CN103016006A - 风力除尘的采煤机视频监控装置 - Google Patents

Abstract

为了解决现有煤矿综采工作面采煤机在割煤过程中水雾和煤尘较大，通过摄像机不能看清采煤机截割滚筒的工作状态的问题，提供一种风力除尘的采煤机视频监控装置，通过清洁气体吹开煤尘和水雾，并增设有补光提高照度，使摄像机能够拍摄到采煤机截割滚筒割煤过程中的清晰图像，所述装置包括：摄像头、补光灯、防护装置、供气回路、通讯模块、电源模块、联动调节支架，摄像头和补光灯安装在防护装置内，采集的图像数据通过通讯模块发送到操作人员的显示终端。本发明能够适应有煤尘和水雾的恶劣环境，获取清晰的视频图像，安装在采煤机上，可以更好地配合煤矿井下综采工作面的采煤机的远程控制，解决通过图像识别煤岩的问题。

Description

风力除尘的采煤机视频监控装置

技术领域

本发明涉及在采煤机领域，特别涉及一种风力除尘的采煤机视频监控装置及方法。用于在采煤工作过程中，摄像机透过水雾和煤尘提供清晰图像，采煤机司机通过图像辨识采煤机截割的是煤还是岩石，是一种通过图像识别煤岩分界的装置或方法。

背景技术

随着煤炭开采技术的发展，要求实现采煤工作面无人值守的需求越来越迫切，使采煤司机可以远程遥控采煤机的运行。但是采煤机的采高调节要求根据煤层起伏变化来调节，目前只能依靠采煤机司机的现场经验来调节，煤岩识别已成为采煤机自动化控制的瓶颈。

煤岩识别技术在采煤机工作过程中非常重要，采煤机割煤过程中如果截割坚硬的岩石，不仅会损坏截齿，降低煤质，增加洗选的成本，而且还会产生火花，容易引起瓦斯爆炸，因此要避免截割岩石，但是如果为了避开岩石就预留较厚的煤层，就会造成很大的浪费，最理想的方式就是采煤机正好沿着煤和岩石的界面截割，这就需要识别采煤机在截割时截割的是岩石还是煤。

目前完全依靠采煤机司机的观察来调节采煤机截割滚筒的高度，操作司机跟着采煤机前后移动，时刻观察采煤机滚筒截割的状态，通过目测、震动、声音等因素来识别截割的是煤还是截割的岩石。目前震动和声音的现场采集与远程传输都已经解决，唯独图像的采集还没有得到有效的解决，主要是受到现场煤尘和水雾的影响，对摄像机的镜面造成污染，无法得到清晰的图像。

发明内容

本发明为了解决现有采煤机工作过程中存在的煤尘与水雾对摄像机的影响的问题，提供一种伴有通风道的防护管摄像装置，通过深入煤尘与水雾内部到靠近截割处的附近，用清洁气体吹开水雾与煤尘，近距离观测截割滚筒割煤与割岩石的工况，并将获得的图像传送给操作司机，通过观察图像信息结合震动、声音信号识别采煤机割煤还是截割岩石。

本发明具体采用如下技术方案实现：一种风力除尘的采煤机视频监控装置，用于通过摄像机深入煤尘与水雾中，近距离的观测采煤机截割滚筒截割的运行工况，所述风力除尘的采煤机视频监控装置包括摄像头3、补光灯2、压力防护装置1、供气回路7、通讯模块4、电源模块5；摄像头3安装于压力防护装置1内部，供气回路7给压力防护装置1供有一定压力的清洁气体，压力防护装置1的前端有气体喷嘴，当供气回路7运行时，喷嘴处的防护帽依靠气体压力自动打开，喷出清洁气流，气流吹开喷嘴周围以及前方到被监测区域的煤尘与水雾，补光灯2安装在压力防护装置1内，同时照射前方的被监测区域，摄像机将被监测区域的图像通过通讯模块4传输到后台的人机界面。

根据本发明的一个方面，供气回路中的气体可以是从顺槽中压缩空气提供的干净气源，或者是在采煤机上安装一台风机提供的气源，但是在采煤机上风机提供的气源需要经过过滤网过滤后提供干净气源。

根据本发明的一个方面，压力防护装置上有依靠气流打开的挡板，挡板在没有气流吹出的时候自动关闭，对摄像机镜面和补光源起到防尘和防水雾的作用，有气体喷出时自动打开，露出摄像机和补光灯。

本发明还提供了一种采煤机，在所述采煤机上安装有如前面所述的风力除尘的采煤机视频监控装置。

根据本发明的一个方面，在所述采煤机上安装有联动调节支架，通过所述联动调节支架将采煤机视频监控装置安装到采煤机的截割滚筒处，联动调节支架能够随着采煤机的摇臂调整角度，联通调节支架与采煤机的摇臂有联动关系，使摄像头检测方向随着截割滚筒升降而升降。

