一种矿井内危险区域入侵监测方法及系统

技术领域

本发明涉及矿场智能安全监测领域，尤其涉及一种矿井内危险区域入侵监测方法及系统。

背景技术

在煤矿工业中，井下在煤体涌出和生产过程会产生不利人体健康的有害气体，主要有一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫等有害气体，同时有害气体无色无味的物理性质让井下作业人员难以提防。我国的能源资源特点是多煤少油，能源利用的主要成分仍是以煤为主，近些年国内煤矿产业中煤气中毒事件时有发生，因此，针对煤矿工业生产现场提出一种矿内煤气危险区域入侵监测方法及系统具有必要性和重要性。

目前现有技术的特点是设置检测装置检测某一区域内的有害气体浓度，若浓度超过预设的安全阈值则发出警报，该技术可有效警示井下作业人员，减小煤气中毒事件发生的概率，但该技术的弊端是有害气体浓度检测仪器存在20秒左右的作业响应时间，若在这响应时间内作业人员进入了超安全标准的煤气危险区域，同样会对人体造成伤害。

发明内容

鉴于以上现有技术存在的问题，本发明提出一种矿井内危险区域入侵监测方法及系统，主要解决现有技术中缺乏对矿井内危险及时有效的监测手段的问题。

为了实现上述目的及其他目的，本发明采用的技术方案如下。

一种矿井内危险区域入侵监测方法，包括：

检测矿井内各位置的有害气体浓度，并根据检测结果设置一个或多个初始危险区域；

获取所述初始危险区域实时有害气体浓度检测结果，并根据所述实时检测结果调整对应的初始危险区域大小，获取有害气体区域；

设置与所述有害气体区域外边界连通的预设区域范围作为感兴趣区域，获取所述感兴趣区域的图像进行目标识别，当识别出目标对象时，启动预警信息。

可选地，设置初始危险区域的步骤包括：

获取有害气体浓度超出预设有害气体浓度第一阈值的一个或多个子区域；

在每个所述子区域四周安装多个有害气体检测装置，并以各固定安装的有害气体检测装置之间的对应子区域作为所述初始危险区域。

可选地，所述有害气体检测装置包括以下一种或多种的组合：一氧化碳检测仪、二氧化碳检测仪、硫化氢检测仪、沼气检测仪。

可选地，获取所述有害气体区域的步骤包括：

实时检测所述初始危险区域内的有害气体浓度，当所述有害气体浓度超出第二阈值时，根据超出所述第二阈值大小，将所述初始危险区域的边界向外扩展对应范围，得到所述有害气体区域。

可选地，所述第二阈值大于所述第一阈值。

可选地，设置一个或多个图像采集装置采集所述感兴趣区域的图像，并将采集的图像传输至上位机进行目标识别。

可选地，所述图像采集装置包括工业相机、深度相机、红外成像仪。

可选地，在所述感兴趣区域对应位置设置警示模块，通过所述警示模块向进入所述感兴趣区域的目标对象发出警示信息；其中，所述警示信息包括：声音信息、指示灯信息。

一种矿井内危险区域入侵监测系统，包括：

初始检测设置模块，用于检测矿井内各位置的有害气体浓度，并根据检测结果设置一个或多个初始危险区域；

有害气体区域调整模块，用于获取所述初始危险区域实时有害气体浓度检测结果，并根据所述实时检测结果调整对应的初始危险区域大小，获取有害气体区域；

入侵识别及警示模块，用于设置与所述有害气体区域外边界连通的预设区域范围作为感兴趣区域，获取所述感兴趣区域的图像进行目标识别，当识别出目标对象时，启动预警信息。

可选地，所述初始检测设置模块包括初始区域设置单元，用于获取有害气体浓度超出预设有害气体浓度第一阈值的一个或多个子区域；在每个所述子区域四周安装多个有害气体检测装置，并以各固定安装的有害气体检测装置之间的对应子区域作为所述初始危险区域。

