CN110439617A - 综采工作面超前支护支护距离监测预警方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了综采工作面超前支护支护距离监测预警方法、装置及系统，该方法包括：获取端头区域图像；在端头区域图像中识别煤壁和单体液压支柱；在非移动状态下，根据识别出的煤壁和单体液压支柱，确定第一排单体液压支柱与煤壁间的实际绘制距离大于标准绘制距离时，发出告警信息。本发明通过对支护距离超标的违章行进行有效监测，起到了监测预警的作用，更加可靠、及时，提高了煤矿的安全管理水平，一旦工作人员不按规程规定作业，则必须发出告警信息，避免工作人员的伤亡情况发生。
Description
技术领域
本发明实施例涉及煤矿安全技术领域，具体涉及综采工作面超前支护支护距离监测预警方法、装置及系统。
背景技术
综采工作面端头是综采工作面与回风巷道、运输巷道相连接的地方，即回采工作面与顺槽(顺槽一般包括运输顺槽和回风顺槽)交叉点处，此处区域特点为悬顶面积大，机械设备多，设备和人员出入频繁，特别是综采工作面端头处的顶板受采动影响压力集中，维护困难，易发生顶板事故。因此，综采工作面端头既是顶板管理的难点，也是顶板管理的重点。
超前支护是保证隧道工程开挖工作面稳定而采取的超前于开挖的辅助措施；目前，综采工作面端头超前支护主要有以下两种形式，液压支架、带帽式单体液压支柱。针对两端头采用单体液压支柱超前支护的综采工作面，具体支护方式是带帽单体液压支柱成排布置，每排m根，排距和间距各煤矿不同，随工作面设计及实际作业情况而定。《煤矿安全规程》第九十七条规定，采煤工作面所有安全出口与巷道连接处超前压力影响范围内必须加强支护，且加强支护的巷道长度不得小于20m，即由煤壁向综采工作面回采方向不小于20m。
单体液压支柱，是指利用液体压力产生工作阻力并实现升柱和卸载的单根可缩性支柱，供矿山支护用，由缸体、活柱、阀等零件组成，以专用油或高含水液压液(含乳化液)等为工作液。单体液压支柱回柱是指采煤机割煤前，需要将两端头本循环待割煤体处单体液压支柱回撤，为采煤机割煤创造作业空间，端头回柱必须保证先支后回，即顺着回采方向最后一排支柱先支设、而后靠近煤壁方向的支柱再回柱。超回柱是指未按规程规定回柱，一次性回撤一个班回采进尺的支柱，造成端头大面积、长时间空顶，容易导致两端头局部冒顶事故；此外，超前支护过程中，单体液压支柱距煤壁的支护距离同样需要在规定范围内，支护距离超标将会增加局部冒顶事故的发生概率，常规手段中，支护距离是否超标只能通过现场测量或者人眼观测的手段进行甄别，准确度低，对工人自觉规范作业要求较高。
因此，在综采工作面超前支护作业中，对操作工人支护距离超标现象进行监测，并在不规范作业发生时，对其进行有效的报警，避免两端头局部冒顶事故对工作人员的生命安全构成威胁的情况发生，成为本申请所要解决的技术问题。
发明内容
为此，本发明实施例提供综采工作面超前支护支护距离监测预警方法、装置及系统，以解决现有技术中无法实现当操作工人进行支护距离超标的违规操作时，无法对其进行有效的报警的技术问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，提供了综采工作面超前支护支护距离监测预警方法，该方法包括：
获取端头区域图像；
在端头区域图像中识别煤壁和单体液压支柱；
在非移动状态下，根据识别出的煤壁和单体液压支柱，确定第一排单体液压支柱与煤壁间的实际绘制距离大于标准绘制距离时，发出告警信息。
进一步地，所述标准绘制距离的确定方法，包括：
获取煤壁与第一排单体液压支柱的标准距离；
通过所述标准距离与比例尺求得所述标准绘制距离。
进一步地，所述比例尺的确定方法，包括：
获取煤壁与第一排单体液压支柱的实际距离；
通过所述实际距离与所述实际绘制距离求得比例尺。
进一步地，所述非移动状态的确定方法，具体包括：
将连续采集的所述端头区域图像进行比对，当采集到的第M+1帧图像中第一标识参数大于第M帧图像中所述第一标识参数，则判定液压支架处于移动状态；其中，M为大于1的正整数。
进一步地，在确定所述非移动状态之前，还包括：
按照预设规则从所述端头区域图像中提取预设数量的第一图像帧；
识别所述预设数量的第一图像帧中煤壁对应的图像特征；
并按照所述第一标识信息对所述煤壁进行标识；
根据所述第一标识信息，获取所述第一标识参数。
进一步地，所述非移动状态的确定方法，还包括：
将连续采集的所述端头区域的图像进行比对，当采集到的第M+1帧图像中第二标识参数不等于第M帧图像中所述第二标识参数，则判定单体液压支架处于移动状态，其中，M为大于1的正整数。
