CN106454278A - 一种井下控制系统的故障检测方法和装置 - Google Patents

一种井下控制系统的故障检测方法和装置 Download PDF

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马鹏宇
冯卓照
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Abstract

本发明实施例公开了一种井下控制系统的故障检测方法和装置。所述方法包括：实时获取井下控制系统中至少一个待检测设备的位置信息，并上报给监控中心；控制拍摄设备实时获取待检测设备在运行中的图像和/或视频信息；如果监测到所述待检测设备出现故障，将故障设备的故障信息叠加至故障设备的图像和/或视频的图像帧中，并发送至监控中心。确定井下控制系统中故障设备的故障位置和故障类型，提高了井下故障设备的维修效率。

Description

一种井下控制系统的故障检测方法和装置
技术领域
本发明实施例涉及控制应用领域，尤其涉及一种井下控制系统的故障检测方法和装置。
背景技术
目前，随着国家煤矿综采自动化建设水平的不断提高，国家更加注重煤矿人员及生产设备的安全状况，而煤矿工作面液压支架作为综采工作面最重要的生产辅助设备，是井下煤矿视频监控系统必须监视的设备，但由于液压支架在采煤生产过程中经常出现上、下和向前等方向移动，且采煤工作面顶板及地面大多凹凸不平，因此支架控制系统各设备会跟随液压支架上下升降及前移运动情况，从而时常会出现线缆扯断、支架控制设备被砸坏等现象。
由于井下监控中心距离工作面采煤巷道较远，现有技术中井下工作人员需要多次往返监控中心和采煤工作面，来确认出现设备故障的位置和故障类型，以及解决故障问题所需的维修工具和设备备件等多项事宜，需要花费大量的时间及人力成本，给井下工作人员的设备维修工作带来极大的麻烦。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种井下控制系统的故障检测方法和装置，实现了井下工作人员能够实时监控到出现故障的支架控制设备，并分析确认故障设备的故障位置和故障类型，提高了井下故障设备的维修效率。
第一方面，本发明实施例提供了一种井下控制系统的故障检测方法，该方法包括：
实时获取井下控制系统中至少一个待检测设备的位置信息，并上报给监控中心；
控制拍摄设备实时获取待检测设备在运行中的图像和/或视频信息；
如果监测到所述待检测设备出现故障，将故障设备的故障信息叠加至故障设备的图像和/或视频的图像帧中，并发送至监控中心。
进一步的，控制拍摄设备实时获取待检测设备在运行中的图像和/或视频信息之后，还包括：
将所述待检测设备的位置信息叠加至所述待检测设备的图像和/或视频的图像帧中，并发送至监控中心。
进一步的，控制拍摄设备实时获取待检测设备在运行中的图像和/或视频信息包括：
获取拍摄设备的位置信息；
根据所述待检测设备的位置信息和所述拍摄设备的位置信息调整所述拍摄设备的拍摄角度和焦距；
控制所述拍摄设备实时拍摄所述待检测设备运行中的图像和/或视频信息。
进一步的，如果监测到所述待检测设备出现故障，将故障设备的故障信息叠加至故障设备的图像和/或视频的图像帧中，并发送至监控中心包括：
如果监测到待检测设备发生故障时，判断所述拍摄设备是否正处于拍摄所述故障设备当前时刻的图像和/或视频信息的状态；若否，则根据所述故障设备发生故障时刻的位置信息和所述拍摄设备的位置信息更新所述拍摄设备的拍摄角度和焦距；
控制调整后的所述拍摄设备拍摄故障设备的图像和/或视频信息；
将故障设备的故障信息叠加至拍摄得到的故障设备的图像和/或视频的图像帧中，并发送至监控中心。
进一步的，所述故障信息包括所述故障设备的位置信息和故障类型。
第二方面，本发明实施例提供了一种井下控制系统的故障检测装置，该装置包括：
