一種用于跟蹤采煤機的無人機視頻感知方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無人機視頻感知方法，尤其涉及一種用于跟蹤煤礦井下采煤機的無人機視頻感知方法。
【背景技術】
[0002]采煤機是綜采工作面最重要的設備之一，其正常運行是整個綜采工作面完成采掘作業(yè)的基礎，因此，對采煤機的監(jiān)測是煤礦井下綜采工作面的一項重要任務。綜采工作面采煤機滾筒及周邊頂?shù)装宓臓顩r過去一直是由人工目測，然后根據(jù)實際情況調整采煤機滾筒，費事費力，精確度差，同時也非常的不安全。
[0003]隨著綜采技術的不斷進步，煤礦井下引入了攝像頭技術，既在工作面的支架上每隔η架安裝一個攝像頭，經(jīng)過視頻拼接技術可觀察采煤機的運行情況和頂?shù)装宓那闆r，攝像頭安裝在頂梁下，朝向煤壁，帶或者不帶云臺的攝像頭把攝到的實時數(shù)據(jù)通過光纖傳回順槽主控計算機。但這種攝像頭監(jiān)控方式安裝成本高，同時需要根據(jù)采煤機的位置主視頻進行切換，當滾筒落在2個攝像頭中間時易產(chǎn)生盲點，影響了監(jiān)控效果。
[0004]在其他監(jiān)控領域，如CN103869819A、CN104536456A等，公開了使用四旋翼無人機進行路橋、輸送機、電力線路等的監(jiān)控。但其僅能監(jiān)測一個目標，且目標無運動或者運動方式單一，對無人機的移動的校準方式?jīng)]有嚴格的要求，無法用于井下惡劣的環(huán)境，也無法對運動方式復雜、監(jiān)測目標眾多的采煤機進行有效的監(jiān)控。

【發(fā)明內容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提出一種用于跟蹤采煤機的無人機視頻感知方法，包括以下步驟:(1)選定工作面起點位置為原點(X，Υ，Ζ)，采煤機上電，根據(jù)采煤機紅外發(fā)射器的位置，通過固定參數(shù)計算出4個飛行器Al (xl，yl, zl)，A2(x2，y2, z2)，A3(x3，y3, z3)，A4(xl，yl，zl)的相對坐標，把數(shù)據(jù)傳到工作面的路由器，由端頭無線路由發(fā)送數(shù)據(jù)，當飛行器的控制器收到數(shù)據(jù)后，根據(jù)自身的ID號，喚醒飛行器，存儲位置信號，并進行回復，計算機接收回復信號并校驗，校驗無誤等待計算機發(fā)送啟動命令；
[0006](2)系統(tǒng)集成計算機發(fā)送啟動命令，飛行器接收命令啟動，飛到坐標位置，開啟高清攝像頭，并回傳數(shù)據(jù)；
[0007](3)采煤機運轉，根據(jù)采煤機運行方向，飛行器監(jiān)測采煤機和鄰接煤壁的工況，并傳輸至計算機顯示；
[0008](4)當采煤機停機后，計算機發(fā)送返回命令，飛行器順次平飛到各自起飛坐標，然后關閉攝像頭，休眠飛行器，并進行回復。
[0009]優(yōu)選計算機每5秒通過采煤機附近的無線路由器發(fā)送位置及速度校正信號。
[0010]優(yōu)選包括四個飛行器，兩個設置在采煤機前滾筒附近，兩個設置在采煤機后滾筒附近，前滾筒附近的飛行器一個拍攝前滾筒和煤壁工況，一個拍攝頂板和煤壁工況；后滾筒附近的無人機一個拍攝后滾筒和煤壁工況，一個拍攝底板和煤壁的工況。
[0011]優(yōu)選可隨時通過輸入坐標和攝像頭角度來調整計算機顯示的實時畫面。
[0012]優(yōu)選所述飛行器根據(jù)所述采煤機運行方向、速度、距離三種數(shù)據(jù)自動跟隨移動。
[0013]—種用于跟蹤采煤機的無人機視頻感知方法，在采煤機上設置發(fā)射器，根據(jù)采煤機發(fā)射器的位置，計算出飛行器的相對坐標；實時控制飛行器飛行至指定位置，跟隨采煤機運行；飛行器監(jiān)測采煤機和鄰接煤壁的工況。
[0014]本發(fā)明把無人機的自動跟蹤技術應用到煤礦工作面，用無人機替代人工，解決工作面采煤機無人化監(jiān)控的問題；用少量的攝像頭代替?zhèn)鹘y(tǒng)工作面大量的攝像頭，節(jié)約成本，節(jié)省線纜，避免了密集布線；使用設備少，減少了潛在的故障點；無人機跟隨拍攝，距離、角度可調，比傳統(tǒng)攝像頭方式拍攝的畫面更清晰，靈活度更高，且畫面連續(xù)，無需切換；可實現(xiàn)由控制器控制的無人機休眠模式，節(jié)省電量，續(xù)航時間更長。
