CN109672865B - 一种井下绞车位置视频跟踪系统及跟踪方法 - Google Patents

一种井下绞车位置视频跟踪系统及跟踪方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种井下绞车位置视频跟踪系统及跟踪方法，系统包括前端摄像机、传感器监测设备、中心控制设备和工业以太网系统，前端摄像机负责采集现场实时图像及音频或视频信号，以光网络传输方式将视频传输到中心控制设备；传感器监测设备用于采集绞车运行里程传输给中心控制设备；中心控制设备对接收的图像及音频或视频信号进行处理、存储和显示，并根据传感器检测设备采集的绞车运行里程以及绞车滚筒直径计算绞车位置信息，工业以太网系统用于信息的传输。本发明可以先实现监控画面实时切换，绞车位置实时监控，并实时记录绞车录像。

Description

一种井下绞车位置视频跟踪系统及跟踪方法
技术领域
本发明涉及矿用视频设备和监控方法，特别是涉及一种井下绞车位置视频跟踪系统及跟踪方法。
背景技术
目前煤矿井下斜巷运输绞车司机只是通过绞车系统的自身位置信号对车辆状态进行监测，无法对绞车运行状态进行视觉上的实时监视，某种程度上存在盲开问题。
(一)绞车运输车辆常出现车辆掉轨，翻车、撞车等事故，影响运输安全。
(二)偏盘口人员及车场位置有工作人员，绞车司机无法看到现场人员活动情况。
(三)道岔、挡车器、阻车器、防跑车装置等通过人工或自动控制，校核司机无法看到真实情况。
目前，针对绞车司机盲开的问题，通常解决办法在斜巷安装防爆摄像机，通过隔爆计算机显示固定位监控画面。但存在以下问题：
1、隔爆计算机显示监控画面多，造成监控点图像小；
2、绞车司机无法根据绞车位置准确看到实时图像。
发明内容
发明目的：为解决现有技术的不足，提供一种井下绞车位置视频跟踪系统及跟踪方法。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种井下绞车位置视频跟踪系统，包括前端摄像机、传感器监测设备、中心控制设备和工业以太网系统，前端摄像机负责采集现场实时图像及音频或视频信号，以光网络传输方式将视频传输到中心控制设备；传感器监测设备用于采集绞车运行里程传输给中心控制设备；中心控制设备对接收的图像及音频或视频信号进行处理、存储和显示，并根据传感器检测设备采集的绞车运行里程以及绞车滚筒直径计算绞车位置信息，工业以太网系统用于信息的传输。
可选的，前端摄像机包括矿用音视频一体化摄像仪，安装于绞车轨道沿线上的偏盘口、道岔、挡车栏、阻车器或变坡点位置。
可选的，传感器监测设备包括矿用本安型旋转脉冲编码器和接近开关，矿用本安型旋转脉冲编码器安装于绞车轴承处，接近开关安装于绞车进度尺0点和最高量程处；矿用本安型旋转脉冲编码器采集绞车实际行驶位置，接近开关采集绞车位置校准点信息；当绞车移动到0点位置时，0点位置接近开关动作，并将中心控制设备计算后位置信息置0；当绞车移动到最高量程处时，最高量程处位置接近开关动作，并将中心控制设备计算后位置信息置为最高量程。
可选的，中心控制设备安装于绞车操作室，包括隔爆网络接口、隔爆计算机和胶封兼本安型显示器，隔爆网络接口接收矿用本安型旋转脉冲编码器脉冲信号并计算出绞车位置，经隔爆计算机在胶封兼本安型显示器显示前端摄像机的图像或音视频信息。
可选的，隔爆网络接口根据绞车滚筒直径和矿用本安型旋转脉冲编码器正向脉冲数量计算出绞车位置；计算公式为：
绞车位置＝n*π*d2/4/1000；
其中，n表示矿用本安型旋转脉冲编码器正向脉冲数量，d表示绞车滚筒直径；
隔爆计算机根据绞车行程与固定的所有前端摄像机实际位置比较，当绞车运行至某一前端摄像机位置正负一定距离时，胶封兼本安型显示器显示当前位置摄像机图像并启动监听，使绞车司机能看到绞车图像并听到绞车运行沿线声音，绞车司机根据视频图像进行来操控绞车运行。
本发明还提供了一种井下绞车位置的视频跟踪方法，包括以下步骤：
(1)前端摄像机采集绞车运行位置视频、声音信息，通过光缆传输方式将视频传输到隔爆网络接口；
(2)传感器监测设备采集绞车行驶位置和行程位置，并通过数据线传输至隔爆网络接口；
(3)隔爆网络接口根据需要将数据处理后传输至隔爆计算机；
(4)隔爆计算机根据隔爆网络接口计算后的数据信息，实时显示绞车所在图像及位置；
(5)操作人员根据处理后的视频画面控制绞车运行。
