CN108663955A - 基于计算机视觉的井下皮带控制方法及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于计算机视觉的井下皮带控制方法和系统，用于对皮带运输机的转速进行动态控制，该方法包括：获取所述皮带运输机特定区域的图像信息；对所述图像信息进行分析并获取所述皮带运输机上的煤流量信息；根据所述煤流量信息生成变频器控制信号，根据所述变频器控制信号对所述皮带运输机进行控制。本发明提供的一种基于计算机视觉的井下皮带控制方法及控制系统，通过图像采集单元对皮带上的煤物料进行视频采集，然后进一步对采集到的图像信息进行处理以获得煤流量信息，继而通过变频器对皮带运输机转速进行智能控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制方法，特别是一种基于计算机视觉的井下皮带控制方法及控制系统。
背景技术
目前，对于煤矿井下的环境的采煤输送主要依靠皮带运输完成。传统皮带机的带式传送机在启动过程中对电网、电动机、减速机、皮带冲击严重，重负载时启动困难。运行过程中轻载、空载时，对电动机、减速机、滚筒、托辊、胶带等设备造成不必要的磨损和电能消耗；设计富余量大，电动机常处于低效率工作状态，无法调整速度，控制精度低，安全保护和监测环节不完善，安全可靠性差，维护工作量大，而且运行不经济。
由此可以看出，目前现有技术中针对井下皮带运输机的控制方法急需改进。
发明内容
鉴于现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种基于计算机视觉的井下皮带控制方法及控制系统。
为了实现上述目的，本发明提供的一种基于计算机视觉的井下皮带控制方法，用于对皮带运输机的转速进行动态控制，包括：
获取所述皮带运输机特定区域的图像信息；
对所述图像信息进行分析并获取所述皮带运输机上的煤流量信息；
根据所述煤流量信息生成变频器控制信号，根据所述变频器控制信号对所述皮带运输机进行控制。
作为优选，还包括根据所述煤流量信息向中心服务器、调度监控主机或集控中心主机发送提示信息。
作为优选，所述获取所述皮带运输机特定区域的图像信息，形成独立的两路视频流，两路所述视频流在提取图像帧时分别对应形成左眼图像帧和右眼图像帧。
作为优选，所述对所述图像信息进行分析并获取所述皮带运输机上的煤流量信息，包括：分别针对所述左眼图像帧或所述右眼图像帧进行预处理，其中，所述预处理包括：
将所述第一图像帧和所述第二图像帧转化为灰度图像；
进行直方图均衡化处理和/或进行中值滤波以消除图像中的部分噪声。
作为优选，所述对所述图像信息进行分析并获取所述皮带运输机上的煤流量信息，还包括，以预设帧数为间隔，从两路所述视频流中的另一路视频流中再抽取第三图像帧和第四图像帧；
分别计算所述第一图像帧和所述第三图像帧、以及所述第二图像帧和所述第四图像帧在所述皮带检测区域内对应位置处像素点之间的灰度差值，得到相应的灰度差分图像；
分别对每个所述灰度差分图像在所述皮带检测区域内的所有像素点的灰度值取平均值，得到相应的子检测量；
对所有的所述子检测量取平均值，得到检测量。
为了实现本发明的另一个目的，本发明提供了一种基于计算机视觉的井下皮带控制系统，用于对皮带运输机的转速进行动态控制，包括：
图像采集模块，其配置为用于获取所述皮带运输机特定区域的图像信息；
视频分析模块，其配置为对所述图像采集模块采集的所述图像信息进行分析并获取所述皮带运输机上的煤流量信息；
控制模块，其包括变频器和变频器控制单元，所述变频器控制单元配置为根据所述视频分析模块获得的煤流量信息生成变频器控制信号；所述变频器配置为根据所述变频器控制信号对所述皮带运输机进行控制。
作为优选，所述变频器控制单元通讯连接有一网络交换机，所述网络交换机配置为与中心服务器、调度监控主机或集控中心主机连接。
作为优选，所述图像采集模块包括两路独立进行视频采集的第一摄像头和第二摄像头。
