一種礦井紅外含水探測(cè)及突水預(yù)警方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種礦井巷道及掌子面的含水探測(cè)及突水預(yù)警方法，包括采用紅外鏡頭將待測(cè)區(qū)域成像于面陣紅外探測(cè)元件上，采用硬件模塊采集探測(cè)元件的各像素響應(yīng)值并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳輸給軟件模塊，采用軟件模塊對(duì)所獲數(shù)字信號(hào)進(jìn)行圖像處理和含水和/或突水判別，采用顯示模塊將軟件模塊處理所得的紅外成像及含水區(qū)域或突水點(diǎn)顯示在顯示屏上，采用報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警信息。其特征在于：在含水探測(cè)模式下，軟件模塊對(duì)一幀整個(gè)區(qū)域的紅外成像進(jìn)行含水區(qū)域判別；在突水預(yù)警模式下，軟件模塊對(duì)紅外探測(cè)元件的各像素點(diǎn)信號(hào)隨時(shí)間的變化進(jìn)行突水點(diǎn)判別。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種礦井紅外含水探測(cè)及突水預(yù)警方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種巖體含水探測(cè)及突水預(yù)警方法，更具體地，本發(fā)明涉及礦井巷道及掌子面的含水探測(cè)及突水預(yù)警方法。
【背景技術(shù)】
[0002]紅外探水是目前礦井巷道及掌子面的主要探水方法之一。該方法利用測(cè)量巖體表面紅外輻射特征進(jìn)行巖體含水探測(cè)，具有操作方式簡(jiǎn)單、設(shè)備輕便的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前紅外探水方法為點(diǎn)測(cè)，所用探測(cè)元件為單片紅外傳感器。測(cè)量時(shí)在待測(cè)區(qū)域按一定分布設(shè)置探測(cè)點(diǎn)，逐點(diǎn)測(cè)量紅外輻射強(qiáng)度，再由測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行含水分析。這種方法由于需要人工測(cè)距布置探測(cè)點(diǎn)并在每點(diǎn)多次讀數(shù)，所需探測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，且稀疏分布的探測(cè)點(diǎn)很難全面反應(yīng)待測(cè)區(qū)域含水情況。同時(shí)，這種方法不支持對(duì)巖體含水的實(shí)時(shí)探測(cè)，因此無(wú)法用于實(shí)時(shí)突水預(yù)警。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】

為克服當(dāng)前紅外探水方法的不足，本發(fā)明公開(kāi)了一種能夠全面探測(cè)礦井巷道及掌子面巖體含水情況并根據(jù)探測(cè)量的變化進(jìn)行突水實(shí)時(shí)預(yù)警的成像紅外含水探測(cè)及突水預(yù)警方法。
[0004]本發(fā)明的內(nèi)容是:紅外鏡頭將待測(cè)區(qū)域成像于面陣紅外探測(cè)元件上；硬件模塊采集探測(cè)元件的各像素響應(yīng)值并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳輸給軟件模塊；軟件模塊對(duì)所獲數(shù)字信號(hào)進(jìn)行圖像處理，并進(jìn)行含水和/或突水判別；顯示模塊將軟件模塊處理所得的紅外成像顯示在顯示屏上；當(dāng)存在含水區(qū)域及突水點(diǎn)時(shí)，顯示模塊將在顯示屏上標(biāo)記相應(yīng)區(qū)域，且報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警信息。其特征在于:在含水探測(cè)模式下，軟件模塊對(duì)一幀整個(gè)區(qū)域的紅外成像進(jìn)行含水區(qū)域判別；在突水預(yù)警模式下，軟件模塊對(duì)紅外探測(cè)元件的各像素點(diǎn)信號(hào)隨時(shí)間的變化進(jìn)行突水點(diǎn)判別【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
圖1是本發(fā)明的原理圖。
[0005]圖2是本發(fā)明的應(yīng)用示意圖。
