CN205120988U - 巷道影像及其内部空气和围岩温度场同步采集装置 - Google Patents
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Abstract
巷道影像及其内部空气和围岩温度场同步采集装置，包括单片机，红外热成像模块，温度传感器模块，图像采集模块，数据存储模块，图像拼接模块，显示模块，数据传输接口，按钮控制模块，电源及其调节分配模块，其特点是通过对巷道围岩温度场数据、图像数据和巷道内仪器所处位置空气场温度值的同时采集功能，最终形成相互对应的巷道围岩温度场拼接图、图像数据拼接图和巷道内空气温度场变化曲线。优点在于：能实现巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集，巷道照片、围岩温度场红外探测成果的平面拼接以及巷道内部空气温度变化曲线同步拟合功能，为巷道围岩温度场大面积探测和图像拼接处理提供了可能。
Description
技术领域
本实用新型涉及到一种地球物理探测仪器，尤其是一种巷道影像及其内部空气和围岩温度场综合探测成像设备。
背景技术
温度场探测法在隧道和巷道超前预报中常有使用。地下水体或自燃火区往往具有易于普通岩体的温度场特征，而这就为应用岩体温度场进行含水构造或自燃火区的预测提供的可能。由于设备研发、推广及理论研究等方面的限制，现阶段，矿井中使用的温度探测设备多为接触式单点探测设备，数据量小，数据解释过程常借助于插值算法进行数据拟合，通过温度变化曲线分析的结论多集中在巷道围岩调热圈半径大小或近距离高温自燃区定性解释上，缺乏针对大面积巷道围岩温度场探测仪器及方法。
红外热像仪是通过非接触探测红外热量，并将其转换生成热图像和温度值，进而显示在显示器上，并可以对温度值进行计算的一种监测设备。红外热像仪以其非接触、非破坏性，在很多行业中得到了应用，并取得了一定成效。
图像拼接技术是将数张有重叠部分的图像拼成一幅大型的无缝高分辨率图像的技术，主要包括图像配准和图像融合两个技术环节。随着计算机技术及数字图像处理技术的发展，图像自动拼接技术被广泛应用与深空探测、遥感图像处理、医学图像分析、绘图学、虚拟现实技术等领域。
在有水体或自燃火区存在的区域，巷道围岩温度是岩体温度场、巷道内空气温度场和水体或自燃火区温度场共同作用的结果。现有的探测设备和方法存在以下缺点：首先，仅对巷道壁温度场的探测，探测资料片面，只能在一定条件下进行定性分析；其次，使用的是单点接触式测量仪器，数据量小，对异常区的控制精度差，难以进行大面积围岩温度场探测。
发明内容
本实用新型的目地是提供一种巷道影像及其内部空气和围岩温度场同步采集装置，它能实现巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集，巷道照片、围岩温度场红外探测成果的平面拼接以及巷道内部空气温度变化曲线同步拟合功能。
为了实现巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集以及巷道照片、围岩温度场红外探测成果的平面拼接功能，本实用新型采用以下技术方案：巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集装置，包括单片机，红外热成像模块，温度传感器模块，图像采集模块，数据存储模块，图像拼接模块，显示模块，数据传输接口，按钮控制模块，电源及其调节分配模块，其特点在于：所述的单片机接收按钮控制模块的控制信号，通过红外热成像模块、图像采集模块、温度传感器模块实现巷道围岩温度场数据、图像数据和巷道内仪器所处位置空气场温度值的同时采集功能，所述的图像拼接模块利用图像拼接技术实现图像采集模块采集的图像数据的拼接功能，并根据图像拼接参数实现同一区域红外热成像模块采集的围岩温度场数据的拼接和巷道内空气温度场变化曲线中温度传感器模块采集的温度值的坐标确定，最终形成相互对应的巷道围岩温度场拼接图、图像数据拼接图和巷道内空气温度场变化曲线。
