CN107493455A - 一种煤矿数据采集分析系统 - Google Patents
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Abstract
一种煤矿数据采集分析系统，属于矿井数据采集分析领域，包括防爆壳、电池、数据存储分析装置以及与数据存储分析装置相连接的摄像机，所述数据存储分析装置设有若干以太网接口、若干可复用串口、处理器、内存以及辅存储器，数据存储分析装置安装有数据采集存储分析软件。将数据存储分析装置与井下皮带控制系统PLC、井下供电系统数据通信管理机、井下排水系统PLC等各类控制器连接，将工业防爆IPC摄像机安装于各个需要监控的地点，数据存储分析装置采集、储存并分析各类井下信息数据和监控视频，不间断地掌握了各生产环节的实际运行状况，防止了各类数据的丢失，并提高了自动化程度，为设备的检查、维修提供了指导。
Description
技术领域
本发明属于矿井数据采集分析领域，具体地说是一种煤矿数据采集分析系统。
背景技术
在现代化的煤矿开采中，井下各类信息的采集为煤矿安全高效的运行提供了保障，通过信息的采集，可以很好地掌握井下生产各个环节的运行情况。目前煤矿各生产系统普遍采用软件方式对现场生产数据进行采集，各PLC厂家通过以太网或现场总线的方式连接至控制网，通过各自独立的软件驱动或OPC、MODBUS等通用协议实现数据采集功能。
该方式具有以下问题：
1、软件连接方式无法实现稳定可靠的数据采集连接。软件数据采集受网络质量影响较大，一旦网络发生拥堵，会造成软件连接中断且无法自动恢复，需要由维护人员人工干预实现软件重连。
2、软件数据采集不具备数据存储转发功能。一旦网络中断，势必造成中断时间内的生产数据丢失。
3、没有视频实时监控，系统自身无法通过对视频数据的处理、分析来掌握设备的运行情况。
目前，为了实时掌握井下各个作业点的工作情况，各大矿井都安装了视频监控系统。利用视频监控系统，地面工作人员能够直观监视和记录井下工作现场的安全生产情况，能及时发现部分安全隐患，也能为事后事故分析提供第一手图像资料。但是，单靠人工全天候监控每路视频实际很难做到。
发明内容
为了解决现有煤矿数据采集系统数据不稳定、功能不全面的问题，本发明提供了一种煤矿数据采集分析系统，加强了数据采集系统的稳定性，并且能实现存储转发功能，确保生产数据完整性、连续性。还可以进行实时影像监控并通过对视频数据的处理、分析来掌握设备的运行情况，以指导维修、进行预警。
本发明是通过下述技术方案来实现的：
一种煤矿数据采集分析系统，其特征是，包括防爆壳、电池、数据存储分析装置以及与数据存储分析装置相连接的摄像机，所述数据存储分析装置设有若干以太网接口、若干可复用串口、处理器、内存以及辅存储器，数据存储分析装置安装有数据采集存储分析软件，所述数据采集存储分析软件包括数据自动储存模块、数据分析模块以及智能视频分析模块，所述数据自动储存模块将各类实时数据存入辅存储器内，所述数据分析模块通过将各类实时数据与数据库中存储的正常数据进行对比的方法来分析实时数据是否正常，所述智能视频分析模块通过将视频中相邻两帧图像进行像素相减的方法检索视频中的移动物体、通过采用和数据库中存储的正常图像进行对比的方法来检测指定区域的异常物体。
优选的，检索移动物体算法具体流程如下：第一步，摄像头实时采集图像并存入内存，设在t时刻采集图像为Pt（u,v），其中u和v分别为图像像素点的行坐标和列坐标；第二步，对采集的图像进行平滑滤波处理，排除噪声干扰；第三步，将内存中当前时刻的图像Pt（u,v）和前一时刻的图像Pt-1（u,v）进行像素相减，得到新的图像P’（u,v）；第四步，对新获取的图像P’（u,v）进行遍历阈值判断，处理为二值图像，阈值T由井下具体环境确定，需要现场调试；第五步，二值化后的图像会将固态场景下的移动物体捕捉到，进行最小外接矩形显示，即可将移动物体标定出红色警戒框。
优选的，检测指定区域的异常物体时采用高斯混合模型对监控视频进行前后景分割，提取有效目标，主要步骤如下：第一步，对原始图像进行高斯平滑，减少噪声影响，得到平滑后的图像；第二步，对平滑后的图像序列使用高斯混合模型建模，检测运动前景，对检测前景图像进行闭操作，获得前景图像；第三步，去除单像素连通域。
优选的，摄像机为工业防爆IPC摄像机。
优选的，可复用串口为可复用RS232/485串口。
本发明的有益效果是：实现了数据存储功能，加强了数据采集系统的稳定性，确保生产数据完整性、连续性。实现了信息数据的实时分析，可随时掌握设备实时运行情况，还可以进行实时影像监控并通过对视频数据的处理、分析来掌握设备的运行情况，以指导维修、进行预警。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式做进一步说明。
