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CN110540042A - 一种基于三维图像及视频技术的皮带机物料堆积检测系统 - Google Patents

一种基于三维图像及视频技术的皮带机物料堆积检测系统 Download PDF

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戴卫东
绍俊杰
杨成龙
姚伟
张�杰
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Abstract

本发明公开了一种基于三维图像及视频技术的皮带机物料堆积检测系统，包括皮带机、高清摄像仪、主控器和视频监测报警装置主机，高清摄像仪、主控器与视频监测报警装置主机之间信号连接，高清摄像仪和视频监测报警装置主机之间信号连接有信号中继传输处理器一，视频监测报警装置主机上信号连接有声光报警器，声光报警器、高清摄像仪、信号中继传输处理器一和视频监测报警装置主机通过隔爆型不间断电源一进行供电，主控器与视频监测报警装置主机之间信号连接有信号中继传输处理器二，信号中继传输处理器二通过隔爆型不间断电源二进行供电。本发明的优点在于：能够实时检测输送机运行状态、检测准确率高、具有预警功能。

Description

一种基于三维图像及视频技术的皮带机物料堆积检测系统
技术领域
本发明涉及物料堆积检测系统技术领域，具体是指一种基于三维图像及视频技术的皮带机物料堆积检测系统。
背景技术
皮带运输机在煤炭企业运用广泛，是组成完整流水作业线不可或缺的物流输送设备。在生产过程中，当一个部位发生问题，就会导致整个生产线关联停机，给生产造成重大损失。所以目前皮带运输机都加装了许多保护装置，它们在生产过程中发挥了一定作用。但是由于煤炭生产环境相对恶劣，机件容易锈蚀失灵，时常会出现漏报、误报的现象，到目前还没有一种可靠的技术能够完全解决下料仓口堆煤等常见事故。各生产单位主要依靠人工巡检来发现问题，但是由于人员经验不足、疲劳作业、空当、遗漏等因素无法杜绝事故发生，同时大大增加了人力成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对以上问题，提供一种能够实时检测输送机运行状态、检测准确率高、具有预警功能的一种基于三维图像及视频技术的皮带机物料堆积检测系统。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种基于三维图像及视频技术的皮带机物料堆积检测系统，包括皮带机、高清摄像仪、主控器和视频监测报警装置主机，所述高清摄像仪、主控器与视频监测报警装置主机之间信号连接，所述高清摄像仪和视频监测报警装置主机之间信号连接有信号中继传输处理器一，所述视频监测报警装置主机上信号连接有声光报警器，所述声光报警器、高清摄像仪、信号中继传输处理器一和视频监测报警装置主机通过隔爆型不间断电源一进行供电，所述主控器与视频监测报警装置主机之间信号连接有信号中继传输处理器二，所述信号中继传输处理器二通过隔爆型不间断电源二进行供电。
作为改进，所述高清摄像仪安装在皮带机煤仓口1.5~2.5米处，所述高清摄像仪一侧设有与其配合使用的补光灯。
作为改进，所述皮带机的控制器采用PLC，所述皮带机的控制器与主控器信号连接。
作为改进，所述主控器上信号连接有地面监控管理后台，所述地面监控管理后台与视频监测报警装置主机信号连接。
作为改进，所述主控器集成有处理模块、计算模块、分析模块、存储模块和数据传输模块。
本发明的有益效果是：该基于三维图像及视频技术的皮带机物料堆积检测系统，通过摄像机连续采集监控区域的工作画面，主控器计算图像中煤颗粒像素数Qc和划定检测区域总像素数Q的比值，得到相对面积S。当相对面积S大于第一阈值Ts1时，确定图像中存在大煤块或堆煤情况，当相对面积S大于第二阈值Ts2时，确定堆煤情况发生，主控器进而发出报警信号，保证人员安全，避免事故的发生，同时减少了人力成本，提高了预警的准确性。
附图说明
图 1为本发明一种基于三维图像及视频技术的皮带机物料堆积检测系统的结构示意图；
图2为本发明一种基于三维图像及视频技术的皮带机物料堆积检测系统的高清摄像仪和声光报警器的安装位置示意图。
附图说明：1、皮带机，2、高清摄像仪，3、主控器，4、视频监测报警装置主机，5、信号中继传输处理器一，6、声光报警器，7、隔爆型不间断电源一，8、信号中继传输处理器二，9、隔爆型不间断电源二，10、地面监控管理后台。
具体实施方式
本发明在具体实施时，提供一种基于三维图像及视频技术的皮带机物料堆积检测系统，包括皮带机1、高清摄像仪2、主控器3和视频监测报警装置主机4，所述高清摄像仪2、主控器3与视频监测报警装置主机4之间信号连接，所述高清摄像仪2和视频监测报警装置主机4之间信号连接有信号中继传输处理器一5，所述视频监测报警装置主机4上信号连接有声光报警器6，所述声光报警器6、高清摄像仪2、信号中继传输处理器一5和视频监测报警装置主机4通过隔爆型不间断电源一7进行供电，所述主控器3与视频监测报警装置主机4之间信号连接有信号中继传输处理器二8，所述信号中继传输处理器二8通过隔爆型不间断电源二9进行供电。
