CN208820933U - 一种煤矿井下的网络视频监控摄像机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤矿井下的网络视频监控摄像机，包括外壳，所述外壳内设有摄像机控制器及摄像机，外壳的底部设有LCD液晶显示屏，外壳的两侧分别设有音频采集孔，所述外壳处于摄像机的相反端设有防爆喇叭口，所述摄像机的顶部分别设有光照传感器、测距传感器、测速传感器及红外指向传感器，所述摄像机的一端设有镜头，摄像机的另一端设有通过防爆挠性管与防爆电气连接的出线孔，所述镜头的两侧设有闪光灯。本实用新型提供了一种集成了视频传输、音频采集与输出、测距、测速、照度检测等多种功能的煤矿井下网络视频监控摄像机。本实用新型解决了现有监测设备功能单一的问题。

Description

一种煤矿井下的网络视频监控摄像机

技术领域

本实用新型涉及一种摄像机，具体涉及一种煤矿井下的网络视频监控摄像机。

背景技术

为了满足煤炭企业对主要生产环节、重要设备及关键岗位提供生产调度、安全生产管理等服务，因此在煤矿井下的重要场所均安装有摄像机。现有的摄像机仅具有图像及音频的采集和传输，对于井下的掘进速度检测、目标距离检测、井下照度检测等功能需要通过人工测量或者单独的监测设备。现有的监测设备仅具有单一的功能，因此需要在煤矿井下安装不同的监测设备，耗费人工资源，也提高了井下设备的安装成本。

发明内容

本实用新型解决了现有技术的不足，提供了一种集成了视频传输、音频采集与输出、测距、测速、照度检测等多种功能的煤矿井下网络视频监控摄像机。

本实用新型为了实现上述目的所采用的技术方案是：

一种煤矿井下的网络视频监控摄像机，包括外壳，所述外壳内设有摄像机控制器及摄像机，外壳的底部设有LCD液晶显示屏，外壳的两侧分别设有音频采集孔，所述外壳处于摄像机的相反端设有防爆喇叭口，所述摄像机的顶部分别设有光照传感器、测距传感器、测速传感器及红外指向传感器，所述摄像机的一端设有镜头，摄像机的另一端设有通过防爆挠性管与防爆电气连接的出线孔，所述镜头的两侧设有闪光灯。本实用新型中的摄像机采用500万像素1/3CMOS的高清广角镜头，有效像素1920(H)*1080(V)，带有自动光学变焦功能，并可以实现自动快速对焦。摄像机下方选配4.5英寸高清显示屏，有效像素1280(H)*720(V)，方便调试设备，可自动折叠。摄像机左右两侧配备功率为3W的LED补光灯两颗，照明角度为10°，照明距离为20m，能够有效地避免局部曝光不足和局部曝光过度的问题出现，能够有效地改善监控画面质量，配合照度检测在暗光环境下自动补光，因此节能效果好。摄像机上方配备测距传感器，配置波长为655nm、功率为50mW的红光激光器，对煤炭掘进区域进行距离检测，计算掘进速度；摄像机上方配备测速传感器，配置波长为655nm、功率为10mW的红光激光器，对指定物体进行激光测速，如传送带；摄像机上方配备光照传感器，对指定区域进行照度检测，避免井下光线不足导致安全隐患；摄像机上方具有红外指向器，采用小功率，穿透性好的激光器，进行红外指向。壳体设有音频采集孔，对井下声音进行采集。外壳上设有防爆喇叭口，适用于井下嘈杂环境，可以针对危险状况进行声音报警；配置LED警示灯，可以针对危险状况进行灯光闪烁报警。