【附圖說明】
[0015]附圖1為本發(fā)明所述無人機視頻感知方法中所使用視頻感知系統(tǒng)的結構簡圖；
[0016]附圖2為本發(fā)明所使用飛行器的結構布置圖。
[0017]附圖標記如下:
[0018]1-煤壁；2_采煤機；3_液壓支架；4_耦合器；5_紅外發(fā)射器；6_飛行器(無人機)；7_控制器；8-攝像頭。
【具體實施方式】
[0019]參見附圖1，其描述了無人機視頻感知系統(tǒng)的一個優(yōu)選實施例。無人機視頻感知系統(tǒng)主要用于監(jiān)測煤礦井下采煤機等采掘設備的運行狀況，包括四個四旋翼飛行器、紅外發(fā)射器、耦合器和計算機；飛行器為一種無人機，參見附圖2，其可以實現(xiàn)程控或遙控的全方位運動和懸停，其上設置有攝像頭和控制器，攝像頭為高清攝像頭，達到1280*720的分辨率，拍攝現(xiàn)場畫面，控制器帶有無線WIFI模塊，以每秒2M的傳輸速率即可實時攝像頭實時場景的畫面?zhèn)鬏敚⑼ㄟ^WiFi接收控制信號，通過WiFi傳送視頻信號，控制飛行器的高低左右位置，控制器上還具有休眠功能，在需要時可以關閉飛行器，增加飛行器的續(xù)航時間，由于采煤機的結構復雜，因此，四個飛行器應分開設置，如分別設置采煤機前滾筒的兩側和后滾筒的兩側，實現(xiàn)對采煤機的全方位監(jiān)控，消除視頻死角；工作面空間狹小，為避免飛行器碰撞頂板或支架，飛行器上還需要設置定高單元，以隨時確定和改變飛行器的飛行高度，定高單元可以為超聲波定高裝置、加速度計、視覺定位裝置、3維陀螺儀、紅外光柵定位中的一種，也可以同時使用多種裝置定高，紅外發(fā)射器設置在采煤機上，其與工作面紅外系統(tǒng)連接，用于確定采煤機的空間位置；耦合器設置在工作面的液壓支架上，用于組成無線局域網(wǎng)通過無線路由功能與飛行器進行通訊；計算機無線連接耦合器，一方面，其接收攝像頭采集的采煤機視頻信號，通過顯示屏進行顯示；另一方面，其接收采煤機和無人機的位置信息，保證飛行器跟隨采煤機運行，并隨時校正各飛行器的跟隨軌跡。
[0020]系統(tǒng)的工作原理和工作過程如下:
[0021](1)選定工作面起點位置為原點(X，Y，Z)，采煤機上電，根據(jù)采煤機紅外發(fā)射器的位置，通過固定參數(shù)計算出4個飛行器Al (xl, yl, zl)，A2(x2，y2, z2)，A3(x3，y3, z3)，A4(xl，yl，zl)的相對坐標，通過2.4GHz頻率無線WiFi信號，802.lln協(xié)議，把數(shù)據(jù)傳到工作面的路由器，由端頭無線路由發(fā)送數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)類型l，0，Al，Xl，yl，Zl，A2，X2，y2，Z2，A3，x3，y3，z3，A4，xl, yl, zl)，當飛行器的控制器收到數(shù)據(jù)后根據(jù)自身的ID號，喚醒飛行器，存儲位置信號，并回復(數(shù)據(jù)類型1，1，An，xn，yn，zn)，系統(tǒng)集成計算機接收回復信號并校驗，校驗無誤等待計算機發(fā)送啟動命令；
[0022](2)系統(tǒng)集成計算機發(fā)送啟動命令(數(shù)據(jù)類型2，0，A1，A2，A3，A4，方向，速度)，無人機接收命令啟動，飛到坐標位置，開啟高清攝像頭，并回傳數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)類型2，1，An，視頻數(shù)據(jù))；
[0023](3)系統(tǒng)集成計算機每5秒通過采煤機附近的無線路由器發(fā)送位置及速度校正信號;
[0024](4)采煤機運轉，根據(jù)采煤機運行方向，以四個飛行器為例，前滾筒的無人機一個拍攝前滾筒和煤壁工況，一個拍攝頂板和煤壁工況；后滾筒的無人機一個拍攝后滾筒和煤壁工況，一個拍攝底板和煤壁的工況；
[0025](5)觀察人員可隨時通過輸入坐標和攝像頭角度來調整實時畫面；