根据本发明的一个方面，视频监控的区域与补光灯照射的区域以及供气回路吹出的气体区域是一个目标，对着截割滚筒截割煤层的位置，观察截割滚筒的工况。

根据本发明的一个方面，在采煤机的前后滚筒方向各安装一套，分别监控两个滚筒的运行情况。

本发明还提供了一种获得采煤工作时清晰视频图像的方法，用于在水雾和煤尘环境中，获得采煤机截割处的实时图像，包括如下步骤：

通过联动调节支架，在采煤机身上安装摄像头、补光灯和供气管路组成的一体化视频监控装置，视频监控的区域与补光灯照射的区域以及供气管路吹出的气体区域是一个目标，对着截割滚筒截割煤层的位置，观察截割滚筒的工况；

当需要对采煤机截割处进行监控时，通过供气管路的喷嘴，喷出有一定压力和流速的清洁气体，在煤尘和水雾的环境中形成一个由清洁气体填充的区域环境，将摄像机和补光灯包围在这个区域内，摄像机到被观测点之间也在这个区域内，使摄像机到被观测点之间没有水雾与煤尘对摄像机成像造成影响；

通过摄像头对采煤机截割处进行实时监控；

将实时监控的清晰视频图像通过通信模块传送到远端的显示装置上。

根据本发明的一个方面，摄像头和补光灯安装在有气体喷嘴的防护装置内，防护装置能够起到防护水雾与煤尘和截割时飞过来煤块的撞击，防护装置上有依靠气流打开的挡板，有气体喷出时自动打开，露出摄像机和补光灯，没有气流时自动关闭挡板，防护摄像机镜面和补光灯不暴露在水雾和煤尘中。

根据本发明的一个方面，联动调节安装支架能够随着采煤机的摇臂调整角度，支架和采煤机的摇臂有联动关系，使摄像头监测方向随着截割滚筒升降而升降。

与现有技术相比，本发明使摄像机深入到煤尘和水雾中获得清晰的图像，减少了煤尘和水雾对摄像机的影响，比原来从煤尘与水雾外面较远距离获得的图像效果有了很大的改善，通过图像采煤机操作司机可判别采煤机截割滚筒截割的是煤还是岩石，解决了完全依赖人工现场目测的方式。为进一步远程调节采煤机的采高提供了条件。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

图1为根据本发明实施例的风力除尘的采煤机视频监控装置组成原理框图。

图2为根据本发明实施例的采煤机视频监控装置与采煤机的配合安装图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

根据本发明的一个实施例，在采煤机上安装有视频监控装置，包括压力防护装置1、补光灯2、摄像头3、通讯模块4、电源模块5、风机6、供气回路7、过滤网8、进风管9，远端安装显示器10，通过采煤机提供工作AC127V的工作电源给系统供电，经过电压变换后形成满足系统工作的工作电压，进风口的过滤装置将环境中的粉尘和水雾过滤之后，进入进风管9，风机6运行时提供一定流速的风流，通过防护装置1的出口形成气体喷出的区域11，这一区域被过滤后风机吹出的清洁气体填充，具有较好的可见度，安装在防护装置1内的补光灯照射出的区域为补光灯照射的区域12，以满足摄像头的照度要求，摄像头将在气体喷出的区域11和补光灯照射的区域12重叠的区域形成图像信号，将采集到的视频图像信号通过通讯模块传输到监控中心的显示器上，操作人员通过显示屏观察摄像头拍摄到的现场图像，观测分析采煤机截割滚筒截割的运行工况，判断滚筒截割的是煤还是岩石。所述监控中心可以是远程的监控中心，也可以是采煤机的控制室，比如操作采煤机的司机所在的驾驶室。

采煤机截割煤与岩石视频辨识的方法，用于通过摄像机深入煤尘与水雾中，近距离的观测采煤机截割滚筒截割的运行工况：其特征在于：包括摄像头、补光灯、防护装置、供气回路、通讯模块、电源模块、联动调节支架；摄像头安装于防护装置内部，供气回路给防护装置供有一定压力的清洁气体，防护装置的前端有气体喷嘴，当供气回路运行时，喷嘴处的防护帽依靠气体压力自动打开，喷出清洁气流，气流吹开喷嘴周围以及前方到被监测区域的煤尘与水雾，补光灯安装在防护装置内，同时照射前方的被监测区域，摄像机将被监测区域的图像通过通讯模块传输到后台的人机界面。电源模块给补光灯、摄像机和通讯模块供电。

根据本发明的一个方面，供气回路中的气体可以是从顺槽中压缩空气提供的干净气源，或者是在采煤机上安装一台风机提供的气源，但是在采煤机上风机提供的气源需要经过过滤网过滤后提供的干净气源。