获取模块，用于实时获取井下控制系统中至少一个待检测设备的位置信息，并上报给监控中心；
控制模块，用于控制拍摄设备实时获取待检测设备在运行中的图像和/或视频信息；
故障处理模块，用于如果监测到所述待检测设备出现故障，将故障设备的故障信息叠加至故障设备的图像和/或视频的图像帧中，并发送至监控中心。
进一步的，该装置还包括：
信息发送模块，用于在控制拍摄设备实时获取待检测设备在运行中的图像和/或视频信息之后，将所述待检测设备的位置信息叠加至所述待检测设备的图像和/或视频的图像帧中，并发送至监控中心。
进一步的，所述控制模块包括：
位置获取单元，用于获取拍摄设备的位置信息；
调整单元，用于根据所述待检测设备的位置信息和所述拍摄设备的位置信息调整所述拍摄设备的拍摄角度和焦距；
第一拍摄单元，用于控制所述拍摄设备实时拍摄所述待检测设备运行中的图像和/或视频信息。
进一步的，所述故障处理模块包括：
判断单元，用于如果监测到待检测设备发生故障时，判断所述拍摄设备是否正处于拍摄所述故障设备当前时刻的图像和/或视频信息的状态；
执行单元，用于当判断单元判断结果为否时，则根据所述故障设备发生故障时刻的位置信息和所述拍摄设备的位置信息更新所述拍摄设备的拍摄角度和焦距；
第二拍摄单元，用于控制调整后的所述拍摄设备拍摄故障设备的图像和/或视频信息；
故障发送单元，用于将故障设备的故障信息叠加至拍摄得到的故障设备的图像和/或视频的图像帧中，并发送至监控中心。
进一步的，所述故障信息包括所述故障设备的位置信息和故障类型。
本发明实施例通过获取待检测设备的位置信息以及待检测设备运行中的图像和/或视频信息，并在待检测设备出现故障时将故障信息叠加至故障设备的图像和/或视频的图像帧中，并上传至监控中心，确定井下控制系统中故障设备的故障位置和故障类型，提高了井下故障设备的维修效率。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明实施例一中的一种井下控制系统的故障检测方法的流程图；
图2是本发明实施例二中的一种井下控制系统的故障检测方法的流程图；
图3是本发明实施例二中的一种井下控制系统支架执行动作前后各待检测设备位置的示意图；
图4是本发明实施例三中的一种井下控制系统的故障检测方法的流程图；
图5是本发明实施例中的一种液压控制系统的结构示意图；
图6是本发明实施例四中的一种井下控制系统的故障检测装置的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的一种井下控制系统的故障检测方法的流程图。该方法适用于对井下控制系统故障检测的情况，该方法可以由井下控制系统的故障检测装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式来实现。该方法具体包括：
S110、实时获取井下控制系统中至少一个待检测设备的位置信息，并上报给监控中心。
具体的，井下控制系统中包括至少一个支架控制系统，每个支架控制系统中包括至少一个待检测设备，可选的，待检测设备可以是防爆型电气设备、控制风流的设备、控制温度的设备和通讯设备等。实时获取井下控制系统中一个待检测设备的位置信息，可选的，该位置信息包括位置坐标和角度坐标，根据预设的参考坐标系，该位置坐标为待检测设备的在预设的参考坐标系中的位置坐标(Xn,Yn,Zn)以及待检测设备在预设的参考坐标系中的角度坐标(αn,βn,γn)，其中，下角标n代表待检测设备的编号，取值为1，2，3…。可选的，可以通过安装在支架控制系统上的角度传感器和行程传感器的测量值以及支架自身的部件长度值来计算待检测设备的位置信息，将该位置信息上报给监控中心，可选的，监控中心可以以文字或文档的形式对待检测设备的位置信息进行显示并监控。可选的，每个支架上可以安装至少一个拍摄设备。可选的，监控中心可以包括井下监控中心和地面监控中心，当井下监控中心没有工作人员监控时，地面工作人员可以通过地面监控中心的内容对井下设备的工作状态进行监控。