进一步的，步骤(2)具体为：
(21)本安型旋转脉冲编码器获取绞车所处位置数据；
选定绞车起始位置为原点，当绞车电机上电，电机转动带动矿用本安型旋转脉冲编码器旋转，矿用本安型旋转脉冲编码器给中心控制设备发送脉冲信号和方向信息；
(22)矿用一般型接近开关YJ-100B进行距离误差的矫正；
当绞车移动到0点位置时，0点位置接近开关动作，并将中心控制设备计算后位置信息置0；当绞车移动到最高量程处时，最高量程处位置接近开关动作，并将中心控制设备计算后位置信息置为最高量程。
进一步的，步骤(3)具体为：
隔爆网络接口中安装有可编程控制器，可编程控制器接受矿用本安型旋转脉冲编码器脉冲信号并记录脉冲数量，根据绞车滚筒直径和矿用本安型旋转脉冲编码器正向脉冲数量计算出绞车位置；
绞车位置＝n*π*d2/4/1000；
其中，n表示矿用本安型旋转脉冲编码器正向脉冲数量，d表示绞车滚筒直径；
隔爆计算机根据绞车行程与固定的所有前端摄像机实际位置比较，当绞车运行至某一前端摄像机位置正负一定距离时，隔爆计算机通过胶封兼本安型显示器显示前端摄像机图像并启动监听。
进一步的，步骤(4)具体为：操作人员根据显示的图像信息和监听的视频，能够看到绞车图像并听到绞车运行沿线声音，并根据视频图像进行来操控绞车运行；若发现异常情况人为控制绞车停止。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、监控画面实时切换
可根据绞车位置，实时自动切换监控主画面，避免常规监控多画面，无法及时查看绞车运行画面的尴尬局面；绞车司机可在绞车控制室内通过计算机直接监控梭车经过挡车栏或者进入偏口、车场等动态情况，并将盲开变为可视化开车，更方便的指挥现场作业，并且提高了安全性，避免意外事故的发生。
2、绞车位置实时监控
通过传感器可实时监测到绞车的实时位置信息，在软件平台上以图形化方式实时显示车辆的具体位置以及位置数据，配合绞车控制系统作为辅助运行工具。
3、实时记录绞车录像
系统使用的数字摄像机技术，现场人员可以很方便的对车的运行情况进行全天候24小时实时记录，同样也可以方便的对记录的运行数据录像信息进行检索回放等操作，重现设定时间内的实际运行过程，且系统数据记录存储时间不少于30天。
附图说明
图1是本发明系统结构示意图；
图2是本发明系统结构连接关系示意图；
图3是本发明方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1和2所示，一种井下绞车位置视频跟踪系统，包括前端摄像机S01、传感器监测设备S07、中心控制设备和工业以太网系统S05，其中：
前端摄像机有多个，主要由矿用音视频一体化摄像仪组成，分别安装于绞车轨道沿线上的偏盘口、道岔、挡车栏、阻车器或比较重要的变坡点位置，主要负责采集现场实时图像及音频(视频信号)，以光网络传输方式将视频传输到中心控制设备。
传感器监测设备包括矿用本安型旋转脉冲编码器和矿用一般型接近开关，用于采集矿车运行里程。矿用本安型旋转脉冲编码器安装于绞车轴承处，接近开关安装于绞车进度尺0点和最高量程处。矿用本安型旋转脉冲编码器采集绞车实际行驶位置，接近开关采集绞车位置校准点信息，绞车移动到0点位置此时0点位置接近开关动作(信号类型为开关量)将中心控制设备计算后位置信息置0；绞车移动到最高量程处此时最高量程处位置接近开关动作(信号类型为开关量)，并将中心控制设备计算后位置信息置为最高量程；
绞车向下移动时绞车行程由0开始增加，具体处理方法为：选定绞车起始位置为原点，当绞车电机上电，电机转动带动矿用本安型旋转脉冲编码器旋转，矿用本安型旋转脉冲编码器给中心控制设备发送脉冲信号和方向信息(旋转1周发送1000个脉冲给中心控制设备，方向信息由旋转编码器的AB相先后顺序判读，此项原理请看旋转编码器原理相关资料)，中心控制设备根据绞车滚筒直径、矿用本安型旋转脉冲编码器正向脉冲数量计算出绞车位置；
绞车位置＝n*π*d2/4/1000；
其中，n表示矿用本安型旋转脉冲编码器正向脉冲数量，d表示绞车滚筒直径。
中心控制设备根据绞车行程与固定的所有前端摄像机实际位置比较，当绞车运行至某一前端摄像机位置正负一定距离时(该距离在隔爆计算机软件参数设置页面设置，可设置0至100m范围，如绞车正向运行则为负，绞车反向运行时则为正)，中心控制设备显示当前位置摄像机图像并启动监听，使绞车司机能看到绞车图像并听到绞车运行沿线声音，绞车司机根据视频图像进行来操控绞车运行。