所述的单片机实现仪器信号控制及数据处理功能，单片机与红外热成像模块连接，接收红外热成像模块采集的围岩温度场数据并控制红外热成像模块的信号采集和参数设置；单片机与温度传感器模块连接，接收温度传感器模块采集的温度值并控制温度传感器模块的温度采集及参数设置；单片机与图像采集模块连接，接收图像采集模块的图像数据并控制图像采集模块的图像采集及参数设置；单片机与数据存储模块连接，将红外热成像模块的围岩温度场数据、温度传感器模块的温度值、图像采集模块的图像数据和图像拼接模块的拼接图像数据存入数据存储模块，并实现从数据存储模块中数据读取和删除功能；单片机与图像拼接模块相连，将从数据存储模块中读取的红外热成像模块的围岩温度场数据、温度传感器模块的温度值、图像采集模块的图像数据传入图像拼接模块，并接收图像拼接模块的拼接图像数据，存入数据存储模块；单片机与显示模块连接，为显示模块提供数据；单片机与数据传输接口连接，为数据传输接口提供数据；单片机与按钮控制模块连接，接收按钮控制模块的控制信号；单片机与电源及其调节分配模块连接，控制电源及其调节分配模块的工作状态。
所述的红外热成像模块利用红外测温技术实现巷道围岩温度场数据的采集，红外热成像模块与单片机连接，接受单片机的参数设置和数据采集控制并将采集的围岩温度场数据通过单片机存储到数据存储模块。
所述的温度传感器模块实现巷道内单点温度值采集，温度传感器模块与单片机连接，接受单片机的参数设置和数据采集控制并将采集的温度值数据通过单片机存储到数据存储模块。
所述的图像采集模块实现巷道围岩图像数据的采集，图像采集模块与单片机连接，接受单片机的参数设置和数据采集控制并将采集的图像数据通过单片机存储到数据存储模块。
所述的数据储存模块与单片机相连，实现红外热成像模块的围岩温度场数据、温度传感器模块的温度值、图像采集模块的图像数据、图像拼接模块的拼接图像数据的存储功能，接受单片机的数据读取和删除控制。
所述的图像拼接模块与单片机连接，通过单片机读取红外热成像模块的围岩温度场数据、温度传感器模块的温度值、图像采集模块的图像数据，利用图像拼接技术实现图像采集模块采集的图像数据的拼接功能，并根据图像拼接参数实现同一区域围岩温度场数据的拼接和巷道内空气温度场变化曲线中温度传感器模块采集的温度值的坐标确定，形成巷道围岩温度场拼接图、图像数据拼接图和巷道内空气温度场变化曲线。
所述的显示模块与单片机连接，实现红外热成像模块、温度传感器模块、图像采集模块、电源及其调节分配模块、数据存储模块、图像拼接模块的状态和参数显示功能，实现红外热成像模块的围岩温度场数据、温度传感器模块的温度值、图像采集模块的图像数据、温度场拼接图、图像数据拼接图和巷道内空气温度场变化曲线的显示功能，实现数据传输接口的状态显示功能。
所述的数据传输接口与单片机连接，通过单片机实现数据存储模块与外界的数据传输。
所述的按钮控制模块与单片机连接，通过单片机实现电源及调节分配模块开关机控制及电量、工作状态读取功能，红外热成像模块参数设置及数据采集控制功能，温度传感器模块参数设置及数据采集控制功能，图像采集模块参数设置及数据采集控制功能，数据存储模块数据读取、删除和显示控制功能，图像拼接模块数据拼接控制功能，数据传输接口数据传输控制功能。
所述的电源及其调节分配模块是仪器的电源，为单片机、红外热成像模块、温度传感器模块、图像采集模块、数据存储模块、图像拼接模块、显示模块和数据传输接口供电，接受单片机的电量、工作状态读取和开关控制。
本实用新型具有以下有益效益：能实现巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集，巷道照片、围岩温度场红外探测成果的平面拼接以及巷道内部空气温度变化曲线同步拟合功能，为巷道围岩温度场大面积探测和图像拼接处理提供了可能。
附图说明
图1为本实用新型的框图。
图中：1、单片机；2、红外热成像模块；3、温度传感器模块；4、图像采集模块；5、数据存储模块；6、图像拼接模块；7、显示模块；8、数据传输接口；9、按钮控制模块；10、电源及其调节分配模块。
具体实施方式
巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集装置，包括单片机1，红外热成像模块2，温度传感器模块3，图像采集模块4，数据存储模块5，图像拼接模块6，显示模块7，数据传输接口8，按钮控制模块9，电源及其调节分配模块10，其特征在于：所述的单片机1接收按钮控制模块9的控制信号，通过红外热成像模块2、图像采集模块4、温度传感器模块3实现巷道围岩温度场数据、图像数据和巷道内仪器所处位置空气场温度值的同时采集功能，所述的图像拼接模块6利用图像拼接技术实现图像采集模块4采集的图像数据的拼接功能，并根据图像拼接参数实现同一区域红外热成像模块2采集的围岩温度场数据的拼接和巷道内空气温度场变化曲线中温度传感器模块3采集的温度值的坐标确定，最终形成相互对应的巷道围岩温度场拼接图、图像数据拼接图和巷道内空气温度场变化曲线。
