CN111783575A - 一种井下人工智能视频打钻系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种井下人工智能视频打钻系统，属于采矿技术领域，包括井下视频采集模块，用于采集井下打钻、人员数量以及工作行为规范的视频数据；数据处理模块，用于对数据进行智能化处理识别打钻状态以及人员工作状态；边缘计算机模块，安装于井下用于接收所述数据处理模块发送的数据并控制外围设备；井上服务平台，用于接收和保存所述边缘计算机模块上传的数据，并展示给管理人员。通过井下视频采集模块采集井下作业的视频数据，并对视频数据进行智能化处理获取井下的打钻信息以及人员作业规范信息，从而使管理人员对人员操作规范和钻探状况进行可视化监管，使井下作业管理更加方便，也提高了井下作业的安全性。

Description

一种井下人工智能视频打钻系统
技术领域
本发明属于采矿技术领域，特别涉及一种井下人工智能视频打钻系统。
背景技术
煤炭在全国能源结构和一次能源消费中占有重要比例，但是我国绝大多数煤矿具有地质条件复杂、开采难度大、灾害类型多、分布面广、人的不安全行为和物的不安全状态等隐患众多等特点，导致煤矿安全生产事故时有发生。为遏制煤矿事故发生，实现煤矿安全生产形势根本好转，推进煤矿安全监控系统升级改造，实现对瓦斯、水、火、冲击地压等风险的实时监控和预警。
井下点众面广环节多，由于人的视觉疲劳，难以长时间保持警觉，安监员或设备操作工不可能“面面俱到”，也不可能24小时一刻不离地“盯”着多个或一个点位，无法对违章作业进行及时获取。因此导致井下打钻作业监管难度大，安全系数低。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述井下打钻不方便监管且安全系数低的问题提出一种井下人工智能视频打钻系统，具有实时采集井下作业状况，智能分析作业规范以及进度，减少隐患发生，也方便管理人员对井下作业可视化监管的优点。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种井下人工智能视频打钻系统，包括：
井下视频采集模块，用于采集井下打钻、人员数量以及工作行为规范的视频数据；
数据处理模块，用于对数据进行智能化处理识别打钻状态以及人员工作状态；
边缘计算机模块，安装于井下用于接收所述数据处理模块发送的数据并控制外围设备；
井上服务平台，用于接收和保存所述边缘计算机模块上传的数据，并展示给管理人员。
优选的，所述井下视频采集模块包括打钻视频采集摄像机、人员数量采集摄像机以及工作行为规范视频采集摄像机。
优选的，所述数据处理模块包括：
视频筛选模块，筛选井下视频采集模块发送的视频数据，获取打钻机的进出循环动作数据和钻杆装卸数据；
视频数据标定模块，用于对筛选后的数据进行特征标定，与数据库中的标准作业规范特征模型进行对比，识别不规范操作以及对打钻机的进出循环动作点和钻杆装卸点，进行特征标定，作为特征模型；
事物模型智能化训练模块，用于收集不规范特征进行AI智能训练，将训练的特征作为对比模型供数据处理模块进行作业规范识别，收集打钻机动作点和钻杆装卸点进行AI智能训练，将训练的特征作为对比模型供数据处理模块进行钻杆长度识别；
事物模型存储与部署模块，用于存储AI智能训练后的对比模型并部署设备。
优选的，所述边缘计算机模块连接有：
钻机启停开关，用于控制井下钻机工作；
显示模块，用于展示打钻状态信息和人员作业信息；
语音报警模块，用于对违规作业进行语音报警警告；
无线收发模块，用于通过无线网络与井上服务平台和移动终端连接。
优选的，所述井上服务平台包括：
核心交换机，用于搭建无线网络接收边缘计算机模块发送的数据；