中心控制设备由隔爆网络接口S02、隔爆计算机S03、胶封兼本安型显示器S04组成，隔爆网络接口接收矿用本安型旋转脉冲编码器脉冲信号并根据上述公式计算出绞车位置，胶封兼本安型显示器显示前端摄像机的音视频信息，中心控制设备安装于绞车操作室。
图示中现有网络指客户已建成的以太网平台，地面视频系统S06是指矿上已建成的视频平台如海康的8700平台(详细功能请参考海康威视厂家的8700平台功能)，本文中接入地面视频系统主要功能用到视频图像存储。
本实施例中，前端摄像机采用矿用隔爆兼本安型摄像仪KBA127(A)，厂家为南京北路自动化系统有限责任公司，其参数为：
Figure BDA0001921502850000051
尺寸：长(mm)×直径(mm)＝385.5×Φ140，
Figure BDA0001921502850000052
重量：约7kg，
Figure BDA0001921502850000053
工作电压：AC 100-240，
Figure BDA0001921502850000054
输入视在功率：30VA，
Figure BDA0001921502850000055
分辨率：1080P(MAX)，
Figure BDA0001921502850000056
光接口：2个，
Figure BDA0001921502850000057
光接口形式：FC，
Figure BDA0001921502850000058
工作波长：1310nm，1550nm，
Figure BDA0001921502850000059
光纤模式：单模，光信号功率(dBm)：-12～-3，
Figure BDA00019215028500000510
光信号类别：视频光信号。
矿用本安型旋转脉冲编码器采用BQH-12ZD型号，厂家无要求，矿用一般型接近开关采用YJ-100B型号，厂家无要求。
隔爆网络接口采用KJJ85型号，厂家为南京北路自动化系统有限责任公司。
隔爆计算机采用矿用隔爆兼本安型计算机KJD127(B)，厂家为南京北路自动化系统有限责任公司。实际为电脑主机需与显示器共同使用。
胶封兼本安显示器为矿用浇封兼本安型显示器XEH127型号，厂家为南京北路自动化系统有限责任公司。即为井下用显示器；显示尺寸为24寸，分辨率为1920*1080，声音输出：自带喇叭，供电电压127V，传输接口RJ45。
现有网络传输系统及地面视频系统为可选功能部分。
如图3所示，一种井下绞车位置的视频跟踪方法，包括以下步骤：
(1)前端摄像机采集绞车运行位置视频、声音信息，通过光缆传输方式将视频传输到隔爆网络接口；
(2)传感器监测设备采集绞车行驶位置和行程位置，并通过数据线传输至隔爆网络接口；具体包括：
(21)本安型旋转脉冲编码器获取绞车所处位置数据；
选定绞车起始位置为原点，(原点即为0点位置)当绞车电机上电，电机转动带动矿用本安型旋转脉冲编码器旋转，矿用本安型旋转脉冲编码器给中心控制设备发送脉冲信号和方向信息；
(22)矿用一般型接近开关YJ-100B进行距离误差的矫正；
绞车移动到0点位置此时0点位置接近开关动作(信号类型为开关量)，并将中心控制设备计算后位置信息置0；绞车移动到最高量程处此时最高量程处位置接近开关动作(信号类型为开关量)，并将中心控制设备计算后位置信息置为最高量程。
(3)隔爆网络接口根据需要将数据处理后传输至隔爆计算机，隔爆计算机根据隔爆网络接口计算后的数据信息，实时显示绞车所在图像及位置；
隔爆网络接口中安装有可编程控制器，可编程控制器可以接受矿用本安型旋转脉冲编码器脉冲信号并记录脉冲数量，根据绞车滚筒直径、矿用本安型旋转脉冲编码器正向脉冲数量计算出绞车位置；
绞车位置＝n*π*d2/4/1000；
其中，n表示矿用本安型旋转脉冲编码器正向脉冲数量，d表示绞车滚筒直径。
隔爆计算机将实际计算出的绞车位置(绞车行程)与前端摄像机的位置比较后，当绞车运行至某一前端摄像机位置正负一定距离时(该距离在隔爆计算机软件参数设置页面设置，可设置0至100m范围，如绞车正向运行则为负，绞车反向运行时则为正)，得出离实际绞车最近的前端摄像机，隔爆计算机软件通过控制胶封兼本安型显示器显示出前端摄像机图像并启动监听。
(4)操作人员根据处理后的视频画面控制绞车运行
