本發(fā)明涉及粉塵濃度檢測，具體為一種礦井粉塵濃度視頻智能檢測裝置及除塵方法。

背景技術(shù)：

1、在相當(dāng)長一段時(shí)期內(nèi)，煤炭仍將是我國能源的主體。經(jīng)過近二十年對(duì)煤炭資源的不斷開采，我國大部分地區(qū)已逐漸步入礦井深部開采的階段，條件越來越復(fù)雜，礦井災(zāi)害危險(xiǎn)性不斷增加。在gb/t51272-2018《煤炭工業(yè)智能化礦井設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中提出粉塵監(jiān)控即監(jiān)控各產(chǎn)塵地點(diǎn)的粉塵濃度；眾所周知，由于粉塵顆粒的孔徑非常小，容易進(jìn)入精密儀器內(nèi)，導(dǎo)致設(shè)備癱瘓。粉塵在擴(kuò)散的過程中會(huì)吸附各種氣體，可能包括有害氣體，被吸入人體后會(huì)嚴(yán)重危害人體健康。同時(shí)，當(dāng)粉塵濃度達(dá)到一定程度時(shí)，在一定條件下便會(huì)發(fā)生粉塵爆炸，甚至產(chǎn)生連續(xù)爆炸。

2、由于井下環(huán)境復(fù)雜，各種因素都會(huì)對(duì)粉塵濃度檢測造成影響，如：光照強(qiáng)度、溫度、濕度、水霧粒徑等。如今通過分析在不同環(huán)境中各因素對(duì)粉塵濃度檢測的誤差值，得到不同環(huán)境中對(duì)粉塵濃度檢測的影響規(guī)律，并針對(duì)誤差產(chǎn)生規(guī)律提出各種誤差校準(zhǔn)方法，包括：最小二乘法、誤差補(bǔ)償算法、bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。分別針對(duì)各種因素對(duì)井下粉塵濃度檢測的誤差進(jìn)行校準(zhǔn)，得到在井下各種環(huán)境中粉塵濃度的準(zhǔn)確值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N礦井粉塵濃度視頻智能檢測裝置，包括：

2、礦用輕型攝像儀，用于拍攝礦井內(nèi)部的粉塵視頻；

3、中央處理器，與所述礦用輕型攝像儀連接，所述中央處理器用于處理和分析所述礦用輕型攝像儀所拍攝的視頻以對(duì)礦井內(nèi)部的粉塵濃度進(jìn)行檢測；

4、粉塵警報(bào)器，與所述中央處理器連接，用于聲光報(bào)警；

5、除塵設(shè)備，所述除塵設(shè)備與所述中央處理器連接，所述除塵設(shè)備接收所述中央處理器的指令并進(jìn)行除塵工作。

6、可選的，所述輕型攝像儀包括ai處理芯片，所述ai處理芯片分別與環(huán)境光傳感器、濕度傳感器和電源連接，且所述ai處理芯片與所述中央處理器連接；

7、所述電源為所述礦用輕型。

8、可選的，所述除塵設(shè)備為電能噴霧灑水裝置，所述電能噴霧灑水裝置包括電源、主控電路板、進(jìn)水管、出水管和噴霧灑水裝置；

9、所述電源與所述主控電路板連接，為所述主控電路板提供穩(wěn)壓直流電，所述主控電路板上安裝有無源繼電器，所述無源繼電器與電動(dòng)球閥連接，所述電動(dòng)球閥安裝在所述噴霧灑水裝置的出水口處，所述電動(dòng)球閥用于控制所述噴霧灑水裝置的開啟和關(guān)閉；

10、所述主控電路板與所述中央處理器連接。

11、可選的，所述粉塵報(bào)警器包括外殼和控制單元，所述控制單元與所述電源連接，所述控制單元包括錳酸鋰離子電池，所述電源為錳酸鋰離子電池充電，所述控制單元上還設(shè)置有控制板多諧振蕩器，所述控制板多諧振蕩器上設(shè)置有兩路三極管集電極電路，所述三極管集電極電路上連接有l(wèi)ed燈板，所述led燈板上安裝有l(wèi)ed發(fā)光管，所述led發(fā)光管為所述粉塵報(bào)警器提供光報(bào)警；

