本發(fā)明屬于監(jiān)測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種連采機人員監(jiān)測系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及基于該監(jiān)測系統(tǒng)的連采機人員監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
：在煤礦生產(chǎn)中，整個礦井的正常運行至關(guān)重要，某一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都有可能造成礦井的停產(chǎn)。而比礦井正常運行更加重要的則是每個礦工的生命安全，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中連續(xù)采煤機發(fā)揮著決定性的作用，連續(xù)采煤機在工作過程中，后部的輸送機會因需要而經(jīng)常上下升降、左右擺動，由于井下巷道狹窄，若此時有人員進入該區(qū)域，會因躲避不及或未發(fā)現(xiàn)輸送機在擺動而造成安全事故，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到警示的目的；而安排專人指揮不僅浪費人力，并且也無法實現(xiàn)完全的準確監(jiān)測。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種連采機人員監(jiān)測系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中連采機在工作過程中缺乏有效的監(jiān)測系統(tǒng)、容易發(fā)生安全事故的問題。本發(fā)明的另一個目的是提供上述監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種連采機人員監(jiān)測系統(tǒng)，包括PLC，PLC與熱釋電紅外傳感器及紅外成像探測器分別相連，PLC還分別與聲光報警器、繼電器及控制室警報器相連。本發(fā)明的另一個技術(shù)方案是：一種連采機人員監(jiān)測方法，所采用的監(jiān)測系統(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器分別相連，PLC還分別與聲光報警器、繼電器及控制室警報器相連；具體按照以下步驟實施：步驟1、利用熱釋電紅外傳感器檢測是否有人員進入警戒區(qū)，警戒區(qū)為距離連采機的輸送機5m-8m；步驟2、如果熱釋電紅外傳感器檢測到有人員進入警戒區(qū)，則熱釋電紅外傳感器向PLC發(fā)送信號，由PLC控制聲光報警器發(fā)出報警信號；如果熱釋電紅外傳感器沒有檢測到有人員進入警戒區(qū)，則啟動步驟3；步驟3、利用紅外成像探測器檢測是否有行人員進入危險區(qū)，危險區(qū)為距離連采機的輸送機1.5m-3m；步驟4、如果紅外成像探測器檢測到有行人員進入危險區(qū)，則紅外成像探測器向PLC發(fā)送信號，由PLC控制繼電器切斷輸送機的控制電路，使輸送機停止工作；同時由PLC向控制室警報器發(fā)出命令使控制室警報器發(fā)出報警信號提醒控制室工作人員采取必要措施。本發(fā)明另一個技術(shù)方案的特點還在于：步驟1中利用熱釋電紅外傳感器進行檢測的具體步驟為：由熱釋電紅外傳感器采集井下工作視頻信號后，通過視頻解碼器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號后進入FPGA預(yù)處理模塊，井下工作視頻信號在FPGA預(yù)處理模塊中進行增強、濾波預(yù)處理后，再通過DSP紅外圖像處理模塊的VP口進入DSP紅外圖像處理模塊，進行DSP紅外圖像處理模塊人體識別圖像算法處理。視頻解碼器的型號為ADV7181C。步驟3中利用紅外成像探測器進行檢測的具體步驟為：步驟3.1、由紅外成像探測器采集井下運動人員視頻信號后首先進行圖像預(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經(jīng)過步驟3.1圖像預(yù)處理后的運動人員視頻信號，首先通過自適應(yīng)背景提取方法快速提取背景圖像，再采用動態(tài)多閾值方法二值化差分圖像分割運動人員視頻信號得到二值圖像，并采用形態(tài)學(xué)運算對所得到的二值圖像進行處理，根據(jù)處理提取得到的目標特征信息，結(jié)合多種特征初步判斷是否有人員存在信息，進行初始檢測；步驟3.3、采用運動分割法從背景圖像中分離出運動目標并提取目標的特征，由熱釋電紅外傳感器判斷其是否為運動的人員；若檢測到圖像中為運動的人員，則記錄下運動人員位置并提取出運動人員的初始位置信息，然后對檢測的運動人員進行跟蹤處理，得到人員在圖像序列中的運動軌跡，最后通過對運動軌跡進行分析得出人員的運動速度以及靠近采煤機的距離信息。步驟3.2中背景差分法具體按照以下步驟實施：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最大峰值處所對應(yīng)的灰度值；2)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)計算對得到的二值圖像BWk進行膨脹操作和補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包圍起來，即把BWk變?yōu)槎祱D像DBWk；然后通過對DBWk進行形態(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FBWk進行形態(tài)學(xué)腐蝕操作，與上面膨脹操作相對應(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)；對輸入的連續(xù)圖像序列進行迭代處理，根據(jù)實際應(yīng)用中對背景質(zhì)量的要求設(shè)定迭代步數(shù)，當(dāng)?shù)较鄳?yīng)步數(shù)時便可結(jié)束迭代，此時得到的圖像B，即可作為最終得到的背景圖像。