一种煤矿数据采集分析系统，包括防爆壳、电池、数据存储分析装置以及与数据存储分析装置相连接的工业防爆IPC摄像机，所述数据存储分析装置设有若干以太网接口、若干可复用RS232/485串口、处理器、内存以及辅存储器，数据存储分析装置安装有数据采集存储分析软件，所述数据采集存储分析软件包括数据自动储存模块、数据分析模块以及智能视频分析模块，所述数据自动储存模块将各类实时数据存入辅存储器内，所述数据分析模块通过将各类实时数据与数据库中存储的正常数据进行对比的方法来分析实时数据是否正常，所述智能视频分析模块通过将视频中相邻两帧图像进行像素相减的方法检索视频中的移动物体、通过采用和数据库中存储的正常图像进行对比的方法来检测指定区域的异常物体。
检索移动物体算法具体流程如下：
第1步：摄像头实时采集图像并存入内存，设在t时刻采集图像为Pt（u,v），其中u和v分别为图像像素点的行坐标和列坐标。
第2步：对采集的图像进行平滑滤波处理，排除噪声干扰。
第3步：将内存中当前时刻的图像Pt（u,v）和前一时刻的图像Pt-1（u,v）进行像素相减，得到新的图像P’（u,v）。
第4步：对新获取的图像P’（u,v）进行遍历阈值判断，处理为二值图像，阈值T由井下具体环境确定，需要现场调试。
第5步：二值化后的图像会将固态场景下的移动物体捕捉到，进行最小外接矩形显示，即可将移动物体标定出红色警戒框。
检测指定区域的异常物体时采用高斯混合模型对监控视频进行前后景分割，提取有效目标，主要步骤如下：
第1步：对原始图像进行高斯平滑，减少噪声影响，得到平滑后的图像。
第2步：对平滑后的图像序列使用高斯混合模型建模，检测运动前景，对检测前景图像进行闭操作，获得前景图像。
第3步：去除单像素连通域。
将这种煤矿数据采集分析系统的数据存储分析装置与井下皮带控制系统PLC、井下供电系统数据通信管理机、井下排水系统PLC等各类控制器连接，实时采集各类信息数据，将工业防爆IPC摄像机安装于各个需要监控的地点，数据存储分析装置采集、储存并分析各类井下信息数据和监控视频，不间断地掌握了各生产环节的实际运行状况，防止了各类数据的丢失，并提高了自动化程度，为设备的检查、维修提供了指导。
Claims (5)
1.一种煤矿数据采集分析系统，其特征是，包括防爆壳、电池、数据存储分析装置以及与数据存储分析装置相连接的摄像机，所述数据存储分析装置设有若干以太网接口、若干可复用串口、处理器、内存以及辅存储器，数据存储分析装置安装有数据采集存储分析软件，所述数据采集存储分析软件包括数据自动储存模块、数据分析模块以及智能视频分析模块，所述数据自动储存模块将各类实时数据存入辅存储器内，所述数据分析模块通过将各类实时数据与数据库中存储的正常数据进行对比的方法来分析实时数据是否正常，所述智能视频分析模块通过将视频中相邻两帧图像进行像素相减的方法检索视频中的移动物体、通过采用和数据库中存储的正常图像进行对比的方法来检测指定区域的异常物体。
2.根据权利要求1所述的煤矿数据采集分析系统，其特征在于，检索移动物体算法具体流程如下：第一步，摄像头实时采集图像并存入内存，设在t时刻采集图像为Pt（u,v），其中u和v分别为图像像素点的行坐标和列坐标；第二步，对采集的图像进行平滑滤波处理，排除噪声干扰；第三步，将内存中当前时刻的图像Pt（u,v）和前一时刻的图像Pt-1（u,v）进行像素相减，得到新的图像P’（u,v）；第四步，对新获取的图像P’（u,v）进行遍历阈值判断，处理为二值图像，阈值T由井下具体环境确定，需要现场调试；第五步，二值化后的图像会将固态场景下的移动物体捕捉到，进行最小外接矩形显示，即可将移动物体标定出红色警戒框。
3.根据权利要求1所述的煤矿数据采集分析系统，其特征在于，检测指定区域的异常物体时采用高斯混合模型对监控视频进行前后景分割，提取有效目标，主要步骤如下：第一步，对原始图像进行高斯平滑，减少噪声影响，得到平滑后的图像；第二步，对平滑后的图像序列使用高斯混合模型建模，检测运动前景，对检测前景图像进行闭操作，获得前景图像；第三步，去除单像素连通域。
4.根据权利要求1所述的煤矿数据采集分析系统，其特征在于，摄像机为工业防爆IPC摄像机。
5.根据权利要求1所述的煤矿数据采集分析系统，其特征在于，可复用串口为可复用RS232/485串口。
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