本發(fā)明涉及煤礦預(yù)警，尤其涉及一種煤礦安全行為可視化監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、煤礦安全監(jiān)控是一種統(tǒng)一提升煤礦安全生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)煤炭行業(yè)管理部門和煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)察部門對(duì)煤礦安全生產(chǎn)狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和監(jiān)控的重要技術(shù)手段，實(shí)施統(tǒng)一的煤礦安全監(jiān)控對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的長治久安也有著具有極其重要的意義；傳統(tǒng)礦山視頻監(jiān)控系統(tǒng)效率低下，海量監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)，人員監(jiān)管難，缺少智能提示和實(shí)時(shí)監(jiān)管，突發(fā)事件發(fā)生無法及時(shí)響應(yīng)導(dǎo)致事態(tài)發(fā)展擴(kuò)大安全損失。

2、中國專利公開號(hào)：cn111911233a公開了一種非煤礦人員安全行為可視化監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，包括非煤礦軌道，所述非煤礦軌道為圍繞煤礦周圍設(shè)置，所述的頂部固定連接有安裝板，所述非煤礦軌道的內(nèi)部設(shè)有滑動(dòng)腔，所述滑動(dòng)腔的兩側(cè)內(nèi)壁固定連接有多個(gè)等距排列的限位板，所述滑動(dòng)腔的內(nèi)側(cè)壁滑動(dòng)連接有移動(dòng)板，所述移動(dòng)板上設(shè)有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的頂部通過多個(gè)螺栓連接有連接板，所述連接板位于兩個(gè)安裝板之間，所述連接板的兩端與對(duì)應(yīng)位置兩個(gè)限位板的內(nèi)側(cè)壁滑動(dòng)接觸；由此可見，所述非煤礦人員安全行為可視化監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)存在以下問題：

3、只對(duì)于長時(shí)間徘徊在礦山周圍的人員進(jìn)行檢測(cè)，忽略了煤礦內(nèi)部在采煤過程中受安全隱患影響的設(shè)備的安全狀態(tài)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明提供一種煤礦安全行為可視化監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，用以克服現(xiàn)有技術(shù)中只對(duì)于長時(shí)間徘徊在礦山周圍的人員進(jìn)行檢測(cè)，忽略了煤礦內(nèi)部在采煤過程中受安全隱患影響的設(shè)備的安全狀態(tài)的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種煤礦安全行為可視化監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，包括:

3、信息采集單元，其與數(shù)據(jù)分析單元及圖像識(shí)別單元相連，包括前端攝像模塊及若干壓力和電流傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)帶式輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、刮板輸送機(jī)的電機(jī)繞組參數(shù)并獲取礦井內(nèi)的圖像；

4、監(jiān)控顯示單元，其與所述圖像識(shí)別單元相連，包括若干顯示器，用于以漢字和動(dòng)態(tài)圖形的方式顯示帶式輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、刮板輸送機(jī)的電機(jī)繞組參數(shù)以及運(yùn)輸過程中的故障性質(zhì)及地點(diǎn)；

5、圖像識(shí)別單元，其與中央處理單元相連，用于對(duì)所述信息采集單元獲取的圖像進(jìn)行識(shí)別處理，并將處理后的圖像傳輸至所述監(jiān)控顯示單元；

6、數(shù)據(jù)分析單元，其與所述中央處理單元相連，用于根據(jù)刮板運(yùn)輸機(jī)的彎曲程度計(jì)算工作面的偏離度，判斷刮板運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)輸?shù)拿簤K體積大小，計(jì)算刮板運(yùn)輸機(jī)的煤塊均勻度并對(duì)轉(zhuǎn)載點(diǎn)堆煤情況進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以及調(diào)整轉(zhuǎn)載點(diǎn)堆煤評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)；

7、中央處理單元，用于通過支架控制系統(tǒng)推移刮板輸送機(jī)，并對(duì)刮板運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和帶式輸送機(jī)進(jìn)行單機(jī)控制、多機(jī)聯(lián)動(dòng)控制和自動(dòng)化控制，控制功能主要為各單機(jī)設(shè)備的啟動(dòng)、停止，多機(jī)聯(lián)合啟動(dòng)、停止和自動(dòng)化順序啟動(dòng)、停止功能；

8、安全預(yù)警單元，用于接收所述數(shù)據(jù)分析單元傳輸?shù)男盘?hào)，根據(jù)信號(hào)對(duì)處于風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的轉(zhuǎn)載點(diǎn)進(jìn)行語音播報(bào)并發(fā)出預(yù)警信號(hào)。

9、所述信息采集單元通過安裝在采煤機(jī)上的慣性導(dǎo)航測(cè)量刮板運(yùn)輸機(jī)的彎曲程度，并將數(shù)據(jù)傳輸至所述數(shù)據(jù)分析單元，數(shù)據(jù)分析單元根據(jù)所述中央處理單元生成的路徑規(guī)劃對(duì)比刮板運(yùn)輸機(jī)的彎曲程度，計(jì)算出工作面的偏離度，中央處理單元通過支架控制系統(tǒng)推移刮板輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)工作面自動(dòng)找直，保證刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸煤塊的路徑正確以及工作面連續(xù)推進(jìn)。