所述的巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集装置，其特征在于：单片机1实现仪器信号控制及数据处理功能，单片机1与红外热成像模块2连接，接收红外热成像模块2采集的围岩温度场数据并控制红外热成像模块2的信号采集和参数设置；单片机1与温度传感器模块3连接，接收温度传感器模块3采集的温度值并控制温度传感器模块3的温度采集及参数设置；单片机1与图像采集模块4连接，接收图像采集模块4的图像数据并控制图像采集模块4的图像采集及参数设置；单片机1与数据存储模块5连接，将红外热成像模块2的围岩温度场数据、温度传感器模块3的温度值、图像采集模块4的图像数据和图像拼接模块6的拼接图像数据存入数据存储模块5，并实现从数据存储模块5中数据读取和删除功能；单片机1与图像拼接模块6相连，将从数据存储模块5中读取的红外热成像模块2的围岩温度场数据、温度传感器模块3的温度值、图像采集模块4的图像数据传入图像拼接模块6，并接收图像拼接模块6的拼接图像数据，存入数据存储模块5；单片机1与显示模块7连接，为显示模块7提供数据；单片机1与数据传输接口8连接，为数据传输接口8提供数据；单片机1与按钮控制模块9连接，接收按钮控制模块9的控制信号；单片机1与电源及其调节分配模块10连接，控制电源及其调节分配模块10的工作状态。
所述的巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集装置，其特征在于：红外热成像模块2利用红外测温技术实现巷道围岩温度场数据的采集，红外热成像模块2与单片机1连接，接受单片机1的参数设置和数据采集控制并将采集的温度场数据通过单片机1存储到数据存储模块5。
所述的巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集装置，其特征在于：所述的温度传感器模块3实现巷道内单点温度值采集，温度传感器模块3与单片机1连接，接受单片机1的参数设置和数据采集控制并将采集的温度值数据通过单片机1存储到数据存储模块5。
所述的巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集装置，其特征在于：所述的图像采集模块4实现巷道围岩图像数据的采集，图像采集模块4与单片机1连接，接受单片机1的参数设置和数据采集控制并将采集的图像数据通过单片机1存储到数据存储模块5。
所述的巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集装置，其特征在于：所述的数据储存模块与单片机1相连，实现红外热成像模块2的围岩温度场数据、温度传感器模块3的温度值、图像采集模块4的图像数据、图像拼接模块6的拼接图像数据的存储功能，接受单片机1的数据读取和删除控制。
所述的巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集装置，其特征在于：所述的图像拼接模块6与单片机1连接，通过单片机1读取红外热成像模块2的围岩温度场数据、温度传感器模块3的温度值、图像采集模块4的图像数据，利用图像拼接技术实现图像采集模块4采集的图像数据的拼接功能，并根据图像拼接参数实现同一区域围岩温度场数据的拼接和巷道内空气温度场变化曲线中温度传感器模块3采集的温度值的坐标确定，形成巷道围岩温度场拼接图、图像数据拼接图和巷道内空气温度场变化曲线。
所述的巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集装置，其特征在于：所述的显示模块7与单片机1连接，实现红外热成像模块2、温度传感器模块3、图像采集模块4、电源及其调节分配模块10、数据存储模块5、图像拼接模块6的状态和参数显示功能，实现红外热成像模块2的围岩温度场数据、温度传感器模块3的温度值、图像采集模块4的图像数据、温度场拼接图、图像数据拼接图和巷道内空气温度场变化曲线的显示功能，实现数据传输接口8的状态显示功能。
所述的巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集装置，其特征在于：所述的数据传输接口8与单片机1连接，通过单片机1实现数据存储模块5与外界的数据传输。