进一步地，在确定所述非移动状态之前，还包括：
按照预设规则从所述端头区域图像中提取预设数量的第二图像帧；
识别所述预设数量的第二图像帧中单体液压支柱对应的图像特征；
并按照所述第二标识信息对所述单体液压支柱进行标识；
根据所述第二标识信息，获取所述第二标识参数。
根据本发明实施例的第二方面，提供了综采工作面超前支护支护距离监测预警装置，该装置包括：
获取单元501、处理单元502。
获取单元501，用于获取端头区域图像；
处理单元502，用于在端头区域图像中识别煤壁和单体液压支柱；所述处理单元502还用于在非移动状态下，确定第一排单体液压支柱与煤壁间的实际绘制距离大于标准绘制距离时，发出告警信息。
进一步地，所述处理单元还用于，输入煤壁与第一排单体液压支柱的标准距离；
通过所述标准距离与比例尺求得所述标准绘制距离。
进一步地，所述处理单元还用于，输入煤壁与第一排单体液压支柱的实际距离；
通过所述实际距离与所述实际绘制距离求得比例尺。
进一步地，所述处理单元还用于，将连续采集的所述端头区域的图像进行比对，当采集到的第M+1帧图像中第一标识参数大于第M帧图像中所述第一标识参数，则判定处于液压支架移动状态；其中，M为大于1的正整数。
进一步地，所述处理单元还用于，按照预设规则从所述端头区域的图像中提取预设数量的图像；
识别所述预设数量的图像中煤壁对应的图像特征；
并按照所述第一标识信息对所述煤壁进行标识；
根据所述第一标识信息，获取所述第一标识参数。
进一步地，所述处理单元还用于，将连续采集的所述端头区域的图像进行比对，当采集到的第M+1帧图像中第二标识参数不等于第M帧图像中所述第二标识参数，则判定处于单体液压移动状态，其中，M为大于1的正整数。
进一步地，所述处理单元还用于，按照预设规则从所述端头区域的图像中提取预设数量的图像；
识别所述预设数量的图像中单体液压支柱对应的图像特征；
并按照所述第二标识信息对所述单体液压支柱进行标识；
根据所述第二标识信息，获取所述第二标识参数。
根据本发明实施例的第三方面，提供了综采工作面超前支护支护距离监测预警系统，该系统包括：
处理器、存储器和报警器；
所述存储器用于存储一个或多个程序指令；
所述处理器，用于运行一个或多个程序指令，用以执行如上述所述的方法。
根据本发明实施例的第四方面，提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质中包含一个或多个程序指令，一个或多个程序指令用于被综采工作面超前支护支护距离监测预警系统执行如上综采工作面超前支护支护距离监测预警方法中的任一方法步骤。
本发明实施例具有如下优点：通过对综采工作面超前支护作业中，支护距离超标行为的监测，解决了煤矿综采工作面超前支护时工作人员不按规程规定作业，有效监测第一排单体液压支柱与煤壁距离是否超过规定的标准距离，从而避免端头大面积、长时间空顶，减少由此而导致的端头局部冒顶事故的发生概率。通过对支护距离超标的违章行进行有效监测，本专利方法起到了监测预警的作用，更加可靠、及时，提高了煤矿的安全管理水平，一旦工作人员不按规程规定作业，则必须发出告警信息，避免工作人员的伤亡情况发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明提供的采煤机割煤时其中一种工作环境示意图；
图2为本发明实施例1提供的综采工作面超前支护支护距离监测预警方法流程示意图；
图3为本发明实施例2提供的综采工作面超前支护支护距离监测预警装置结构示意图；
图4为本发明实施例3提供的综采工作面超前支护支护距离监测预警系统结构示意图。
附图标记说明：
90-综采工作面，10-运输顺槽，11-转载机，12-声光报警器，20-回风顺槽，30-煤壁，31-采煤机，32-液压支架，41-第一图像采集装置，42-第二图像采集装置，50-单体液压支柱，60-刮板输送机，61-机头，62-机尾，获取单元501，处理单元502，处理器601，存储器602。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例1提供了综采工作面超前支护支护距离监测预警方法，在介绍本发明实施例方法之前，首先介绍该方法对应的其中一种应用环境。
结合图1所示，其为本发明提供的采煤机割煤时其中一种工作环境示意图，图中示出了综采工作面90，以及与综采工作面90相连通的运输顺槽10、回风顺槽20；所述综采工作面90构造为长臂通道形式，所述运输顺槽10、所述回风顺槽20分别与所述综采工作面90沿长度方向的两侧端头连通，优选的，所述运输顺槽10与所述回风顺槽20设置于所述综采工作面90沿长度方向的同侧，为了简化描述，本发明的以下实施例均以该种形式作为工作环境的基础形式进行阐述。
