CN110847970A - 基于无线通信的危情监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于无线通信的危情监控系统，包括：内容解析设备，用于基于井口成像特征从接收到的图像中分割出只包括井口对象的子图像；数据检测设备，与所述内容解析设备连接，用于将接收到的子图像的边缘形状与基准井口形状进行相似度分析，当分析到的相似度超过预设百分比阈值时，发出井口规则信号；所述数据检测设备还用于当分析到的相似度未超过所述预设百分比阈值时，发出井口变形信号。本发明的基于无线通信的危情监控系统监控及时、通信可靠。由于采用红外采集设备对黑暗的煤矿内部的井口执行现场数据的采集，并采用智能化机制和井下通信机制进行煤矿危情的上报，从而避免煤矿重大事故的发生。

Description

基于无线通信的危情监控系统

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于无线通信的危情监控系统。

背景技术

无线通信(英语：Wireless communication)是指多个节点间不经由导体或缆线传播进行的远距离传输通讯，利用收音机、无线电等都可以进行无线通讯。

无线通讯包括各种固定式、移动式和便携式应用，例如双向无线电、手机、个人数码助理及无线网络。其他无线电无线通讯的例子还有GPS、车库门遥控器、无线鼠标等。

大部分无线通讯技术会用到无线电，包括距离只到数米的Wi-fi，也包括和航海家1号通讯、距离超过数百万公里的深空网络。但有些无线通讯的技术不使用无线电，而是使用其他的电磁波无线技术，例如光、磁场、电场等。

发明内容

为了解决相关领域的技术问题，本发明提供了一种基于无线通信的危情监控系统，能够采用智能化模式直观、快速地检测到煤矿井口变形的危情，并采用无线通信网络迅速进行相关信息上报，从而维护煤矿的安全运营环境。

为此，本发明需要具备以下两处重要的发明点：

(1)将现场井口的边缘形状与基准井口形状进行相似度分析，当分析到的相似度超过预设百分比阈值时，发出井口规则信号，否则，发出井口变形信号；

(2)一旦发现井口变形，立即通过无线通信网络进行相关信息上报，以便于后续对相关人员执行预警操作以及实现危情的及早排除。

根据本发明的一方面，提供了一种基于无线通信的危情监控系统，所述系统包括：

ZIGBEE通信接口，位于红外采集机构的附近，用于在接收到井口变形信号时，通过ZIGBEE通信链路将所述井口变形信号转发给远端的煤矿管理平台；

红外采集机构，设置在煤矿井口位置，用于对煤矿井口进行红外图像采集操作，以获得并输出相应的红外井口图像；

畸变校正设备，与所述红外采集机构连接，用于对接收到的红外井口图像执行畸变校正处理，以获得畸变校正图像；

第一滤波设备，与所述畸变校正设备连接，用于对接收到的畸变校正图像执行带通滤波处理，以获得相应的第一滤波图像；

第二滤波设备，与所述第一滤波设备连接，用于对接收到的第一滤波图像执行陷阱滤波处理，以获得第二滤波图像；

内容解析设备，与所述第二滤波设备连接，用于基于井口成像特征从接收到的第二滤波图像中分割出只包括井口对象的子图像；

数据检测设备，与所述内容解析设备连接，用于将接收到的子图像的边缘形状与基准井口形状进行相似度分析，当分析到的相似度超过预设百分比阈值时，发出井口规则信号；

TF存储芯片，分别与所述内容解析设备和所述数据检测设备连接，用于存储所述井口成像特征和所述基准井口形状；

其中，所述数据检测设备还用于当分析到的相似度未超过所述预设百分比阈值时，发出井口变形信号；

其中，所述基准井口形状为井口挖掘设备挖掘完井口后拍摄的只包括井口对象的图像的外形形状。

本发明的基于无线通信的危情监控系统监控及时、通信可靠。由于采用红外采集设备对黑暗的煤矿内部的井口执行现场数据的采集，并采用智能化机制和井下通信机制进行煤矿危情的上报，从而避免煤矿重大事故的发生。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的基于无线通信的危情监控系统所监控的井口的场景示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的基于无线通信的危情监控系统的实施方案进行详细说明。

ZIGBEE，也称紫蜂，是一种低速短距离传输的无线网上协议，底层是采用IEEE802.15.4标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。