进一步地，所述摄像机控制器包括核心主板，所述核心主板的I2C接口分别与LCD液晶显示屏、AD转换器的一端连接，所述AD转换器的另一端分别与测距传感器、测速传感器及光照传感器连接，核心主板的GPIO接口分别与红外指向传感器及输入按键连接，核心主板的网口通过以太网Hub分别与摄像机的第一端及井下环网连接，摄像机的第二端分别与摄像头及音频采集孔连接，摄像机的第三端与电源适配器连接，核心主板的电源接口端与电源适配器连接。

更进一步地，所述核心主板上设有LCD液晶显示屏控制端、测距传感器控制端、测速传感器控制端、光照传感器控制端、红外指向传感器控制端、输入键盘控制端及摄像机控制端、WIFI模块。

优选的，所述摄像机为IP摄像机。

优选的，所述核心主板采用Raspberry Pi核心板。

优选的，所述外壳的顶部还设有LED警示灯。

优选的，所述镜头采用光通率高、不粘水、不粘油、排斥灰尘且坚固耐用的钢化平板玻璃。钢化玻璃表面经过特殊技术处理，光通率高，不粘水，不粘油，排斥灰尘，在坚固耐用的同时，又保证画质的清晰。

优选的，所述外壳采用304不锈钢材质，密闭、防腐、防爆、防尘、防水，适用于井下特殊环境。

本实用新型的摄像机上方还设有预留功能模块，可以对客户制定需求进行定制；安装方便，维护简单，可选用万向节配合固定支架，适合墙壁、基座、立柱等安装；内置wifi模块，可以对采集到视频和声音进行无线传输，信号发射功率低于100mW，无需布线，可以将无线数据传送至分站。内置电源，可以在断电后仍保持正常供电不小于两小时的蓄电池；内置AC100-240V自适应电源。

本实用新型通过以下技术进行识别：

图像识别技术：本探水视频识别系统采用实时性与识别率方面最优的YOLOv3的模型，该模型权衡了速度与精度，实现相同准确度下显著地提高运行速度与其它同类检测方法相比。利用该算法对探水视频中工作人员、钻探机、卸杆动作等目标的识别，可精确完成对井下探水作业人员、机器型号、卸杆次数的识别，识别率可达到90%以上。可使煤矿对各探水作业面形成快速有效的监管，提高生产作业效率。YOLOv3的Darknet 由 C 语言和 CUDA实现, 对GPU显存利用效率较高. Darknet 对第三方库的依赖较少,且仅使用了少量GNUlinux平台C接口,因此很容易移植到其它平台。可同时在linux与Windows下安装运行。

相位式激光测距技术：传统测距方式属于接触式测距，实际应用十分不方便，众所周知，煤矿井下空气中含有甲烷等各种易燃易爆气体，且井下温度高，设备散热条件差，易发生火灾，因此对电气要求更高，相位式激光测距是利用检测发射光和反射光在空间中传播时发生的相位差来计算的，因此精度较高，可达毫米级，而且统体积小，便携等优点完全可以满足我们需求。

相关性激光测速技术：利用激光作为激励信号，反射的信号为输出信号，采用相关函数法计算出上下游两个传感器信号的渡越时间，从而求出传送带运动速度。整个测速系统由激光发射系统和信号处理系统组成。利用激光单色系好、方向性好、汇聚性好、高亮度等特点，从而达到获取反应传送带表面速度特征信息的随机信号的目的。

照度检测技术：利用锗光电池作探头，由于光的强度不同光电池产生的电流就不同，再把这个电流进行直流放大，再经过数模转换电路把直流信号变成直接反应光照强弱的数字信号显示出来。

本实用新型适用于井下重要场所的图像和音频的采集和传输，结合人工智能图像识别技术利用监控视频信息对探测过程中钻孔深度、工作人员操作行为进行识别。本实用新型通过这种方式快速、高效的对瓦斯抽采、探水业务流程进行智能监管，从源头上排除隐患，并配备了掘进速度检测、目标距离检测、井下照度检测等功能，实现对井下的人员管理、安全监察、隐患排查、事故风险分析、掘进速度监测、远程视频巡查、声光报警等多种用途，开展井下探测作业工作人员智能化分析监测研究。