[0006]圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的含水區(qū)域判別過(guò)程示意圖。
[0007]圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的突水預(yù)警判別過(guò)程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步闡釋本發(fā)明。
[0009]如圖1，紅外鏡頭I將待測(cè)區(qū)域成像于面陣紅外探測(cè)元件2上，硬件模塊3采集探測(cè)元件的各像素響應(yīng)值并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳輸給軟件模塊4，軟件模塊4對(duì)所獲信號(hào)進(jìn)行圖像處理，并進(jìn)行含水和/或突水判別，顯示模塊5將處理后的紅外成像顯示在顯示屏6上。當(dāng)存在含水區(qū)域及突水點(diǎn)時(shí)，顯示屏6上將標(biāo)記相應(yīng)區(qū)域，同時(shí)報(bào)警模塊7發(fā)出報(bào)警信息。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，顯示屏6上的紅外成像以偽彩色或灰度方式顯示，以便操作人員能夠直觀地觀察。
[0010]在使用本發(fā)明的方法進(jìn)行含水探測(cè)時(shí)，操作人員可在礦井巷道中能夠拍攝到待測(cè)區(qū)域的位置進(jìn)行探測(cè)。如圖2，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，操作人員首先在巷道口 8處持探測(cè)設(shè)備對(duì)兩側(cè)巷道及拱頂分別進(jìn)行探測(cè)。當(dāng)巷道較深時(shí)，可設(shè)置若干觀測(cè)角度以探測(cè)巷道不同區(qū)域，如圖2中探測(cè)左側(cè)巷道的角度a、b、C。若探測(cè)到巷道深處存在可疑含水區(qū)域9，操作人員可移動(dòng)到更接近可疑區(qū)域9的位置10處探測(cè)。在探測(cè)掌子面11時(shí)，操作人員可移動(dòng)到能夠完整拍攝掌子面的位置12處對(duì)掌子面11進(jìn)行探測(cè)。在使用本發(fā)明的方法進(jìn)行突水實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)時(shí)，可將應(yīng)用本發(fā)明的設(shè)備設(shè)置于能夠完整拍攝待監(jiān)測(cè)區(qū)域處進(jìn)行監(jiān)測(cè)。如圖2，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，需要對(duì)可疑含水區(qū)域9進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而應(yīng)用本發(fā)明的設(shè)備被設(shè)置在位置10處。在本發(fā)明的實(shí)施例中可采用大光圈紅外鏡頭，如f數(shù)小于I的紅外鏡頭進(jìn)行探測(cè)，以收集更多紅外輻射，減小巷道中粉塵對(duì)紅外輻射探測(cè)的影響。
[0011]如圖3所示，在本發(fā)明的一個(gè)含水探測(cè)實(shí)施例中，軟件模塊通過(guò)以下步驟對(duì)所獲數(shù)字信號(hào)進(jìn)行圖像處理和判別含水區(qū)域:(I)對(duì)整幀紅外成像信號(hào)進(jìn)行降噪處理(未示出)；
(2)將整幀紅外成像信號(hào)的各像素響應(yīng)值與預(yù)先確定的無(wú)充水基準(zhǔn)值S比較，如差值超過(guò)預(yù)先確定的閾值則判斷為該像素處含水(示意圖中標(biāo)記為如差值不超過(guò)閾值則判斷為不含水；(3)在響應(yīng)值與無(wú)充水基準(zhǔn)值的差值超過(guò)閾值的像素點(diǎn)中找到差值最大的點(diǎn)，標(biāo)記該點(diǎn)及環(huán)繞該點(diǎn)的8個(gè)相鄰點(diǎn)為可能的出水點(diǎn)(示意圖中標(biāo)記為“X”)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述無(wú)充水基準(zhǔn)值通過(guò)在礦井巷道口處對(duì)確定無(wú)水的小片區(qū)域探測(cè)紅外輻射圖像并對(duì)整幀紅外成像信號(hào)求平均值來(lái)獲得。
