基于煤矿视频监控系统的图像增强方法研究

针对煤矿视频监控系统中采集的井下图像质量差的问题,提出了一种先在空域上采用中值滤波降噪,然后用自适应直方图均衡进行增强处理的方法,可以有效地降低煤矿井下的脉冲噪声,增强了井下低对比度图像的可视化效果。实验证明,该方法可以增强煤矿井下图像的清晰程度,使煤矿视频监控系统更好地发挥功效。     

基于综采工作面视频监控的图像增强方法

针对煤矿综采工作面设备与人员异常状态全方位视频监控和低照度环境下的图像不清晰问题,构建了一种全方位的综采工作面视频监控方案和运用限制对比度自适应直方图均衡方法对图像进行增强;在综采工作面每间隔5个支架安装3台矿用云台摄像仪,全方位监控设备和人员异常状态;运用限制对比度自适应直方图均衡方法,通过设定阈值来限制直方图的分布,以避免过度增强,并通过双线性插值来去除分块处理所导致的块边缘过渡不平衡效应;运用对比度拉伸、伽马变换、直方图均衡和限制对比度自适应直方图均衡的图像增强方法对煤矿井下图像进行增强对比验证。结果表明:限制对比度自适应直方图均衡方法增强效果最佳,实现了煤矿井下综采工作面图像清晰显示。     

基于5G通信的矿山可视化智能监控技术

结合目前智能矿山建设的发展趋势,视频监控应用的范围越来越广泛,井下重要场所对视频可视化监控的传输带宽、时延、智能分析等方面提出了更高的建设需求。通过研究矿用5G通信技术,为可视化监控提供大带宽、低时延的5G传输通道,研究固定式可视化监控和移动式可视化监控技术,实现井下人员、设备、煤等动目标以及设备外观、铭牌信息、温度等的智能管控。通过井下测试实验,测试数据表明,摄像仪与5G基站通信距离不小于150 m,通信时延小于21 ms,视频分析识别率大于98.1%,系统可满足井下固定场所和移动执法信息的智能管控,有效提升煤矿智能化水平。     

基于Android操作系统的数字矿山信息管理系统开发与应用

针对目前矿山信息管理系统的局限性,利用互联网和物联网技术,基于Android操作系统开发了数字矿山信息管理APP系统。该系统可实现安全指标实时监测、人员分布智能查询以及对特殊工作面进行视频监控等功能,可实时监控矿井生产状态并通过4G高速网络呈现在APP界面上,可为井下险情排除及人员救护提供可靠依据。详细分析了该系统的软硬件构成以及安全监测、人员分布、视频监控等功能模块的程序设计流程与实现逻辑,并将该系统应用于河南平顶山某煤矿,进行了长达8 d的性能测试和89 d的实际应用。结果表明:该系统功能设计可满足矿山生产需求,有较好的实用价值。     

基于5G网络的庞庞塔煤矿智能矿山建设研究

将5G网络技术应用到煤矿的智能化矿山建设中,是当前提高矿山智能化水平的重要方向。为此,开展了庞庞塔煤矿中智能综采工作面、5G网络构架、视频界面等多方面的建设设计,并对建好后的智能矿山运行情况进行了评价分析,实现了对井下煤矿开采设备及配套设施的远程监控、操作及控制,智能矿山整体智能化程度相对较高,提高了该矿井的煤矿开采效率及作业安全性。     

运输巷智能无轨自移列车系统的研发和应用

为解决当前煤矿井下运输巷辅助运输方面存在的用人多、效率低、劳动强度大、适应性不高、存在安全隐患等问题,通过对运输巷无轨列车系统的机械结构、液压系统及控制系统的研发设计,实现了运输巷智能列车系统的无轨自移、智能监测、视频监控、远程控制、自动牵引、与工作面协同推进等功能。并成功应用于山西宏源集团富家凹煤矿井下运输巷辅助运输,实现设备操作人员减至1人,控制精度达到±10mm,大幅降低了工人劳动强度,提高了安全性和工作效率,实现了煤矿的减人增效。     

矿井智能通风系统关键技术研究

实现矿井通风智能化是建设智能矿山的主要技术手段。针对目前通风系统调整失准、智能化水平低、预警信息不能反映到抢险救灾指挥中心等问题，提出一种矿井智能通风系统建设方案；该方案由井下监控设备和地面控制中心组成，旨在建立三维通风模拟与隐患智能识别平台，实现矿井通风数据实时动态分析、三维可视化展现以及安全预警与辅助决策；重点研究了通风监测大数据库、三维通风模拟、AI视频智能识别、预警及辅助决策、系统联动控制5个关键技术，详细阐述了各自的技术特征与实现方案。基于计算机软件开发技术、三维仿真技术以及人工智能技术设计并开发实现了矿井智能通风系统。     

