專利名稱：一種煤礦豎井井筒移動巡檢設備的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于礦山安全技術領域，更為具體地說，就是涉及一種通過影像處理相關技術進行礦井安全檢測的裝置。
背景技術：
井筒是整個煤礦的重要組成部分，承擔接送井下作業(yè)工作人員、掘進與采煤等設備材料的上下井、以及原煤的運輸?shù)热蝿铡Ｊ芩g、雜物墜落、潮濕及生產(chǎn)運行等影響，豎井的井壁、罐梁以及其他設施存在著安全隱患。因此，每天都要安排專門的時間(一般為2個小時)進行豎井檢查。巡檢工人站在罐籠上的檢查欄內自上而下進行巡視，記錄檢查情況，或及時處理小的問題。上述豎井巡檢方式主要存在著以下幾個問題I)罐籠以0. 3m/s的速度下行，耗時較長；2)巡視人員受人眼視力的限制，井筒的一些細微變形及破損不能被及時發(fā)現(xiàn)；3)在罐籠運行過程中有可能會出現(xiàn)異物掉落等問題，巡檢人員在工作中存在一定安全隱患。目前，國內、外豎井井筒的巡檢，都采用人工方式進行。針對人工巡檢方式存在的效率低下，容易出現(xiàn)漏檢，并且巡檢過程中存在安全隱患等現(xiàn)狀，亟待提供一種通過影像處理相關技術進行礦井安全檢測的方法以及裝置，用以實現(xiàn)對礦井井筒的安全自動監(jiān)測工作。

實用新型內容本實用新型的任務在于提供一種通過影像處理相關技術進行礦井安全檢測的裝置。本實用新型在不影響豎井提升系統(tǒng)正常運轉狀態(tài)下，就可以獲取井壁、罐梁、罐道以及其它豎井設備的全貌信息，再通過計算機對獲取的影像進行分析，判斷井筒內是否存在安全隱患。其技術解決方案是—種煤礦豎井井筒移動巡檢設備,包括豎井的提升系統(tǒng)，提升系統(tǒng)包括罐籠；影像采集裝置，包括若干臺C⑶相機或若干臺攝像裝置，或若干臺C⑶相機與若干臺攝像裝置的組合，影像采集裝置安裝在罐籠上，影像采集裝置用于在隨罐籠向上或向下移動中拍攝豎井設施，用以獲取影像數(shù)據(jù)，豎井設施包括井壁、罐梁、罐道及其它設備；用于獲取罐籠工作深度位置的深度測量裝置；用于控制所有CXD相機和/或攝像裝置同步曝光的主控單片機，主控單片機連接深度測量裝置中的傳感器，所有CCD相機和/或攝像裝置均連接主控單片機；用于將影像采集裝置獲取的影像數(shù)據(jù)進行存儲的工控機，影像采集裝置連接工控機；[0017]供電電源，主控單片機、深度測量裝置中的傳感器和工控機連接供電電源；用于影像數(shù)據(jù)處理的計算機，將工控機所存儲的影像數(shù)據(jù)轉儲到計算機，由計算機對影像數(shù)據(jù)進行處理，并根據(jù)處理結果判斷井筒內是否存在安全隱患。上述煤礦豎井井筒移動巡檢設備，還包括用于滿足影像采集裝置感光要求的照明裝置，照明裝置連接供電電源，照明裝置為礦用防爆礦燈，礦用防爆礦燈安裝在罐籠的檢修棚上。上述深度測量裝置中的傳感器為接觸式旋轉編碼器，深度測量裝置包括摩擦輪，摩擦輪安裝在罐籠上部，罐籠將摩擦輪頂壓在罐道側壁上，編碼器安裝在摩擦輪軸上，由摩擦輪帶動編碼器旋轉。 上述主控單片機、工控機及供電電源集成在一個便攜式工作箱內，便攜式工作箱可固定安裝在罐籠的上部，且位于罐籠的檢修棚之下。 上述工控機配置有固態(tài)硬盤，在一次巡檢工作終結時利用固態(tài)硬盤將工控機所存儲的影像數(shù)據(jù)轉儲到計算機。上述煤礦豎井井筒移動巡檢設備還包括巡檢人員能通過人工控制方式使影像采集裝置在選定的深度位置上進入人工拍攝模式的手持控制設備，手持控制設備通過無線數(shù)傳模塊連接主控單片機。