S120、控制拍摄设备实时获取待检测设备在运行中的图像和/或视频信息。
具体的，控制拍摄设备对运行中的待检测设备进行拍摄，可选的，拍摄设备可以是矿用云台摄像仪，通过控制拍摄设备内云台电机的转动，控制矿用云台摄像仪对待检测设备进行多角度拍摄，获取待检测设备在运行中的图像和/或视频信息，该信息可以是待检测设备执行任务操作时的画面和动作。可选的，在待检测设备的工作过程中，各支架的执行动作不一致，相互之间会经常出现相对位置的变化，且支架自身在执行动作前后也会出现形体变化，各支架中待检测设备位置也会跟随支架而变化，因此，需要控制拍摄设备实时获取待检测设备在运行中的图像和/或视频信息。
S130、如果监测到所述待检测设备出现故障，将故障设备的故障信息叠加至故障设备的图像和/或视频的图像帧中，并发送至监控中心。
具体的，由于井下的作业环境恶劣以及执行任务过程中的未知因素，待检测设备会出现各种故障，获取故障设备的故障信息，将故障设备的故障信息叠加至拍摄设备拍摄的故障设备的图像和/或视频的图像帧中，形成包含故障信息和故障图像和/或视频的整合信息。可选的，该整合信息可以是故障设备的视频下方对应故障位置和故障类型的文字显示，将该整合信息发送至监控中心进行显示。
可选的，所述故障信息包括所述故障设备的位置信息和故障类型。
具体的，故障设备的位置信息包括位置坐标和角度坐标，可选的，故障类型可以是连接待检测设备和控制待检测设备运行的控制中心的缆线扯断、待检测设备被障碍物砸坏、待检测设备停机以及待检测设备的中的电气元件过流、过温和过压等。
本发明实施例通过获取待检测设备的位置信息以及待检测设备运行中的图像和/或视频信息，并在待检测设备出现故障时将故障信息叠加至故障设备的图像和/或视频的图像帧中，并上传至监控中心。确定井下控制系统中故障设备的故障位置和故障类型，提高了井下故障设备的维修效率。
在上述技术方案的基础上，可选地，控制拍摄设备实时获取待检测设备在运行中的图像和/或视频信息之后，还包括：将所述待检测设备的位置信息叠加至所述待检测设备的图像和/或视频的图像帧中，并发送至监控中心。
其中，在支架控制系统中，待检测设备的运行状态需要实时进行监控，以辅助维修人员对待检测设备进行检测。当控制拍摄设备实时获取到检测设备运行中的图像和/或视频信息之后，将待检测设备的位置信息叠加至待检测设备的图像和/或视频的图像帧中，整合形成显示信息，发送至监控中心进行显示，以便维修人员进行实时监控。
实施例二
图2是本发明实施例二提供的一种井下控制系统故障检测方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上进行了优化，对“控制拍摄设备实时获取待检测设备在运行中的图像和/或视频信息”进行了优化，具体包括以下步骤：
S210、实时获取井下控制系统中至少一个待检测设备的位置信息，并上报给监控中心。
S220、获取拍摄设备的位置信息。
具体的，拍摄设备用于实现对待检测设备在运行中的图像和/或视频进行拍摄，可选的，拍摄设备安装在各支架上，获取拍摄设备的位置信息，记录拍摄设备的位置信息为(Xcm,Ycm,Zcm)，其中，m代表拍摄设备的编号，取值为1,2,3…。位置信息可以通过安装在支架上的角度传感器和行程传感器获得。可选的，一台支架上安装一台拍摄设备和多个待检测设备，例如，支架1上安装的拍摄设备的位置信息为(Xc1,Yc1,Zc1)，多个待检测设备的位置信息为(X1,Y1,Z1)、(X2,Y2,Z2)、(X3,Y3,Z3)…。
S230、根据所述待检测设备的位置信息和所述拍摄设备的位置信息调整所述拍摄设备的拍摄角度和焦距。