ZIGBEE是一项新型的无线通信技术，适用于传输范围短数据传输速率低的一系列电子元器件设备之间。ZIGBEE无线通信技术可于数以千计的微小传感器相互间，依托专门的无线电标准达成相互协调通信，因而该项技术常被称为Home RF Lite无线技术、FireFly无线技术。ZIGBEE无线通信技术还可应用于小范围的基于无线通信的控制及自动化等领域，可省去计算机设备、一系列数字设备相互间的有线电缆，更能够实现多种不同数字设备相互间的无线组网，使它们实现相互通信，或者接入因特网。

现有技术中，由于煤矿内部的漆黑环境下分布众多井口，由于采用机械挖井的模式，使得每一个井口在刚挖后的形状是标准的，但是一旦发生井口变形，则很可能是井口塌方等危情的预兆，需要对井下人员进行预警，然而，现有技术中并没有相关的技术方案。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于无线通信的危情监控系统，能够有效解决相应的技术问题。

图1为根据本发明实施方案示出的基于无线通信的危情监控系统所监控的井口的场景示意图。

根据本发明实施方案示出的基于无线通信的危情监控系统包括：

ZIGBEE通信接口，位于红外采集机构的附近，用于在接收到井口变形信号时，通过ZIGBEE通信链路将所述井口变形信号转发给远端的煤矿管理平台；

红外采集机构，设置在煤矿井口位置，用于对煤矿井口进行红外图像采集操作，以获得并输出相应的红外井口图像；

畸变校正设备，与所述红外采集机构连接，用于对接收到的红外井口图像执行畸变校正处理，以获得畸变校正图像；

第一滤波设备，与所述畸变校正设备连接，用于对接收到的畸变校正图像执行带通滤波处理，以获得相应的第一滤波图像；

第二滤波设备，与所述第一滤波设备连接，用于对接收到的第一滤波图像执行陷阱滤波处理，以获得第二滤波图像；

内容解析设备，与所述第二滤波设备连接，用于基于井口成像特征从接收到的第二滤波图像中分割出只包括井口对象的子图像；

数据检测设备，与所述内容解析设备连接，用于将接收到的子图像的边缘形状与基准井口形状进行相似度分析，当分析到的相似度超过预设百分比阈值时，发出井口规则信号；

TF存储芯片，分别与所述内容解析设备和所述数据检测设备连接，用于存储所述井口成像特征和所述基准井口形状；

其中，所述数据检测设备还用于当分析到的相似度未超过所述预设百分比阈值时，发出井口变形信号；

其中，所述基准井口形状为井口挖掘设备挖掘完井口后拍摄的只包括井口对象的图像的外形形状。

接着，继续对本发明的基于无线通信的危情监控系统的具体结构进行进一步的说明。

所述基于无线通信的危情监控系统中：

所述第一滤波设备、所述内容解析设备和所述第二滤波设备与同一石英振荡设备连接，用于获取所述石英振荡设备提供的时序数据。

所述基于无线通信的危情监控系统中：

所述第二滤波设备设置有多个散热孔，所述多个散热孔均匀分布在所述第二滤波设备的外壳上。

所述基于无线通信的危情监控系统中：

所述内容解析设备由现场可编程逻辑器件来实现，所述现场可编程逻辑器件基于VHDL语言设计。

所述基于无线通信的危情监控系统中还可以包括：

压力传感设备，设置在所述第一滤波设备的内部，用于感应所述第一滤波设备的内部压力。

所述基于无线通信的危情监控系统中还可以包括：

压力报警设备，与所述压力传感设备连接，用于在接收到的所述第一滤波设备的内部压力超限时，执行相应的压力报警操作。

所述基于无线通信的危情监控系统中还可以包括：

湿度传感设备，设置在所述第一滤波设备的内部，用于检测所述第一滤波设备的内部湿度。

所述基于无线通信的危情监控系统中还可以包括：

湿度报警设备，与所述湿度传感设备连接，用于在接收到的所述第一滤波设备的内部湿度超限时，执行相应的湿度报警操作。

所述基于无线通信的危情监控系统中：

所述湿度传感设备包括多个均匀分布的湿度传感器，分别设置在所述第一滤波设备内部的各个位置。

所述基于无线通信的危情监控系统中：

所述湿度传感设备基于所述多个湿度传感器的多个输出数据计算所述第一滤波设备的内部湿度。

另外，VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式、描述风格以及语法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体(可以是一个元件，一个电路模块或一个系统)分成外部(或称可视部分,及端口)和内部(或称不可视部分)，既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。

