CN110630332A - 基于图像的采煤工作面煤与瓦斯突出报警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤矿和通信等技术领域，特别涉及一种基于图像的采煤工作面煤与瓦斯突出报警系统。该基于图像的采煤工作面煤与瓦斯突出报警系统，包括存储服务器、监控主机、监控服务器、监控备用机、网络交换机、井下交换机、分站、摄像机、甲烷传感器、风速传感器、风向传感器、风压传感器、风筒传感器、风门开关传感器、馈电传感器；其特征在于：煤矿井下，在采煤工作面的液压支架或采煤机上、采煤工作面进风巷中、采煤工作面回风巷中放置具有移动侦测报警功能的摄像机。本发明的有益效果是：施简单，可较为准确地判定采煤工作面的煤与瓦斯突出，可有效避免煤与瓦斯突出引发瓦斯爆炸等事故，避免或减少由于瓦斯室息和瓦斯爆炸造成人员伤亡。
Description
（一）技术领域
本发明涉及煤矿和通信等技术领域，特别涉及一种基于图像的采煤工作面煤与瓦斯突出报警系统。
（二）背景技术
煤炭是我国主要能源，约占一次能源70％，煤炭行业是高危行业，瓦斯、水灾、火灾、顶板、煤尘等事故困扰着煤矿安全生产，我国煤矿发生重特大事故中，多数为重特大瓦斯事故，瓦斯事故所造成的伤亡人数也是所有煤矿事故中所占比例最大的，因此，瓦斯事故防治十分重要。
瓦斯事故包括瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、瓦斯窒息、瓦斯燃烧等事故，为避免或减少煤与瓦斯突出事故发生，人们提出了多种煤或岩与瓦斯突出防治方法，在煤矿安全生产工 作中发挥着重要作用，但现有煤与瓦斯突出实时监测与预报方法(包括微震、声发射、电磁辐射、红外辐射等)误报率和漏报率还较高，难以满足煤矿安全生产的需要。
煤矿井下的采煤工作面易发生煤与瓦斯突出，如能准确地判定该区域的煤与瓦斯突出，可有效避免煤与瓦斯突出引发瓦斯爆炸等事故，避免或减少由于瓦斯窒息和瓦斯爆炸造成人员伤亡。
（三）发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种基于图像的采煤工作面煤与瓦斯突出报警系统。
本发明是通过如下技术方案实现的：
基于图像的采煤工作面煤与瓦斯突出报警系统，包括存储服务器、监控主机、 监控服务器、监控备用机、网络交换机、井下交换机、分站、摄像机、甲烷传感器、风速传感器、风向传感器、风压传感器、风筒传感器、风门开关传感器、馈电传感器；其特征在于：煤矿井下，在采煤工作面的液压支架或采煤机上、采煤工作面进风巷中、采煤工作面回风巷中放置具有移动侦测报警功能的摄像机；在采煤工作面、采煤工作面进风中、采煤工作面回风巷中安装甲烷传感器；摄像机用于侦测特定区域异常的物体运动，可自动发出移动报警信号；同一采煤工作面的所有摄像机与所有甲烷传感器报警联动，当该采煤工作面至少有一个摄像机和一个甲烷传感器同时有报警信号时，则发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源。
在采煤工作面、采煤工作面上隅角、采煤工作面进风巷靠近工作面处、采煤工作面回风巷中、采煤工作面进风巷靠近分风口处、采区进风巷、采区回风巷，一翼进风巷、一翼回风巷、总进风巷、总回风巷放置全量程或高低浓甲烷传感器；在采煤工作面回风巷、采区回风巷、一翼回风巷和总回风巷放置风速传感器；在采煤工作面进风巷、采区进风巷、一翼进风巷、总进风巷放置风向传感器；主要通风机的风硐内放置风压传感器；主要通风机、局部通风机放置设备开停传感器；矿井和采区主要进回风巷道中的主要风门放置风门开关传感器；掘进工作面局部通风机的风筒末端放置风筒传感器；甲烷电闭锁和风电闭锁的被控开关的负荷侧放置馈电传感器。
优选的，所述摄像机安装位置靠近巷道顶部或高度大于2米。
优选的，安装在采煤工作面液压支架上或采煤机上的摄像机的侦测范围为采煤机和刮板未遮挡区域。
优选的，安装在采煤工作面进风巷和回风巷的摄像机的侦测范围为靠近工作面的区域。
优选的，使用具有多区域同时移动侦测功能的摄像机，可对原位置固定的多个物体所在的多个区域进行侦测，侦测到多件物体同时移动时发出移动报警信号。
优选的，甲烷传感器为全量程或高低浓甲烷传感器，并具有自动报警和断电功能，当甲烷浓度达到报警浓度时，发出声光报警信号；当甲烷浓度达到断电浓度时，切断相关区域电源。
优选的，一翼回风巷和总回风巷的甲烷传感器报警值设定为甲烷浓度0.7％，采煤工作面进风巷靠近工作面处、采煤工作面进风巷靠近分风口处、采区进风巷、一翼进风巷、总进风巷的甲烷传感器报警值设定为甲烷浓度0.5％。
