CN112738463B - 一种钻场跟踪监测装置 - Google Patents

一种钻场跟踪监测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钻场跟踪监测方法及装置，方法包括：首先获取监测视频；其次根据钻杆推进‑退出模型识别所述监测视频中移动的钻杆；根据安全帽‑人体模型识别所述监测视频中操作人员；然后根据运动物体预测模型对所述监测视频中操作人员和钻杆进行跟踪，产生云台控制信息并根据所述云台控制信息控制云台控制模块运动；最后根据钻探作业工艺模型判断所述监测视频中操作人员和钻杆是否完成钻杆的推进和退出，如果完成，则钻杆作业次数加1。本发明实现了钻机作业过程的跟踪监测和钻杆作业次数计数，提高了钻探的效率。

Description

一种钻场跟踪监测装置
技术领域
本发明涉及钻探技术领域，特别是涉及一种钻场跟踪监测方法及装置。
背景技术
钻场是布置一些钻孔的场所，而在钻孔的过程中，需要精确地定位钻孔的位置，而现有技术中一般使用测高仪或传感器检测钻头位置来进行定位，需要经过精密配合后将工件移动至钻头正下方从而实现精确定位。另一方面现有技术中心对于钻探过程的监测只能实现定点监测，如果改变作业面，则需要重新调整监测角度。因此亟需解决由于钻孔定位和定点监测造成的操作效率低的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种钻场跟踪监测方法及装置，在实现钻探辅助定位的同时还能跟踪监测钻探作业过程。
为实现上述目的，本发明提供了一种钻场跟踪监测方法，所述钻场跟踪监测方法包括：
S1：获取监测视频；
S2：根据钻杆推进-退出模型识别所述监测视频中移动的钻杆；
S3：根据安全帽-人体模型识别所述监测视频中操作人员；
S4：根据运动物体预测模型对所述监测视频中操作人员和钻杆进行跟踪，产生云台控制信息并根据所述云台控制信息控制云台控制模块运动；
S5：根据钻探作业工艺模型判断所述监测视频中操作人员和钻杆是否完成钻杆的推进和退出，如果完成，则钻杆作业次数加1。
本发明还提供了一种钻场跟踪监测装置，所述钻场跟踪监测装置包括：
3D建模摄像机，用于监测待钻探的作业面，产生三维视频；
跟踪摄像机，用于实时跟踪监测操作人员和钻杆，产生监测视频；
云台控制模块，分别与所述跟踪摄像机和所述3D建模摄像机连接，用于带动所述跟踪摄像机和所述3D建模摄像机运动；
控制模块，分别与所述云台控制模块、所述3D建模摄像机和所述跟踪摄像机连接，用于提取所述三维视频中的深度数据和视场角，并根据深度数据和视场角构建空间位置坐标，并根据所述空间位置坐标将钻孔预设坐标和预设角度在所述三维视频中标注；所述控制模块还用于根据所述三维视频确定钻杆信息；所述钻杆信息包括钻杆的实时坐标和推进角度；
所述控制模块还用于根据上述钻场跟踪监测方法产生云台控制信息并控制所述云台控制模块运动；
所述控制模块还用于根据上述钻场跟踪监测方法确定是否完成钻杆的推进和退出。
可选地，所述钻场跟踪监测装置还包括：
补光灯，用于根据补光信号进行照明，根据关闭信号关闭照明；
所述控制模块与所述补光灯连接，所述控制模块还用于检测所述监测视频和所述三维视频中的亮度是否小于设定值，如果亮度小于设定值，则发送所述补光信号，如果亮度大于等于设定值，则发送所述关闭信号。
可选地，所述钻场跟踪监测装置还包括：
网络传输模块，与所述控制模块连接，用于将上位机输入的钻孔预设坐标和预设角度发送给所述控制模块，还用于将标注后的所述三维视频、所述监测视频和所述钻杆信息发送给上位机进行显示。
可选地，所述钻场跟踪监测装置还包括：
供电模块，分别与所述3D建模摄像机、所述跟踪摄像机、所述控制模块和所述网络传输模块连接，用于为所述3D建模摄像机、所述跟踪摄像机、所述控制模块和所述网络传输模块提供电能。
可选地，所述钻场跟踪监测装置还包括：
报警模块，用于根据告警信号进行报警；