本实用新型是一款自带照明功能的煤矿井下网络视频监控摄像机，经过防爆处理，适用于含有瓦斯等爆炸性气体、具有爆炸危险的煤矿井下。本实用新型结构紧凑，体积仅有普通摄像机大小，防爆、抗震、防潮、集成了视频传输、音频采集与输出、测距、测速、照度检测等多种功能，采用无线通信方式可以减少电缆数量，简化现场环境，方便安装拆卸，便于重复使用。

本实用新型需按照GB3836-2010《爆炸性环境设备通用要求》标准设计制造，需要获得防爆合格证和煤矿安全认证。

附图说明

现在参考附图对本实用新型作进一步描述，其中：

图1为本实用新型主视图；

图2为本实用新型侧视图；

图3为摄像机控制器示意图。

附图标记说明：1、外壳，2、LCD液晶显示屏，3、音频采集孔，4、防爆喇叭口，5、光照传感器，6、测距传感器，7、测速传感器，8、红外指向传感器，9、镜头，10、闪光灯，11、摄像机，12、预留模块。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至3所示，一种煤矿井下的网络视频监控摄像机，包括外壳1，所述外壳1内设有摄像机控制器及摄像机11，外壳1的底部设有LCD液晶显示屏2，外壳1的两侧分别设有音频采集孔3，所述外壳1处于摄像机11的相反端设有防爆喇叭口4，所述摄像机11的顶部分别设有光照传感器（BH1750FVI）5、测距传感器（LOG-RF3）6、测速传感器（MSE-V1000）7及红外指向传感器（YBJ-500C）8，所述摄像机的一端设有镜头9，摄像机的另一端设有通过防爆挠性管与防爆电气连接的出线孔，所述镜头9的两侧设有闪光灯10。本实用新型中的摄像机采用500万像素1/3CMOS的高清广角镜头9，有效像素1920(H)*1080(V)，带有自动光学变焦功能，并可以实现自动快速对焦。摄像机11下方选配4.5英寸高清LCD液晶显示屏2，有效像素1280(H)*720(V)，方便调试设备，可自动折叠。摄像机左右两侧配备功率为3W的LED闪光灯两颗，照明角度为10°，照明距离为20m，能够有效地避免局部曝光不足和局部曝光过度的问题出现，能够有效地改善监控画面质量，配合照度检测在暗光环境下自动补光，因此节能效果好。摄像机11上方配备测距传感器（LOG-RF3）6，配置波长为655nm、功率为50mW的红光激光器，对煤炭掘进区域进行距离检测，计算掘进速度；摄像机上方配备测速传感器（MSE-V1000）7，配置波长为655nm、功率为10mW的红光激光器，对指定物体进行激光测速，如传送带；摄像机上方配备光照传感器（BH1750FVI）5，对指定区域进行照度检测，避免井下光线不足导致安全隐患；摄像机11上方具有红外指向传感器（YBJ-500C）8，采用小功率，穿透性好的激光器，进行红外指向。壳体设有音频采集孔3，对井下声音进行采集。外壳1上设有防爆喇叭口4，适用于井下嘈杂环境，可以针对危险状况进行声音报警；配置LED警示灯，可以针对危险状况进行灯光闪烁报警。

进一步地，所述摄像机控制器包括核心主板，所述核心主板的I2C接口分别与LCD液晶显示屏2、AD转换器的一端连接，所述AD转换器的另一端分别与测距传感器6、测速传感器7及光照传感器5连接，核心主板的GPIO接口分别与红外指向传感器8及输入按键连接，核心主板的网口通过以太网Hub分别与摄像机的第一端及井下环网连接，摄像机的第二端分别与摄像头及音频采集孔3连接，摄像机的第三端与电源适配器连接，核心主板的电源接口端与电源适配器连接。