所述的巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集装置，其特征在于：所述的按钮控制模块9与单片机1连接，通过单片机1实现电源及其调节分配模块10开关机控制及电量、工作状态读取功能，红外热成像模块2参数设置及数据采集控制功能，温度传感器模块3参数设置及数据采集控制功能，图像采集模块4参数设置及数据采集控制功能，数据存储模块5数据读取、删除和显示控制功能，图像拼接模块6数据拼接控制功能，数据传输接口8数据传输控制功能。
所述的巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集装置，其特征在于：所述的电源及其调节分配模块10是仪器的电源，为单片机1、红外热成像模块2、温度传感器模块3、图像采集模块4、数据存储模块5、图像拼接模块6、显示模块7和数据传输接口8供电，接受单片机1的电量、工作状态读取和开关控制。
Claims (11)
1.巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集装置，包括单片机(1)，红外热成像模块(2)，温度传感器模块(3)，图像采集模块(4)，数据存储模块(5)，图像拼接模块(6)，显示模块(7)，数据传输接口(8)，按钮控制模块(9)，电源及其调节分配模块(10)，其特征是：所述的单片机(1)接收按钮控制模块(9)的控制信号，通过红外热成像模块(2)、图像采集模块(4)、温度传感器模块(3)实现巷道围岩温度场数据、图像数据和巷道内仪器所处位置空气场温度值的同时采集功能，所述的图像拼接模块(6)利用图像拼接技术实现图像采集模块(4)采集的图像数据的拼接功能，并根据图像拼接参数实现同一区域红外热成像模块(2)采集的围岩温度场数据的拼接和巷道内空气温度场变化曲线中温度传感器模块(3)采集的温度值的坐标确定，最终形成相互对应的巷道围岩温度场拼接图、图像数据拼接图和巷道内空气温度场变化曲线。
2.根据权利要求1所述的巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集装置，其特征在于：单片机(1)实现仪器信号控制及数据处理功能，单片机(1)与红外热成像模块(2)连接，接收红外热成像模块(2)采集的围岩温度场数据并控制红外热成像模块(2)的信号采集和参数设置；单片机(1)与温度传感器模块(3)连接，接收温度传感器模块(3)采集的温度值并控制温度传感器模块(3)的温度采集及参数设置；单片机(1)与图像采集模块(4)连接，接收图像采集模块(4)的图像数据并控制图像采集模块(4)的图像采集及参数设置；单片机(1)与数据存储模块(5)连接，将红外热成像模块(2)的围岩温度场数据、温度传感器模块(3)的温度值、图像采集模块(4)的图像数据和图像拼接模块(6)的拼接图像数据存入数据存储模块(5)，并实现从数据存储模块(5)中数据读取和删除功能；单片机(1)与图像拼接模块(6)相连，将从数据存储模块(5)中读取的红外热成像模块(2)的围岩温度场数据、温度传感器模块(3)的温度值、图像采集模块(4)的图像数据传入图像拼接模块(6)，并接收图像拼接模块(6)的拼接图像数据，存入数据存储模块(5)；单片机(1)与显示模块(7)连接，为显示模块(7)提供数据；单片机(1)与数据传输接口(8)连接，为数据传输接口(8)提供数据；单片机(1)与按钮控制模块(9)连接，接收按钮控制模块(9)的控制信号；单片机(1)与电源及其调节分配模块(10)连接，控制电源及其调节分配模块(10)的工作状态。
3.根据权利要求1所述的巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集装置，其特征在于：红外热成像模块(2)利用红外测温技术实现巷道围岩温度场数据的采集，红外热成像模块(2)与单片机(1)连接，接受单片机(1)的参数设置和数据采集控制并将采集的温度场数据通过单片机(1)存储到数据存储模块(5)。
4.根据权利要求1所述的巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集装置，其特征在于：所述的温度传感器模块(3)实现巷道内单点温度值采集，温度传感器模块(3)与单片机(1)连接，接受单片机(1)的参数设置和数据采集控制并将采集的温度值数据通过单片机(1)存储到数据存储模块(5)。
5.根据权利要求1所述的巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集装置，其特征在于：所述的图像采集模块(4)实现巷道围岩图像数据的采集，图像采集模块(4)与单片机(1)连接，接受单片机(1)的参数设置和数据采集控制并将采集的图像数据通过单片机(1)存储到数据存储模块(5)。