所述控制模块与所述报警模块连接，所述控制模块还用于判断所述监测视频中操作人员是否存在异常动作；如果所述监测视频中操作人员存在异常动作，则发出所述告警信号。
可选地，所述云台控制模块包括：
控制电路，与所述控制模块连接，用于根据所述云台控制信息产生俯仰指令和水平旋转指令；
俯仰旋转云台，分别与所述跟踪摄像机和所述3D建模摄像机连接，用于带动所述跟踪摄像机和所述3D建模摄像机俯仰旋转；
俯仰步进电机，分别与所述控制电路和所述俯仰旋转云台连接，用于根据所述俯仰指令控制所述俯仰旋转云台俯仰旋转；
水平旋转云台，分别与所述跟踪摄像机和所述3D建模摄像机连接，用于带动所述跟踪摄像机和所述3D建模摄像机水平旋转；
水平步进电机，分别与所述控制电路和所述水平旋转云台连接，用于根据所述水平旋转指令控制所述水平旋转云台水平旋转。
可选地，所述供电模块输出电压为DC12V。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开了一种钻场跟踪监测方法及装置，方法包括：首先获取监测视频；其次根据钻杆推进-退出模型识别所述监测视频中移动的钻杆；根据安全帽-人体模型识别所述监测视频中操作人员；然后根据运动物体预测模型对所述监测视频中操作人员和钻杆进行跟踪，产生云台控制信息并根据所述云台控制信息控制云台控制模块运动；最后根据钻探作业工艺模型判断所述监测视频中操作人员和钻杆是否完成钻杆的推进和退出，如果完成，则钻杆作业次数加1。本发明实现了钻机作业过程的跟踪监测和钻杆作业次数计数，提高了钻探的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1钻场跟踪监测方法流程图；
图2为本发明实施例2钻场跟踪监测装置结构框图；
图3为本发明实施例2钻场跟踪监测装置示意图；
其中，1、3D建模摄像机，2、跟踪摄像机，3、云台控制模块，4、控制模块，5、网络传输模块，6、报警模块，7、补光灯，8、供电模块，9、水平旋转云台，10、俯仰旋转云台。
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。
本发明的目的是提供一种钻场跟踪监测方法及装置，在实现钻探辅助定位的同时还能跟踪监测钻探作业过程，以提高钻探的效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
图1为本发明实施例1钻场跟踪监测方法流程图，如图1所示，所述钻场跟踪监测方法包括：
S1：获取监测视频。
S2：根据钻杆推进-退出模型识别所述监测视频中移动的钻杆。
S3：根据安全帽-人体模型识别所述监测视频中操作人员。
S4：根据运动物体预测模型对所述监测视频中操作人员和钻杆进行跟踪，产生云台控制信息并根据所述云台控制信息控制云台控制模块3运动。
S5：根据钻探作业工艺模型判断所述监测视频中操作人员和钻杆是否完成钻杆的推进和退出，如果完成，则钻杆作业次数加1，如果没有完成，则继续判断。
所述钻杆推进-退出模型是利用YOLO3算法模型进行训练识别钻杆以及钻机的加紧装置，再根据钻杆装填动作、退出动作进行识别判断。所述安全帽-人体模型为现有模型。所述运动物体预测模型是利用移动目标跟踪监测算法构建的模型。所述钻探作业工艺模型是利用已有的跟踪器模型对工作人员拿钻杆的动作、装填或退出钻杆的动作进行分解，进行判断是否完成整个钻探工艺流程。
实施例2
图2为本发明实施例2钻场跟踪监测装置结构框图，如图2所示，所述钻场跟踪监测装置包括：3D建模摄像机1、跟踪摄像机2，云台控制模块3 和控制模块4。所述云台控制模块3分别与所述跟踪摄像机2和所述3D建模摄像机1连接，所述控制模块4分别与所述云台控制模块3、所述3D建模摄像机1和所述跟踪摄像机2连接。所述3D建模摄像机1，用于监测待钻探的作业面，产生三维视频。所述跟踪摄像机2，用于实时跟踪监测操作人员和钻杆，产生监测视频。所述云台控制模块3用于带动所述跟踪摄像机 2和所述3D建模摄像机1运动。所述控制模块，用于提取所述三维视频中的深度数据和视场角，并根据深度数据和视场角构建空间位置坐标，所述空间位置坐标为笛卡尔坐标，并根据所述空间位置坐标将钻孔预设坐标和预设角度在所述三维视频中标注；所述控制模块4还用于根据所述三维视频确定钻杆信息；所述钻杆信息包括钻杆的实时坐标和推进角度。所述控制模块4 还用于根上述钻场跟踪监测方法产生云台控制信息并控制所述云台控制模块3运动。所述控制模块4还用于根据上述钻场跟踪监测方法确定是否完成钻杆的推进和退出。
