本發(fā)明屬于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種連采機(jī)人員監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及基于該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的連采機(jī)人員監(jiān)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
：在煤礦生產(chǎn)中，整個(gè)礦井的正常運(yùn)行至關(guān)重要，某一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都有可能造成礦井的停產(chǎn)。而比礦井正常運(yùn)行更加重要的則是每個(gè)礦工的生命安全，因此在礦井開采及生產(chǎn)過中，安全問題至關(guān)重要。在礦井的正常巷道掘進(jìn)中連續(xù)采煤機(jī)發(fā)揮著決定性的作用，連續(xù)采煤機(jī)在工作過程中，后部的輸送機(jī)會(huì)因需要而經(jīng)常上下升降、左右擺動(dòng)，由于井下巷道狹窄，若此時(shí)有人員進(jìn)入該區(qū)域，會(huì)因躲避不及或未發(fā)現(xiàn)輸送機(jī)在擺動(dòng)而造成安全事故，因此存在著較大的安全隱患。目前，為了避免發(fā)生上述安全事故，通常采取設(shè)置警戒線或者安排專人進(jìn)行指揮的措施。然而，在光線條件較差的礦井環(huán)境中，設(shè)置警戒線往往很難達(dá)到警示的目的；而安排專人指揮不僅浪費(fèi)人力，并且也無法實(shí)現(xiàn)完全的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種連采機(jī)人員監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中連采機(jī)在工作過程中缺乏有效的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、容易發(fā)生安全事故的問題。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種連采機(jī)人員監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括PLC，PLC與熱釋電紅外傳感器及紅外成像探測(cè)器分別相連，PLC還分別與聲光報(bào)警器、繼電器及控制室警報(bào)器相連。本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是：一種連采機(jī)人員監(jiān)測(cè)方法，所采用的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：包括PLC，PLC與熱釋電紅外傳感器及紅外成像探測(cè)器分別相連，PLC還分別與聲光報(bào)警器、繼電器及控制室警報(bào)器相連；具體按照以下步驟實(shí)施：步驟1、利用熱釋電紅外傳感器檢測(cè)是否有人員進(jìn)入警戒區(qū)，警戒區(qū)為距離連采機(jī)的輸送機(jī)5m-8m；步驟2、如果熱釋電紅外傳感器檢測(cè)到有人員進(jìn)入警戒區(qū)，則熱釋電紅外傳感器向PLC發(fā)送信號(hào)，由PLC控制聲光報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)；如果熱釋電紅外傳感器沒有檢測(cè)到有人員進(jìn)入警戒區(qū)，則啟動(dòng)步驟3；步驟3、利用紅外成像探測(cè)器檢測(cè)是否有行人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)，危險(xiǎn)區(qū)為距離連采機(jī)的輸送機(jī)1.5m-3m；步驟4、如果紅外成像探測(cè)器檢測(cè)到有行人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)，則紅外成像探測(cè)器向PLC發(fā)送信號(hào)，由PLC控制繼電器切斷輸送機(jī)的控制電路，使輸送機(jī)停止工作；同時(shí)由PLC向控制室警報(bào)器發(fā)出命令使控制室警報(bào)器發(fā)出報(bào)警信號(hào)提醒控制室工作人員采取必要措施。