CN113391596A - 皮带矿粉泄露检测方法、系统、终端及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种皮带矿粉泄露检测方法、系统、终端及存储介质，包括：采集皮带运行监控视频；利用图像识别技术对监控视频进行处理，提取所述监控视频中的矿粉泄露图像；根据监控视频处理结果生成控制指令，所述监控视频处理结果为矿粉泄露图像的提取成功与否情况；将所述控制指令发送至PLC编程控制器，所述控制指令用于控制PLC编程控制器中的应急程序的启动，所述应急程序触发报警功能和皮带运行暂停功能。本发明可以自动控制声光报警器和停车开关实现避免皮带更大面积的损坏，并且可以减少矿粉泄露的进一步损失。同时，减轻了巡检人员和现场工作人员的工作量，实现选矿运输阶段的智能化检测和控制。
Description
技术领域
本发明涉及矿用运输皮带安全检测技术领域，具体涉及一种皮带矿粉泄露检测方法、系统、终端及存储介质。
背景技术
现有技术中，选矿的皮带传输是最基本的和最不可缺少的运输方式。从井下由箕斗井提升到地表后，经由出矿口到皮带，在皮带上运输。在矿石开采的过程中会带入许多杂物，例如在爆破过程中，崩落的矿石中会掺杂断裂的支护锚杆，以及井下废弃的铁丝网等金属。这些金属在由放矿口进入皮带时，会卡住在皮带带尾和设备之间的缝隙中，将皮带划伤或者扎漏。如果不能及时停止运行处理，那么对皮带造成极大的损坏，并且矿粉会泄露。因此，需要技术手段对皮带的扎漏情况进行识别和判断，当产生漏矿时，可以及时报警和自动停止皮带运行避免大的事故发生，减少次生损失。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种皮带矿粉泄露检测方法、系统、终端及存储介质，以解决上述技术问题。
第一方面，本发明提供一种皮带矿粉泄露检测方法，包括：
采集皮带运行监控视频；
利用图像识别技术对监控视频进行处理，提取所述监控视频中的矿粉泄露图像；
根据监控视频处理结果生成控制指令，所述监控视频处理结果为矿粉泄露图像的提取成功与否情况；
将所述控制指令发送至PLC编程控制器，所述控制指令用于控制PLC编程控制器中的应急程序的启动，所述应急程序触发报警功能和皮带运行暂停功能。
进一步的，所述采集皮带运行监控视频，包括：
利用全局快门摄像头对动态视频进行快速检测，在检测到存在矿粉泄露的动态视频时立即采集矿粉泄露视频。
进一步的，所述利用图像识别技术对监控视频进行处理，提取所述监控视频中的矿粉泄露图像，包括：
在数据库中存储多种矿粉泄露标准图片并利用FAST算法提取各标准图片的图像特征作为标准特征；
从监控视频截取图像帧作为实际图片，并利用FAST算法提取实际图片的实际特征；
分别计算实际特征与各标准特征的欧氏距离，根据实际特征与各标准特征的欧氏距离计算实际图片与各标准图片的相似度；
筛选出实际图片与标准图片的最高相似度，若最高相似度达到预设阈值，则判定所述实际图片为矿粉泄露图像。
进一步的，所述根据监控视频处理结果生成控制指令，包括：
若从监控视频中提取到矿物泄露图像，则生成启动指令；
若未从监控视频中提取到矿物泄露图像，则生成等待指令。
进一步的，将所述控制指令发送至PLC编程控制器，包括：
将控制指令通过Modbus串行通信协议发送至PLC编程控制器的寄存器。
第二方面，本发明提供一种皮带矿粉泄露检测系统，包括：
视频采集单元，用于采集皮带运行监控视频；
图像识别单元，用于利用图像识别技术对监控视频进行处理，提取所述监控视频中的矿粉泄露图像；
指令生成单元，用于根据监控视频处理结果生成控制指令，所述监控视频处理结果为矿粉泄露图像的提取成功与否情况；
指令发送单元，用于将所述控制指令发送至PLC编程控制器，所述控制指令用于控制PLC编程控制器中的应急程序的启动，所述应急程序触发报警功能和皮带运行暂停功能。
进一步的，所述视频采集单元包括：
检测采集模块，用于利用全局快门摄像头对动态视频进行快速检测，在检测到存在矿粉泄露的动态视频时立即采集矿粉泄露视频。
进一步的，所述图像识别单元包括：
标准处理模块，用于在数据库中存储多种矿粉泄露标准图片并利用FAST算法提取各标准图片的图像特征作为标准特征；
样本处理模块，用于从监控视频截取图像帧作为实际图片，并利用FAST算法提取实际图片的实际特征；
距离计算模块，用于分别计算实际特征与各标准特征的欧氏距离，根据实际特征与各标准特征的欧氏距离计算实际图片与各标准图片的相似度；
图像判定模块，用于筛选出实际图片与标准图片的最高相似度，若最高相似度达到预设阈值，则判定所述实际图片为矿粉泄露图像。
第三方面，提供一种终端，包括：
处理器、存储器，其中，