6.根据权利要求1所述的巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集装置，其特征在于：所述的数据存储模块与单片机(1)相连，实现红外热成像模块(2)的围岩温度场数据、温度传感器模块(3)的温度值、图像采集模块(4)的图像数据、图像拼接模块(6)的拼接图像数据的存储功能，接受单片机(1)的数据读取和删除控制。
7.根据权利要求1所述的巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集装置，其特征在于：所述的图像拼接模块(6)与单片机(1)连接，通过单片机(1)读取红外热成像模块(2)的围岩温度场数据、温度传感器模块(3)的温度值、图像采集模块(4)的图像数据，利用图像拼接技术实现图像采集模块(4)采集的图像数据的拼接功能，并根据图像拼接参数实现同一区域围岩温度场数据的拼接和巷道内空气温度场变化曲线中温度传感器模块(3)采集的温度值的坐标确定，形成巷道围岩温度场拼接图、图像数据拼接图和巷道内空气温度场变化曲线。
8.根据权利要求1所述的巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集装置，其特征在于：所述的显示模块(7)与单片机(1)连接，实现红外热成像模块(2)、温度传感器模块(3)、图像采集模块(4)、电源及其调节分配模块(10)、数据存储模块(5)、图像拼接模块(6)的状态和参数显示功能，实现红外热成像模块(2)的围岩温度场数据、温度传感器模块(3)的温度值、图像采集模块(4)的图像数据、温度场拼接图、图像数据拼接图和巷道内空气温度场变化曲线的显示功能，实现数据传输接口(8)的状态显示功能。
9.根据权利要求1所述的巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集装置，其特征在于：所述的数据传输接口(8)与单片机(1)连接，通过单片机(1)实现数据存储模块(5)与外界的数据传输。
10.根据权利要求1所述的巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集装置，其特征在于：所述的按钮控制模块(9)与单片机(1)连接，通过单片机(1)实现电源及其调节分配模块(10)开关机控制及电量、工作状态读取功能，红外热成像模块(2)参数设置及数据采集控制功能，温度传感器模块(3)参数设置及数据采集控制功能，图像采集模块(4)参数设置及数据采集控制功能，数据存储模块(5)数据读取、删除和显示控制功能，图像拼接模块(6)数据拼接控制功能，数据传输接口(8)数据传输控制功能。
11.根据权利要求1所述的巷道影像及其内部空气和围岩温度场的同步采集装置，其特征在于：所述的电源及其调节分配模块(10)是仪器的电源，为单片机(1)、红外热成像模块(2)、温度传感器模块(3)、图像采集模块(4)、数据存储模块(5)、图像拼接模块(6)、显示模块(7)和数据传输接口(8)供电，接受单片机(1)的电量、工作状态读取和开关控制。
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|---|---|---|---|---|
| CN109856698A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-06-07 | 上海化工研究院有限公司 | 一种滚舱式热成像堆垛探查装置及其应用 |
| CN112194416A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-08 | 辽宁工程技术大学 | 一种新型巷道喷射混凝土隔热层及其使用方法 |
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| CN109856698B (zh) * | 2019-01-25 | 2020-11-06 | 上海化工研究院有限公司 | 一种滚舱式热成像堆垛探查装置及其应用 |
| CN112194416A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-08 | 辽宁工程技术大学 | 一种新型巷道喷射混凝土隔热层及其使用方法 |
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