所述高清摄像仪2安装在皮带机1煤仓口1.5~2.5米处，所述高清摄像仪2一侧设有与其配合使用的补光灯，采用远距离非接触测量，大大提高了高清摄像仪2的使用寿命，补光灯辅助高清摄像仪2进行拍摄，保证拍摄图像、视频的清晰度。
所述皮带机1的控制器采用PLC，所述皮带机1的控制器与主控器3信号连接，皮带机1的控制器PLC的输入和输出端分配相应的IP地址，使得皮带机1的运行状态和相应参数可进行查看和修改。
所述主控器3上信号连接有地面监控管理后台10，所述地面监控管理后台10与视频监测报警装置主机4信号连接，地面监控管理后台10收集数据并实时监控各个设备的运行状态，通过数据的可视化集中显示在集控室或调度室，通过设定异常报警值，可以直观地查看和监控所有设备的运行状态。
所述主控器3集成有处理模块、计算模块、分析模块、存储模块和数据传输模块，处理模块对视频信息进行预处理，包括图像灰度化和滤波处理，方便后续计算；计算模块计算图像中煤颗粒像素数Qc和划定检测区域总像素数Q的比值，得到相对面积S，当所述相对面积S大于第一阈值Ts1时，确定所述图像中存在大煤块或堆煤情况，当所述相对面积S大于第二阈值Ts2时，确定堆煤情况发生；分析模块内设有视频分析模型库，对采集的图像特征自动进行识别、分析；数据传输模块对视频、图像信息进行收发。为提升计算和分析的准确率，构建基于三维图像识别技术的分析模式和算法，形成专用嵌入式智能视频分析器，智能建立常见异物特征数据库，通过三维图像算法识别、模型训练，形成可嵌入式的算法集，并根据识别的数据不断更新数据库，从而提升算法的识别准确度。
本发明的工作原理：该基于三维图像及视频技术的皮带机物料堆积检测系统在使用时，通过架设在煤仓口上方的高清摄像仪连续采集监控区域的工作画面，主控器通过预处理（包括图像灰度化和滤波处理），计算图像中煤颗粒像素数Qc和划定检测区域总像素数Q的比值，得到相对面积S。当所述相对面积S大于第一阈值Ts1时，确定所述图像中存在大煤块或堆煤情况，当所述相对面积S大于第二阈值Ts2时，确定堆煤情况发生。为提升准确率，构建基于三维图像识别技术的分析模式和算法，形成专用嵌入式智能视频分析器，分析器内嵌入相关的视频分析模型库和算法集，对采集的图像特征自动进行识别、分析。智能建立常见异物特征数据库，通过三维图像算法识别、模型训练，形成可嵌入式的算法集，并根据识别的数据不断更新数据库，提升算法的识别准确度。并将实时的视频信息传送给数据信号中继传输处理器和地表监控管理后台中心进行显示。若判断出输送机组下方皮带突然停机而上方皮带继续生产或有大块物料卡住仓口（下料仓口煤流超过设定高度、时间）时，视频监测装置发出报警及停机信号。地面监控管理后台可在线查看实时高质量显示输送带的运行状况并实现大容量数据的储存。支持多路切换模式、历史录像回放等。具有显示器显示图像功能，局域网内用户可以在计算机上浏览访问视频图像，用户权限采用集中管理模式统一管理设置参数、权限等。智能建立输送带正常运行特征、跑偏特征的数据库，实现对跑偏异常的历史统计及特征构建，使偏离监测更加准确。高清摄像仪与煤仓口之间距离为1.5-2.5米，远距离非接触测量，大大提高了测量仪器的使用寿命。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于三维图像及视频技术的皮带机物料堆积检测系统，包括皮带机（1）、高清摄像仪（2）、主控器（3）和视频监测报警装置主机（4），其特征在于：所述高清摄像仪（2）、主控器（3）与视频监测报警装置主机（4）之间信号连接，所述高清摄像仪（2）和视频监测报警装置主机（4）之间信号连接有信号中继传输处理器一（5），所述视频监测报警装置主机（4）上信号连接有声光报警器（6），所述声光报警器（6）、高清摄像仪（2）、信号中继传输处理器一（5）和视频监测报警装置主机（4）通过隔爆型不间断电源一（7）进行供电，所述主控器（3）与视频监测报警装置主机（4）之间信号连接有信号中继传输处理器二（8），所述信号中继传输处理器二（8）通过隔爆型不间断电源二（9）进行供电。
2.根据权利要求1所述的一种基于三维图像及视频技术的皮带机物料堆积检测系统，其特征在于：所述高清摄像仪（2）安装在皮带机（1）煤仓口1.5~2.5米处，所述高清摄像仪（2）一侧设有与其配合使用的补光灯。
3.根据权利要求1所述的一种基于三维图像及视频技术的皮带机物料堆积检测系统，其特征在于：所述皮带机（1）的控制器采用PLC，所述皮带机（1）的控制器与主控器（3）信号连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于三维图像及视频技术的皮带机物料堆积检测系统，其特征在于：所述主控器（3）上信号连接有地面监控管理后台（10），所述地面监控管理后台（10）与视频监测报警装置主机（4）信号连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于三维图像及视频技术的皮带机物料堆积检测系统，其特征在于：所述主控器（3）集成有处理模块、计算模块、分析模块、存储模块和数据传输模块。
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