智能化综采工作面全景视频远控技术研究及应用

针对智能化综采工作面建设中对井下少人化、无人化的目标诉求，依托先进的无线通信技术，发展全方位的视频监控系统，提升综采设备的远程操控能力，改善相关生产人员的作业环境，是煤矿智能化开采的重要方向。介绍了智能化综采工作面全景视频远控技术方案和该方案的整体架构，详细阐述了井下综采工作面5G网络部署、短物距下大视场摄像机成像、全景视频实时拼接算法等全景视频远控关键技术，以及对采煤机端侧远程操控进行的改造，同时分析了全景视频远控技术在工程实施过程中的难点。具体实践表明，应用综采工作面全景视频远控技术方案能够促进煤炭生产的减人增安，对煤矿智能化综采工作面的建设具有重要意义。     

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。     

综采工作面自动化系统研究及在神东的应用

分析了当前国内综采工作面的自动化现状,研究综采工作面自动化系统方案,主要涉及液压支架与采煤机远程控制技术、支架防碰撞技术、工作面直线度控制技术,并引入视频拼接技术改善工作面视频显示方式。综采自动化系统已在神东石圪台矿进行了井下工业性实验与应用,有效地实现了工作面减员与高效生产。     

基于融合边缘优化的煤矿图像语义分割方法北大核心

由于煤矿井下环境恶劣,使得煤矿井下视频获取的图像严重降质,而现有的基于深度学习的语义分割模型在图片清晰化后存在边缘分割模糊的问题,提出了一种采用融合边缘优化模块处理边界信息并运用门控卷积层连接传统特征提取模块并行处理信息的方法;为监督学习轮廓信息,采用二元交叉熵损失函数提高学习效果,并与常规分支的损失函数共同优化模型分割效果。试验结果表明:对已完成清晰化的煤矿井下图像进行语义分割任务时,基于融合边缘优化模块的方法与其他方法相比整体语义分割精度得到提升并且边缘分割精度更高。     

煤矿井下智能综采体系在木瓜矿10-202工作面的应用

提出一种新的煤矿井下智能综采体系,通过对采煤机截割作业方案、支架跟机自动控制方案的优化,实现了井下液压支架自动跟机、采煤机记忆割煤,同时结合设备姿态反馈、工作面视频监控,实现在顺槽集控中心对采煤机、液压支架、乳化液泵站、工作面运输三机等自动化设备的“一键”启停、远程监控功能。根据实际应用表明,新的井下智能综采体系,将井下综采面作业人员数量降低了76.3%,将井下综采作业效率提升了79.5%。     

煤矿无人化智能开采系统理论与技术研发进展

提出以矿井物联网和先进传感等通信方式为支撑环境，构建“感知、传输、决策、执行、运维、监管”六维度智能开采控制系统；基于此系统架构，提出无人化智能开采控制技术路线和系统方案；最后，对煤矿无人化智能开采系统的理论和技术研发最新进展进行了详细论述。利用双光谱热红外摄像及图像增强技术，解决综采工作面生产工况条件下的视觉监控透尘问题；提出多目视频帧图像融合和全景视频拼接技术，解决工作面大视角覆盖以及实时无死角视频监控问题；利用三维颜色查找法，解决增强算法在质量和实时性难以满足井下视觉测量任务的问题。工作面设备自适应控制进一步发展：构建精准三维地质模型，进行开采预测和模型动态修正，为智能开采提供精准地质保障；结合采煤机截割模板修正技术、工作面多源信息融合智能控制技术，规划采煤机割煤路线；利用新一代信息技术，实现高质量的视频传输，满足智能控制及感知设备的无线接入；利用远距离液压保障技术，在有限开采空间内减轻检修强度、增加安全性。在行业当前普遍采用的“工作面内自动控制+远程干预模式”的智能化开采技术基础上，提出了新一代无人化智能采煤控制技术方法，设计了“井上智能决策、井下自动执行、面内无人作业”的智能...     

采煤机机载视频系统设计与应用

在分析目前综采工作面视频监控技术问题的基础上,设计了一种基于机载臂的采煤机视频监控系统,对机载臂、摄像仪、视频信号传输方式进行了详细介绍。该系统可进一步提升综采工作面视频监控有效性,大幅减少工作面原有固定视频设备,对于降低视频系统成本、提升视频监控系统可靠性和实用性具有积极作用。     