GPU视频超脑模块，用于处理和智能分析视频终端反馈的打钻信息和人员信息，为设备通道配置智能分析任务，使设备拥有针对特定对象和场景的智能分析能力，能够解决碎片化场景下的智能分析问题；
系统云服务器，连接有视频存储模块、短信猫以及信息化显示大屏，其中视频存储模块用于保持视频数据，短信猫用于提供远程短信发送服务，使手机端可接收系统云服务器发送的数据信息，信息化显示大屏用于展示打钻地点、打钻队信息、现场打钻视频、打钻现场违规作业情况以及打钻进尺数量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过井下视频采集模块采集井下作业的视频数据，并对视频数据进行智能化处理获取井下的打钻信息以及人员作业规范信息，从而使管理人员对人员操作规范和钻探状况进行可视化监管，使井下作业管理更加方便，也提高了井下作业的安全性。
附图说明
图1为本发明的整体系统框架结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
如图1所示，一种井下人工智能视频打钻系统，包括：
井下视频采集模块，用于采集井下打钻、人员数量以及工作行为规范的视频数据；数据处理模块，用于对数据进行智能化处理识别打钻状态以及人员工作状态；边缘计算机模块，安装于井下用于接收所述数据处理模块发送的数据并控制外围设备；井上服务平台，用于接收和保存所述边缘计算机模块上传的数据，并展示给管理人员。通过对采集到的井下打钻、人员数量以及工作行为规范的视频数据进行智能处理，识别出打钻的进尺数量以及现场违规作业情况，从而使管理人员直观的掌握井下状况，并且井下配备边缘计算及模块，可根据上传的作业情况控制进行钻机的工作，并现场展示给井下管理人员，以及对违规操作进行语音报警，而井上服务平台为井上管理人员提供服务，使井上管理人员远程掌握井下作业情况，提高管理力度。
所述井下视频采集模块包括打钻视频采集摄像机、人员数量采集摄像机以及工作行为规范视频采集摄像机。打钻视频采集摄像机从第一次钻探杆的打钻操作进行计数，直到打钻结束后，统计钻探杆的数量，根据所用钻探杆的规格从而计算出打钻的总深度，并根据水平面为参照物，计算出钻探杆与水平面之间的夹角，从而检测出钻探角度。人员数量采集摄像机采集每个区域的作业人数视频数据以及单个打钻设备上的人数视频数据。工作行为规范视频采集摄像机对井下作业人员的操作行为视频数据进行采集。
所述数据处理模块包括：
视频筛选模块，筛选井下视频采集模块发送的视频数据，将需要的视频数据作为视频模型进行保存，筛选打钻机的进出循环动作数据和钻杆装卸数据；
视频数据标定模块，用于对筛选后的数据进行特征标定，与数据库中的标准作业规范特征模型进行对比，识别不规范操作，对打钻机的进出循环动作点和钻杆装、卸点，进行特征标定，作为特征模型。
事物模型智能化训练模块，用于收集不规范特征进行AI智能训练，将训练的特征作为对比模型供数据处理模块进行作业规范识别。将新采集的打钻视频数据与特征标定点的数据特征模型进行对比，输出有效计数量即钻杆数量，再将钻杆数量与既定好的单节钻杆长度形成计算，即可导出打钻长度。
事物模型存储与部署模块，用于存储AI智能训练后的对比模型并部署设备。将有效的打钻视频进行智能截取和存储，并部署在不同的硬件空间中进行备份。
所述边缘计算机模块连接有：钻机启停开关，用于控制井下钻机工作，对于井下违规的作业操作进行钻机关闭管理，防止因作业不规范导致的事故发生；显示模块，用于展示打钻状态信息和人员作业信息，打钻状态包括进尺数量、深度和角度以及人员数量和作业规范情况；语音报警模块，用于对违规作业进行语音报警警告；无线收发模块，用于通过无线网络与井上服务平台和移动终端连接，移动终端可以通过无线收发模块远程配置设备，无需下井便可控制井下的设备。