本發(fā)明另一個(gè)技術(shù)方案的特點(diǎn)還在于：步驟1中利用熱釋電紅外傳感器進(jìn)行檢測(cè)的具體步驟為：由熱釋電紅外傳感器采集井下工作視頻信號(hào)后，通過視頻解碼器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后進(jìn)入FPGA預(yù)處理模塊，井下工作視頻信號(hào)在FPGA預(yù)處理模塊中進(jìn)行增強(qiáng)、濾波預(yù)處理后，再通過DSP紅外圖像處理模塊的VP口進(jìn)入DSP紅外圖像處理模塊，進(jìn)行DSP紅外圖像處理模塊人體識(shí)別圖像算法處理。視頻解碼器的型號(hào)為ADV7181C。步驟3中利用紅外成像探測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)的具體步驟為：步驟3.1、由紅外成像探測(cè)器采集井下運(yùn)動(dòng)人員視頻信號(hào)后首先進(jìn)行圖像預(yù)處理：首先采用維納濾波法濾除圖像中包含的乘性噪聲，再采用滑動(dòng)均值濾波法濾除圖像中包含的高斯噪聲，最后采用中值濾波法濾除圖像中包含的脈沖噪聲；步驟3.2、采用背景差分法檢測(cè)經(jīng)過步驟3.1圖像預(yù)處理后的運(yùn)動(dòng)人員視頻信號(hào)，首先通過自適應(yīng)背景提取方法快速提取背景圖像，再采用動(dòng)態(tài)多閾值方法二值化差分圖像分割運(yùn)動(dòng)人員視頻信號(hào)得到二值圖像，并采用形態(tài)學(xué)運(yùn)算對(duì)所得到的二值圖像進(jìn)行處理，根據(jù)處理提取得到的目標(biāo)特征信息，結(jié)合多種特征初步判斷是否有人員存在信息，進(jìn)行初始檢測(cè)；步驟3.3、采用運(yùn)動(dòng)分割法從背景圖像中分離出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)并提取目標(biāo)的特征，由熱釋電紅外傳感器判斷其是否為運(yùn)動(dòng)的人員；若檢測(cè)到圖像中為運(yùn)動(dòng)的人員，則記錄下運(yùn)動(dòng)人員位置并提取出運(yùn)動(dòng)人員的初始位置信息，然后對(duì)檢測(cè)的運(yùn)動(dòng)人員進(jìn)行跟蹤處理，得到人員在圖像序列中的運(yùn)動(dòng)軌跡，最后通過對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行分析得出人員的運(yùn)動(dòng)速度以及靠近采煤機(jī)的距離信息。步驟3.2中背景差分法具體按照以下步驟實(shí)施：1)求取幀間差分把輸入的第一幀圖像I0作為原始背景B0，并令k＝1。求當(dāng)前幀IK和其前一幀Ik-1的差分圖像的二值圖像BWk，定義為：BWk=1abs(Ik-Ik-1)≥T0abs(Ik-Ik-1)≤T]]>式中，IK、Ik-1為圖像序列中連續(xù)的兩幀圖像，abs(Ik-Ik-1)為連續(xù)兩幀圖像差分的模值圖像，T取為幀差分圖像的灰度直方圖中最大峰值右邊1/10最大峰值處所對(duì)應(yīng)的灰度值；2)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)計(jì)算對(duì)得到的二值圖像BWk進(jìn)行膨脹操作和補(bǔ)1操作，即把二值圖像中被白色區(qū)域包圍的存在缺口的黑色區(qū)域的缺口用白色象素點(diǎn)包圍起來，即把BWk變?yōu)槎祱D像DBWk；然后通過對(duì)DBWk進(jìn)行形態(tài)學(xué)重建及相關(guān)邏輯操作，使被白色區(qū)域包圍的黑色區(qū)域用1填充，使其變?yōu)檫B通的白色區(qū)域，將DBWk變換為二值圖像FBWk；對(duì)FBWk進(jìn)行形態(tài)學(xué)腐蝕操作，與上面膨脹操作相對(duì)應(yīng)，得到新的二值圖像EBWk。3)更新背景圖像由得到的二值圖像EBWk更新當(dāng)前背景B：Bk=Bk-1EBWk=1(1-α)Ik+αBk-1EBWk=0]]>式中Bk(i,j)，EBWk(i,j)分別為背景圖像和新的二值圖像在(i,j)處的值，α為更新速度系數(shù)；對(duì)輸入的連續(xù)圖像序列進(jìn)行迭代處理，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中對(duì)背景質(zhì)量的要求設(shè)定迭代步數(shù)，當(dāng)?shù)较鄳?yīng)步數(shù)時(shí)便可結(jié)束迭代，此時(shí)得到的圖像B，即可作為最終得到的背景圖像。