优选的，风速传感器具有自动报警功能，当风速异常时，发出声光报警信号，风向传感器具有自动报警功能，当发生风流逆转时，发出声光报警信号，风门开关传感器具有自动报警功能，当两道风门同时打开时，发出声光报警信号。
（四）附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图1为本发明中井下监控系统示意图；
附图2为本发明中采煤工作面摄像机安装位置示意图；
附图3为本发明中基于图像的采煤工作面煤与瓦斯突出报警系统示意图；
附图4为本发明中采煤工作面传感器安装位置示意图；
附图5为本发明中视频管理与煤与瓦斯突出报警的工作流程示意图。
图中，1
（五）具体实施方式
如图1所示，采煤工作面煤与瓦斯突出报警系统包括：
1.监控服务器(1)；负责对各传感器信号进行采集、存储，并监测甲烷浓度、风向、风速传感器的数据变化与传感器故障。
2.监控主机(2)；生产管理人员通过监控主机查看传感器的数据变化与传感器故障，可手动发出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，下发调度指令通知撤出煤矿井下作业人员。并可从监控服务器调取历史监控数据。
3.监控备用机(3)；当监控主机发生故障，通过监控备用机进行工作。
4.网络交换机(4)；负责所有接入矿用以太网的设备的管理和数据交换。
5.井下交换机(5)；负责分站的接入和数据交换。
6.分站(6)；负责传感器的接入和数据交换。
7.甲烷传感器(7)；当甲烷浓度达到报警浓度时，发出报警信号；当甲烷浓度达到断电浓度时，切断相关区域电源。
8.风速传感器(8)当风速异常时，发出报警信号。
9.风向传感器(9)；当发生风流逆转时，发出报警信号。
10.风压传感器(10)；当风压异常时，发出报警信号。
11.风筒传感器(11)；当风速筒异常时，发出报警信号。
12.风门开关传感器(12)；当两道风门同时打开时，发出报警信号。
13.馈电传感器(13)；当电压异常时，发出报警信号。
在采煤工作面T1、采煤工作面上隅角T0、采煤工作面进风巷靠近工作面处T3、采煤工作面回风巷中T2、采煤工作面进风巷靠近分风口处T4、采区进风巷T5、采区回风 巷T6，一翼进风巷T7、一翼回风巷T8、总进风巷T9、总回风巷T10这些区域位置，分 别放置全量程或高低浓甲烷传感器T1J、T0J、T3J、T2J、T4J、T5J、T6J、T7J、T8J、 T9J、T10J；其中T8J和T10J报警值设定为甲烷浓度0.7％；T3J、T4J、T5J、T7J、T9J 报警值设定为甲烷浓度0.5％；T0J、T1J、T2J、T6J报警值设定为甲烷浓度1.0％。
在采煤工作面回风巷T2、采区回风巷T6、一翼回风巷T8和总回风巷T10这些区域位置，分别放置风速传感器T2S、T6S、T8S、T10S；
在采煤工作面进风巷T3、采区进风巷T5、一翼进风巷T7、总进风巷T9这些区域 位置，分别放置风向传感器T3F、T5F、T7F、T9F。
摄像机放置位置如图2所述，具体包括：
1.采煤工作面靠近边缘的液压支架上(101)。
2.采煤工作面回风巷中(102)。
3.采煤工作面进风巷中(103)。
4.采煤工作面上隅角甲烷传感器(104)
5.采煤工作面甲烷传感器(105)
6.采煤工作面进风巷甲烷传感器(106)
7.采煤工作面回风巷甲烷传感器(107)
如图3所示，基于图像的采煤工作面煤与瓦斯突出报警系统主要包括：
1.存储服务器(201)；负责对摄像机信号、移动报警信号、甲烷传感器数据与设备工作情况信号进行采集、存储，并为用户提供查询调取服务。
2.监控主机(202)；具有声光报警功能，生产管理人员通过监控主机查看现场视频图像、移动报警情况、甲烷传感器数据与设备工作情况，可手动发出煤与瓦斯突出报警信号和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，下发调度指令通知撤出煤矿井下作业人员。并可从存储服务器调取历史监控数据。
3.监控备用机(203)；当监控主机发生故障，通过监控备用机进行工作。
4.网络交换机(204)；负责所有接入矿用以太网的设备的管理和数据交换。
5.井下交换机(205)；负责分站的接入和数据交换，具有隔爆外壳，符合煤矿井下防爆要求。
6.分站(206)；负责设备的接入和数据交换，具有隔爆外壳，符合煤矿井下防爆要求。
7.摄像机(207)；采用具有移动侦测功能的数字网络摄像机，配有符合煤矿防爆要求的防爆外壳，具有报警信号输出功能。
8.甲烷传感器(208)；甲烷传感器为全量程或高低浓甲烷传感器，并具有自动报警功能。
采煤工作面传感器设置位置如图4所示，具体包括：
1.采煤工作面上隅角位置，放置甲烷传感器(301)T0J。
2.采煤工作面位置，放置甲烷传感器(302)T1J。