12、所述控制板多諧振蕩器還與數(shù)字功放連接，所述數(shù)字功放與喇叭連接，所述喇叭為所述粉塵報(bào)警器提供聲報(bào)警。

13、可選的，所述礦用輕型攝像儀與所述粉塵報(bào)警器通過以太網(wǎng)連接，當(dāng)所述礦用輕型攝像儀檢測視頻圖像透射率達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)，啟動(dòng)所述粉塵報(bào)警器。

14、本申請(qǐng)還提供了一種礦井粉塵濃度視頻智能檢測方法，包括如下步驟：

15、步驟a：通過礦用輕質(zhì)攝像儀進(jìn)行圖像拍攝，并區(qū)分通過中央處理器中的光源提取模塊進(jìn)行粉塵區(qū)域定位，將圖像中的光源區(qū)域和非光源區(qū)域進(jìn)行區(qū)分，將光源區(qū)域記為粉塵圖像亮通道圖，將非光源區(qū)域記為粉塵圖像暗通道圖；

16、步驟b：對(duì)光源區(qū)域采用亮通道區(qū)域先驗(yàn)法計(jì)算透射率，對(duì)非光源區(qū)域采用暗通道區(qū)域先驗(yàn)法計(jì)算透射率；

17、步驟c：通過粉塵圖像暗通道圖中有粉塵濃度區(qū)域亮度大于無粉塵濃度區(qū)域，通過求圖像去霧算法后的清晰圖像暗通道值與粉塵圖像暗通道值之間的差值，所得圖像中像素值高的點(diǎn)為原圖中粉塵區(qū)域，從而求得不同粉塵濃度對(duì)應(yīng)的透射率，并求出對(duì)應(yīng)的粉塵濃度值；

18、步驟d：通過雙并聯(lián)隱藏層bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)所述步驟c中的粉塵濃度值誤差進(jìn)行校準(zhǔn)，減少光照強(qiáng)度和濕度變化導(dǎo)致的粉塵濃度值檢測誤差；

19、步驟e：對(duì)所述礦用攝像儀采集到的粉塵濃度值通過所述以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，與中央服務(wù)器中預(yù)先設(shè)置的不同程度粉塵濃度值進(jìn)行比較，得到該區(qū)域的粉塵危害程度，防止粉塵對(duì)工作區(qū)域的危害。

20、可選的，所述步驟a中的粉塵區(qū)域定位的方法具體為：對(duì)所述礦用輕型攝像儀1所拍攝的粉塵圖像進(jìn)行去霧處理，得到清晰圖像，其中去霧公式為：