根据本发明的一个方面，通过有一定压力的清洁气体通过喷嘴喷出后，吹开了喷嘴周围的煤尘和水雾，使喷嘴内的摄像头到被监测区域之间形成一个有清洁气体填充的小区域环境，通过这个区域，补光灯可以照射到被监测区域，摄像头可以看清被监测区域，排除了煤尘和水雾对摄像头光学成像的影响，获得较好的图像效果，摄像机将被监测区域的图像通过通讯模块传输到操作司机可以看到的人机界面。

根据本发明的一个方面，摄像头和补光灯全部隐藏在有气体喷嘴的防护装置内，防护装置上有依靠气流打开的挡板，挡板在没有气流吹出的时候自动关闭，对摄像机镜面和补光源起到防尘和防水雾的作用。

根据本发明的一个方面，在采煤机控制摇臂和截割滚筒升降的过程中，摄像头、补光源和气体喷嘴的方向能够一起跟着调整。

本发明提供了一种通过在水雾和煤尘环境下，获得采煤工作时清晰视频图像的方法，通过摄像头、补光灯、防护装置、供气回路、通讯模块、电源模块、联动调节支架组成的视频监控系统，对采煤机的截割处实时图像监控，通过图像采煤机操作司机可判别采煤机截割滚筒截割的是煤还是岩石。

在采煤机身上安装摄像头、补光灯和供气管路组成的一体化视频监控装置，视频监控的区域与补光灯照射的区域以及供气管路吹出的气体区域是一个目标，对着截割滚筒截割煤层的位置，观察截割滚筒的工况，一般采煤机的前后滚筒方向各安装一套，分别监控两个滚筒的运行情况。

摄像头和补光灯安装在有气体喷嘴的防护装置内；防护装置能够起到防护水雾与煤尘和截割时飞过来煤块的撞击。防护装置上有依靠气流打开的挡板，有气体喷出时自动打开，露出摄像机和补光灯。没有气流时自动关闭挡板，防护摄像机镜面和补光灯不暴露在水雾和煤尘中。

通过喷嘴喷出有一定压力和流速的清洁气体，在煤尘和水雾的环境中形成一个有清洁气体填充的区域环境，将摄像机和补光灯包围在这个区域内，摄像机到被观测点之间也在这个区域内，使摄像机到被观测点之间没有水雾与煤尘对摄像机成像造成影响。

联动调节安装支架能够随着采煤机的摇臂调整角度。支架和采煤机的摇臂有联动关系，使摄像头监测方向随着截割滚筒升降而升降。

根据本发明的一个方面，喷嘴喷出的气体可以是从顺槽中压缩空气气源，随着采煤机的供电拖缆增设一根气源管一起提供的干净气源，或者是在采煤机上安装一台风机提供的气源，但是在采煤机上风机提供的气源，需要在进口处设过滤网，过滤后提供的干净气源。

根据本发明的一个实施例，在采煤机前后截割滚筒附近各装一台：摄像头、补光灯、防护装置、供气回路、通讯模块、电源模块、联动调节支架，两个供气回路公用一台鼓风机，由采煤机给系统供电，当采煤机启动之后风机启动提供风流，风流达到一定的压力后，防护装置依靠气流打开挡板，补光灯和摄像机工作，将图像信号传输到监控显示屏幕。

根据本发明的一个实施例，视频监控装置中设置有摄像头和无线通信模块，摄像头用于采集采煤机截割面的视频图像，无线通信模块用于实现视频监控装置与监控中心之间的数据传输，视频监控装置采用高可靠性的PowePC8548型嵌入式处理器，运行Adroid2.3操作系统，单机功耗仅20W，在操作系统中运行Flash Media Server软件，利用流媒体服务器技术对摄像头获取的视频信息进行压缩和处理，最后通过无线通信模块上传到监控中心的显示屏。监控中心也设置有相应的无线通信模块，用于与视频监控装置中的无线通信模块进行数据传输。

在一个具体实施例中，所述无线通信模块中设置有无线网卡和服务器，无线网卡用于实现通信模块与监控中心之间的数据传输，服务器用于显示摄像头上传的视频图像，服务器通过基于Flash Media Server软件所编制的程序将获取的视频图像实时显示在屏幕上，供检测人员监测，服务器可以采用Microsoft公司的Win7操作系统。

上述系统在数据处理过程中，视频监控装置采集的视频图像数据通过流媒体服务器技术上传至监控中心。视频采集终端和远程视频监控端可以直接运用Adobe公司的Flash Media Server系列产品实现视频图像的压缩和处理，不用安装专门的软件，对视频采集终端的设备性能要求低。