具体的，支架在井下工作过程中会出现上下升降和向前等方向移动，且待检测设备工作环境中的工作面顶板及地板地面大多凹凸不平，待检测设备会跟随支架上下升降和向前移动，拍摄设备的位置信息也会发生变化。拍摄设备的拍摄角度记为θ，拍摄焦距记为f,拍摄角度和拍摄焦距和待检测设备的位置信息和拍摄设备的位置信息相关，根据实时获得的待检测设备的位置信息和拍摄设备的位置信息调整拍摄设备的拍摄角度和焦距。
可选的，图3是本发明实施例二中的一种井下控制系统支架执行动作前后各待检测设备位置的示意图。如图3所示，支架在执行动作前后各待检测设备位置的示意图，箭头370左侧示意图为支架正常工作时各待检测设备和拍摄设备在支架上的位置，箭头370右侧为待检测设备执行动作后各待检测设备和拍摄设备位置发生变动后在支架上的位置。其中，310、320、330和340代表各待检测设备，350代表拍摄设备，360代表用于支撑支架和各待检测设备的立柱。当支架系统在执行动作过程中，各待检测设备的位置、拍摄设备的位置均发生变化，根据待检测设备的位置信息和拍摄设备的位置信息实时更新拍摄设备的拍摄角度和焦距。示例性的，图3所示示意图只是支架动作变化的其中一种变化，根据支架动作类型的不同，支架形体变化的幅度及方式也不同。
S240、控制所述拍摄设备实时拍摄所述待检测设备运行中的图像和/或视频信息。
具体的，确定了拍摄设备的拍摄角度和焦距后，根据拍摄角度和焦距信息对拍摄设备进行调整，对待检测设备进行拍摄，获取拍摄后的图像和/或视频信息。可选的，图像和/或视频信息可以是待检测设备运行中的向各个方向平移和旋转以及待检测设备执行任务过程中的动作。
S250、如果监测到所述待检测设备出现故障，将故障设备的故障信息叠加至故障设备的图像和/或视频的图像帧中，并发送至监控中心。
本发明实施例通过实时获得的待检测设备的位置信息和拍摄设备的位置信息更新拍摄设备的拍摄角度和焦距，控制拍摄设备实时拍摄待检测设备运行中的图像和/或视频信息。实现了当待检测设备位置发生改变后，对待检测设备的精准拍摄。
实施例三
图4是本发明实施例三提供的一种井下控制系统的故障检测方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上进行了优化，对“如果监测到所述待检测设备出现故障，将故障设备的故障信息叠加至故障设备的图像和/或视频的图像帧中，并发送至监控中心”进行了优化，具体包括以下步骤：
S410、实时获取井下控制系统中至少一个待检测设备的位置信息，并上报给监控中心。
S420、获取拍摄设备的位置信息。
S430、根据所述待检测设备的位置信息和所述拍摄设备的位置信息调整所述拍摄设备的拍摄角度和焦距。
S440、控制所述拍摄设备实时拍摄所述待检测设备运行中的图像和/或视频信息。
S450、如果监测到待检测设备发生故障时，判断所述拍摄设备是否正处于拍摄所述故障设备当前时刻的图像和/或视频信息的状态；若是，则执行S460，若否，则执行S470。
S460、控制拍摄设备对故障设备继续拍摄，获取故障设备当前时刻的图像和/或视频信息。
S470、根据所述故障设备发生故障时刻的位置信息和所述拍摄设备的位置信息更新所述拍摄设备的拍摄角度和焦距。
具体的，由于井下作业环境以及待检测设备自身运行过程中的损耗，待检测设备在运行过程中会有故障发生。如果所述拍摄设备没有处于拍摄所述故障设备当前时刻的图像和/或视频信息的状态，则根据故障设备发生故障时刻的位置信息和拍摄设备的位置信息更新拍摄设备的拍摄角度和焦距。其中，故障设备发生故障时刻的位置信息也可以是故障前一时刻和故障后一时刻的位置信息。
S480、控制调整后的所述拍摄设备拍摄故障设备的图像和/或视频信息。
具体的，根据拍摄设备更新后的拍摄角度和焦距对故障设备进行拍摄，获取故障设备的图像和/或视频信息。可选的，故障的图像和/或视频信息可以是故障设备停止运转的静止画面以及故障设备被破坏导致外形发生改变等。
S490、将故障设备的故障信息叠加至拍摄得到的故障设备的图像和/或视频的图像帧中，并发送至监控中心。