该存储器用于存储计算机程序，
该处理器用于从存储器中调用并运行该计算机程序，使得终端执行上述的终端的方法。
第四方面，提供了一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。
本发明的有益效果在于，
本发明提供的皮带矿粉泄露检测方法、系统、终端及存储介质，实现了在皮带漏料时能够实时检测出故障，并自动控制声光报警器和停车开关实现避免皮带更大面积的损坏，并且可以减少矿粉泄露的进一步损失。同时，减轻了巡检人员和现场工作人员的工作量，实现选矿运输阶段的智能化检测和控制。通过在选矿皮带运输上使用了二维图像处理的思想进行情况的检测，通过图像识别将图像处理应用到选矿自动化、智能化领域。同时全局快门摄像头、PLC编程控制器等可进行底层代码编程的硬件开发板，可以根据需求对识别的精度和矿粉模板匹配的精准度进行修改，以适应不同环境下的矿粉检测。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
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，对于本领域普通技术人员而言，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是本发明一个实施例的方法的示意性流程图；
图2是本发明一个实施例的系统的示意性框图；
图3为本发明实施例提供的一种终端的结构示意图；
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。
下面对本发明中出现的关键术语进行解释。
PLC编程是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
FAST算法是一种图像特征点检测方法，其原理是若一个像素周围有一定数量的像素与该点像素值不同，则认为其为角点。
欧氏距离指欧几里得度量。在数学中，欧几里得距离或欧几里得度量是欧几里得空间中两点间“普通”(即直线)距离。
图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。其中，图1执行主体可以为一种皮带矿粉泄露检测系统。
如图1所示，该方法包括：
步骤110，采集皮带运行监控视频；
步骤120，利用图像识别技术对监控视频进行处理，提取所述监控视频中的矿粉泄露图像；
步骤130，根据监控视频处理结果生成控制指令，所述监控视频处理结果为矿粉泄露图像的提取成功与否情况；
步骤140，将所述控制指令发送至PLC编程控制器，所述控制指令用于控制PLC编程控制器中的应急程序的启动，所述应急程序触发报警功能和皮带运行暂停功能。
具体的，所述皮带矿粉泄露检测方法依赖的硬件结构包括：
STM32 ARM Cortex M7处理器和全局快门摄像头，其中，全局快门摄像头连接STM32 ARM Cortex M7处理器的输入接口。STM32 ARM Cortex M7处理器通过modbus串口连接PLC编程控制器。PLC编程控制器电连接报警器和皮带控制器。
STM32 ARM Cortex M7处理器执行皮带矿粉泄露检测方法，方法包括如下步骤：
1、实时图像采集。利用安装于皮带尾且实时对准皮带下方区域的全局快门摄像头对动态视频进行快速检测，在检测到存在矿粉泄露的动态视频时立即采集矿粉泄露视频。
2、图像识别数据准备。在需要检测漏料的皮带位置，使用摄像头进行模板的采集和保存，人为的撒入矿粉，录制相关视频，针对实际的环境情况和所需要进行识别的情况，使用模板特征点保存的方法，将含有特征点信息的图片模板保存在根目录下，可以多次采集并保存模板，以提高识别的精度。本实施例中的模板是FAST算法+欧氏距离相似度计算模板。通过计算机的摄像头视觉窗口，可以展现特征点识别后的模板的样式，来确定模板的匹配是否是针对矿粉进行的，同时避免环境导致的特征点数量的增加，使识别和匹配模板不准确。可以增加抛洒矿粉的次数，这样既避免了在单次识别特征点的偶然性，又可以在不同的情况下，针对漏料的不同形式进行特征点的匹配。特征点识别的模板获取和保存完成后，还可以根据需要，设定在进行目标检测时可以匹配到的特征点的数量。如果要求检测到的特征点数量和保存的模板的特征点数量匹配度高，可以提高检测的精度，同时需要保证识别速度。根据实际情况，设定最优匹配度。
3、图像识别。将步骤2中拍摄的矿粉泄露图像作为标准图像。从监控视频截取图像帧作为实际图片，并利用FAST算法提取实际图片的实际特征，分别计算实际特征与各标准特征的欧氏距离，根据实际特征与各标准特征的欧氏距离计算实际图片与各标准图片的相似度，筛选出实际图片与标准图片的最高相似度，若最高相似度达到预设阈值，则判定实际图片为矿粉泄露图像；若最高相似度未达到预设阈值，则判定实际图片不是矿粉泄露图像。