作为优选，所述视频分析模块包括分别对所述第一摄像头和所述第二摄像头采集的图像信息进行分析的第一视频分析器和第二视频分析器。
与现有技术比较，本发明提供的一种基于计算机视觉的井下皮带控制方法及控制系统，通过图像采集单元对皮带上的煤物料进行视频采集，然后进一步对采集到的图像信息进行处理以获得煤流量信息，继而通过变频器对皮带运输机转速进行智能控制。
附图说明
图1为本发明的基于计算机视觉的井下皮带控制方法的基本流程图；
图2为本发明的基于计算机视觉的井下皮带控制系统的系统框图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本发明的这些和其它特性将会变得显而易见。
还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本发明进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本发明的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。
此后参照附图描述本发明的具体实施例；然而，应当理解，所发明的实施例仅仅是本发明的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以根据用户的历史的操作，判明真实的意图，避免不必要或多余的细节使得本发明模糊不清。因此，本文所发明的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本发明。
本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本发明的相同或不同实施例中的一个或多个。
如图1所示，本发明提供的一种基于计算机视觉的井下皮带控制方法，用于对皮带运输机的转速进行动态控制，包括：
S1、获取所述皮带运输机特定区域的图像信息；在这一步骤中，所述获取所述皮带运输机特定区域的图像信息，形成独立的两路视频流，两路所述视频流在提取图像帧时分别对应形成左眼图像帧和右眼图像帧。
S2、对所述图像信息进行分析并获取所述皮带运输机上的煤流量信息；在这一步骤中，所述对所述图像信息进行分析并获取所述皮带运输机上的煤流量信息，包括：分别针对所述左眼图像帧或所述右眼图像帧进行预处理，其中，所述预处理包括：将所述第一图像帧和所述第二图像帧转化为灰度图像；进行直方图均衡化处理和/或进行中值滤波以消除图像中的部分噪声。
在本实施例中，作为进一步优选，所述对所述图像信息进行分析并获取所述皮带运输机上的煤流量信息，还包括，以预设帧数为间隔，从两路所述视频流中的另一路视频流中再抽取第三图像帧和第四图像帧；分别计算所述第一图像帧和所述第三图像帧、以及所述第二图像帧和所述第四图像帧在所述皮带检测区域内对应位置处像素点之间的灰度差值，得到相应的灰度差分图像；分别对每个所述灰度差分图像在所述皮带检测区域内的所有像素点的灰度值取平均值，得到相应的子检测量；对所有的所述子检测量取平均值，得到检测量。
S3、根据所述煤流量信息生成变频器控制信号，根据所述变频器控制信号对所述皮带运输机进行控制。在这一步骤中，作为优选，还包括根据所述煤流量信息向中心服务器、调度监控主机或集控中心主机发送提示信息。
如图2所示，本发明的另一个实施方式提供的一种井下皮带运输机控制系统，用于对皮带运输机的转速进行动态控制，其包括：
图像采集模块，其配置为用于获取所述皮带运输机(图中未标识)特定区域的图像信息；在本实施例中，所述图像采集模块实际包括两路独立进行视频采集的第一摄像头9和第二摄像头10。在这里第一摄像头9和第二摄像头10可以作为互补而单独进行工作，也可以作为左眼图像和右眼图像用于最终的三维建模。实际使用当中，既可以以一定时间间隔采集图像，也可以采集获取视频流，然后再通过视频流获取特定图像帧，用于后续的图像分析。