[0012]如圖4所示，在本發(fā)明的一個(gè)突水預(yù)警實(shí)例中，軟件模塊通過(guò)以下步驟對(duì)所獲數(shù)字信號(hào)進(jìn)行圖像處理和判別突水點(diǎn):(I)對(duì)每個(gè)像素點(diǎn)響應(yīng)隨時(shí)間的變化數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪處理(未示出)；(2)當(dāng)存在像素點(diǎn)響應(yīng)出現(xiàn)先增加后降低且增降幅度分別超過(guò)預(yù)先確定的閾值時(shí)判斷該點(diǎn)可能發(fā)生突水。
[0013]應(yīng)注意，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，結(jié)合上述描述即能夠以多種形式實(shí)施本發(fā)明公開(kāi)的方法。因此，盡管本發(fā)明是以特定實(shí)施例描述，本發(fā)明公開(kāi)的方法的范疇不限于以上特定實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種礦井巷道及掌子面的含水探測(cè)及突水預(yù)警方法，包括采用紅外鏡頭將待測(cè)區(qū)域成像于面陣紅外探測(cè)元件上，采用硬件模塊采集所述探測(cè)元件的各像素響應(yīng)值并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳輸給軟件模塊，采用所述軟件模塊對(duì)所獲數(shù)字信號(hào)進(jìn)行圖像處理和含水和/或突水判別，采用顯示模塊將軟件模塊處理所得的紅外成像及含水區(qū)域或突水點(diǎn)顯示在顯示屏上，采用報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警信息，其特征在于:在含水探測(cè)模式下，所述軟件模塊對(duì)一幀整個(gè)區(qū)域的紅外成像進(jìn)行含水區(qū)域判別；在突水預(yù)警模式下，所述軟件模塊對(duì)紅外探測(cè)元件的各像素點(diǎn)信號(hào)隨時(shí)間的變化進(jìn)行突水點(diǎn)判別。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述顯示屏上的紅外成像以偽彩色或灰度方式顯/Jn ο
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述紅外鏡頭采用大光圈紅外鏡頭。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述軟件模塊通過(guò)以下步驟對(duì)所獲數(shù)字信號(hào)進(jìn)行圖像處理和判別含水區(qū)域:(1)對(duì)整幀紅外成像信號(hào)進(jìn)行降噪處理；(2)將整幀紅外成像信號(hào)的各像素響應(yīng)值與預(yù)先確定的無(wú)充水基準(zhǔn)值比較，如差值超過(guò)預(yù)先確定的閾值則該像素處含水，如差值不超過(guò)閾值則不含水；(3)在響應(yīng)值與無(wú)充水基準(zhǔn)值的差值超過(guò)閾值的像素點(diǎn)中找到差值最大的點(diǎn)，標(biāo)記該點(diǎn)及環(huán)繞該點(diǎn)的8個(gè)相鄰點(diǎn)為可能的出水點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述無(wú)充水基準(zhǔn)值通過(guò)在礦井巷道口處對(duì)確定無(wú)水的小片區(qū)域探測(cè)紅外輻射并對(duì)整幀紅外成像信號(hào)求平均值來(lái)獲得。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述軟件模塊通過(guò)以下步驟對(duì)所獲數(shù)字信號(hào)進(jìn)行圖像處理和判別突水點(diǎn):(1)對(duì)每個(gè)像素點(diǎn)響應(yīng)隨時(shí)間的變化數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪處理；(2)當(dāng)存在像素點(diǎn)響應(yīng)出現(xiàn)先增加后降低且增降幅度分別超過(guò)預(yù)先確定的閾值時(shí)判斷該點(diǎn)可能發(fā)生突水。
【文檔編號(hào)】E21F17/18GK103912311SQ201410087201
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】劉志高, 悅紅軍, 王佳偉, 高建林, 封彪 申請(qǐng)人:北京華安奧特科技有限公司