3. 采煤工作面回风巷中位置，放置甲烷传感器(303)T2J和风速传感器(304)T2S。
4.采煤工作面进风巷靠近工作面处位置，放置甲烷传感器(305)T3J和风向传感器(306) T3F。
5.采煤工作面进风巷靠近分风口处位置，放置甲烷传感器(307)T4J。
视频管理与煤与瓦斯突出报警的工作过程如图5所示：
1.(401)摄像机采集视频数据，并对预先设定的区域进行侦测，当发现物体移动，则发出移动报警信号。
2.(402)摄像机数字化视频并压缩，将压缩后的视频信号和报警信号传输给分站。
3.(403)各分站将所采集的各类信号通过矿用以太环网发送给井下交换机。
4.(404)网络交换机接收井下交换机转发的数据，并将视频信号、报警信号和甲烷传感器信号分发给存储服务器，监控主机和备用主机。
5.(405)存储服务器将将视频信号、报警信号和甲烷传感器信号进行存储。
6.(406)监控主机可声光报警，控制切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，下发调度指令通知撤出煤矿井下作业人员。生产管理人员通过监控主机查看现场实时视频、报警情况和设备工作情况，当数据采集的硬件设备被损时则调取历史现场视频和数据。
Claims (8)
1.一种基于图像的采煤工作面煤与瓦斯突出报警系统，包括存储服务器、监控主机、监控服务器、监控备用机、网络交换机、井下交换机、分站、摄像机、甲烷传感器、风速传感器、风向传感器、风压传感器、风筒传感器、风门开关传感器、馈电传感器；其特征在于：煤矿井下，在采煤工作面的液压支架或采煤机上、采煤工作面进风巷中、采煤工作面回风巷中放置具有移动侦测报警功能的摄像机；在采煤工作面、采煤工作面进风中、采煤工作面回风巷中安装甲烷传感器；摄像机用于侦测特定区域异常的物体运动，可自动发出移动报警信号；同一采煤工作面的所有摄像机与所有甲烷传感器报警联动，当该采煤工作面至少有一个摄像机和一个甲烷传感器同时有报警信号时，则发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源；在采煤工作面、采煤工作面上隅角、采煤工作面进风巷靠近工作面处、采煤工作面回风巷中、采煤工作面进风巷靠近分风口处、采区进风巷、采区回风巷，一翼进风巷、一翼回风巷、总进风巷、总回风巷放置全量程或高低浓甲烷传感器；在采煤工作面回风巷、采区回风巷、一翼回风巷和总回风巷放置风速传感器；在采煤工作面进风巷、采区进风巷、一翼进风巷、总进风巷放置风向传感器；主要通风机的风硐内放置风压传感器；主要通风机、局部通风机放置设备开停传感器；矿井和采区主要进回风巷道中的主要风门放置风门开关传感器；掘进工作面局部通风机的风筒末端放置风筒传感器；甲烷电闭锁和风电闭锁的被控开关的负荷侧放置馈电传感器。
2.根据权利要求1所述的基于图像的采煤工作面煤与瓦斯突出报警系统，其特征是：所述摄像机安装位置靠近巷道顶部或高度大于2米。
3.根据权利要求1所述的基于图像的采煤工作面煤与瓦斯突出报警系统，其特征是：安装在采煤工作面液压支架上或采煤机上的摄像机的侦测范围为采煤机和刮板未遮挡区域。
4.根据权利要求1所述的基于图像的采煤工作面煤与瓦斯突出报警系统，其特征是：安装在采煤工作面进风巷和回风巷的摄像机的侦测范围为靠近工作面的区域。
5.根据权利要求1所述的基于图像的采煤工作面煤与瓦斯突出报警系统，其特征是：使用具有多区域同时移动侦测功能的摄像机，可对原位置固定的多个物体所在的多个区域进行侦测，侦测到多件物体同时移动时发出移动报警信号。
6.根据权利要求1所述的基于图像的采煤工作面煤与瓦斯突出报警系统，其特征是：甲烷传感器为全量程或高低浓甲烷传感器，并具有自动报警和断电功能，当甲烷浓度达到报警浓度时，发出声光报警信号；当甲烷浓度达到断电浓度时，切断相关区域电源。
7.根据权利要求1所述的基于图像的采煤工作面煤与瓦斯突出报警系统，其特征是：一翼回风巷和总回风巷的甲烷传感器报警值设定为甲烷浓度0.7％，采煤工作面进风巷靠近工作面处、采煤工作面进风巷靠近分风口处、采区进风巷、一翼进风巷、总进风巷的甲烷传感器报警值设定为甲烷浓度0.5％。
8.根据权利要求1所述的基于图像的采煤工作面煤与瓦斯突出报警系统，其特征是：风速传感器具有自动报警功能，当风速异常时，发出声光报警信号，风向传感器具有自动报警功能，当发生风流逆转时，发出声光报警信号，风门开关传感器具有自动报警功能，当两道风门同时打开时，发出声光报警信号。
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Cited By (3)
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