所述井上服务平台包括：核心交换机，用于搭建无线网络接收边缘计算机模块发送的数据；GPU视频超脑模块，支持本地或在线远程获取的算法下发至前端智能终端，为设备通道配置智能分析任务，使设备拥有针对特定对象和场景的智能分析能力，能够解决碎片化场景下的智能分析问题，支持井下各种应用智能算法，支持实时视频分析，输入带宽：400M，支撑64路H.265、 H.264混合接入，支持20×1080P解码，支持H.265、H.264、SVAC混合解码，支持整机热备/ANR/智能检索/智能回放/人脸检索/热度图/分时段回放/超高倍速回放/双系统备份；系统云服务器，连接有视频存储模块、短信猫以及信息化显示大屏，其中视频存储模块用于保持视频数据，短信猫用于提供远程短信发送服务，使手机端可接收系统云服务器发送的数据信息，信息化显示大屏用于展示打钻地点、打钻队信息、现场打钻视频、打钻现场违规作业情况以及打钻进尺数量，系统云服务器还可以定期生成井下作业状况报表数据已信息化显示大屏展示出来，或者通过短信猫发送到管理人员的手机上。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种井下人工智能视频打钻系统，其特征在于，包括：
井下视频采集模块，用于采集井下打钻、人员数量以及工作行为规范的视频数据；
数据处理模块，用于对数据进行智能化处理，识别打钻状态以及人员工作状态，包括：识别分析打钻的角度、深度、钻杆节数并进行智能视频截取，识别人员的数量和人员个人信息等
边缘计算机模块，安装于井下用于接收所述数据处理模块发送的数据并控制外围设备；
井上服务平台，用于接收和保存所述边缘计算机模块上传的数据，并展示给管理人员。
2.根据权利要求1所述的一种井下人工智能视频打钻系统，其特征在于，所述井下视频采集模块包括打钻视频采集摄像机、人员数量采集摄像机以及工作行为规范视频采集摄像机。
3.根据权利要求1所述的一种井下人工智能视频打钻系统，其特征在于，所述数据处理模块包括：
视频筛选模块，筛选井下视频采集模块发送的视频数据，获取打钻机的进出循环动作数据和钻杆装卸数据；
视频数据标定模块，用于对筛选后的数据进行特征标定，与数据库中的标准作业规范特征模型进行对比，识别不规范操作以及对打钻机的进出循环动作点和钻杆装卸点，进行特征标定，作为特征模型；
事物模型智能化训练模块，用于收集不规范特征进行AI智能训练，将训练的特征作为对比模型供数据处理模块进行作业规范识别，收集打钻机动作点和钻杆装卸点进行AI智能训练，将训练的特征作为对比模型供数据处理模块进行钻杆长度识别；
事物模型存储与部署模块，用于存储AI智能训练后的对比模型并部署设备。
4.根据权利要求1所述的一种井下人工智能视频打钻系统，其特征在于，所述边缘计算机模块连接有：
钻机启停开关，用于控制井下钻机工作；
显示模块，用于展示打钻状态信息和人员作业信息；
语音报警模块，用于对违规作业进行语音报警警告；
无线收发模块，用于通过无线网络与井上服务平台和移动终端连接。
5.根据权利要求1所述的一种井下人工智能视频打钻系统，其特征在于，所述井上服务平台包括：
核心交换机，用于搭建无线网络接收边缘计算机模块发送的数据；
GPU视频超脑模块，，用于处理和智能分析视频终端反馈的打钻信息和人员信息，为设备通道配置智能分析任务，使设备拥有针对特定对象和场景的智能分析能力，能够解决碎片化场景下的智能分析问题；
系统云服务器，连接有视频存储模块、短信猫以及信息化显示大屏，其中视频存储模块用于保持视频数据，短信猫用于提供远程短信发送服务，使手机端可接收系统云服务器发送的数据信息，信息化显示大屏用于展示打钻地点、打钻队信息、现场打钻视频、打钻现场违规作业情况以及打钻进尺数量。
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