所述综采工作面90区域内设置有采煤机31、液压支架32、刮板输送机60，所述液压支架32用于对综采工作面90区域进行支护；所述采煤机31用于将煤体从煤壁30上割落下来；所述刮板输送机60用于把割落下来的煤块装载运输；所述刮板输送机60靠近所述运输顺槽10的端头为机头61，所述刮板输送机60靠近所述回风顺槽20的端头为机尾62；所述采煤机31由刮板输送机60的机尾62向机头61方向割煤，每完成一次割煤，所述采煤机31由所述刮板输送机60的机头61向机尾62方向返回，如此往复，从而保证整体割煤方向沿图1所示的回采方向进行。
所述运输顺槽10区域内设置有转载机11、至少一个单体液压支柱50；所述转载机11其中一端与所述刮板输送机60搭接，另一端与带式输送机的机尾相连，所述转载机11适于将所述刮板输送机60运出的煤炭，由巷道底板升高后，转送到带式输送机上；所述单体液压支柱50简称为单柱，在结构上与液压支架不同，它与金属铰接顶梁配套，供所述综采工作面90支护使用；也可供综采工作面90局部地区，如所述综采工作面90端头临时支护使用；通常，所述单体液压支柱50批量配合使用，且在使用过程中，应严格按支护规程操作，确保架设质量，要柱距、排距均匀，横成排，竖成行。
所述回风顺槽20区域内设置有至少一个单体液压支柱50，其与所述运输顺槽10区域内设置的所述单体液压支柱50结构形式及功能相同，在此不再赘述。
值得注意的是，由于本发明的重点并非保护上述各设备的结构形式，仅将上述设备作为本发明实施例方法的应用环境基础进行记载，因此，本发明不再对上述各设备的具体结构形式进行展开描述。
可选的，由于所述运输顺槽10与所述回风顺槽20内均设置有单体液压支柱50，所述运输顺槽10与所述回风顺槽20都包括超前支护区域，都需要根据采煤机割煤进程对单体液压支柱50进行支设与回柱；下面，将以运输顺槽10区域内的支护距离监测预警为例进行说明，而回风顺槽20区域内的支护距离监测预警，执行的方法步骤类似，在此不再赘述。
本发明提供的综采工作面超前支护支护距离监测预警方法基于图像采集装置实现，结合图1所示，所述图像采集装置包括：第一图像采集装置41，第二图像采集装置42；
所述第一图像采集装置41与所述第二图像采集装置42用于采集端头区域的图像，所述端头区域包括：运输顺槽10端头、回风顺槽20端头；
具体的，所述第一图像采集装置41安装在运输顺槽10端头的液压支架32的顶梁上，用于监测运输顺槽10端头单体液压支柱50的情况，并随液压支架前移；所述第二图像采集装置42安装在回风顺槽20端头的液压支架32的顶梁上，用于监测回风顺槽20端头单体液压支柱50的情况，并随液压支架前移；
所述第一图像采集装置41安装角度以能够同时监测到煤壁30与运输顺槽10端头的第一排单体液压支柱50为准；
所述第二图像采集装置42安装角度以能够同时监测到煤壁30与回风顺槽20端头的第一排单体液压支柱50为准；
具体的，所述第一图像采集装置41的监测范围包括运输顺槽10端头区域内单体液压支柱50的顶部、底部情况；所述第二图像采集装置42的监测范围包括回风顺槽20端头区域内单体液压支柱50的顶部、底部情况。
较佳的，本发明实施例中还安装有声光报警器12，用于在触发条件下发出声光报警。
在具体实施例中，图像采集装置可以是任何具有图像采集功能的装置，例如摄像头。本实施例中，优先采用矿用高清防爆摄像机。下文中，将以摄像头为例进行说明。
下文中，将对本发明实施例提供的方法做详细说明，具体如图2所示，该方法步骤如下：
步骤100，获取端头区域的图像。
所述端头区域具体包括：运输顺槽10端头、回风顺槽20端头；具体的，所述第一图像采集装置41实时监测所述运输顺槽10端头区域，所述第二图像采集装置42实时监测所述回风顺槽20端头区域，并将获取的图像信息传输至系统，利用系统内嵌算法对已训练好的模型进行实时分析。本发明所涉及的综采工作面超前支护支护距离监测预警方法针对运输顺槽10端头和回风顺槽20端头的具体实现形式相同，因此，下文不再针对运输顺槽10端头和回风顺槽20端头分开讨论。
较佳的，所述第一图像采集装置41和/或所述第二图像采集装置42每隔N帧对图像采集一帧，将拍摄到的图像信息实时传输至系统，其中，N为大于1的正整数。具体N的取值与单体液压支柱的升柱降柱速率有关或与液压支架的移架速率有关，以能够清楚判断单体液压支柱的动作状态或液压支架的移架动作为准。
