本發(fā)明屬于煤礦安全，涉及一種井下火災的監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法。

背景技術：

1、礦井火災是指發(fā)生在煤礦井下巷道、工作面、硐室、采空區(qū)等地點的火災。一旦發(fā)生礦井火災事故，會造成嚴重的人身傷害和財產損失，礦井火災還可能會誘發(fā)瓦斯、煤塵爆炸，從而使災害程度和災害范圍進一步擴大，極大的困擾了煤礦火災救援。煤礦火災事故預防是煤礦安全生產的根本，對煤礦火災進行實時有效的檢測，一方面能夠有效預防火災，另一方面能夠及早發(fā)現火情，在煤礦火災強度較小、相對范圍小，蔓延緩慢時即進行救援，從而減輕了損失和人員傷亡。

2、現有技術方案公開了一種煤礦火災檢測系統(tǒng)，包括視頻采集模塊、目標檢測模塊、數據處理模塊、目標識別模塊和火災報警模塊，視頻采集模塊由前端監(jiān)控攝像機組成，用于對井下環(huán)境進行實時掃描，目標檢測模塊用于從采集得到的視頻圖像中檢測出煙霧區(qū)域，數據處理模塊用于對檢測出的煙霧可疑區(qū)域進行灰度化處理和圖像增強處理，目標識別模塊用于對煙霧區(qū)域進行特征提取和識別，從而判斷是否發(fā)生火災，火災報警模塊用于在檢測到發(fā)生火災時即進行報警。

3、現有技術方案還公開了一種煤礦井下外因火災檢測防治方法及裝置，該方法包括獲取煤礦井下區(qū)域的溫度和多種傳感器數據，多種傳感器數據包括一氧化碳濃度、煙霧數據和明火數據；基于溫度判斷溫度預警條件是否滿足；利用數據融合技術對溫度和多傳感器數據進行處理以獲得有效特征信息；基于自適應d-s證據理論的邏輯推理算法對有效特征信息進行決策判斷輸出判決結果。

4、但是，現有技術還存在煤礦火災監(jiān)控主要靠獨立的設置各個監(jiān)控點，缺乏統(tǒng)一管理，一旦某個監(jiān)控點出現火情，排查監(jiān)控點耗時慢，耽誤搶險工作，且溫度傳感器的感應不靈敏，預警反應慢。因此，提供一種井下火災的監(jiān)測系統(tǒng)是非常重要的。

技術實現思路

1、針對現有技術存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種井下火災的監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法，在本發(fā)明中，通過對監(jiān)測系統(tǒng)的具體設計，實現井下工作區(qū)火災的實時、在線、連續(xù)監(jiān)測，且畫面可控，溫度感知靈敏，預警反應快，提高了煤礦井下作業(yè)的安全性。

2、為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種井下火災的監(jiān)測系統(tǒng)，包括井下工作區(qū)，井下工作區(qū)的兩側分別設置有進風巷道與回風巷道，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括火災檢測單元、報警單元與控制單元，所述控制單元分別電性連接所述火災檢測單元與所述報警單元；

4、所述火災檢測單元包括視頻采集模塊與溫度檢測模塊，所述視頻采集模塊用于采集并識別井下的起火視頻圖像，所述溫度檢測模塊用于檢測起火點的溫度；

5、所述控制單元包括視頻分析模塊、處理模塊與執(zhí)行模塊，所述視頻分析模塊電性連接所述視頻采集模塊，所述執(zhí)行模塊分別電性連接所述處理模塊和所述報警單元。

6、在本發(fā)明中，通過對監(jiān)測系統(tǒng)的具體設計，實現井下工作區(qū)火災的實時、在線、連續(xù)監(jiān)測，且畫面可控，溫度感知靈敏，預警反應快，提高了煤礦井下作業(yè)的安全性。