本實用新型具有以下有益技術效果本實用新型在不影響豎井提升系統(tǒng)正常運轉狀態(tài)下，就可以獲取井壁、罐梁、灌道以及其它豎井設備的全貌信息，通過計算機對獲取的影像數(shù)據(jù)進行分析，并能據(jù)此作出是否存在安全隱患的判斷，用以檢查或發(fā)現(xiàn)安全隱患，以便派遣井筒巡檢人員及時而有針對性地對相關問題進行處理。其優(yōu)點具體表現(xiàn)在于I)能夠實現(xiàn)井筒巡檢自動化和信息化；2)能夠較為全面檢查井壁、罐道、罐梁以及其它豎井設施的狀況；3)對罐道和罐梁變形的檢測精度比較高；4)能夠實現(xiàn)對礦井井筒的安全自動巡檢工作，巡檢人員只要負責維修和隱患清理等工作即可，可以縮短檢查時間、減輕工作壓力、以及提高作業(yè)效率；5)能夠長期積累檢測數(shù)據(jù)，有助于通過對相關數(shù)據(jù)進一步分析，可以獲得相當長的時期內井筒變形的相關信息。
以下結合附圖
與具體實施方式
對本實用新型作更進一步說明圖I為本實用新型中煤礦豎井井筒移動巡檢設備的一種實施方式的結構原理示意框圖。圖2主要示出了圖I方式中的罐籠部分。圖3示出了本實用新型中的一種影像采集裝置平面布局示意圖。圖4為圖I方式的一種整體工作流程圖。圖5為圖I方式中的一種影像采集裝置拍攝控制流程圖。圖6為本實用新型中的一種影像數(shù)據(jù)處理流程圖。圖7示出了本實用新型中的一種拍攝模式控制硬件部分的連接關系。
具體實施方式
在這里首先介紹與本實用新型有密切關系的一種煤礦豎井井筒移動巡檢方法，可參看圖I、圖2、圖4、圖5與圖6，其包括如下步驟a豎井的提升系統(tǒng)提供載體，在提升系統(tǒng)的罐籠I上安裝影像采集裝置，影像采集裝置包括若干臺CCD相機2 ;當然上述影像采集裝置還可以有其它多種選擇，諸如或包括若干臺攝像裝置，或包括若干臺CCD相機與若干臺攝像裝置的組合。影像采集裝置用于在隨罐籠向上或向下移動中拍攝豎井設施，用以獲取影像數(shù)據(jù)，豎井設施包括井壁、罐梁、罐道及其它設施；b使用提升系統(tǒng)驅動罐籠向上或向下移動，由罐籠攜帶影像采集裝置按設定的移動距離自動拍攝或人工控制拍攝，將所獲取的圖像數(shù)據(jù)進行處理，根據(jù)處理結果判斷井筒內是否存在安全隱患。上述步驟b中，包括步驟 bl巡檢人員能通過無線遙控或有線控制方式使影像采集裝置在選定的深度位置上進入人工拍攝模式，由人工直接控制影像采集裝置拍攝。上述步驟b中，在進行每一次自動拍攝或人工拍攝時，所有CCD相機同時曝光；或所有攝像裝置同時曝光；或上述組合中所有CCD相機與攝像裝置同時曝光。上述步驟a中，還包括步驟al在影像采集裝置安裝前，根據(jù)各傳感器檢校的參數(shù)進行影像的畸變差改正，用以得到?jīng)]有畸變差的影像。上述步驟b中，在圖像數(shù)據(jù)進行處理過程中，還包括預處理步驟b2將各CXD相機或攝像裝置獲取的影像序列進行勻光處理，用以得到色調均一、反差適中的影像序列，以便進行匹配和拼接；b3將各CXD相機或攝像裝置獲取的環(huán)帶狀影像進行展開處理，用以得到平面展開影像，以便進行匹配和拼接；b4將相鄰的具有一定重疊度的影像進行影像匹配和拼接處理，將每個CXD相機或攝像裝置獲取的影像分別進行拼接獲取一幅長影像，然后將多幅長影像再進行拼接用以獲得一幅記載井筒全貌信息的展開大影像。結合圖I至圖7，一種煤礦豎井井筒移動巡檢設備，包括豎井的提升系統(tǒng)，提升系統(tǒng)包括罐籠I ;影像采集裝置安裝在罐籠上，如安裝在罐籠的檢修棚101上，影像采集裝置用于在隨罐籠向上或向下移動中拍攝豎井設施，用以獲取影像數(shù)據(jù)，豎井設施包括井壁、罐梁、罐道及其它設備；上述影像采集裝置包括若干臺CCD相機2 ;當然上述影像采集裝置還可以有其它多種選擇，諸如或包括若干臺攝像裝置，或包括若干臺CCD相機與若干臺攝像裝置的組合。