较佳的，步骤100中所说的系统即为综采工作面超前支护支护距离监测预警系统，当然，具体执行该过程的实际上是系统中的处理器。再具体执行时，该处理器可以是单独的器件，例如终端设备，终端设备可以具有处理器具备的功能和存储器具备的功能，报警器则是额外的器件。系统也可以是某个同时具有处理功能、存储功能以及报警功能的电子设备，而处理器仅仅是该电子设备中集成的一个部件。例如是一种集成有报警功能的终端设备或者其他设备。具体情况可以根据实际情况设定，这里不做过多限制。
系统在获取到端头区域的图像后，还包括如下步骤：
步骤200，在端头区域图像中识别煤壁和单体液压支柱；
所述煤壁和所述单体液压支柱的识别过程可以通过机器学习方法获取到，例如，通过卷积神经网络方法实现。在执行本步骤之前，利用大量标记有煤壁和/或单体液压支柱对应的图像特征的样本数据对卷积神经网络模型进行训练，获取最优训练模型。最终采用这个最优训练模型来对预设数量的图像进行识别，提取预设数量的中煤壁/或单体液压支柱对应的图像特征。当将预设数量的图像按照卷积神经网络模型能够识别的格式输入到模型中后，卷积神经网络模型可以自动识别出预设数量的图像中的煤壁/或单体液压支柱图像特征。
所述在端头区域图像中识别煤壁和单体液压支柱后，将根据图像确定当前作业状态是否处于非移动状态下，当确定当前作业状态处于非移动状态后，根据判断条件确定是否需要执行步骤300，具体参见步骤300。
步骤300，在非移动状态下，根据识别出的煤壁和单体液压支柱，确定第一排单体液压支柱与煤壁间的实际绘制距离大于标准绘制距离时，发出告警信息。
所述实际绘制距离为图像中煤壁与第一排单体液压支柱的距离，为了确定所述实际绘制距离首先需要确定图像中煤壁的边界与第一排单体液压支柱的边界，进而才能测得煤壁与第一排单体液压支柱在图像中的所述实际绘制距离。
所述煤壁的边界的确定方法，可以包括：
按照预设规则从所述端头区域的图像中提取预设数量的图像；
识别所述预设数量的图像中煤壁对应的图像特征；
并按照所述第一标识信息对所述煤壁进行标识；
根据所述第一标识信息，获取所述第一标识参数。
具体的，通过提取预设数量的图像中煤壁对应的图像特征，来确定煤壁在图像中的具体位置；该步骤可以通过机器学习方法获取到。例如，通过卷积神经网络方法实现。在执行本步骤之前，利用大量标记有煤壁对应的图像特征的样本数据对卷积神经网络模型进行训练，获取最优训练模型。最终采用这个最优训练模型来对预设数量的图像进行识别，提取预设数量的中煤壁对应的图像特征。当将预设数量的图像按照卷积神经网络模型能够识别的格式输入到模型中后，卷积神经网络模型可以自动识别出预设数量的图像中的煤壁图像特征，并且，按照所述第一标识信息对所述煤壁进行标识，所述第一标识信息可以为第一跟踪框；根据所述第一标识信息，获取所述第一标识参数，所述第一标识参数可以为第一跟踪框参数。具体的，通过第一跟踪框对煤壁图像特征进行标识，从而以所述第一跟踪框的边界作为所述煤壁的边界。进一步的，根据所述第一跟踪框获取与煤壁相关的第一跟踪框参数，所述第一跟踪框参数包括：bx1，by1，bh1，bw1，其中，(bx1，by1)是第一跟踪框中心点的坐标，bh1，bw1是第一跟踪框的高度和宽度。
同理，所述单体液压支柱的边界的确定方法，可以包括：
按照预设规则从所述端头区域的图像中提取预设数量的图像；
识别所述预设数量的图像中单体液压支柱对应的图像特征；
并按照所述第二标识信息对所述单体液压支柱进行标识；
根据所述第二标识信息，获取所述第二标识参数。
具体的，通过提取预设数量的图像中单体液压支柱对应的图像特征，来确定单体液压支柱在图像中的具体位置；该步骤可以通过机器学习方法获取到。例如，通过卷积神经网络方法实现。在执行本步骤之前，利用大量标记有单体液压支柱对应的图像特征的样本数据对卷积神经网络模型进行训练，获取最优训练模型。最终采用这个最优训练模型来对预设数量的图像进行识别，提取预设数量的中单体液压支柱对应的图像特征。当将预设数量的图像按照卷积神经网络模型能够识别的格式输入到模型中后，卷积神经网络模型可以自动识别出预设数量的图像中的单体液压支柱图像特征，并且，按照所述第二标识信息对所述单体液压支柱进行标识，所述第二标识信息可以为第二跟踪框；根据所述第二标识信息，获取所述第二标识参数，所述第二标识参数可以为第二跟踪框参数。具体的，通过第二跟踪框对单体液压支柱图像特征进行标识，从而以所述第二跟踪框的边界作为所述单体液压支柱的边界。进一步的，根据所述第二跟踪框获取与单体液压支柱相关的第二跟踪框参数信息，所述第二跟踪框参数信息包括：bx2，by2，bh2，bw2，其中，(bx2，by2)是第二跟踪框中心点的坐标，bh2，bw2是第二跟踪框的高度和宽度。