操作人员根据显示的图像信息和监听的视频，能够看到绞车图像并听到绞车运行沿线声音，并根据视频图像进行来操控绞车运行；若发现异常情况可以认为控制绞车停止。
综上，本发明将控制和视频联动，控制对象与对应视频、声音同画面显示，对斜巷重要位置进行实时监控，避免安全事故和人员违规操作，实现了斜巷、道岔、挡车栏、偏口、车场实时视频监控并存储记录；解决绞车司机盲开问题。

Claims (4)

1.一种井下绞车位置视频跟踪系统，其特征在于：包括前端摄像机、传感器监测设备、中心控制设备和工业以太网系统，前端摄像机负责采集现场实时图像及音频或视频信号，以光网络传输方式将视频传输到中心控制设备；传感器监测设备用于采集绞车运行里程传输给中心控制设备；中心控制设备对接收的图像及音频或视频信号进行处理、存储和显示，并根据传感器检测设备采集的绞车运行里程以及绞车滚筒直径计算绞车位置信息，工业以太网系统用于信息的传输；
传感器监测设备包括矿用本安型旋转脉冲编码器和接近开关，矿用本安型旋转脉冲编码器安装于绞车轴承处，接近开关安装于绞车进度尺0点和最高量程处；矿用本安型旋转脉冲编码器采集绞车实际行驶位置，接近开关采集绞车位置校准点信息；当绞车移动到0点位置时，0点位置接近开关动作，并将中心控制设备计算后位置信息置0；当绞车移动到最高量程处时，最高量程处位置接近开关动作，并将中心控制设备计算后位置信息置为最高量程；
中心控制设备安装于绞车操作室，包括隔爆网络接口、隔爆计算机和胶封兼本安型显示器，隔爆网络接口接收矿用本安型旋转脉冲编码器脉冲信号并计算出绞车位置，经隔爆计算机在胶封兼本安型显示器显示前端摄像机的图像或音视频信息；
隔爆网络接口根据绞车滚筒直径和矿用本安型旋转脉冲编码器正向脉冲数量计算出绞车位置；计算公式为：
绞车位置＝n*π*d2/4/1000；
其中，n表示矿用本安型旋转脉冲编码器正向脉冲数量，d表示绞车滚筒直径；
隔爆计算机根据绞车行程与固定的所有前端摄像机实际位置比较，当绞车运行至某一前端摄像机位置正负一定距离时，胶封兼本安型显示器显示当前位置摄像机图像并启动监听，使绞车司机能看到绞车图像并听到绞车运行沿线声音，绞车司机根据视频图像进行来操控绞车运行。
2.根据权利要求1所述的一种井下绞车位置视频跟踪系统，其特征在于：前端摄像机包括矿用音视频一体化摄像仪，安装于绞车轨道沿线上的偏盘口、道岔、挡车栏、阻车器或变坡点位置。
3.根据权利要求1所述的一种井下绞车位置视频跟踪系统，其特征在于：该系统还包括地面视频系统，用于视频图像存储。
4.一种井下绞车位置的视频跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)前端摄像机采集绞车运行位置视频、声音信息，通过光缆传输方式将视频传输到隔爆网络接口；
(2)传感器监测设备采集绞车行驶位置和行程位置，并通过数据线传输至隔爆网络接口；具体为：
(21)本安型旋转脉冲编码器获取绞车所处位置数据；
选定绞车起始位置为原点，当绞车电机上电，电机转动带动矿用本安型旋转脉冲编码器旋转，矿用本安型旋转脉冲编码器给中心控制设备发送脉冲信号和方向信息；
(22)矿用一般型接近开关YJ-100B进行距离误差的矫正；
当绞车移动到0点位置时，0点位置接近开关动作，并将中心控制设备计算后位置信息置0；当绞车移动到最高量程处时，最高量程处位置接近开关动作，并将中心控制设备计算后位置信息置为最高量程；
(3)隔爆网络接口根据需要将数据处理后传输至隔爆计算机，隔爆计算机根据隔爆网络接口计算后的数据信息，实时显示绞车所在图像及位置；具体为：
隔爆网络接口中安装有可编程控制器，可编程控制器接受矿用本安型旋转脉冲编码器脉冲信号并记录脉冲数量，根据绞车滚筒直径和矿用本安型旋转脉冲编码器正向脉冲数量计算出绞车位置；
绞车位置＝n*π*d2/4/1000；
其中，n表示矿用本安型旋转脉冲编码器正向脉冲数量，d表示绞车滚筒直径；
隔爆计算机根据绞车行程与固定的所有前端摄像机实际位置比较，当绞车运行至某一前端摄像机位置正负一定距离时，隔爆计算机通过胶封兼本安型显示器显示前端摄像机图像并启动监听；
(4)操作人员根据处理后的视频画面控制绞车运行；具体为：
操作人员根据显示的图像信息和监听的视频，能够看到绞车图像并听到绞车运行沿线声音，并根据视频图像进行来操控绞车运行；若发现异常情况人为控制绞车停止。
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