自动监测，根据现场情况，人工设定一个合适的间隔时间t，每t分钟拍摄一张图像通过与背景图像比较确定粉尘污染等级，当超过可接受粉尘污染等级时，启动喷雾系统；启动喷雾系统后，每t分钟拍摄一张图像确定粉尘污染等级，当粉尘污染等级降到可接受范围内后，关闭喷雾系统。显然，本专利技术的上述实施例仅仅是为清楚地说明本专利技术所作的举例，而并非是对本专利技术的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本专利技术的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于图像的煤矿粉尘污染评价及喷雾除尘联动系统，其特征在于：包括图像评价部分和状态控制部分，所述图像评价部分是通过设置在产尘点的图像传感器对特定的产尘空间进行监控，通过与设置的背景图像比较得到评价结果；所述状态控制部分根据图像评价的结果来控制设置在产尘点的喷雾装置。当粉尘污染程度超过特定的粉尘污染等级时，启动相应喷雾系统信号；当降到特定粉尘污染等级后，输出关闭指定范围的喷雾系统信号；如符合设定的环境最高标准后，则关闭全部的喷雾系统；所述状态控制部分主要通过控制箱来控制安装在各产尘点的喷雾降尘系统。

【技术特征摘要】
1.一种基于图像的煤矿粉尘污染评价及喷雾除尘联动系统，其特征在于:包括图像评价部分和状态控制部分，所述图像评价部分是通过设置在产尘点的图像传感器对特定的产尘空间进行监控，通过与设置的背景图像比较得到评价结果；所述状态控制部分根据图像评价的结果来控制设置在产尘点的喷雾装置。当粉尘污染程度超过特定的粉尘污染等级时，启动相应喷雾系统信号；当降到特定粉尘污染等级后，输出关闭指定范围的喷雾系统信号；如符合设定的环境最高标准后，则关闭全部的喷雾系统；所述状态控制部分主要通过控制箱来控制安装在各产尘点的喷雾降尘系统。2.根据权利要求1所述的系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张江石，牛胜利，赵永光，李岩，陈斌，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：