VHDL具有功能强大的语言结构，可以用简洁明确的源代码来描述复杂的逻辑控制。它具有多层次的设计描述功能，层层细化，最后可直接生成电路级描述。VHDL支持同步电路、异步电路和随机电路的设计，这是其他硬件描述语言所不能比拟的。VHDL还支持各种设计方法，既支持自底向上的设计，又支持自顶向下的设计；既支持模块化设计，又支持层次化设计。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或他们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于无线通信的危情监控系统，其特征在于，包括：

ZIGBEE通信接口，位于红外采集机构的附近，用于在接收到井口变形信号时，通过ZIGBEE通信链路将所述井口变形信号转发给远端的煤矿管理平台；

红外采集机构，设置在煤矿井口位置，用于对煤矿井口进行红外图像采集操作，以获得并输出相应的红外井口图像；

畸变校正设备，与所述红外采集机构连接，用于对接收到的红外井口图像执行畸变校正处理，以获得畸变校正图像；

第一滤波设备，与所述畸变校正设备连接，用于对接收到的畸变校正图像执行带通滤波处理，以获得相应的第一滤波图像；

第二滤波设备，与所述第一滤波设备连接，用于对接收到的第一滤波图像执行陷阱滤波处理，以获得第二滤波图像；

内容解析设备，与所述第二滤波设备连接，用于基于井口成像特征从接收到的第二滤波图像中分割出只包括井口对象的子图像；

数据检测设备，与所述内容解析设备连接，用于将接收到的子图像的边缘形状与基准井口形状进行相似度分析，当分析到的相似度超过预设百分比阈值时，发出井口规则信号；

TF存储芯片，分别与所述内容解析设备和所述数据检测设备连接，用于存储所述井口成像特征和所述基准井口形状；

其中，所述数据检测设备还用于当分析到的相似度未超过所述预设百分比阈值时，发出井口变形信号；

其中，所述基准井口形状为井口挖掘设备挖掘完井口后拍摄的只包括井口对象的图像的外形形状。

2.如权利要求1所述的基于无线通信的危情监控系统，其特征在于：

所述第一滤波设备、所述内容解析设备和所述第二滤波设备与同一石英振荡设备连接，用于获取所述石英振荡设备提供的时序数据。

3.如权利要求2所述的基于无线通信的危情监控系统，其特征在于：

所述第二滤波设备设置有多个散热孔，所述多个散热孔均匀分布在所述第二滤波设备的外壳上。

4.如权利要求3所述的基于无线通信的危情监控系统，其特征在于：

所述内容解析设备由现场可编程逻辑器件来实现，所述现场可编程逻辑器件基于VHDL语言设计。

5.如权利要求4所述的基于无线通信的危情监控系统，其特征在于，还包括：

压力传感设备，设置在所述第一滤波设备的内部，用于感应所述第一滤波设备的内部压力。

6.如权利要求5所述的基于无线通信的危情监控系统，其特征在于，还包括：

压力报警设备，与所述压力传感设备连接，用于在接收到的所述第一滤波设备的内部压力超限时，执行相应的压力报警操作。

7.如权利要求6所述的基于无线通信的危情监控系统，其特征在于，还包括：

湿度传感设备，设置在所述第一滤波设备的内部，用于检测所述第一滤波设备的内部湿度。

8.如权利要求7所述的基于无线通信的危情监控系统，其特征在于，还包括：

湿度报警设备，与所述湿度传感设备连接，用于在接收到的所述第一滤波设备的内部湿度超限时，执行相应的湿度报警操作。

9.如权利要求8所述的基于无线通信的危情监控系统，其特征在于：

所述湿度传感设备包括多个均匀分布的湿度传感器，分别设置在所述第一滤波设备内部的各个位置。

10.如权利要求9所述的基于无线通信的危情监控系统，其特征在于：

所述湿度传感设备基于所述多个湿度传感器的多个输出数据计算所述第一滤波设备的内部湿度。

Images