10、進(jìn)一步地，所述信息采集單元實(shí)時(shí)檢測(cè)刮板運(yùn)輸機(jī)的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速并將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)分析單元，所述數(shù)據(jù)分析單元內(nèi)預(yù)設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)輸速度，所述數(shù)據(jù)分析單元根據(jù)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速計(jì)算刮板運(yùn)輸機(jī)的實(shí)際運(yùn)輸速度，并計(jì)算實(shí)際運(yùn)輸速度與標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)輸速度的速度差值。

11、進(jìn)一步地，若刮板運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸速度小于標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)輸速度但差值較小，則所述數(shù)據(jù)分析單元判斷刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸負(fù)荷較大，數(shù)據(jù)分析單元輸送信號(hào)至所述中央處理單元，中央處理單元減小采煤機(jī)的運(yùn)行功率；

12、若刮板運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸速度小于標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)輸速度但差值較大，則所述數(shù)據(jù)分析單元判斷刮板運(yùn)輸機(jī)存在故障或停機(jī)的情況，數(shù)據(jù)分析單元傳輸信號(hào)至所述安全預(yù)警單元發(fā)出刮板運(yùn)輸機(jī)故障預(yù)警信號(hào)，并通過所述監(jiān)控顯示單元顯示故障性質(zhì)及地點(diǎn)。

13、進(jìn)一步地，所述信息采集單元對(duì)所述刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸?shù)拿簤K進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)測(cè)并將數(shù)據(jù)傳輸至圖像處理單元，所述圖像處理單元檢測(cè)煤塊實(shí)際體積，所述數(shù)據(jù)分析單元內(nèi)預(yù)設(shè)有煤塊臨界體積，數(shù)據(jù)分析單元將煤塊實(shí)際體積與臨界體積進(jìn)行對(duì)比，

14、若實(shí)際體積不大于臨界體積，則所述數(shù)據(jù)分析單元判斷煤塊的體積處于煤塊臨界體積范圍內(nèi)；

15、若實(shí)際體積大于臨界體積，則所述數(shù)據(jù)分析單元判斷煤塊的體積超出煤塊臨界體積范圍，傳輸信號(hào)至所述圖像處理單元對(duì)大煤塊進(jìn)行框選識(shí)別，并顯示在所述監(jiān)控顯示單元中。

16、進(jìn)一步地，所述信息采集單元采集所述刮板運(yùn)輸機(jī)輸送煤塊過程中的圖像，所述圖像處理單元檢測(cè)圖像中的煤塊數(shù)量，所述數(shù)據(jù)分析單元根據(jù)單位面積內(nèi)煤塊的數(shù)量計(jì)算刮板運(yùn)輸機(jī)的煤塊均勻度。

17、進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)分析單元根據(jù)任一轉(zhuǎn)載點(diǎn)的煤塊均勻度隨時(shí)間的變化繪制均勻度曲線，將煤塊均勻度與煤塊標(biāo)準(zhǔn)均勻度進(jìn)行對(duì)比

18、若煤塊均勻度不大于煤塊標(biāo)準(zhǔn)均勻度，則所述數(shù)據(jù)分析單元判斷轉(zhuǎn)載點(diǎn)的煤塊均勻度適中，不存在堆煤的情況；

19、若煤塊均勻度大于煤塊標(biāo)準(zhǔn)均勻度，則所述數(shù)據(jù)分析單元判斷轉(zhuǎn)載點(diǎn)的煤塊均勻度過大，并根據(jù)曲線的上升趨勢(shì)對(duì)轉(zhuǎn)載點(diǎn)堆煤情況進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

20、進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)分析單元求得均勻度曲線的導(dǎo)函數(shù)，對(duì)轉(zhuǎn)載點(diǎn)堆煤情況進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，

21、轉(zhuǎn)載點(diǎn)的煤塊均勻度適中時(shí)，若曲線的導(dǎo)數(shù)值大于零，則所述數(shù)據(jù)分析單元判斷轉(zhuǎn)載點(diǎn)的煤塊均勻度正在上升，煤塊均勻度逐步接近煤塊標(biāo)準(zhǔn)均勻度，轉(zhuǎn)載點(diǎn)處于堆煤第一風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；

22、所述數(shù)據(jù)分析單元判斷轉(zhuǎn)載點(diǎn)的煤塊均勻度過大時(shí)，若曲線的導(dǎo)數(shù)值小于零，則所述數(shù)據(jù)分析單元判斷轉(zhuǎn)載點(diǎn)的煤塊均勻度正在下降，煤塊均勻度逐步接近煤塊標(biāo)準(zhǔn)均勻度，轉(zhuǎn)載點(diǎn)處于堆煤第二風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；若曲線的導(dǎo)數(shù)值等于零，則所述數(shù)據(jù)分析單元判斷轉(zhuǎn)載點(diǎn)的煤塊均勻度保持不變，轉(zhuǎn)載點(diǎn)處于堆煤第三風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；若曲線的導(dǎo)數(shù)值大于零，則所述數(shù)據(jù)分析單元判斷轉(zhuǎn)載點(diǎn)的煤塊均勻度持續(xù)上升，轉(zhuǎn)載點(diǎn)堆煤程度嚴(yán)重。