具体的，将故障设备的故障信息叠加至拍摄设备拍摄得到的故障设备的图像和/或视频的图像帧中。可选的，故障设备的故障信息和故障设备的图像和/或视频信息叠加后的结果可以是图像和/或视频的下方显示对应详细的故障信息，包括故障的类型和故障的位置，将显示结果发送至监控中心。
本发明实施例通过对待检测设备发生故障的情况进行检测，调整拍摄设备的拍摄角度和焦距，对故障设备进行拍摄，实现了对故障设备的故障信息和故障设备的图像和/或视频信息获取，并将其进行信息整合发送至监控中心供维修人员参考。
示例性的，为了使方案的表述易于理解，在上述实施例的基础上，将井下控制系统的故障方法应用于液压支架的控制系统中，对液压支架的控制系统中各设备的工作状态进行监控，并对设备出现故障时进行监测。图5是本发明实施例中的一种液压控制系统的结构示意图。如图5所示，液压支架的控制系统中包括地面和井下两个控制部分，地面部分包括地面监控中心，井下控制部分包括井下监控中心、矿用云台摄像仪和各液压支架及其控制子系统。其中，每个液压支架上安装有多个设备，各设备与液压支架控制子系统相连，每个液压支架和一个矿用云台摄像仪相连。各液压支架控制子系统用于监测各设备的运行状态，各矿用云台摄像仪用于将各设备的运行状态进行拍摄，运行状态包括各设备正常运行的状态和发生故障时的状态。各液压子系统、各矿用云台摄像仪和各设备之间可以进行通信，进行数据和信息的传输。将各液压支架控制子系统的运行状态监测结果和各设备的运行状态拍摄结果进行信息整合发送至井下监控中心，实现对各设备运行状态的监测。当设备发生故障时，也可以通过井下监控中心和地面监控中心实现对设备的监测，工作人员根据监测结果及时对设备的运行状态进行监测并对故障的设备进行维修，以保证液压控制系统正常作业。
实施例四
图6是本发明实施例四中提供的一种井下控制系统故障检测方法装置的结构图，具体包括：
获取模块610，用于实时获取井下控制系统中至少一个待检测设备的位置信息，并上报给监控中心；
控制模块620，用于控制拍摄设备实时获取待检测设备在运行中的图像和/或视频信息；
故障处理模块630，用于如果监测到所述待检测设备出现故障，将故障设备的故障信息叠加至故障设备的图像和/或视频的图像帧中，并发送至监控中心。
进一步的，还包括：
信息发送模块，用于在控制拍摄设备实时获取待检测设备在运行中的图像和/或视频信息之后，将所述待检测设备的位置信息叠加至所述待检测设备的图像和/或视频的图像帧中，并发送至监控中心。
进一步的，控制模块620包括：
位置获取单元，用于获取拍摄设备的位置信息；
调整单元，用于根据所述待检测设备的位置信息和所述拍摄设备的位置信息调整所述拍摄设备的拍摄角度和焦距；
第一拍摄单元，用于控制所述拍摄设备实时拍摄所述待检测设备运行中的图像和/或视频信息。
进一步的，故障处理模块630包括：
判断单元，用于如果监测到待检测设备发生故障时，判断所述拍摄设备是否正处于拍摄所述故障设备当前时刻的图像和/或视频信息的状态；
执行单元，用于当判断单元判断结果为否时，则根据所述故障设备发生故障时刻的位置信息和所述拍摄设备的位置信息更新所述拍摄设备的拍摄角度和焦距；
第二拍摄单元，用于控制调整后的所述拍摄设备拍摄故障设备的图像和/或视频信息；
故障发送单元，用于将故障设备的故障信息叠加至拍摄得到的故障设备的图像和/或视频的图像帧中，并发送至监控中心。
进一步的，所述故障信息包括所述故障设备的位置信息和故障类型。
本发明实施例提供的井下控制系统的故障检测装置可执行本发明任意实施例所提供的井下控制系统的故障检测方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种井下控制系统的故障检测方法，其特征在于，包括：
实时获取井下控制系统中至少一个待检测设备的位置信息，并上报给监控中心；
控制拍摄设备实时获取待检测设备在运行中的图像和/或视频信息；