[0026](6)當采煤機停機后，系統(tǒng)集成計算機發(fā)送返回命令(數(shù)據(jù)類型3，0，Al，A2，A3，A4)，無人機順次平飛到各自起飛坐標，然后關閉攝像頭，休眠無人機，回復(數(shù)據(jù)類型3，1，An,1，1，1)ο
[0027]以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明專利的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明專利揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明專利的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種用于跟蹤采煤機的無人機視頻感知方法，其特征在于包括以下步驟: (1)選定工作面起點位置為原點，采煤機上電，根據(jù)采煤機紅外發(fā)射器的位置，通過固定參數(shù)計算出4個飛行器Al，A2，A3，A4的相對坐標，把數(shù)據(jù)傳到工作面的路由器，由端頭無線路由發(fā)送數(shù)據(jù)，當飛行器的控制器收到數(shù)據(jù)后，根據(jù)自身的ID號，喚醒飛行器，存儲位置信號，并進行回復，計算機接收回復信號并校驗，校驗無誤等待計算機發(fā)送啟動命令； (2)系統(tǒng)集成計算機發(fā)送啟動命令，飛行器接收命令啟動，飛到坐標位置，開啟飛行器上的攝像頭，并回傳數(shù)據(jù)，等待采煤機運轉； (3)采煤機運轉，根據(jù)采煤機運行方向，飛行器監(jiān)測采煤機和鄰接煤壁的工況，并傳輸至計算機顯示； (4)當采煤機停機后，計算機發(fā)送返回命令，飛行器順次平飛到各自起飛坐標，然后關閉攝像頭，休眠飛行器，并進行回復。2.如權利要求1所述的用于跟蹤采煤機的無人機視頻感知方法，其特征在于:計算機每5秒通過采煤機附近的無線路由器發(fā)送位置及速度校正信號。3.如權利要求1所述的用于跟蹤采煤機的無人機視頻感知方法，其特征在于:包括四個飛行器，兩個設置在采煤機前滾筒附近，兩個設置在采煤機后滾筒附近，前滾筒附近的飛行器一個拍攝前滾筒和煤壁工況，一個拍攝頂板和煤壁工況；后滾筒附近的無人機一個拍攝后滾筒和煤壁工況，一個拍攝底板和煤壁的工況。4.如權利要求1所述的用于跟蹤采煤機的無人機視頻感知方法，其特征在于:可隨時通過輸入坐標和攝像頭角度來調整計算機顯示的實時畫面。5.如權利要求1所述的用于跟蹤采煤機的無人機視頻感知方法，其特征在于:所述飛行器根據(jù)所述采煤機運行方向、速度、距離三種數(shù)據(jù)自動跟隨移動。6.一種用于跟蹤采煤機的無人機視頻感知方法，其特征在于:在采煤機上設置發(fā)射器，根據(jù)采煤機發(fā)射器的位置，計算出飛行器的相對坐標； 實時控制飛行器飛行至指定位置，跟隨采煤機運行； 飛行器監(jiān)測采煤機和鄰接煤壁的工況。
【專利摘要】一種用于跟蹤采煤機的無人機視頻感知方法，包括以下步驟：(1)確定采煤機和飛行器位置；(2)采煤機上電，飛行器就位；(3)飛行器監(jiān)測采煤機和鄰接煤壁的工況，并傳輸至計算機顯示；(4)當采煤機停機后，計算機發(fā)送返回命令。本發(fā)明把無人機的自動跟蹤技術應用到煤礦工作面，用無人機替代人工，解決工作面采煤機無人化監(jiān)控的問題；用少量的攝像頭代替?zhèn)鹘y(tǒng)工作面大量的攝像頭，節(jié)約成本，節(jié)省線纜，避免了密集布線；使用設備少，減少了潛在的故障點；無人機跟隨拍攝，距離、角度可調，比傳統(tǒng)攝像頭方式拍攝的畫面更清晰，靈活度更高，且畫面連續(xù)，無需切換；可實現(xiàn)由控制器控制的無人機休眠模式，節(jié)省電量，續(xù)航時間更長。
【IPC分類】H04N7/18
【公開號】CN105338308
【申請?zhí)枴緾N201510616939
【發(fā)明人】韋文術, 田成金, 畢東柱, 黃曾華, 黃韶杰, 牛劍峰, 張晶晶, 王偉, 洪鵑, 李森, 馬楠, 李俊士, 趙文生, 劉清
【申請人】北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年9月24日