所述3D建模摄像机1借助激光器通过发射特定图形的散斑或者点阵的激光红外图案，当被测物体反射这些图案，通过摄像头捕捉到这些反射回来的图案，计算上面散斑或者点的大小，跟原始散斑或者点的尺寸作对比，从而测算出被测物体到摄像头之间的距离和角度，进而复原整个三维空间，产生三维视频。
在本发明实施例中，所述钻场跟踪监测装置还包括：补光灯7；所述控制模块4与所述补光灯7连接，所述控制模块还用于检测所述监测视频和所述三维视频中的亮度是否小于设定值，如果亮度小于设定值，则发送所述补光信号，如果亮度大于等于设定值，则发送所述关闭信号，以使补光灯7根据补光信号进行照明，根据关闭信号关闭照明。
在本发明实施例中，所述钻场跟踪监测装置还包括：网络传输模块5，与所述控制模块4连接，用于将上位机输入的钻孔预设坐标和预设角度发送给所述控制模块，还用于将标注后的所述三维视频、所述监测视频和所述钻杆信息发送给上位机进行显示。所述网络传输模块5支持100Mbps有线网络、 wifi无线传输和LTE4G全网通传输。
在本发明实施例中，所述钻场跟踪监测装置还包括：供电模块8，分别与所述3D建模摄像机1、所述跟踪摄像机2、所述控制模块4、所述云台控制模块3、所述补光灯7和所述网络传输模块5连接，用于为所述3D建模摄像机1、所述跟踪摄像机2、所述控制模块4和所述网络传输模块5提供电能。
在本发明实施例中，所述钻场跟踪监测装置还包括：报警模块6；所述控制模块4与所述报警模块6连接；所述控制模块4还用于判断所述监测视频中操作人员是否存在异常动作；如果所述监测视频中操作人员存在异常动作，则发出告警信号，以使报警模块6根据所述告警信号进行报警。所述异常动作包括操作人员频繁装载钻杆。
图3为本发明实施例2钻场跟踪监测装置示意图，如图3所示，在本发明实施例中，所述云台控制模块3包括：控制电路、俯仰旋转云台10、俯仰步进电机、水平旋转云台9和水平步进电机。所述控制电路与所述控制模块 4连接，所述俯仰旋转云台10分别与所述跟踪摄像机2和所述3D建模摄像机1连接，所述俯仰步进电机分别与所述控制电路和所述俯仰旋转云台10 连接，所述水平旋转云台9分别与所述跟踪摄像机2和所述3D建模摄像机 1连接，所述水平步进电机分别与所述控制电路和所述水平旋转云台9连接。
所述控制电路用于根据所述云台控制信息产生俯仰指令和水平旋转指令；所述俯仰旋转云台10用于带动所述跟踪摄像机2和所述3D建模摄像机 1俯仰旋转；所述俯仰步进电机用于根据所述俯仰指令控制所述俯仰旋转云台10俯仰旋转；所述水平旋转云台9用于带动所述跟踪摄像机2和所述3D 建模摄像机1水平旋转；所述水平步进电机用于根据所述水平旋转指令控制所述水平旋转云台9水平旋转。
在本发明实施例中，所述供电模块8输出电压为DC12V，所述供电模块8输入电压的范围为AC84-230AV。
本发明实现了矿井钻机作业过程中的孔位自动辅助定位、作业过程钻杆、操作人员自动跟踪识别，对监测到的目标进行持续地跟踪，保证作业监控的整个过程清晰、全面地记录下来，提高了操作人员的操作效率以及钻孔的质量。本发明解决了现有技术的钻孔机的辅助定位装置结构复杂，操作麻烦，当打孔数少于一定数量时成本过高影响经济效益的问题。另外本装置内部嵌入了钻杆的钻场跟踪监测方法，可以实现钻机作业过程的全程监督以及钻杆数量的自动计数，杜绝了钻探过程中的弄虚作假行为，保证了作业的质量，提高整个企业安全生产监督管理水平。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种钻场跟踪监测装置，其特征在于，所述钻场跟踪监测装置包括：