由此，在图像中获得第一跟踪框与第二跟踪框的图像显示后，即可在图像中测得第一跟踪框与第二跟踪框之间的距离，进而可以得到煤壁与第一排单体液压支柱在图像中的所述实际绘制距离，本实施例中，设定所述实际绘制距离为b，其中b＞0。
可选的，为了更好的区分图像中的煤壁和单体液压支柱，也可以在实际应用中，分别将煤壁和单体液压支柱对应的第一标识信息和第二标识信息加以区分。例如，对第一标识信息和第二标识信息具体使用的第一跟踪框和第二跟踪框的框图设定不同颜色。又或者，将第一标识信息和第二标识信息分别采用不同的线条加以区分，又或者通过不同的形状的标识加以区分等等。具体如何实现不同标识信息的区分可以根据实际情况设定，这里不做过多说明。
所述步骤300中，还需要获得所述标准绘制距离，所述标准绘制距离为第一排单体液压支柱与煤壁间的标准距离在图像中的体现。
具体的，所述标准绘制距离的确定方法，包括：
步骤311，获取煤壁与第一排单体液压支柱的标准距离；
所述标准距离的具体数值根据国家标准或行业标准确定，并在系统中进行预设，本实施例中，设定所述标准距离为X米，其中X＞0。
所述标准距离优选为大于等于两个截深的距离，小于两个截深加一个单体液压支柱的距离。
在上述步骤311之后，所述标准绘制距离的确定方法，还包括：
步骤312，通过所述标准距离与比例尺求得所述标准绘制距离。
所述标准绘制距离为第一排单体液压支柱与煤壁间的标准距离在图像中的体现，本实施例中，设定所述标准绘制距离为S，其中S＞0。
具体的，所述标准距离可以通过上述方法获得，所述比例尺的确定方法，可以包括：
步骤321，获取煤壁与第一排单体液压支柱的实际距离；
所述煤壁与第一排单体液压支柱的实际距离由作业人员手动测量得到，本实施例中，设定所述实际距离为a米，其中a＞0。
步骤322，通过所述实际距离与所述实际绘制距离求得比例尺。
由所述实际绘制距离为b，所述实际距离为a米，可以得到比例尺y＝b/a。其中，a＞0，b＞0。
作为优选的实现形式，所述比例尺的确定方法还可以包含多种形式，比如，(1)比例尺y＝b/a±α，其中，α为系统设定的修正系数；(2)比例尺y＝b/a*β，其中，β为系统设定的修正系数。值得说明的是，无论上述哪种方式，所述比例尺的确定方法，均是以所述实际距离a与所述实际绘制距离b为变量，进行确定。
基于上述步骤，所述标准绘制距离可以确定为：S＝y*X，即S＝b/a*X，其中，S为标准绘制距离，y为比例尺，X为标准距离，a为实际距离，b为实际绘制距离，且，S＞0，y＞0，X＞0，a＞0，b＞0。
值得注意的是，步骤300中，确定第一排单体液压支柱与煤壁间的实际绘制距离大于标准绘制距离时，发出告警信息，其前提为在非移动状态下，因为在移动状态下，图像中的实际绘制距离时刻在发生变化，此时，比例尺y为不确定值，无法得出有效的、准确的标准绘制距离S。
由于摄像头设置在液压支架上，液压支架的移架和单体液压支柱的回柱，都将影响标准绘制距离S的确定，因此，移动状态可以包括：液压支架移架和单体液压支柱回柱。两种移动状态在图像中表现为不同形式，以下加以分别说明。
具体的，所述非移动状态的确定方法，具体包括：
将连续采集的所述端头区域的图像进行比对，当采集到的第M+1帧图像中第一标识参数大于第M帧图像中所述第一标识参数，则判定液压支架处于移架状态，否则，则判定液压支架处于非移架状态；其中，M为大于1的正整数。
此时，在确定所述非移动状态之前，还包括：
按照预设规则从所述端头区域图像中提取预设数量的第一图像帧；
识别所述预设数量的第一图像帧中煤壁对应的图像特征；
并按照所述第一标识信息对所述煤壁进行标识；
根据所述第一标识信息，获取所述第一标识参数。
通过第一图像采集装置41和/或第二图像采集装置42每隔N帧对图像采集一帧，并将连续采集的图像进行比对，判断采集到的第M+1帧图像中煤壁的第一标识参数是否大于第M帧图像中煤壁的第一标识参数，结合上文所述煤壁的边界的确定方法，采用同样的方法获取图像中煤壁的第一标识参数；具体的，按照所述第一标识信息对所述煤壁进行标识，所述第一标识信息可以为第一跟踪框；根据所述第一标识信息，获取所述第一标识参数，所述第一标识参数可以为第一跟踪框参数。进一步的，根据所述第一跟踪框获取与煤壁相关的第一跟踪框参数，所述第一跟踪框参数包括：bx1，by1，bh1，bw1，其中，(bx1，by1)是第一跟踪框中心点的坐标，bh1，bw1是第一跟踪框的高度和宽度。
作为其中一种实现形式，所述第一标识参数可以为第一跟踪框参数，具体的，当采集到的第M+1帧图像中煤壁的第一跟踪框的高度bh12和/或第一跟踪框的宽度bw12大于第M帧图像中煤壁的第一跟踪框的高度bh11和/或第一跟踪框的宽度bw11时，则判定处于液压支架移架状态。其中，N为大于1的正整数，M为大于1的正整数。