小波变换域井下视频监控图像改进阈值去噪方法

通过对井下视频监控系统实时采集的各类开采、地质环境信息进行有效分析,可为制定井下开采方案以及进行灾害救援提供准确依据。由于井下光照不均匀,粉尘较多,严重干扰了监控探头获取高质量的监控图像。为此,结合小波变换方法,提出了一种小波变换域改进阈值去噪方法。该方法首先对井下视频监控图像进行3层小波分解,得到低频和高频分解系数;其次对低频分解系数进行重构,得到空间域背景图像,采用维纳滤波算法进行处理,以去除其中存在的少量噪声;然后根据经典小波硬、软阈值去噪模型的不足,提出了一种改进型阈值去噪模型,该模型可分别根据不同的高频分解系数自适应设定阈值,可有效去除不同分解层高频系数中的噪声,对去噪后的各高频分解系数进行重构,得到空间域细节图像;最后,分别将去噪后的空间域背景图像和细节图像进行叠加,得到去噪后的井下视频监控图像。采用1幅内蒙古某煤矿井下视频监控图像进行试验,并引入了经典小波硬、软阈值去噪模型及2类已有的改进型阈值去噪模型与所提方法进行试验对比,结果表明,所提方法不仅可有效去除井下视频监控图像中的噪声,而且可保持图像细节信息完整性。     

采煤机位置监测系统的优化

针对现有综采工作面采煤机位置监测系统存在的可靠性差、监测误差大,无法满足联动综采作业监测需求的现状,提出了一种新的采煤机位置监测系统,以红外线定位为基础实现对井下采煤机与液压支架位置的精确测量,根据实际应用表明,该监测系统的定位精度达到了0.1 m,具有定位精度高、连续性好,极大的提升了井下综采工作面采煤机和液压支架联动运行作业的可靠性.     

综采工作面智能化开采技术研究

基于综采工作面智能化开采的发展现状与要求,系统阐述智能化煤矿的基本构架、智能化开采的技术特征以及智能化放顶煤的关键性技术,包括液压支架跟机自动化技术、采煤机记忆截割技术、工作面视频监控技术、远程集中监控技术、振动法自动放煤以及记忆模式自动放煤等智能化开采技术。针对当前智能化工作面开采技术难题,提出采煤机智能调高、液压支架群组与围岩自适应以及工作面直线推进控制的技术手段,对实现煤矿井下智能化开采,提高井下生产效率,减小人员伤亡具有重大的意义,旨在为智能化综采工作面的推广及应用提供一定的技术参考价值。     

融合中值滤波与小波软阈值去噪模型的新元矿视频监控图像滤波方法

井下视频监控系统的应用对于实时获取井下生产进度、机电设备运行状况等信息,及时有效开展井下应急救援工作发挥了重要作用,但井下光照不均匀、空气中大量粉尘导致监控系统获取的图像较模糊,影响了对井下各类信息进行有效采集和分析。以新元矿井下视频监控系统为例,将中值滤波算法与小波软阈值去噪模型相结合,提出了一种井下视频图像滤波方法。该方法预先对原始视频图像进行3层小波变换,对获取的低频小波系数和高频小波系数分别进行逆变换,得到3幅低频图像和3幅高频图像;针对低频图像,采用融合噪声判别准则的改进中值滤波算法进行去噪;对于高频图像采用改进型小波软阈值去噪模型进行处理。在此基础上,将滤波后的低频和高频图像进行融合,实现对视频图像的高效滤波。采用该矿井下两幅视频图像对所提方法进行试验,并与中值滤波算法、小波硬阈值去噪模型、小波软阈值去噪模型进行对比分析,结果表明,所提算法处理后的图像清晰度明显优于其余3类算法,且该方法耗时较短,适合于高效处理井下视频监控图像。     

基于捷联惯导的采煤机定位定姿技术实验研究

针对煤矿井下"三机"自动化中的采煤机定位精度较低的问题,根据采煤机工作环境恶劣、空间封闭、干扰较多的特点,提出了一种基于捷联惯性导航(SINS)的采煤机位姿定位方法。该方法利用捷联惯性导航系统中的三轴加速度计和三轴陀螺仪实时测量采煤机的加速度和角速度信息,并根据四元数捷联惯导位姿解算方法解算出采煤机的实时位置和姿态信息,得到精确的采煤机运动轨迹,实现对采煤机的实时体定位。对定位平台进行仿真和利用综采工作面"三机"实验装置搭建采煤机捷联惯导定位实验平台进行实验,结果表明,采煤机捷联惯导定位系统能够准确跟踪基准轨迹,采煤机沿工作面方向运行20 m,位置姿态跟踪误差分别为0.5 m和0.7°,满足煤矿采煤机定位精度要求,该系统能够实现采煤机的实时精确定位。     