本实施例中的图像识别采用Open MV-H7 Plus机器视觉模块，Open MV-H7 Plus机器视觉模块Python程序代码如下：
4、若步骤3中判定实际图片为矿粉泄露图像则通过Modbus串口向PLC编程控制器的register寄存器写入一个1的信号，若步骤3中判定实际图片不是矿粉泄露图像，不发送信号1。
PLC编程控制器一旦读取到寄存器中的信号1，立即控制报警器启动并控制皮带运输机自动停止。
上述图像处理特征点匹配的算法实现了在皮带漏料时能够实时检测出故障，并自动控制声光报警器和停车开关实现避免皮带更大面积的损坏，并且可以减少矿粉泄露的进一步损失。同时，减轻了巡检人员和现场工作人员的工作量，实现选矿运输阶段的智能化检测和控制。
如图2所示，该系统200包括：
视频采集单元210，用于采集皮带运行监控视频；
图像识别单元220，用于利用图像识别技术对监控视频进行处理，提取所述监控视频中的矿粉泄露图像；
指令生成单元230，用于根据监控视频处理结果生成控制指令，所述监控视频处理结果为矿粉泄露图像的提取成功与否情况；
指令发送单元240，用于将所述控制指令发送至PLC编程控制器，所述控制指令用于控制PLC编程控制器中的应急程序的启动，所述应急程序触发报警功能和皮带运行暂停功能。
可选地，作为本发明一个实施例，所述视频采集单元包括：
检测采集模块，用于利用全局快门摄像头对动态视频进行快速检测，在检测到存在矿粉泄露的动态视频时立即采集矿粉泄露视频。
可选地，作为本发明一个实施例，所述图像识别单元包括：
标准处理模块，用于在数据库中存储多种矿粉泄露标准图片并利用FAST算法提取各标准图片的图像特征作为标准特征；
样本处理模块，用于从监控视频截取图像帧作为实际图片，并利用FAST算法提取实际图片的实际特征；
距离计算模块，用于分别计算实际特征与各标准特征的欧氏距离，根据实际特征与各标准特征的欧氏距离计算实际图片与各标准图片的相似度；
图像判定模块，用于筛选出实际图片与标准图片的最高相似度，若最高相似度达到预设阈值，则判定所述实际图片为矿粉泄露图像。
图3为本发明实施例提供的一种终端300的结构示意图，该终端300可以用于执行本发明实施例提供的皮带矿粉泄露检测方法。
其中，该终端300可以包括：处理器310、存储器320及通信单元330。这些组件通过一条或多条总线进行通信，本领域技术人员可以理解，图中示出的服务器的结构并不构成对本发明的限定，它既可以是总线形结构，也可以是星型结构，还可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
其中，该存储器320可以用于存储处理器310的执行指令，存储器320可以由任何类型的易失性或非易失性存储终端或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。当存储器320中的执行指令由处理器310执行时，使得终端300能够执行以下上述方法实施例中的部分或全部步骤。
处理器310为存储终端的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子终端的各个部分，通过运行或执行存储在存储器320内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，以执行电子终端的各种功能和/或处理数据。所述处理器可以由集成电路(Integrated Circuit，简称IC)组成，例如可以由单颗封装的IC所组成，也可以由连接多颗相同功能或不同功能的封装IC而组成。举例来说，处理器310可以仅包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)。在本发明实施方式中，CPU可以是单运算核心，也可以包括多运算核心。
通信单元330，用于建立通信信道，从而使所述存储终端可以与其它终端进行通信。接收其他终端发送的用户数据或者向其他终端发送用户数据。
本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。