锦界煤矿自动化排水系统设计及应用

文章从煤矿井下自动化排水系统的构成出发,结合自动化排水系统的应用实效,详细阐述了井下主排水泵房自动化排水系统控制器及监控系统的功能,简单介绍了中转水仓及分散小水窝自动化排水的现状。同时结合煤矿智能化建设的发展情况,提出了设备健康状况分析系统、水情监测系统的方案,提出了主排水泵房提高设备使用效率的方法,旨在为智能矿山的建设提供一定的指导建议。     

基于模糊理论的煤矿井下图像增强算法

煤矿井下照度低且光照不均匀,成像质量较差,图像的可分辨性能较差,增加了监控识别难度。针对井下图像,提出基于模糊理论的增强算法,构造一个线性模糊化函数;与传统的模糊增强算法增强对比度相反,实现了高亮区的抑制,低亮区的增强;进一步调整了模糊增强后的图像对比度,避免对比度的降低。试验表明该算法在一定程度上消除了煤矿井下图像光照不均匀的现象。     

矿井复杂环境视频监控图像增强算法研究

针对井下环境亮度低,粉尘严重等造成监控视频图像光照不均匀以及模糊不清等问题,提出了基于二维伽马函数实现井下视频图像增强的算法。该算法运用具有边缘保持性的引导滤波提取光照分量,通过二维伽马函数自适应调整光照,并运用基于受限自适应的直方图均衡化调整全图的对比度,从而提高图像的清晰度以及信息量。提出的算法与经典算法相比,无论是在视觉效果上,还是在信息熵,平均梯度,标准差等方面都优于经典算法。结果表明该方法可有效提高图像的清晰度,信息量以及对比度,同时减轻井下光照不均匀以及粉尘造成的图像质量不高的问题,提高了井下视频监控图像中的整体的视觉效果。     

基于视频技术的煤矿在线应急预警系统研究

研究基于视频技术的煤矿在线应急预警系统,提升煤矿在线应急反应能力和预警能力。该系统由矿井内控制层、地面网络层和在线应急预警层组成,矿井内控制层利用传感器、USB摄像头等设备,通过V4L2视频图像采集技术采集视频图像;地面网络层通过视频监控设备控制视频监控、地面控制等设备,并利用视频处理服务器采集矿井现场视频数据和完成报警,同时这些矿井现场视频数据传输至在线应急预警层;在线应急预警层使用模糊积分法构建在线应急预警模型,实现煤矿在线应急预警,并向客户端发出预警通知信息。实验表明,当视频图像数据量为8 000 h,系统传输耗时仅为0.8 s,在线应急反应能力好;预警的矿井应急程度与实际矿井应急程度一致,在线应急预警性能卓越。     

基于智能矿山的煤矿机电技术管理创新

为了满足智能煤矿建设过程中对于矿山机电技术管理的需求,分析了国内外智能煤矿建设在综采设备智能化和监测检测设备智能化的发展现状,总结了我国煤矿机电管理技术在制度建设、人才储备、智能设备推广三方面遇到的诸多问题,并结合自身工作实际和经验,就煤矿机电技术管理方面提出了创新性建议。智能煤矿建设过程中,越来越多的智能化机电设备的管理,必将是一大挑战。为我国智能煤矿建设中在机电技术管理方面遇到的问题提供了一些依据和参考。     

煤矿转载机远程—机载监控系统研究

为了确保煤矿安全生产，提高煤矿综合效益，基于煤矿转载机基本特征，设计了远程—机载监控系统总体结构，系统主要由地面远程监控系统、巷道远程监控系统和机载监控系统3部分组成，分别对各个系统的功能及相关设备进行了分析。研究为实现转载机智能化改造提供了技术支持。     

智能化煤矿机电设备状态监控系统研究

煤矿机电设备在地下易受到干扰,难以及时传送监控数据,为减小噪声对机电设备数据传输设备的影响,设计智能化煤矿机电设备状态监控系统。在硬件设计中,分别设计数据存储卡接口、数据采集单元电路、数据传输单元射频芯片接收装置,减少噪声对监控系统信号传输能力的影响。在软件设计中,计算机电设备监控数据节点位置,选取距离最小的线路,连接数据节点最佳路径。设计实验中,在无噪声干扰、单干扰源、双干扰源的环境下,分别测试最佳信道通路。根据实验结果可知,随着干扰源的增加以及传感器间距离的增加,数据传输的难度逐渐增大。在智能化煤矿机电设备的数据传输过程中,使用16信道的数据传输效果最好。     