如果监测到所述待检测设备出现故障，将故障设备的故障信息叠加至故障设备的图像和/或视频的图像帧中，并发送至监控中心。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制拍摄设备实时获取待检测设备在运行中的图像和/或视频信息之后，还包括：
将所述待检测设备的位置信息叠加至所述待检测设备的图像和/或视频的图像帧中，并发送至监控中心。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制拍摄设备实时获取待检测设备在运行中的图像和/或视频信息包括：
获取拍摄设备的位置信息；
根据所述待检测设备的位置信息和所述拍摄设备的位置信息调整所述拍摄设备的拍摄角度和焦距；
控制所述拍摄设备实时拍摄所述待检测设备运行中的图像和/或视频信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，如果监测到所述待检测设备出现故障，将故障设备的故障信息叠加至故障设备的图像和/或视频的图像帧中，并发送至监控中心包括：
如果监测到待检测设备发生故障时，判断所述拍摄设备是否正处于拍摄所述故障设备当前时刻的图像和/或视频信息的状态；若否，则根据所述故障设备发生故障时刻的位置信息和所述拍摄设备的位置信息更新所述拍摄设备的拍摄角度和焦距；
控制调整后的所述拍摄设备拍摄故障设备的图像和/或视频信息；
将故障设备的故障信息叠加至拍摄得到的故障设备的图像和/或视频的图像帧中，并发送至监控中心。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述故障信息包括所述故障设备的位置信息和故障类型。
6.一种井下控制系统的故障检测装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于实时获取井下控制系统中至少一个待检测设备的位置信息，并上报给监控中心；
控制模块，用于控制拍摄设备实时获取待检测设备在运行中的图像和/或视频信息；
故障处理模块，用于如果监测到所述待检测设备出现故障，将故障设备的故障信息叠加至故障设备的图像和/或视频的图像帧中，并发送至监控中心。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：
信息发送模块，用于在控制拍摄设备实时获取待检测设备在运行中的图像和/或视频信息之后，将所述待检测设备的位置信息叠加至所述待检测设备的图像和/或视频的图像帧中，并发送至监控中心。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制模块包括：
位置获取单元，用于获取拍摄设备的位置信息；
调整单元，用于根据所述待检测设备的位置信息和所述拍摄设备的位置信息调整所述拍摄设备的拍摄角度和焦距；
第一拍摄单元，用于控制所述拍摄设备实时拍摄所述待检测设备运行中的图像和/或视频信息。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述故障处理模块包括：
判断单元，用于如果监测到待检测设备发生故障时，判断所述拍摄设备是否正处于拍摄所述故障设备当前时刻的图像和/或视频信息的状态；
执行单元，用于当判断单元判断结果为否时，则根据所述故障设备发生故障时刻的位置信息和所述拍摄设备的位置信息更新所述拍摄设备的拍摄角度和焦距；
第二拍摄单元，用于控制调整后的所述拍摄设备拍摄故障设备的图像和/或视频信息；
故障发送单元，用于将故障设备的故障信息叠加至拍摄得到的故障设备的图像和/或视频的图像帧中，并发送至监控中心。
10.根据权利要求6至9任一项所述的方法，其特征在于，所述故障信息包括所述故障设备的位置信息和故障类型。
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