3D建模摄像机，用于监测待钻探的作业面，产生三维视频；
跟踪摄像机，用于实时跟踪监测操作人员和钻杆，产生监测视频；
云台控制模块，分别与所述跟踪摄像机和所述3D建模摄像机连接，用于带动所述跟踪摄像机和所述3D建模摄像机运动；
控制模块，分别与所述云台控制模块、所述3D建模摄像机和所述跟踪摄像机连接，用于提取所述三维视频中的深度数据和视场角，并根据深度数据和视场角构建空间位置坐标，并根据所述空间位置坐标将钻孔预设坐标和预设角度在所述三维视频中标注；所述控制模块还用于根据所述三维视频确定钻杆信息；所述钻杆信息包括钻杆的实时坐标和推进角度；
所述控制模块还用于根据钻场跟踪监测方法产生云台控制信息并控制所述云台控制模块运动；
所述控制模块还用于根据钻场跟踪监测方法确定是否完成钻杆的推进和退出；
所述钻场跟踪监测方法包括：
S1：获取监测视频；
S2：根据钻杆推进-退出模型识别所述监测视频中移动的钻杆；
S3：根据安全帽-人体模型识别所述监测视频中操作人员；
S4：根据运动物体预测模型对所述监测视频中操作人员和钻杆进行跟踪，产生云台控制信息并根据所述云台控制信息控制云台控制模块运动；
S5：根据钻探作业工艺模型判断所述监测视频中操作人员和钻杆是否完成钻杆的推进和退出，如果完成，则钻杆作业次数加1；
所述钻杆推进-退出模型是利用YOLO3算法模型进行训练，识别钻杆以及钻机的加紧装置，再根据钻杆装填动作、退出动作进行识别判断的模型；所述运动物体预测模型是利用移动目标跟踪监测算法构建的模型；所述钻探作业工艺模型是利用跟踪器模型对工作人员拿钻杆的动作、装填或退出钻杆的动作进行分解，判断是否完成整个钻探工艺流程的模型。
2.根据权利要求1所述的钻场跟踪监测装置，其特征在于，所述钻场跟踪监测装置还包括：
补光灯，用于根据补光信号进行照明，根据关闭信号关闭照明；
所述控制模块与所述补光灯连接，所述控制模块还用于检测所述监测视频和所述三维视频中的亮度是否小于设定值，如果亮度小于设定值，则发送所述补光信号，如果亮度大于等于设定值，则发送所述关闭信号。
3.根据权利要求1所述的钻场跟踪监测装置，其特征在于，所述钻场跟踪监测装置还包括：
网络传输模块，与所述控制模块连接，用于将上位机输入的钻孔预设坐标和预设角度发送给所述控制模块，还用于将标注后的所述三维视频、所述监测视频和所述钻杆信息发送给上位机进行显示。
4.根据权利要求3所述的钻场跟踪监测装置，其特征在于，所述钻场跟踪监测装置还包括：
供电模块，分别与所述3D建模摄像机、所述跟踪摄像机、所述控制模块和所述网络传输模块连接，用于为所述3D建模摄像机、所述跟踪摄像机、所述控制模块和所述网络传输模块提供电能。
5.根据权利要求1所述的钻场跟踪监测装置，其特征在于，所述钻场跟踪监测装置还包括：
报警模块，用于根据告警信号进行报警；
所述控制模块与所述报警模块连接，所述控制模块还用于判断所述监测视频中操作人员是否存在异常动作；如果所述监测视频中操作人员存在异常动作，则发出所述告警信号。
6.根据权利要求1所述的钻场跟踪监测装置，其特征在于，所述云台控制模块包括：
控制电路，与所述控制模块连接，用于根据所述云台控制信息产生俯仰指令和水平旋转指令；
俯仰旋转云台，分别与所述跟踪摄像机和所述3D建模摄像机连接，用于带动所述跟踪摄像机和所述3D建模摄像机俯仰旋转；
俯仰步进电机，分别与所述控制电路和所述俯仰旋转云台连接，用于根据所述俯仰指令控制所述俯仰旋转云台俯仰旋转；
水平旋转云台，分别与所述跟踪摄像机和所述3D建模摄像机连接，用于带动所述跟踪摄像机和所述3D建模摄像机水平旋转；
水平步进电机，分别与所述控制电路和所述水平旋转云台连接，用于根据所述水平旋转指令控制所述水平旋转云台水平旋转。
7.根据权利要求4所述的钻场跟踪监测装置，其特征在于，所述供电模块输出电压为DC12V。
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