用于獲取罐籠工作深度位置的深度測量裝置；上述深度測量裝置中的傳感器為接觸式旋轉編碼器3，深度測量裝置包括摩擦輪，摩擦輪安裝在罐籠上部，罐籠將摩擦輪頂壓在罐道側壁上，編碼器安裝在摩擦輪軸上，由摩擦輪帶動編碼器旋轉。用于控制所有CXD相機和/或攝像裝置同步曝光的主控單片機4，主控單片機連接深度測量裝置中的傳感器，所有CCD相機和/或攝像裝置均連接主控單片機；用于將影像采集裝置獲取的影像數(shù)據(jù)進行存儲的工控機5，影像采集裝置均連接工控機；供電電源6，主控單片機、深度測量裝置中的傳感器和工控機連接供電電源；用于影像數(shù)據(jù)處理的計算機(未示出)，將工控機所存儲的影像數(shù)據(jù)轉儲到計算機，由計算機對影像數(shù)據(jù)進行處理，并根據(jù)處理結果判斷井筒內是否存在安全隱患。上述工控機可配置有固態(tài)硬盤，在一次巡檢工作終結時利用固態(tài)硬盤將工控機所存儲的影像數(shù)據(jù)轉儲到計算機。上述煤礦豎井井筒移動巡檢設備，還包括用于滿足相機感光要求的照明裝置7，照明裝置連接供電電源，照明裝置優(yōu)選為礦用防爆礦燈，礦用防爆礦燈安裝在罐籠的檢修棚101 上。 上述煤礦豎井井筒移動巡檢設備，還包括巡檢人員能通過人工控制方式使相機群在選定的深度位置上進入人工拍攝模式的手持控制設備9，手持控制設備通過無線數(shù)傳模塊連接主控單片機。優(yōu)選地，上述主控單片機、工控機及供電電源集成在一個便攜式工作箱8內，便攜式工作箱可固定安裝在罐籠的上部，且位于罐籠的檢修棚之下。本實用新型的工作原理及流程可大致如下通過采用CXD相機或攝像裝置等獲取井筒內不同位置的具有一定重疊度的相鄰影像。在獲取井筒的影像后進行影像的預處理，主要包括以下內容影像的畸變差改正，得到?jīng)]有畸變差的影像；將多幅影像進行勻光處理，獲取色調均一、反差適中的影像；將同一臺相機等獲取的影像進行拼接獲取一幅長影像，然后將多個長影像拼接成一幅完整的展開的大影像。根據(jù)獲取的井筒展開圖，運用影像特征提取技術，提取需要監(jiān)測的井壁裂縫、混凝土剝落、井壁水垢等紋理特征，并在井筒影像上準確的標示出來；運用圖像變化檢測技術，在圖像上標示出變化的區(qū)域。對于井筒中的某些特殊設施，如罐道，則采用交向立體攝影測量原理，獲取某一深度位置罐道在水平方向上的坐標信息。I)在啟動設備后，首先接收來自編碼器測定的深度位置信息，從而根據(jù)定距(同等深度變化)輸出曝光信號，或接收來自巡檢人員給出的對選定興趣深度位置拍攝的人工主動曝光信號；2)通過主控單片機，將接收到的一次曝光信號，轉化為輸出給影像采集裝置的多路高精度同步曝光信號；3)各CXD相機和/或攝像裝置在接收到曝光信號后，進行拍攝以獲取相應的觀測影像數(shù)據(jù)，并輸出存儲到位于便攜式工作箱內的工控計算機中；4)在完成整個井筒的觀測任務后，通過固態(tài)硬盤將獲取數(shù)據(jù)轉儲到裝有影像處理分析系統(tǒng)的計算機中，對其進行處理；5)通過對比分析不同階段的觀測數(shù)據(jù)，對井筒內井壁、罐道、罐梁等設備是否出現(xiàn)安全隱患作出判斷，輸出判斷結果給巡檢人員。上述方式中未述及的技術內容采取或借鑒已有技術即可實現(xiàn)。需要說明的是，在本說明書的教導下本領域技術人員還可以作出這樣的或那樣的變化方式，諸如等同方式，或明顯變形方式。上述的變化方式均應在本實用新型的保護范圍 之內。
