用于煤矿选矸设备作业安全的报警方法及系统与流程

1.本发明属于报警设备技术领域，具体涉及用于煤矿选矸设备作业安全的报警方法及系统。


背景技术：

2.在煤矿的洗选生产过程中，为保证生产节奏，煤矿洗选设备的检修、升级工作一般穿插于煤矿洗选作业的生产间隙中进行，煤矿选矸设备主要包括煤矿选矸机器人、煤矿转载皮带等，煤矿选矸作业主要内容为分拣煤矿开采中所产生的煤矸石。
3.随着智慧矿山的持续建设，煤矿选矸作业中引入了煤矿选矸机器人等智能化选矸设备参与作业，煤矿选矸作业过程中，煤矿选矸设备的检修和更新经常穿插于煤矿选矸作业生产的间隙，交叉作业频繁，作业过程中作业人员的人身安全主要由作业人员自身的安全意识及相关生产作业制度进行保证，但是，因作业人员作业安全意识水平参差不齐、生产作业制度不完善、危险源及危险等级变化频繁，如选矸机器人、长皮带机、磨机、破碎机等的工况的变化会导致工作区域内的危险等级和危险源急剧变化，这种变化如果未提前预警区域内作业人员，易发生产安全事故等原因，煤矿选矸作业区域经常发生作业安全事故。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
5.为此，本发明提出用于煤矿选矸设备作业安全的报警方法及系统，该用于煤矿选矸设备作业安全的报警方法及系统具有安全区域划分精准的优点。
6.根据本发明实施例的用于煤矿选矸设备作业安全的报警系统，包括：至少一个感知模块，用于判断工作设备是否处于作业状态、生产区域内人员活动情况，并依据工作设备作业内容，确定工作设备对应的危险区域，所述感知模块包括：若干摄像仪、边缘计算子模块、中央服务器，若干所述摄像仪均与边缘计算子模块通过线缆进行连接，所述中央服务器与边缘计算子模块信号连接，若干所述摄像仪用于拍摄工作设备的工作状态，以及生产区域内人员活动情况；所述边缘计算子模块用于根据工作设备的工作状态确定该工作设备对应的危险区域范围，所述中央服务器用于信号的接收及处理，并且负责发送指令；
7.报警模块，安装于生产区域内，用于提示生产区域内人员远离危险区域；
8.紧急停止模块，所述紧急停止模块为电源控制箱，所述电源控制箱为工作设备5供电，用于控制生产设备的运转。
9.根据本发明一个实施例，若干所述摄像仪分别安装于工作区域内的各个方位，用于全方位的拍摄工作区域。
10.根据本发明一个实施例，所述报警模块包括警示灯带投射装置，所述警示灯带投射装置安装于生产区域内部的四周，用于在边缘计算子模块将危险区域确定后，投射灯光在危险区域的四周，进行区域标注。
11.根据本发明一个实施例，所述报警模块还包括报警喇叭，所述报警喇叭与中央服
务器信号连接，用于在生产区域内人员进入危险区域时对生产区域内人员发出报警声。
12.根据本发明一个实施例，所述电源控制箱包括通信模块、远程控制模块、常闭式继电器，所述通信模块与中央服务器信号连接，用于接收中央服务器发送的信号，所述远程控制模块与工作设备电连接，用于紧急情况时切断工作设备的电源，所述常闭式继电器与远程控制模块电连接，用于将远程控制模块设置为常闭状态。
13.根据本发明一个实施例，所述摄像仪以及该报警系统中使用的传感器、控制器均采用隔爆兼本安或隔爆型式。
14.一种报警方法，采用上述任一项用于煤矿选矸设备作业安全的报警系统包括以下步骤：
15.s1.摄像仪采集生产区域内的实时视频画面；
16.s2.将视频画面传输至边缘计算子模块；
17.s3.边缘计算子模块根据视频画面，判断生产区域内工作设备5的工作状态及生产区域内人员的活动情况；
18.s4.边缘计算子模块根据工作设备的工作状态确定该设备对应的危险区域；
19.s5.边缘计算子模块将危险区域的范围发送至中央服务器；
20.s6.中央服务器控制报警模块使用警示灯带投射装置将危险区域标注；
21.s7.中央服务器根据危险区域的范围，结合边缘计算子模块判断的生产区域内工作设备5的工作状态及生产区域内人员的活动情况，判断是否有生产区域内人员进入危险区域内；
22.s8.当有生产区域内人员进入危险区域内时，报警模块则作出相应提醒。
23.根据本发明一个实施例，s3具体为：
24.边缘计算子模块将生产区域的视频画面转换为基于时间轴的静态图像数据，通过二值化对比分析当前采样帧与上一采样帧中生产区域的静态图像数据变化，判断生产区域内工作设备的工作状态及生产区域内人员的活动情况。
25.根据本发明一个实施例，在有人进入危险区域内时，中央服务器发送指令到报警模块，报警模块使用报警喇叭进行广播，提醒生产区域内人员离开危险区域。
26.根据本发明一个实施例，所述s8还包括：
27.s82.报警喇叭在提醒生产区域内人员离开危险区域时，摄像仪仍然保持拍摄生产区域；