23、進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)載點(diǎn)處于堆煤第一風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)時(shí)，所述數(shù)據(jù)分析單元傳輸信號(hào)至所述安全預(yù)警單元發(fā)出第一預(yù)警信號(hào)；轉(zhuǎn)載點(diǎn)處于堆煤第二風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)時(shí)，安全預(yù)警單元發(fā)出第二預(yù)警信號(hào)并對(duì)處于風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的轉(zhuǎn)載點(diǎn)進(jìn)行語音播報(bào)；轉(zhuǎn)載點(diǎn)處于堆煤第三風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)時(shí)，安全預(yù)警單元發(fā)出第三預(yù)警信號(hào)并對(duì)處于風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的轉(zhuǎn)載點(diǎn)進(jìn)行語音播報(bào)；轉(zhuǎn)載點(diǎn)堆煤程度嚴(yán)重時(shí)，所述中央處理單元停止采煤機(jī)及刮板運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行，并控制所述安全預(yù)警單元發(fā)出停機(jī)警報(bào)，在所述監(jiān)控顯示單元中顯示堆煤轉(zhuǎn)載點(diǎn)。

24、進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)分析單元根據(jù)刮板運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸速度與煤塊大小調(diào)整煤塊的標(biāo)準(zhǔn)均勻度，煤塊的標(biāo)準(zhǔn)均勻度與運(yùn)輸速度和標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)輸速度的比值及煤塊體積和臨界體積的比值成負(fù)相關(guān)。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于，如果刮板運(yùn)輸機(jī)存在彎曲或傾斜，會(huì)導(dǎo)致煤炭在運(yùn)輸過程中堆積或脫落，影響運(yùn)輸效率；通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)采煤機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡，可以及時(shí)調(diào)整刮板運(yùn)輸機(jī)的位置，確保其保持直線度，從而提高煤炭運(yùn)輸?shù)男?；通過將采煤機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)與刮板運(yùn)輸機(jī)的直線度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)的智能化管理，提高整個(gè)煤礦的生產(chǎn)效率和安全性。

26、進(jìn)一步地，通過計(jì)算刮板運(yùn)輸機(jī)的實(shí)際運(yùn)輸速度并將其與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)輸速度相對(duì)比，根據(jù)速度差值判斷刮板運(yùn)輸機(jī)的承載負(fù)荷程度以及刮板運(yùn)輸機(jī)是否故障，提高了風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的精準(zhǔn)性。

27、進(jìn)一步地，工作面刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)煤過程中,經(jīng)過轉(zhuǎn)載點(diǎn)位置時(shí)常會(huì)有堆煤的情況發(fā)生,煤炭在堆放過程中，由于氧化作用，會(huì)產(chǎn)生熱量。如果堆放方式不當(dāng)，通風(fēng)不良，熱量無法及時(shí)散發(fā)，可能導(dǎo)致煤炭溫度升高，最終引發(fā)自燃，煤炭自燃不僅會(huì)損失煤炭資源，還可能引發(fā)火災(zāi)，對(duì)周圍環(huán)境和人員安全構(gòu)成威脅；同時(shí)堆煤過程中會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，這些粉塵不僅會(huì)污染空氣，影響呼吸系統(tǒng)健康，還可能引發(fā)爆炸。尤其是在干燥的環(huán)境中，粉塵濃度達(dá)到一定水平時(shí)，遇到火源或靜電火花，就可能發(fā)生爆炸；隨著煤塊對(duì)輸送帶的摩擦增大，對(duì)輸送帶造成的磨損增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致輸送帶撕裂，造成帶式輸送機(jī)停機(jī)，影響采煤運(yùn)輸?shù)男?影響了生產(chǎn)效率,增加安全風(fēng)險(xiǎn)；系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)載點(diǎn)位置的視頻畫面,采用視覺區(qū)域計(jì)算和輪廓掃描結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸物料的精確統(tǒng)計(jì)并對(duì)物料均勻度以及堆煤情況進(jìn)行識(shí)別，提前發(fā)現(xiàn)進(jìn)行預(yù)警，降低了采煤運(yùn)輸過程中存在的風(fēng)險(xiǎn)。

28、進(jìn)一步地，煤塊運(yùn)輸過程中，煤塊的運(yùn)輸速度越大，煤塊的體積越大，轉(zhuǎn)載點(diǎn)處于堆煤狀況時(shí)對(duì)運(yùn)輸過程造成的危害越大，系統(tǒng)根據(jù)煤塊的運(yùn)輸速度和體積與標(biāo)準(zhǔn)值的比值降低煤塊的標(biāo)準(zhǔn)均勻度，提高了轉(zhuǎn)載點(diǎn)堆煤的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警靈敏度，提高了對(duì)于煤礦采煤運(yùn)輸過程中監(jiān)控預(yù)警的精準(zhǔn)度。