“惯导+里程计”的采煤机定位方法研究

针对煤矿井下综采工作面采煤机受环境影响定位效果较差的问题,提出了一种"惯导+里程计"的综采工作面采煤机定位方法。该方法将惯导测量的位移与里程计航位推算的位移之差作为量测值,应用闭环卡尔曼滤波建立组合定位模型,实时修正系统误差,测量采煤机的姿态与位置。在仿真实验与煤矿井下综采工作面进行了试验验证,结果表明:工作面推进方向测量误差小于3cm,高度方向测量误差小于2cm,分析了误差产生的原因,验证了"惯导+里程计"采煤机定位方法的精度与稳定性。     

薄煤层采煤机自动化控制技术与实践

针对薄煤层采煤机自动化控制在生产中存在的问题,研究了采煤机自动化控制中采煤机的姿态、形态、位置、牵引和保护的控制技术,探讨了工作面运输巷集中控制中心采煤机与集中控制设备间的通讯、显示和视频监视技术,并介绍了该技术在大同煤矿集团公司四台矿8213工作面的使用情况,对实现工作面自动化控制提出了合理化建议。     

智能随机喷雾除尘系统在线监测监控应用

智能随机喷雾除尘系统适用于煤矿井下综采工作面,实时监测采煤机和移架作业的运行位置,构成综放工作面功能齐全、设施完整的全自动智能化喷雾除尘系统在线监测监控,并可将信息传送至工作面进行地面网络发布,供生产调度中心和相关领导指挥决策。     

智能化开采中视频信息的应用现状及展望

为了提升煤矿智能化开采水平,采煤生产活动中的视频信息开始被利用起来。根据国内实际煤矿开采视频信息应用现状,总结了视频信息的来源和实际应用中存在的困难,举例说明了除监控视频以外的光学成像设备。从视频图像的获得和处理角度,分析了井下监控视频传输、拼接等技术,比较了视频图像增强等预处理技术。从视频信息的具体应用角度,比较了井下人员检测的技术手段并介绍其他应用案例,如仪器定位定姿和火灾预警等。     

综采工作面采煤机自动化控制技术研究

在预设轨迹后,采煤机能够自我记忆行走路线。采用红外传感器定位采煤机精准位置,自动控制软件和相应硬件设备的结合很好的实现了采煤机定资。工作面摄像仪采集采煤机割煤工况,通过地面视频监控系统进行实时操作。把采煤机自动化割煤技术进行工业性实践,实践表明采煤机在自动化控制下,能够根据煤层厚度、煤层起伏变化、工作面瓦斯情况做出相应调整。综采工作面自动化生产,不仅降低了原煤含矸率,还有利于安全。     

基于噪声检测的矿井视频监控图像投票中值滤波

矿井视频监控由于受到井下光照不均匀、高浓度粉尘、成像器件电压不稳定等因素的影响,导致实时获取的图像对比度不高且含有大量的颗粒状噪声,严重影响对图像的准确判读与分析。为此,对经典中值滤波算法进行了改进,提出了一种融合噪声检测策略与投票统计学原理的改进型中值滤波算法。首先对获取的原始矿井视频监控图像采用双平台直方图均衡化算法(Double platform histogram equalization,DPHE)进行处理,该算法通过对图像各灰度级对应的像素点数目设定2个阈值(平台值)对图像背景信息进行抑制,对图像细节信息进行增强;然后将增强后的图像划分为多个规则图像块,根据各图像块内像素点灰度值的分布特征设计了一种噪声图像块自适应检测方法,若某图像块内的灰度值异常点数目超过一定限值,则该图像块被标记为噪声图像块;最后,对噪声图像块进行投票中值滤波。采用C++语言对所提算法进行了编程,并采用2幅采集于某煤矿井下综采工作面的视频监控图像进行试验,结果表明:所提算法对于不同失真程度的矿井视频监控图像的处理效果优于中值滤波、直方图均衡化等算法,对于最大限度地发挥矿井视频监控系统的作用有一定的参考价值。     

国内首个煤矿全视频综采自动化工作面项目在神东获突破

<正>近日,国内首个全视频集中控制、煤矿综采自动化工作面——神华神东煤炭集团石圪台煤矿31202—2综采工作面,成功实现了工作面视频画面拼接和采煤机、支架、移变等关键设备的远程控制。为了实现工作面的动态全景画面效果,石圪台煤矿、设备管理中心与北京天地玛珂电液控制系统有限公司的技术人员携手攻关,在考虑到工作面长     

机车视频监控系统中若干问题的探讨

针对视频图像处理技术,提出一种机车视频监控系统。该系统运用模板匹配算法,在机车的预定位置安装符号标识作为模板,对所拍摄的图像进行匹配。重点探讨机车车号的识别,速度的测定以及运动方向判别3个问题。该系统经实际应用,能满足井下视频监控的要求。