步驟3.3中對檢測的運動人員進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)明的一種連采機人員監(jiān)測系統(tǒng)安全可靠、經(jīng)濟實用、可操作性強，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在工作中上下升降、左右擺動而對進入輸送機工作區(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行。附圖說明圖1為本發(fā)明一種連采機人員監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖中，1.熱釋電紅外傳感器，2.紅外成像探測器，3.PLC，4.聲光報警器，5.繼電器，6.控制室警報器。具體實施方式下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述：本發(fā)明的一種連采機人員監(jiān)測系統(tǒng)，如圖1所示，包括PLC3，PLC3與熱釋電紅外傳感器1及紅外成像探測器2分別相連，PLC3還分別與聲光報警器4、繼電器5及控制室警報器6相連。一種連采機人員監(jiān)測方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：步驟1、利用熱釋電紅外傳感器1檢測是否有人員進入警戒區(qū)，所述警戒區(qū)為距離連采機的輸送機5m-8m；步驟2、如果熱釋電紅外傳感器1檢測到有人員進入警戒區(qū)，則熱釋電紅外傳感器1向PLC3發(fā)送信號，由PLC3控制聲光報警器4發(fā)出報警信號；如果熱釋電紅外傳感器1沒有檢測到有人員進入警戒區(qū)，則啟動步驟3；步驟3、利用紅外成像探測器2檢測是否有行人員進入危險區(qū)，所述危險區(qū)為距離連采機的輸送機1.5m-3m；步驟4、如果紅外成像探測器2檢測到有行人員進入危險區(qū)，則紅外成像探測器向PLC3發(fā)送信號，由PLC3控制繼電器5切斷輸送機的控制電路，使輸送機停止工作；同時由PLC3向控制室警報器6發(fā)出命令使控制室警報器6發(fā)出報警信號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行檢測的具體步驟為：由熱釋電紅外傳感器采集井下工作視頻信號后，通過視頻解碼器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號后進入FPGA預(yù)處理模塊，井下工作視頻信號在FPGA預(yù)處理模塊中進行增強、濾波預(yù)處理后，再通過DSP紅外圖像處理模塊的VP口進入DSP紅外圖像處理模塊，進行DSP紅外圖像處理模塊人體識別圖像算法處理。上述視頻解碼器的型號為ADV7181C。步驟3中所述利用紅外成像探測器進行檢測的具體步驟為：步驟3.1、由紅外成像探測器采集井下運動人員視頻信號后首先進行圖像預(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經(jīng)過步驟3.1圖像預(yù)處理后的運動人員視頻信號，首先通過自適應(yīng)背景提取方法快速提取背景圖像，再采用動態(tài)多閾值方法二值化差分圖像分割運動人員視頻信號得到二值圖像，并采用形態(tài)學(xué)運算對所得到的二值圖像進行處理，根據(jù)處理提取得到的目標特征信息，結(jié)合多種特征初步判斷是否有人員存在信息，進行初始檢測；步驟3.3、采用運動分割法從背景圖像中分離出運動目標并提取目標的特征，由熱釋電紅外傳感器判斷其是否為運動的人員；若檢測到圖像中為運動的人員，則記錄下運動人員位置并提取出運動人員的初始位置信息，然后對檢測的運動人員進行跟蹤處理，得到人員在圖像序列中的運動軌跡，最后通過對運動軌跡進行分析得出人員的運動速度以及靠近采煤機的距離信息。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最大峰值處所對應(yīng)的灰度值；2)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)計算對得到的二值圖像BWk進行膨脹操作和補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包圍起來，即把BWk變?yōu)槎祱D像DBWk；然后通過對DBWk進行形態(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FBWk進行形態(tài)學(xué)腐蝕操作，與上面膨脹操作相對應(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)；對輸入的連續(xù)圖像序列進行迭代處理，根據(jù)實際應(yīng)用中對背景質(zhì)量的要求設(shè)定迭代步數(shù)，當(dāng)?shù)较鄳?yīng)步數(shù)時便可結(jié)束迭代，此時得到的圖像B，即可作為最終得到的背景圖像。步驟3.3中所述對檢測的運動人員進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)明在連采機的輸送機兩側(cè)安裝熱釋電紅外傳感器1及紅外成像探測器2，在現(xiàn)場安裝聲光報警器4，并在控制室安裝警報器6，繼電器5是指連采機總電源的繼電器。采用本發(fā)明的系統(tǒng)對進入連采機后部輸送機的人員進行監(jiān)測，當(dāng)人員進入到警戒區(qū)域或者危險區(qū)域時采取相應(yīng)的措施，在很大程度上甚至是完全避免了由于輸送機在工作中上下升降、左右擺動而對進入輸送機工作區(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行。當(dāng)前第1頁1 2 3