步驟3.3中對(duì)檢測(cè)的運(yùn)動(dòng)人員進(jìn)行跟蹤處理具體采用基于粒子濾波與自適應(yīng)模板更新相結(jié)合的跟蹤方法。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的一種連采機(jī)人員監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、可操作性強(qiáng)，通過傳感器和PLC的配合使用，在很大程度上甚至是完全避免了由于輸送機(jī)在工作中上下升降、左右擺動(dòng)而對(duì)進(jìn)入輸送機(jī)工作區(qū)域的人員造成人身傷害的事故發(fā)生，保證了礦工的生命安全及礦井的正常運(yùn)行。附圖說明圖1為本發(fā)明一種連采機(jī)人員監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖中，1.熱釋電紅外傳感器，2.紅外成像探測(cè)器，3.PLC，4.聲光報(bào)警器，5.繼電器，6.控制室警報(bào)器。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：本發(fā)明的一種連采機(jī)人員監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如圖1所示，包括PLC3，PLC3與熱釋電紅外傳感器1及紅外成像探測(cè)器2分別相連，PLC3還分別與聲光報(bào)警器4、繼電器5及控制室警報(bào)器6相連。一種連采機(jī)人員監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，具體按照以下步驟實(shí)施：步驟1、利用熱釋電紅外傳感器1檢測(cè)是否有人員進(jìn)入警戒區(qū)，所述警戒區(qū)為距離連采機(jī)的輸送機(jī)5m-8m；步驟2、如果熱釋電紅外傳感器1檢測(cè)到有人員進(jìn)入警戒區(qū)，則熱釋電紅外傳感器1向PLC3發(fā)送信號(hào)，由PLC3控制聲光報(bào)警器4發(fā)出報(bào)警信號(hào)；如果熱釋電紅外傳感器1沒有檢測(cè)到有人員進(jìn)入警戒區(qū)，則啟動(dòng)步驟3；步驟3、利用紅外成像探測(cè)器2檢測(cè)是否有行人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)，所述危險(xiǎn)區(qū)為距離連采機(jī)的輸送機(jī)1.5m-3m；步驟4、如果紅外成像探測(cè)器2檢測(cè)到有行人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)，則紅外成像探測(cè)器向PLC3發(fā)送信號(hào)，由PLC3控制繼電器5切斷輸送機(jī)的控制電路，使輸送機(jī)停止工作；同時(shí)由PLC3向控制室警報(bào)器6發(fā)出命令使控制室警報(bào)器6發(fā)出報(bào)警信號(hào)提醒控制室工作人員采取必要措施。步驟1中所述利用熱釋電紅外傳感器進(jìn)行檢測(cè)的具體步驟為：由熱釋電紅外傳感器采集井下工作視頻信號(hào)后，通過視頻解碼器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后進(jìn)入FPGA預(yù)處理模塊，井下工作視頻信號(hào)在FPGA預(yù)處理模塊中進(jìn)行增強(qiáng)、濾波預(yù)處理后，再通過DSP紅外圖像處理模塊的VP口進(jìn)入DSP紅外圖像處理模塊，進(jìn)行DSP紅外圖像處理模塊人體識(shí)別圖像算法處理。上述視頻解碼器的型號(hào)為ADV7181C。步驟3中所述利用紅外成像探測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)的具體步驟為：步驟3.1、由紅外成像探測(cè)器采集井下運(yùn)動(dòng)人員視頻信號(hào)后首先進(jìn)行圖像預(yù)處理：首先采用維納濾波法濾除圖像中包含的乘性噪聲，再采用滑動(dòng)均值濾波法濾除圖像中包含的高斯噪聲，最后采用中值濾波法濾除圖像中包含的脈沖噪聲；步驟3.2、采用背景差分法檢測(cè)經(jīng)過步驟3.1圖像預(yù)處理后的運(yùn)動(dòng)人員視頻信號(hào)，首先通過自適應(yīng)背景提取方法快速提取背景圖像，再采用動(dòng)態(tài)多閾值方法二值化差分圖像分割運(yùn)動(dòng)人員視頻信號(hào)得到二值圖像，并采用形態(tài)學(xué)運(yùn)算對(duì)所得到的二值圖像進(jìn)行處理，根據(jù)處理提