如上所述，本发明一种矿井内危险区域入侵监测方法及系统，具有以下有益效果。

划区域进行实时有害气体检测，监测目标对象与危险区域的位置，可及时针对矿井内的危险进行预警，避免安全事故。

附图说明

图1为本发明一实施例中矿井内危险区域入侵监测方法的流程图。

图2为本发明一实施例中矿井内危险区域入侵监测系统的模块图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1，本发明提供一种矿井内危险区域入侵监测方法，包括以下步骤：

在步骤S01中，检测矿井内各位置的有害气体浓度，并根据检测结果设置一个或多个初始危险区域。

矿井内有害气体通常包括一氧化碳、硫化氢、二氧化碳、二氧化氮、沼气等。可预先通过对应有害气体检测装置对矿井内有害气体产生现场进行浓度检测，得到有害气体浓度超出设定的第一阈值的一个或多个子区域。第一阈值的设置可根据具体应用场景进行调整，这里不作限制。具体地，以一氧化碳检测为例，选择井下作业产生一氧化碳的现场或一氧化碳浓度易超标的现场为实施用地，通过手持检测设备或其他检测设备进行现场巡检，判断对应现场一氧化碳浓度是否超出第一阈值，若超出，则将检测超标的现场区域作为一氧化碳的子区域。同样的，可检测得到硫化氢、沼气等对应的子区域。

进一步地，在检测出的子区域四周安装多个有害气体检测装置，有害气体安装位置可沿子区域边界设置，每个子区域的各有害气体检测装置之间形成的包裹区域作为对应子区域的初始危险区域。可选地，可根据实际检测的浓度值，调整有害气体检测装置的安装位置，使得初始危险区域大于或小于子区域，以适应不同现场环境需求。如可进一步设置有害气体浓度分级阈值，根据不同分级浓度范围设置对应有害气体检测装置的安装位置。具体地，可根据不同有害气体浓度对目标对象(如人体)的危害性进行浓度分级。

在一实施例中，初始危险区域对应的有害气体检测装置可以为同一种检测装置，也可为多种检测装置的组合。如某一初始危险区域内只有一氧化碳浓度超标，且不存在其他有害气体持续产生时，可只安装一氧化碳检测仪进行针对性检测。当某一初始危险区域内同时存在两种及以上有害气体浓度超标时，或者虽然某一种有害气体未超标，但在持续产生，存在超标的可能时，可设置对应的有害气体检测装置进行组合检测，有效避免可能存在的风险。其中，有害气体检测装置可包括一氧化碳检测仪、二氧化碳检测仪、硫化氢检测仪、沼气检测仪、二氧化硫检测仪等。

在步骤S 02中，获取初始危险区域实时有害气体浓度检测结果，并根据实时检测结果调整对应的初始危险区域大小，获取有害气体区域。

在完成初始危险区域的设置后，可进一步通过每个初始危险区域的有害气体检测装置实时采集对应区域的有害气体浓度。每个有害气体检测装置均与上位机通过有线或者无线的方式建立连接，将实时检测结果反馈给上位机。在一实施例中，可设置第二阈值，当实时检测的有害气体浓度超出第二阈值时，对初始危险区域的范围大小进行调整。其中，第二阈值大于第一阈值。进一步地，可根据有害气体超出第二阈值的幅度大小，设置初始危险区域调整范围的大小。示例性地，可将初始危险区域的几何中心作为起点，以初始危险区域的边界外接圆的半径为初始半径，每次调整时根据实时检测有害气体浓度与第二阈值的差值，为初始半径附加一个半径增量，进而得到有害气体区域。半径增量可根据经验进行预设，并通过现场实测数据进行校正，以保证调整的精度。为了保证系统安全性，在实时检测结果小于所述第二阈值时，不调整初始危险区域的范围，直接将初始危险区域作为有害气体区域，进行后续安全监测。