權利要求1.一種煤礦豎井井筒移動巡檢設備，其特征在于包括 豎井的提升系統(tǒng)，提升系統(tǒng)包括罐籠； 影像采集裝置，包括若干臺CCD相機或若干臺攝像裝置，或若干臺CCD相機與若干臺攝像裝置的組合，影像采集裝置安裝在罐籠上，影像采集裝置用于在隨罐籠向上或向下移動中拍攝豎井設施，用以獲取影像數(shù)據(jù)，豎井設施包括井壁、罐梁、罐道及其它設備； 用于獲取罐籠工作深度位置的深度測量裝置； 用于控制所有CCD相機和/或攝像裝置同步曝光的主控單片機，主控單片機連接深度測量裝置中的傳感器，所有CCD相機和/或攝像裝置均連接主控單片機； 用于將影像采集裝置獲取的影像數(shù)據(jù)進行存儲的工控機，影像采集裝置連接工控機； 供電電源，主控單片機、深度測量裝置中的傳感器和工控機連接供電電源； 用于影像數(shù)據(jù)處理的計算機，將工控機所存儲的影像數(shù)據(jù)轉儲到計算機，由計算機對影像數(shù)據(jù)進行處理，并根據(jù)處理結果判斷井筒內是否存在安全隱患。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種煤礦豎井井筒移動巡檢設備，其特征在于所述煤礦豎井井筒移動巡檢設備，還包括用于滿足影像采集裝置感光要求的照明裝置，照明裝置連接供電電源，照明裝置為礦用防爆礦燈，礦用防爆礦燈安裝在罐籠的檢修棚上。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種煤礦豎井井筒移動巡檢設備，其特征在于所述深度測量裝置中的傳感器為接觸式旋轉編碼器，深度測量裝置包括摩擦輪，摩擦輪安裝在罐籠上部，罐籠將摩擦輪頂壓在罐道側壁上，編碼器安裝在摩擦輪軸上，由摩擦輪帶動編碼器旋轉。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種煤礦豎井井筒移動巡檢設備，其特征在于所述主控單片機、工控機及供電電源集成在一個便攜式工作箱內，便攜式工作箱可固定安裝在罐籠的上部，且位于罐籠的檢修棚之下。
5.根據(jù)權利要求I所述的一種煤礦豎井井筒移動巡檢設備，其特征在于所述工控機配置有固態(tài)硬盤，在一次巡檢工作終結時利用固態(tài)硬盤將工控機所存儲的影像數(shù)據(jù)轉儲到計算機；所述煤礦豎井井筒移動巡檢設備還包括巡檢人員能通過人工控制方式使影像采集裝置在選定的深度位置上進入人工拍攝模式的手持控制設備，手持控制設備通過無線數(shù)傳模塊連接主控單片機。
專利摘要本實用新型公開了一種煤礦豎井井筒移動巡檢設備，包括豎井的提升系統(tǒng)、由若干臺安裝在罐籠上的CCD相機和/或攝像裝置組成的影像采集裝置、深度測量裝置、用于控制影像采集裝置各單元同步曝光的主控單片機、用于將影像采集裝置獲取的圖像數(shù)據(jù)進行存儲的工控機、供電電源以及用于圖像數(shù)據(jù)處理的計算機；將工控機所存儲的圖像數(shù)據(jù)轉儲到計算機，由計算機對圖像數(shù)據(jù)進行處理，并根據(jù)處理結果判斷井筒內是否存在安全隱患。本實用新型在不影響豎井提升系統(tǒng)正常運轉狀態(tài)下，就可以獲取井壁、罐梁、罐道以及其它設備的全貌信息，再通過計算機對獲取的圖像進行分析，判斷井筒內是否存在安全隱患，實現(xiàn)了井筒巡檢的自動化和信息化。
文檔編號G07C3/00GK202563576SQ201220214270
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月14日 優(yōu)先權日2012年5月14日
發(fā)明者盧秀山, 王冬, 許君一, 石波, 田茂義, 景冬, 劉鳳英 申請人:青島秀山移動測量有限公司