所述非移动状态的确定方法，还包括：
将连续采集的所述端头区域的图像进行比对，当采集到的第M+1帧图像中第二标识参数不等于第M帧图像中所述第二标识参数，则判定单体液压支柱处于回柱状态，否则，则判定单体液压支柱处于非回柱状态，其中，M为大于1的正整数。
此时，在确定所述非移动状态之前，还包括：
按照预设规则从所述端头区域图像中提取预设数量的第二图像帧；
识别所述预设数量的第二图像帧中单体液压支柱对应的图像特征；
并按照所述第二标识信息对所述单体液压支柱进行标识；
根据所述第二标识信息，获取所述第二标识参数。
同理，通过第一图像采集装置41和/或第二图像采集装置42每隔N帧对图像采集一帧，并将连续采集的图像进行比对，判断采集到的第M+1帧图像中单体液压支柱的第二标识参数是否大于第M帧图像中单体液压支柱的第二标识参数，结合上文所述单体液压支柱的边界的确定方法，采用同样的方法获取图像中所述单体液压支柱的第二标识参数；具体的，按照所述第二标识信息对所述单体液压支柱进行标识，所述第二标识信息可以为第二跟踪框；根据所述第二标识信息，获取所述第二标识参数，所述第二标识参数可以为第二跟踪框参数。具体的，通过第二跟踪框对单体液压支柱图像特征进行标识，从而以所述第二跟踪框的边界作为所述单体液压支柱的边界。进一步的，根据所述第二跟踪框获取与单体液压支柱相关的第二跟踪框参数信息，所述第二跟踪框参数信息包括：bx2，by2，bh2，bw2，其中，(bx2，by2)是第二跟踪框中心点的坐标，bh2，bw2是第二跟踪框的高度和宽度。
作为其中一种实现形式，所述第二标识参数可以为第二跟踪框参数，具体的，当采集到的第M+1帧图像中单体液压支柱的第二跟踪框的高度bh22和/或第二跟踪框的宽度bw22大于第M帧图像中单体液压支柱的第二跟踪框的高度bh21和/或第二跟踪框的宽度bw21时，则判定单体液压支柱处于移动状态。其中，N为大于1的正整数，M为大于1的正整数。
作为另外一种实现形式，所述第二标识参数可以为第二跟踪框参数，具体的，当采集到的第M+1帧图像中单体液压支柱的第二跟踪框的中心点的坐标bx22相对于第M帧图像中单体液压支柱的第二跟踪框的中心点的坐标bx21发生变化时，则判定单体液压支柱处于移动状态。
因此，在移动状态下，本发明提供的综采工作面超前支护支护距离监测预警方法暂停判断，且不发送告警信息；只有当移动状态状态结束，处于非移动状态下，即所述单体液压支柱处于非回柱状态和/或所述液压支架处于非移架状态时，才会根据本方法确定是否发出告警信息。
作为优选的实现形式，在所述步骤300基础上，还可以包括：
步骤401，在非移动状态下，根据识别出的煤壁和单体液压支柱，确定第一排单体液压支柱与煤壁间的实际绘制距离大于标准绘制距离与系统设定误差值之和时，发出告警信息。
由于煤矿采掘过程中，工况较为复杂，设备繁多，震动较大，摄像头难免在频繁的震动过程中发生细微偏转，因此，为了避免误报，有必要在标准绘制距离基础上，增加系统设定误差值，所述系统设定误差值可以根据不同工况进行实际确定。
作为优选的实现形式，在每一次移动结束后，均需要采用本发明提供的方法进行监测，作为持续监测过程，因此，在所述步骤300基础上，还可以包括：
步骤402，在非移动状态下，根据识别出的煤壁和单体液压支柱，持续判断第一排单体液压支柱与煤壁间的实际绘制距离是否大于标准绘制距离，是，发出告警信息；否，提示作业正常。
通过判断第一排单体液压支柱与煤壁间的实际绘制距离是否大于标准绘制距离，来判断下一次截煤后，煤壁至第一排单体液压支柱的实际距离是否在系统设定的标准距离范围内，小于标准距离为正常，大于标准距离且超过设定误差值则报警。
所述告警信息由声光报警器发出。
较佳的，在声光报警器发出告警信息同时，对违规作业相关信息进行记录，以便后期进行查阅。
通过上述方式，已经完成了本实施例中，综采工作面超前支护支护距离监测预警方法的全部过程。
本发明实施例提供的综采工作面超前支护支护距离监测预警方法，通过对综采工作面超前支护作业中，支护距离超标行为的监测，解决了煤矿综采工作面超前支护时工作人员不按规程规定作业，有效监测第一排单体液压支柱与煤壁距离是否超过规定的标准距离，从而避免端头大面积、长时间空顶，减少由此而导致的端头局部冒顶事故的发生概率。通过对支护距离超标的违章行进行有效监测，本专利方法起到了监测预警的作用，更加可靠、及时，提高了煤矿的安全管理水平，一旦工作人员不按规程规定作业，则必须发出告警信息，避免工作人员的伤亡情况发生。
与上述实施例1对应的，本发明实施例2还提供了一种综采工作面超前支护支护距离监测预警装置，具体如图3所示，该装置包括：获取单元501、处理单元502。