21、

22、其中j為清晰圖像的像素點(diǎn)，a為大氣光值，t(x)為暗通道透射率，t0為圖像像素設(shè)定閾值，i(x)為大氣散射模型，

23、可選的，所述暗通道區(qū)域透射率為：

24、

25、其中，ic(x)為rgb圖像上的大氣散射模型，a為大氣光值，ω(x)表示以x為大小的濾波窗口，c∈{r，g，b}表示rgb圖像上的每個(gè)通道。

26、可選的，所述亮通道區(qū)域透射率為：

27、

28、其中，ic(x)為rgb圖像上的大氣散射模型，a為大氣光值，c∈{r，g，b}表示rgb圖像上的每個(gè)通道。

29、本申請(qǐng)的有益效果為：

30、本發(fā)明通過礦用輕質(zhì)攝像儀對(duì)粉塵圖像進(jìn)行檢測，實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測區(qū)域進(jìn)行粉塵的檢測，攝像儀實(shí)時(shí)對(duì)井下粉塵圖像進(jìn)行檢測，從而更高效地對(duì)井下粉塵情況進(jìn)行預(yù)防。并通過對(duì)檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)警和除塵處理。該方法可減少粉塵對(duì)設(shè)備的損壞，對(duì)檢測空間廣闊的區(qū)域可進(jìn)行有效的采集，以及對(duì)除塵設(shè)備的保護(hù)。在除塵的過程中，通過由與礦用輕質(zhì)攝像儀連接的中央處理器控制除塵裝置中的無源繼電器，對(duì)除塵噴頭中的電動(dòng)球閥進(jìn)行開關(guān)控制，對(duì)于不同粉塵濃度進(jìn)行相應(yīng)的除塵處理。其次為了方便工作人員對(duì)粉塵的處理，采用了遠(yuǎn)程集中控制噴霧，工作人員可以在地面通過攝像儀觀察井下粉塵濃度情況，遠(yuǎn)程控制設(shè)備對(duì)粉塵區(qū)域進(jìn)行更加有效的處理。

技術(shù)特征：

1.一種礦井粉塵濃度視頻智能檢測裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦井粉塵濃度視頻智能檢測裝置，其特征在于，所述輕型攝像儀(1)包括ai處理芯片(4)，所述ai處理芯片(4)分別與環(huán)境光傳感器(24)、濕度傳感器(25)和電源(3)連接，且所述ai處理芯片(4)與所述中央處理器(22)連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦井粉塵濃度視頻智能檢測裝置，其特征在于，所述除塵設(shè)備為電能噴霧灑水裝置，所述電能噴霧灑水裝置包括電源(3)、主控電路板(20)、進(jìn)水管(8)、出水管(9)和噴霧灑水裝置(10)；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦井粉塵濃度視頻智能檢測裝置，其特征在于，所述粉塵報(bào)警器(6)包括外殼(17)和控制單元，所述控制單元與所述電源(3)連接，所述控制單元包括錳酸鋰離子電池(18)，所述電源(3)為錳酸鋰離子電池(18)充電，所述控制單元上還設(shè)置有控制板多諧振蕩器(12)，所述控制板多諧振蕩器(12)上設(shè)置有兩路三極管集電極電路(14)，所述三極管集電極電路(14)上連接有l(wèi)ed燈板(19)，所述led燈板(19)上安裝有l(wèi)ed發(fā)光管(13)，所述led發(fā)光管(13)為所述粉塵報(bào)警器(6)提供光報(bào)警；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種礦井粉塵濃度視頻智能檢測裝置，其特征在于，所述礦用輕型攝像儀(1)與所述粉塵報(bào)警器(6)通過以太網(wǎng)(5)連接，當(dāng)所述礦用輕型攝像儀(1)檢測視頻圖像透射率達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)，啟動(dòng)所述粉塵報(bào)警器(6)。

6.一種礦井粉塵濃度視頻智能檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種礦井粉塵濃度視頻智能檢測方法，其特征在于，所述步驟a中的粉塵區(qū)域定位的方法具體為：對(duì)所述礦用輕型攝像儀1所拍攝的粉塵圖像進(jìn)行去霧處理，得到清晰圖像，其中去霧公式為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種礦井粉塵濃度視頻智能檢測方法，其特征在于，所述暗通道區(qū)域透射率為：

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種礦井粉塵濃度視頻智能檢測方法，其特征在于，所述亮通道區(qū)域透射率為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種礦井粉塵濃度視頻智能檢測裝置，包括：礦用輕型攝像儀，用于拍攝礦井內(nèi)部的粉塵視頻；中央處理器，與所述礦用輕型攝像儀連接，所述中央處理器用于處理和分析所述礦用輕型攝像儀所拍攝的視頻以對(duì)礦井內(nèi)部的粉塵濃度進(jìn)行檢測；粉塵警報(bào)器，與中央處理器連接，用于聲光報(bào)警；除塵設(shè)備，除塵設(shè)備與中央處理器連接，除塵設(shè)備接收中央處理器的指令并進(jìn)行除塵工作。優(yōu)化了不同礦井下不同濃度的區(qū)域上的粉塵濃度檢測。

技術(shù)研發(fā)人員：王偉峰,李高爽,鄧軍,李煜,張麗,張靜怡,陳怡帆,董夢洋,馬巖松,白玉,唐利,王鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/7