因此，本发明通过在选矿皮带运输上使用了二维图像处理的思想进行情况的检测，通过图像识别将图像处理应用到选矿自动化、智能化领域。同时全局快门摄像头、PLC编程控制器等可进行底层代码编程的硬件开发板，可以根据需求对识别的精度和矿粉模板匹配的精准度进行修改，以适应不同环境下的矿粉检测，本实施例所能达到的技术效果可以参见上文中的描述，此处不再赘述。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中如U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，包括若干指令用以使得一台计算机终端(可以是个人计算机，服务器，或者第二终端、网络终端等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于终端实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，系统或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种皮带矿粉泄露检测方法，其特征在于，包括：
采集皮带运行监控视频；
利用图像识别技术对监控视频进行处理，提取所述监控视频中的矿粉泄露图像；
根据监控视频处理结果生成控制指令，所述监控视频处理结果为矿粉泄露图像的提取成功与否情况；
将所述控制指令发送至PLC编程控制器，所述控制指令用于控制PLC编程控制器中的应急程序的启动，所述应急程序触发报警功能和皮带运行暂停功能。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集皮带运行监控视频，包括：
利用全局快门摄像头对动态视频进行快速检测，在检测到存在矿粉泄露的动态视频时立即采集矿粉泄露视频。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用图像识别技术对监控视频进行处理，提取所述监控视频中的矿粉泄露图像，包括：
在数据库中存储多种矿粉泄露标准图片并利用FAST算法提取各标准图片的图像特征作为标准特征；
从监控视频截取图像帧作为实际图片，并利用FAST算法提取实际图片的实际特征；
分别计算实际特征与各标准特征的欧氏距离，根据实际特征与各标准特征的欧氏距离计算实际图片与各标准图片的相似度；
筛选出实际图片与标准图片的最高相似度，若最高相似度达到预设阈值，则判定所述实际图片为矿粉泄露图像。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据监控视频处理结果生成控制指令，包括：
若从监控视频中提取到矿物泄露图像，则生成启动指令；
若未从监控视频中提取到矿物泄露图像，则生成等待指令。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述控制指令发送至PLC编程控制器，包括：
将控制指令通过Modbus串行通信协议发送至PLC编程控制器的寄存器。
6.一种皮带矿粉泄露检测系统，其特征在于，包括：
视频采集单元，用于采集皮带运行监控视频；
图像识别单元，用于利用图像识别技术对监控视频进行处理，提取所述监控视频中的矿粉泄露图像；
指令生成单元，用于根据监控视频处理结果生成控制指令，所述监控视频处理结果为矿粉泄露图像的提取成功与否情况；
指令发送单元，用于将所述控制指令发送至PLC编程控制器，所述控制指令用于控制PLC编程控制器中的应急程序的启动，所述应急程序触发报警功能和皮带运行暂停功能。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述视频采集单元包括：
检测采集模块，用于利用全局快门摄像头对动态视频进行快速检测，在检测到存在矿粉泄露的动态视频时立即采集矿粉泄露视频。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述图像识别单元包括：
标准处理模块，用于在数据库中存储多种矿粉泄露标准图片并利用FAST算法提取各标准图片的图像特征作为标准特征；
样本处理模块，用于从监控视频截取图像帧作为实际图片，并利用FAST算法提取实际图片的实际特征；
距离计算模块，用于分别计算实际特征与各标准特征的欧氏距离，根据实际特征与各标准特征的欧氏距离计算实际图片与各标准图片的相似度；
图像判定模块，用于筛选出实际图片与标准图片的最高相似度，若最高相似度达到预设阈值，则判定所述实际图片为矿粉泄露图像。
9.一种终端，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器的执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行权利要求1-5任一项所述的方法。
10.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。
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