更进一步地，所述核心主板上设有LCD液晶显示屏控制端、测距传感器控制端、测速传感器控制端、光照传感器控制端、红外指向传感器控制端、输入键盘控制端及摄像机控制端、WIFI模块。

优选的，所述摄像机为IP摄像机。

优选的，所述核心主板采用Raspberry Pi核心板。

优选的，所述外壳1的顶部还设有LED警示灯。

优选的，所述镜头9采用光通率高、不粘水、不粘油、排斥灰尘且坚固耐用的钢化平板玻璃。钢化玻璃表面经过特殊技术处理，光通率高，不粘水，不粘油，排斥灰尘，在坚固耐用的同时，又保证画质的清晰。

优选的，所述外壳1采用304不锈钢材质，密闭、防腐、防爆、防尘、防水，适用于井下特殊环境。

本实用新型的摄像机上方还设有预留功能模块12，可以对客户制定需求进行定制；安装方便，维护简单，可选用万向节配合固定支架，适合墙壁、基座、立柱等安装；内置wifi模块，可以对采集到视频和声音进行无线传输，信号发射功率低于100mW，无需布线，可以将无线数据传送至分站。内置电源，可以在断电后仍保持正常供电不小于两小时的蓄电池；内置AC100-240V自适应电源。

以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。应当理解，以上的描述意图在于说明而非限制。例如，上述实施例(和/或其方面)可以彼此组合使用。此外，根据本实用新型的启示可以做出很多改型以适于具体的情形或材料而没有偏离本实用新型的范围。通过阅读上述描述，权利要求的范围和精神内的很多其它的实施例和改型对本领域技术人员是显而易见的。

Claims (8)

1.一种煤矿井下的网络视频监控摄像机，其特征在于，包括外壳，所述外壳内设有摄像机控制器及摄像机，外壳的底部设有LCD液晶显示屏，外壳的两侧分别设有音频采集孔，所述外壳处于摄像机的相反端设有防爆喇叭口，所述摄像机的顶部分别设有光照传感器、测距传感器、测速传感器及红外指向传感器，所述摄像机的一端设有镜头，摄像机的另一端设有通过防爆挠性管与防爆电气连接的出线孔，所述镜头的两侧设有闪光灯。

2.根据权利要求1所述的煤矿井下的网络视频监控摄像机，其特征在于，所述摄像机控制器包括核心主板，所述核心主板的I2C接口分别与LCD液晶显示屏、AD转换器的一端连接，所述AD转换器的另一端分别与测距传感器、测速传感器及光照传感器连接，核心主板的GPIO接口分别与红外指向传感器及输入按键连接，核心主板的网口通过以太网Hub分别与摄像机的第一端及井下环网连接，摄像机的第二端分别与摄像头及音频采集孔连接，摄像机的第三端与电源适配器连接，核心主板的电源接口端与电源适配器连接。

3.根据权利要求2所述的煤矿井下的网络视频监控摄像机，其特征在于，所述核心主板上设有LCD液晶显示屏控制端、测距传感器控制端、测速传感器控制端、光照传感器控制端、红外指向传感器控制端、输入键盘控制端及摄像机控制端、WIFI模块。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的煤矿井下的网络视频监控摄像机，其特征在于，所述摄像机为IP摄像机。

5.根据权利要求2所述的煤矿井下的网络视频监控摄像机，其特征在于，所述核心主板采用Raspberry Pi核心板。

6.根据权利要求1所述的煤矿井下的网络视频监控摄像机，其特征在于，所述外壳的顶部还设有LED警示灯。

7.根据权利要求1所述的煤矿井下的网络视频监控摄像机，其特征在于，所述镜头采用光通率高、不粘水、不粘油、排斥灰尘且坚固耐用的钢化平板玻璃。

8.根据权利要求1所述的煤矿井下的网络视频监控摄像机，其特征在于，所述外壳采用304不锈钢材质。