在步骤S03中，设置与有害气体区域外的预设区域范围作为感兴趣区域，获取感兴趣区域的图像进行目标识别，当识别出目标对象时，启动预警信息。

在一实施例中，可将步骤S02中得到的有害气体区域边界位置作为参考位置，划定远离有害气体区域的一定范围作为感兴趣区域。具体感兴趣区域范围大小可根据不同有害气体的性质进行设置。示例性地，如一氧化碳、硫化氢易使人中毒，感兴趣区域尽量偏大，远离有害气体区域；二氧化碳、沼气容易使人窒息，未达到一定浓度时，对人体危害性较有毒气体低，可设置感兴趣区域稍小。可选地，也可按相同标准进行感兴趣区域设置，方便现场实施。

在一实施例中，可在感兴趣区域附近多个位置安装图像采集装置。图像采集装置与上位机连接，将采集的图像反馈给上位机进行目标识别。保证图像采集装置安装位置能够清晰采集感兴趣区域的图像信息。进一步地，当有害气体区域大小发生变化时，感兴趣区域位置也随有害气体区域范围同步调整。调整幅度可设置为相同幅度。进一步，多个图像采集装置，可沿感兴趣区域调整方向设置。当其中一个图像采集装置无法采集到感兴趣区域图像时，可启动其他位置的图像采集装置继续采集图像，有效保障人员安全性。其中，图像采集装置可包括工业相机、深度相机、红外成像仪等。在光线亮度较差的位置，采用红外成像等对光线要求较低的成像装置可有效保证检测的准确性。

在一实施例中，上位机可集成现有的识别模块，对采集的图像进行目标检测。如可采用Resnet网络架构、SSD算法、YOLO算法等现有的智能学习网络架构进行模型预训练，预先收集对应矿井场景的图像作为训练样本，具体训练过程这里不再赘述。完成模型训练后，将模型集成在上位机的存储模块中，使用时调用对应模型便可获取目标对象检测结果。这里目标对象可以为矿井作业人员。为了防止矿井作业人员误入有害气体区域。在矿井作业人员进入感兴趣区域时，进行人体检测，判断有人，则启动预警信息。

在一实施例中，可在感兴趣区域对应位置(如入口等)安装报警器，通过闪烁指示灯、语音提示、蜂鸣器等提示目标对象远离。可选地，上位机也记录预警情况，并将情况发送给对应管理人员，以便及时采取应对措施。

请参阅图2，本实施例中还提供了一种矿井内危险区域入侵监测系统，用于执行前述方法实施例中所述的矿井内危险区域入侵监测方法。由于系统实施例的技术原理与前述方法实施例的技术原理相似，因而不再对同样的技术细节做重复性赘述。

在一实施例中，一种矿井内危险区域入侵监测系统，包括：初始检测设置模块10、有害气体区域调整模块11和入侵识别及警示模块12，初始检测设置模块10用于辅助执行前述方法实施例介绍的步骤S01；有害气体区域调整模块11用于辅助执行前述方法实施例介绍的步骤S02；入侵识别及警示模块12用于辅助执行前述方法实施例介绍的步骤S03。

在一实施例中，所述初始检测设置模块包括初始区域设置单元，用于获取有害气体浓度超出预设有害气体浓度第一阈值的一个或多个子区域；在每个所述子区域四周安装多个有害气体检测装置，并以各固定安装的有害气体检测装置之间的对应子区域作为所述初始危险区域。

综上所述，本发明一种矿井内危险区域入侵监测方法及系统，在井下作业产生有害气体的现场或有害气体浓度易超标的现场选择适当位置安装有害气体浓度检测仪，根据检测仪的检测结果和安装位置确定、调节煤气危险区域，同时在现场固定安装工业相机，将煤气危险区域在相机中的成像区域设为感兴趣区域，在感兴趣区域内进行人体检测，若在上述感兴趣区域内检测出人体，则认为有作业人员侵入煤气危险区域，然后控制警报器发出警报，有利于对井下煤气危险区域的实施在线入侵监测，在作业人员进入该区域时快速发出警报，减小煤气中毒事件的发生，方法简单易实施，响应时间短，实用性和适用性较大。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。