矿井视频监控图像改进非局部均值滤波算法

矿井成像条件较为复杂,导致视频监控系统所获取的图像往往具有对比度低、且参杂大量随机噪声的特点,给实时监控矿井生产状况带来了不便。为此,采用灰色关联度法改进非局部均值滤波算法,提出了一种矿井视频监控图像改进非局部均值滤波算法。该算法首先对原始矿井视频监控图像采用均值滤波算法进行预处理,得到预滤波图像,分别对原始矿井视频监控图像和预滤波图像划分为5×5大小的图像块,将该2幅图像中对应位置图像块的像素点灰度值集合分别记为待比较序列和参考序列,计算其灰色关联度值,将较小的灰色关联度值对应的原始矿井视频监控图像中的图像块标记为疑似噪声图像块;其次对每个疑似噪声图像块分别统计其像素灰度极大、极小值,并将该类像素点标记为噪声点;然后以每个噪声点为中心取大小为3×3的图像块,进行非局部均值滤波;最后对滤波后的矿井视频监控图像采用直方图均衡化方法进行对比度拉伸,改善图像的视觉效果。试验结果表明：本研究算法无需对图像中每个像素点灰度值进行逐一滤波,提高了图像处理效率,有助于实现矿井视频监控图像的高效处理。     

煤矿智能管控平台业务流程建设及其监控平台设计

为了打造车集煤矿智能矿山建设,提高车集煤矿安全生产运营水平,对煤矿智能管控平台业务流程建设及其监控平台进行了设计研究,管控平台核心业务架构主要分为设备层、控制层、生产执行层、经营管理层与决策层5个层次,重点分析了安全风险分级管控、隐患排查治理、掘进等智能管控平台业务流程建设;设计了其监控平台,主要智能监控平台主要功能、智能联动平台设计等。研究把安全生产相关子系统集成到一个平台,使生产信息业务部门横向到边,可为智能矿山建设提供安全生产的基础数据源。     

基于PLC的压风机在线监控系统研究

煤矿压风机设备作为煤矿风动机械的动力源,在煤矿安全生产中具有重要的地位。为了确保煤矿压风机安全运行、提升煤矿数字化建设水平,提出了以S7-300PLC为核心,通过采集现场传感器数据、设备数据等,结合现场操作台、地面工程师站,实现对压风机在线监测监控。实践表明:基于PLC技术的压风机在线监控系统具有运行稳定、采集参数齐全、预警可靠、节能降耗等特点,在地面控制中心可方便实现煤矿压风机在线监测、一键启停、压风机切换、运行记录查询、故障查询、全自动化运行等功能,提升了煤矿压风机系统的安全性、可靠性,同时达到减员增效、节能降耗的效果。     

智能化采煤工作面监控系统建设研究

为提高煤矿智能化工作面建设管理水平,以煤矿智能化开采及智慧矿山建设为框架,详细介绍了智能化工作面三机控制系统、视频控制系统、矿压监测系统、人员定位系统以及环境检测系统五大板块的配置、功能等基本参数,在整体结构上,构建了以智能化监测监控的智慧矿山运营体系,为智能化矿山建设的发展与完善提供一定的理论借鉴。     

基于嵌入式技术的煤矿井下通信中图像信号处理方法

以提升煤矿井下视频图像呈现能力为目的,提出基于嵌入技术的煤矿井下通信中图像信号处理方法。利用图像采集单元内的CCD摄像机拍摄煤矿井下视频图像后,将其传输到嵌入式FPGA芯片内,该芯片将煤矿井下视频图像信号缓存在SDRAM内后,再利用双口RAM传输到嵌入式DSP芯片内;DSP芯片启动图像信号处理单元内的图像信号处理算法对煤矿井下视频图像信号进行压缩感知和高分辨率重建后,对其进行缓存处理,再利用FLASH视频模块对处理后的煤矿井下视频图像信号实施动态编辑,并将其回传到嵌入式FPGA芯片内;该芯片利用视频D/A转换器输出处理后的煤矿井下视频图像VGA信号,完成煤矿井下通信中图像信号处理过程。实验表明:经过该方法处理后的煤矿井下视频图像信号的峰值信噪比、图像像素密度以及图像信号灰度值均得到了较好的提升,其具备较好的应用效果。     

基于数据实时分析的煤矿建筑工程安全监测系统

为了精准、稳定监测煤矿建筑工程安全,缩减监测效果受数据量及噪声影响,设计了基于数据实时分析的煤矿建筑工程安全监测系统。通过感知层采集煤矿建筑工程相关数据,数据处理模块对数据进行聚类操作,通信模块将聚类后数据安全传输至煤矿建筑工程安全监测中心,利用改进隔离森林算法对数据执行异常检测操作,并将检测结果存储数据库中,通过安全监测与管理中心为客户呈现监测结果。实验结果表明,该系统可有效聚类煤矿建筑工程数据,且煤矿建筑工程安全监测精度与稳定性好,监测效果受数据量及噪声影响较小。