7、需要說明的是，本發(fā)明提供的一種井下火災的監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法，利用視頻采集模塊和溫度檢測模塊檢測井下工作區(qū)內的起火點和起火趨勢，可以準確定位起火點，實現對井下溫度場空間狀態(tài)分布的實時監(jiān)測，進而實現井下工作區(qū)火災的實時、在線、連續(xù)監(jiān)測和預警。另外，本發(fā)明通過在煤礦井下各報警點設計聲光報警組件，使得預警反應更加靈敏，提高了煤礦作業(yè)的安全性，保證人員安全。

8、需要說明的是，本發(fā)明中的控制單元包括視頻分析模塊、處理模塊與執(zhí)行模塊，其中，視頻分析模塊用于接收并分析處理來自視頻采集模塊的圖像數據，處理模塊用于整合分析起火點位置和溫度發(fā)展趨勢信息，確定火災情況，并向執(zhí)行模塊發(fā)出相應指令，執(zhí)行模塊根據指令觸發(fā)報警單元發(fā)出警報。

9、需要說明的是，本發(fā)明中視頻采集模塊采集的圖像通過食品分析模塊分析，具體方式可以是：

10、采用背景估計法對采集得到的視頻進行運動目標檢測，背景更新模型中引入原始背景圖像和光照因子，原始背景圖像的引入使得擴散速度較為緩慢的煙霧不會被當做背景圖像過濾掉，光照因子的引入避免了光照的驟變影響背景更新的質量；此外，通過顏色判斷，可以排除顏色相對鮮艷的像素點，從而排除部分非煙霧的運動主體，為后續(xù)的圖像識別過程減輕了工作量；具體可以通過設計圖像轉換單元和圖像增強單元，圖像灰度化單元用于將檢測得到的煙霧運動區(qū)域轉化為灰度圖像，圖像增強單元通過對改變煙霧運動區(qū)域的像素點的灰度值進行圖像增強，整體提高起火點的識別精度。

11、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術方案，所述視頻采集模塊包括至少一個監(jiān)控攝像機，所述監(jiān)控攝像機用于感應并識別起火點。

12、需要說明的是，本發(fā)明中監(jiān)控攝像機的具體型號不做特殊限定，本領域技術人員可以根據實際情況進行適應性調整。其中，監(jiān)控攝像機需滿足實時錄像、識別目標火點和存儲功能，至少一個監(jiān)控攝像機，例如可以是1個、2個、3個、4個、5個等，在此不做窮舉，符合限定范圍的數值均落在本發(fā)明保護范圍內。

13、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術方案，所述火災檢測單元還包括濃度檢測模塊，所述濃度檢測模塊包括采樣管與質量檢測組件，所述采樣管的兩端分別連接回風巷道與質量檢測組件，用于檢測井下工作區(qū)內的氣體濃度。

14、優(yōu)選地，所述質量檢測組件電性連接所述控制單元的濃度分析模塊，用于判斷起火趨勢。

15、優(yōu)選地，所述質量檢測組件包括質譜儀或色譜儀。

16、優(yōu)選地，所述采樣管的進口處設置有過濾組件，所述過濾組件用于過濾氣體雜質。

17、需要說明的是，本發(fā)明中將過濾組件設置在采樣管的進口，即回風巷道處，以過濾除去進入采樣管內的氣體中的粉塵，有利于提高檢測精度。

18、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術方案，所述溫度檢測模塊包括分布式光纖測溫主機、第一感溫光纖與第二感溫光纖；所述分布式光纖測溫主機分別連接所述第一感溫光纖與所述第二感溫光纖；所述分布式光纖測溫主機電性連接所述控制單元的處理模塊，所述第一感溫光纖與第二感溫光纖分別由井下工作區(qū)兩側的進風巷道與回風巷道伸入井下工作區(qū)內，并沿井下工作區(qū)的側壁延伸。