获取单元501，用于获取端头区域图像；
处理单元502，用于在端头区域图像中识别煤壁和单体液压支柱；所述处理单元502还用于在非移动状态下，确定第一排单体液压支柱与煤壁间的实际绘制距离大于标准绘制距离时，发出告警信息。
进一步地，所述处理单元还用于，输入煤壁与第一排单体液压支柱的标准距离；
通过所述标准距离与比例尺求得所述标准绘制距离。
进一步地，所述处理单元还用于，输入煤壁与第一排单体液压支柱的实际距离；
通过所述实际距离与所述实际绘制距离求得比例尺。
进一步地，所述处理单元还用于，将连续采集的所述端头区域的图像进行比对，当采集到的第M+1帧图像中第一标识参数大于第M帧图像中所述第一标识参数，则判定处于液压支架移架状态；其中，M为大于1的正整数。
进一步地，所述处理单元还用于，按照预设规则从所述端头区域的图像中提取预设数量的图像；
识别所述预设数量的图像中煤壁对应的图像特征；
并按照所述第一标识信息对所述煤壁进行标识；
根据所述第一标识信息，获取所述第一标识参数。
进一步地，所述处理单元还用于，将连续采集的所述端头区域的图像进行比对，当采集到的第M+1帧图像中第二标识参数不等于第M帧图像中所述第二标识参数，则判定处于单体液压支柱处于回柱状态，其中，M为大于1的正整数。
进一步地，所述处理单元还用于，按照预设规则从所述端头区域的图像中提取预设数量的图像；
识别所述预设数量的图像中单体液压支柱对应的图像特征；
并按照所述第二标识信息对所述单体液压支柱进行标识；
根据所述第二标识信息，获取所述第二标识参数。
本发明实施例提供的综采工作面超前支护支护距离监测预警装置中各部件所执行的功能均已在上述实施例1中做了详细介绍，因此这里不做过多赘述。
本发明实施例提供的综采工作面超前支护支护距离监测预警装置，通过对综采工作面超前支护作业中，支护距离超标行为的监测，解决了煤矿综采工作面超前支护时工作人员不按规程规定作业，有效监测第一排单体液压支柱与煤壁距离是否超过规定的标准距离，从而避免端头大面积、长时间空顶，减少由此而导致的端头局部冒顶事故的发生概率。通过对支护距离超标的违章行进行有效监测，本专利方法起到了监测预警的作用，更加可靠、及时，提高了煤矿的安全管理水平，一旦工作人员不按规程规定作业，则必须发出告警信息，避免工作人员的伤亡情况发生。
与上述实施例相对应的，本发明实施例3还提供了综采工作面超前支护支护距离监测预警系统，具体如图4所示，该系统包括：处理器601、存储器602。
存储器602用于存储一个或多个程序指令；
处理器601，用于运行一个或多个程序指令，用以执行如上实施例所介绍的综采工作面超前支护支护距离监测预警方法中的任一方法步骤。
本发明实施例提供的综采工作面超前支护支护距离监测预警系统，通过对综采工作面超前支护作业中，支护距离超标行为的监测，解决了煤矿综采工作面超前支护时工作人员不按规程规定作业，有效监测第一排单体液压支柱与煤壁距离是否超过规定的标准距离，从而避免端头大面积、长时间空顶，减少由此而导致的端头局部冒顶事故的发生概率。通过对支护距离超标的违章行进行有效监测，本专利方法起到了监测预警的作用，更加可靠、及时，提高了煤矿的安全管理水平，一旦工作人员不按规程规定作业，则必须发出告警信息，避免工作人员的伤亡情况发生。
与上述实施例相对应的，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质中包含一个或多个程序指令。其中，一个或多个程序指令用于被综采工作面超前支护支护距离监测预警系统执行如上所介绍的综采工作面超前支护支护距离监测预警方法。
在本发明实施例中，处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific工ntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。处理器读取存储介质中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
存储介质可以是存储器，例如可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。
其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，简称PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，简称EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，简称EEPROM)或闪存。