视频分析模块，其配置为对所述图像采集模块采集的所述图像信息进行分析并获取所述皮带运输机上的煤流量信息；在本实施例中，对应于两路的图像采集，即对应于第一摄像头9和第二摄像头10，视频分析模块包括分别对所述第一摄像头9和所述第二摄像头10采集的图像信息进行分析的第一视频分析器7和第二视频分析器8。第一视频分析器7和第二视频分析器8实际为一具有处理计算功能的工控机或图形工作站，其可以依据配置对第一摄像头9和第二摄像头10采集的图像信息进行处理和分析，以最终获取到皮带运输机上的煤流量信息。
控制模块，其包括变频器1和变频器控制单元2，所述变频器控制单元2配置为根据所述视频分析模块获得的煤流量信息生成变频器控制信号；所述变频器1配置为根据所述变频器控制信号对所述皮带运输机进行控制。
另外，如图1所示，作为进一步优选，所述变频器控制单元2通讯连接有一网络交换机3，所述网络交换机3配置为与中心服务器3、调度监控主机4或集控中心主机5连接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.基于计算机视觉的井下皮带控制方法，用于对皮带运输机的转速进行动态控制，包括：
获取所述皮带运输机特定区域的图像信息；
对所述图像信息进行分析并获取所述皮带运输机上的煤流量信息；
根据所述煤流量信息生成变频器控制信号，根据所述变频器控制信号对所述皮带运输机进行控制。
2.如权利要求1所述的基于计算机视觉的井下皮带控制方法，其特征在于，还包括根据所述煤流量信息向中心服务器、调度监控主机或集控中心主机发送提示信息。
3.如权利要求1所述的基于计算机视觉的井下皮带控制方法，其特征在于，所述获取所述皮带运输机特定区域的图像信息，形成独立的两路视频流，两路所述视频流在提取图像帧时分别对应形成左眼图像帧和右眼图像帧。
4.如权利要求3所述的基于计算机视觉的井下皮带控制方法，其特征在于，所述对所述图像信息进行分析并获取所述皮带运输机上的煤流量信息，包括：分别针对所述左眼图像帧或所述右眼图像帧进行预处理，其中，所述预处理包括：
将所述第一图像帧和所述第二图像帧转化为灰度图像；
进行直方图均衡化处理和/或进行中值滤波以消除图像中的部分噪声。
5.如权利要求4所述的基于计算机视觉的井下皮带控制方法，其特征在于，所述对所述图像信息进行分析并获取所述皮带运输机上的煤流量信息，还包括，以预设帧数为间隔，从两路所述视频流中的另一路视频流中再抽取第三图像帧和第四图像帧；
分别计算所述第一图像帧和所述第三图像帧、以及所述第二图像帧和所述第四图像帧在所述皮带检测区域内对应位置处像素点之间的灰度差值，得到相应的灰度差分图像；
分别对每个所述灰度差分图像在所述皮带检测区域内的所有像素点的灰度值取平均值，得到相应的子检测量；
对所有的所述子检测量取平均值，得到检测量。
6.一种基于计算机视觉的井下皮带控制系统，用于对皮带运输机的转速进行动态控制，包括：
图像采集模块，其配置为用于获取所述皮带运输机特定区域的图像信息；
视频分析模块，其配置为对所述图像采集模块采集的所述图像信息进行分析并获取所述皮带运输机上的煤流量信息；
控制模块，其包括变频器和变频器控制单元，所述变频器控制单元配置为根据所述视频分析模块获得的煤流量信息生成变频器控制信号；所述变频器配置为根据所述变频器控制信号对所述皮带运输机进行控制。
7.如权利要求6所述的基于计算机视觉的井下皮带控制系统，其特征在于，所述变频器控制单元通讯连接有一网络交换机，所述网络交换机配置为与中心服务器、调度监控主机或集控中心主机连接。
8.如权利要求6所述的基于计算机视觉的井下皮带控制系统，其特征在于，所述图像采集模块包括两路独立进行视频采集的第一摄像头和第二摄像头。
9.如权利要求6所述的基于计算机视觉的井下皮带控制系统，其特征在于，所述视频分析模块包括分别对所述第一摄像头和所述第二摄像头采集的图像信息进行分析的第一视频分析器和第二视频分析器。
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