19、需要說明的是，本發(fā)明采用分布式光纖測溫形式，進行井下工作區(qū)內實時溫度場的測量，感溫光纖抗射頻和電磁干擾，防燃、防爆，能在煤礦井下的工作區(qū)中安全運行，進行連續(xù)監(jiān)測，能夠實現實時、在線、多點的溫度傳感。

20、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術方案，所述報警單元包括分布于井下工作區(qū)內的若干個聲光報警組件，用于提醒工作區(qū)內工作的人員。

21、需要說明的是，本發(fā)明在煤礦井下布置報警單元時，將工作區(qū)沿其延伸方向劃分為多個報警點區(qū)域，在每個報警點區(qū)域內設置至少一個聲光報警組件，根據工作區(qū)內起火點之間的距離，觸發(fā)不同報警點區(qū)域的聲光報警組件進行警報，可以提示在井下工作區(qū)內不同位置進行作業(yè)的工作人員采取相應地措施。其中，若干個聲光報警組件，例如可以是1個、2個、3個、4個、5個等，在此不做窮舉，符合限定范圍的數值均落在本發(fā)明保護范圍內。

22、第二方面，本發(fā)明提供了一種井下火災的監(jiān)測方法，所述監(jiān)測方法采用第一方面所述的井下火災的監(jiān)測系統(tǒng)進行火災監(jiān)測，所述監(jiān)測方法包括：

23、(1)在井下工作區(qū)布設報警單元；

24、(2)通過視頻采集模塊對起火點進行目標識別，反饋至所述控制單元的視頻分析模塊進行視頻分析，以準確判斷起火點的位置；

25、(3)溫度檢測模塊采集井下工作區(qū)內不同位置的溫度信息，并傳輸至控制單元的處理模塊，所述處理模塊對獲取的數據進行分析處理，以準確判斷起火點的起火趨勢；

26、(5)處理模塊整合分析起火點的位置與起火趨勢，觸發(fā)執(zhí)行模塊，以驅動報警單元進行報警。

27、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術方案，步驟(1)中，所述報警單元的布設方法包括：

28、將井下工作區(qū)進行報警點區(qū)域的劃分，在每個報警點區(qū)域內設置至少一個聲光報警組件，且每個聲光報警組件獨立地電性連接至控制單元的執(zhí)行模塊。

29、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術方案，步驟(2)中，所述視頻分析模塊進行視頻分析的方法包括：

30、將井下工作區(qū)進行視頻監(jiān)控區(qū)域的劃分，在每個視頻監(jiān)控區(qū)域內設置至少一個監(jiān)控攝像機，且每個監(jiān)控攝像機獨立地電性連接至視頻分析模塊。

31、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術方案，步驟(3)中，所述溫度檢測模塊根據光纖的光時域反射和光纖背向拉曼散射的溫度效應，探測出沿著第一感溫光纖與第二感溫光纖不同位置的溫度的變化，實現對井下工作區(qū)內的發(fā)熱點的溫度進行檢測。

32、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術方案，步驟(4)中，所述處理模塊對采集的圖像和溫度數據進行分析處理，得到起火點位置以及起火趨勢，并向執(zhí)行模塊發(fā)出驅動不同報警點區(qū)域內的聲光報警組件發(fā)出警報的指令。

33、在本發(fā)明中，所述系統(tǒng)是指設備系統(tǒng)、裝置系統(tǒng)或生產裝置。

34、與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：

35、本發(fā)明提供的一種井下火災的監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法，利用視頻采集模塊和溫度檢測模塊檢測井下工作區(qū)內的起火點和起火趨勢，可以準確定位起火點，實現對井下溫度場空間狀態(tài)分布的實時監(jiān)測，進而實現井下工作區(qū)火災的實時、在線、連續(xù)監(jiān)測和預警。另外，本發(fā)明通過在煤礦井下各報警點設計聲光報警組件，使得預警反應更加靈敏，提高了煤礦作業(yè)的安全性，保證人員安全。