取得到的目標(biāo)特征信息，結(jié)合多種特征初步判斷是否有人員存在信息，進(jìn)行初始檢測(cè)；步驟3.3、采用運(yùn)動(dòng)分割法從背景圖像中分離出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)并提取目標(biāo)的特征，由熱釋電紅外傳感器判斷其是否為運(yùn)動(dòng)的人員；若檢測(cè)到圖像中為運(yùn)動(dòng)的人員，則記錄下運(yùn)動(dòng)人員位置并提取出運(yùn)動(dòng)人員的初始位置信息，然后對(duì)檢測(cè)的運(yùn)動(dòng)人員進(jìn)行跟蹤處理，得到人員在圖像序列中的運(yùn)動(dòng)軌跡，最后通過對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行分析得出人員的運(yùn)動(dòng)速度以及靠近采煤機(jī)的距離信息。步驟3.2中所述背景差分法具體按照以下步驟實(shí)施：1)求取幀間差分把輸入的第一幀圖像I0作為原始背景B0，并令k＝1。求當(dāng)前幀IK和其前一幀Ik-1的差分圖像的二值圖像BWk，定義為：BWk=1abs(Ik-Ik-1)≥T0abs(Ik-Ik-1)≤T]]>式中，IK、Ik-1為圖像序列中連續(xù)的兩幀圖像，abs(Ik-Ik-1)為連續(xù)兩幀圖像差分的模值圖像，T取為幀差分圖像的灰度直方圖中最大峰值右邊1/10最大峰值處所對(duì)應(yīng)的灰度值；2)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)計(jì)算對(duì)得到的二值圖像BWk進(jìn)行膨脹操作和補(bǔ)1操作，即把二值圖像中被白色區(qū)域包圍的存在缺口的黑色區(qū)域的缺口用白色象素點(diǎn)包圍起來，即把BWk變?yōu)槎祱D像DBWk；然后通過對(duì)DBWk進(jìn)行形態(tài)學(xué)重建及相關(guān)邏輯操作，使被白色區(qū)域包圍的黑色區(qū)域用1填充，使其變?yōu)檫B通的白色區(qū)域，將DBWk變換為二值圖像FBWk；對(duì)FBWk進(jìn)行形態(tài)學(xué)腐蝕操作，與上面膨脹操作相對(duì)應(yīng)，得到新的二值圖像EBWk。形態(tài)學(xué)重建的目的主要是消除二值圖中被白色區(qū)域包圍的黑色區(qū)域，從而減小易把紋理相似的前景交疊區(qū)域作為背景提取對(duì)背景質(zhì)量的影響；3)更新背景圖像由得到的二值圖像EBWk更新當(dāng)前背景B：Bk=Bk-1EBWk=1(1-α)Ik+αBk-1EBWk=0]]>式中Bk(i,j)，EBWk(i,j)分別為背景圖像和新的二值圖像在(i,j)處的值，α為更新速度系數(shù)；對(duì)輸入的連續(xù)圖像序列進(jìn)行迭代處理，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中對(duì)背景質(zhì)量的要求設(shè)定迭代步數(shù)，當(dāng)?shù)较鄳?yīng)步數(shù)時(shí)便可結(jié)束迭代，此時(shí)得到的圖像B，即可作為最終得到的背景圖像。步驟3.3中所述對(duì)檢測(cè)的運(yùn)動(dòng)人員進(jìn)行跟蹤處理具體采用基于粒子濾波與自適應(yīng)模板更新相結(jié)合的跟蹤方法。實(shí)際應(yīng)用中，視頻圖像經(jīng)過上述步驟處理后，清晰度得到了很大的提升，為后續(xù)的準(zhǔn)確判斷提供了可靠的保證，避免誤操作的發(fā)生。本發(fā)明在連采機(jī)的輸送機(jī)兩側(cè)安裝熱釋電紅外傳感器1及紅外成像探測(cè)器2，在現(xiàn)場(chǎng)安裝聲光報(bào)警器4，并在控制室安裝警報(bào)器6，繼電器5是指連采機(jī)總電源的繼電器。采用本發(fā)明的系統(tǒng)對(duì)進(jìn)入連采機(jī)后部輸送機(jī)的人員進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)人員進(jìn)入到警戒區(qū)域或者危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)采取相應(yīng)的措施，在很大程度上甚至是完全避免了由于輸送機(jī)在工作中上下升降、左右擺動(dòng)而對(duì)進(jìn)入輸送機(jī)工作區(qū)域的人員造成人身傷害的事故發(fā)生，保證了礦工的生命安全及礦井的正常運(yùn)行。當(dāng)前第1頁1 2 3