易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，简称SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，简称DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，简称SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，简称DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(EnhancedSDRAM，简称ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，简称SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，简称DRRAM)。
本发明实施例描述的存储介质旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件与软件组合来实现。当应用软件时，可以将相应功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.综采工作面超前支护支护距离监测预警方法，其特征在于，所述方法包括：
获取端头区域图像；
在端头区域图像中识别煤壁和单体液压支柱；
在非移动状态下，根据识别出的煤壁和单体液压支柱，确定第一排单体液压支柱与煤壁间的实际绘制距离大于标准绘制距离时，发出告警信息。
2.根据权利要求1所述的综采工作面超前支护支护距离监测预警方法，其特征在于，所述标准绘制距离的确定方法，包括：
获取煤壁与第一排单体液压支柱的标准距离；
通过所述标准距离与比例尺求得所述标准绘制距离。
3.根据权利要求2所述的综采工作面超前支护支护距离监测预警方法，其特征在于，所述比例尺的确定方法，包括：
获取煤壁与第一排单体液压支柱的实际距离；
通过所述实际距离与所述实际绘制距离求得比例尺。
4.根据权利要求1所述的综采工作面超前支护支护距离监测预警方法，其特征在于，所述非移动状态的确定方法，具体包括：
将连续采集的所述端头区域图像进行比对，当采集到的第M+1帧图像中第一标识参数大于第M帧图像中所述第一标识参数，则判定液压支架处于移动状态；其中，M为大于1的正整数。
5.根据权利要求4所述的综采工作面超前支护支护距离监测预警方法，其特征在于，在确定所述非移动状态之前，还包括：
按照预设规则从所述端头区域图像中提取预设数量的第一图像帧；
识别所述预设数量的第一图像帧中煤壁对应的图像特征；
并按照所述第一标识信息对所述煤壁进行标识；
根据所述第一标识信息，获取所述第一标识参数。
6.根据权利要求4所述的综采工作面超前支护支护距离监测预警方法，其特征在于，所述非移动状态的确定方法，还包括：
将连续采集的所述端头区域的图像进行比对，当采集到的第M+1帧图像中第二标识参数不等于第M帧图像中所述第二标识参数，则判定单体液压支柱处于移动状态，其中，M为大于1的正整数。
7.根据权利要求6所述的综采工作面超前支护支护距离监测预警方法，其特征在于，在确定所述非移动状态之前，还包括：
按照预设规则从所述端头区域图像中提取预设数量的第二图像帧；
识别所述预设数量的第二图像帧中单体液压支柱对应的图像特征；
并按照所述第二标识信息对所述单体液压支柱进行标识；
根据所述第二标识信息，获取所述第二标识参数。
8.一种综采工作面超前支护支护距离监测预警装置，其特征在于，所述装置包括：获取单元501、处理单元502；
获取单元501，用于获取端头区域图像；
处理单元502，用于在端头区域图像中识别煤壁和单体液压支柱；所述处理单元502还用于在非移动状态下，确定第一排单体液压支柱与煤壁间的实际绘制距离大于标准绘制距离时，发出告警信息。
9.一种综采工作面超前支护支护距离监测预警系统，其特征在于，所述系统包括：处理器、存储器和报警器；
所述存储器用于存储一个或多个程序指令；
所述处理器，用于运行一个或多个程序指令，用以执行如权利要求1-7任一项所述的方法。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中包含一个或多个程序指令，所述一个或多个程序指令用于被一种综采工作面超前支护支护距离监测预警系统执行如权利要求1-7任一项所述的方法。
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