当视频监控装置中设置的摄像头对采煤机的截割面进行实时摄像时，无线通信模块将实时监控的图像信号实时的传输到监控中心，监控中心的无线通信模块将所述图像信号接收下来，并在显示屏上显示。视频监控装置和监控中心之间可以采用有线或无线的方式进行通信，采用无线通信时，可以采用GSM、TDMA、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、LTE等通信协议进行通信。也可以采用WiFi、蓝牙、WLAN等通信协议进行通信。

虽然已在具体实施方案中描述了本发明的实施方案及其各种功能组件，但是应当理解，可以用硬件、软件、固件、中间件或它们的组合来实现本发明的实施方案，并且本发明的实施方案可以用在多种系统、子系统、组件或其子组件中。本发明的每个实施例都可以与其它的实施例中的器件相互进行组合，而不是孤立的、单一的实施例，所有实施例之间都可以相互融合而形成新的实施例或者不同的解决方案。

虽然本发明已经详细的示出并描述了一个相关且特定的实施范例参考，但本领域的技术人员应该能够理解，在不背离本发明的精神和范围内可以在形式上和细节上作出各种改变。这些改变都将落入本发明的权利要求所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种风力除尘的采煤机视频监控装置，用于通过摄像机深入煤尘与水雾中，近距离的观测采煤机截割滚筒截割的运行工况，其特征在于：

所述风力除尘的采煤机视频监控装置包括摄像头3、补光灯2、压力防护装置1、供气回路7、通讯模块4、电源模块5；

摄像头3安装于压力防护装置1内部，供气回路7给压力防护装置1供有一定压力的清洁气体，压力防护装置1的前端有气体喷嘴，当供气回路7运行时，喷嘴处的防护帽依靠气体压力自动打开，喷出清洁气流，气流吹开喷嘴周围以及前方到被监测区域的煤尘与水雾，补光灯2安装在压力防护装置1内，同时照射前方的被监测区域，摄像机将被监测区域的图像通过通讯模块4传输到后台的人机界面。

2.如权利要求1所述的采煤机视频监控装置，其特征在于：

供气回路中的气体可以是从顺槽中压缩空气提供的干净气源，或者是在采煤机上安装一台风机提供的气源，但是在采煤机上风机提供的气源需要经过过滤网过滤后提供干净气源。

3.如权利要求1所述的采煤机视频监控装置，其特征在于：

压力防护装置上有依靠气流打开的挡板，挡板在没有气流吹出的时候自动关闭，对摄像机镜面和补光源起到防尘和防水雾的作用，有气体喷出时自动打开，露出摄像机和补光灯。

4.一种采煤机，其特征在于：在所述采煤机上安装有如权利要求1-3任意一项所述的风力除尘的采煤机视频监控装置。

5.如权利要求4所述的采煤机，其特征在于：

包括联动调节支架，通过所述联动调节支架将采煤机视频监控装置安装到采煤机的截割滚筒处，联动调节支架能够随着采煤机的摇臂调整角度，联通调节支架与采煤机的摇臂有联动关系，使摄像头检测方向随着截割滚筒升降而升降。

6.如权利要求5所述的采煤机，其特征在于：

视频监控的区域与补光灯照射的区域以及供气回路吹出的气体区域是一个目标，对着截割滚筒截割煤层的位置，观察截割滚筒的工况。

7.如权利要求5所述的采煤机，其特征在于：在采煤机的前后滚筒方向各安装一套，分别监控两个滚筒的运行情况。

8.一种获得采煤工作时清晰视频图像的方法，用于在水雾和煤尘环境中，获得采煤机截割处的实时图像，其特征在于：

通过联动调解支架，在采煤机身上安装摄像头、补光灯和供气管路组成的一体化视频监控装置，视频监控的区域与补光灯照射的区域以及供气管路吹出的气体区域是一个目标，对着截割滚筒截割煤层的位置，观察截割滚筒的工况；

当需要对采煤机截割处进行监控时，通过供气管路的喷嘴，喷出有一定压力和流速的清洁气体，在煤尘和水雾的环境中形成一个由清洁气体填充的区域环境，将摄像机和补光灯包围在这个区域内，摄像机到被观测点之间也在这个区域内，使摄像机到被观测点之间没有水雾与煤尘对摄像机成像造成影响；

通过摄像头对采煤机截割处进行实时监控；

将实时监控的清晰视频图像通过通信模块传送到远端的显示装置上。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：

摄像头和补光灯安装在有气体喷嘴的防护装置内，防护装置能够起到防护水雾与煤尘和截割时飞过来煤块的撞击，防护装置上有依靠气流打开的挡板，有气体喷出时自动打开，露出摄像机和补光灯，没有气流时自动关闭挡板，防护摄像机镜面和补光灯不暴露在水雾和煤尘中。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于：

联动调节安装支架能够随着采煤机的摇臂调整角度，支架和采煤机的摇臂有联动关系，使摄像头监测方向随着截割滚筒升降而升降。

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