28.s83.若边缘计算子模块仍计算出生产区域内人员并未移动，则中央服务器控制报警喇叭持续工作；
29.s84.若边缘计算子模块计算出生产区域内人员在报警喇叭和警示灯带投射装置进行提醒后，依然继续向危险区域内行进；
30.s85.则中央服务器发送指令至电源控制箱，使电源控制箱内常闭式继电器关闭，同时远程控制模块紧急切断生产区域内人员进入的危险区域内的工作设备。
31.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
32.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
33.图1是本发明的报警系统示意图；
34.图2是生产区域内部设置示意图；
具体实施方式
35.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
36.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.下面参考附图具体描述根据本发明实施例的用于煤矿选矸设备作业安全的报警方法及系统。
39.如图1所示，根据本发明实施例的用于煤矿选矸设备作业安全的报警系统，包括：至少一个感知模块、报警模块和紧急停止模块，感知模块用于判断工作设备是否处于作业状态、生产区域内人员活动情况，并依据工作设备作业内容，确定工作设备对应的危险区域；报警模块安装于生产区域内，用于提示生产区域内人员远离危险区域；紧急停止模块为电源控制箱，电源控制箱为工作设备供电，用于控制生产设备的运转；感知模块包括：若干摄像仪、边缘计算子模块、中央服务器，若干摄像仪安装于生产区域内的各个方位，若干摄像仪确保监控到生产区域内所有的工作设备，若干摄像仪与边缘计算子模块通过矿用航插线缆进行连接，矿用航插线缆内包含摄像仪与边缘计算子模块通讯交互的双绞can信号线，以及摄像仪从边缘计算子模块引出的电源供电线缆，若干摄像仪中每两组摄像仪配套连接一个边缘计算子模块，用于监控生产区域内某一侧的工作设备的运行情况，提高工作设备的图片角度的覆盖率，减少工作设备的拍摄盲区，中央服务器用于信号的接收及处理，并且负责发送指令，中央服务器与边缘计算子模块信号连接，边缘计算子模块根据工作设备的工作状态确定该工作设备对应的危险区域范围，并将危险区域范围信号发送给中央服务器。
40.进一步的，报警模块包括警示灯带投射装置和报警喇叭，警示灯带投射装置安装
于生产区域内部的四周，用于在边缘计算子模块将危险区域确定后，投射灯光在危险区域的四周，进行区域标注，报警喇叭与中央服务器信号连接，用于在生产区域内人员进入危险区域时对生产区域内人员发出报警声，提醒进入危险区域的人员离开危险区域。
41.进一步的，电源控制箱包括通信模块、远程控制模块、常闭式继电器，通信模块与中央服务器信号连接，用于接收中央服务器发送的信号和指令，远程控制模块与工作设备电连接，用于紧急情况时切断工作设备的电源，常闭式继电器与远程控制模块电连接，用于将远程控制模块设置为常闭状态为工作设备供电，用于控制生产设备的运转，实现了在出现紧急情况时停止工作设备运行，防止运行的工作设备对人员造成伤害。
42.进一步的，摄像仪以及该报警系统中使用的传感器、控制器均采用隔爆兼本安或隔爆型式，提高了本系统的稳定性和安全性。
43.本发明还提供了一种报警方法，采用上述任一项用于煤矿选矸设备作业安全的报警系统，包括以下步骤：摄像仪采集生产区域内的实时视频画面，将视频画面传输至边缘计算子模块，边缘计算子模块将生产区域的视频画面转换为基于时间轴的静态图像数据，通过二值化对比分析当前采样帧与上一采样帧中生产区域的静态图像数据变化，判断生产区域内工作设备的工作状态及生产区域内人员的活动情况，边缘计算子模块根据工作设备的工作状态确定该设备对应的危险区域，实现了适应工作设备的不同工作状态。
44.边缘计算子模块将危险区域的范围发送至中央服务器，中央服务器将各工作设备的危险区域分别呈一定比例膨胀后形成若干个膨胀区域，本实施例中，膨胀比例为1.2-2倍。将若干个膨胀区域连接成一片形成一个总体危险区域，中央服务器控制报警模块使用警示灯带投射装置将总体危险区域标注，在本实施例中，总体危险区域为矩形区域，若干个膨胀区域都在总体危险区域的内部，具体的，利用警示灯带投射装置将光线投射在总体危险区域的边缘处，从而使总体危险区区域的边缘部分被光线照亮，实现了根据工作设备的工作状态实时标注不同大小的危险区域，使生产区域内的人员更直观的观察到危险区域的范围；本实施例中，警示灯带投射装置的数量为四个，四个警示灯带投射装置发出的光线构成一个矩形区域；中央服务器根据危险区域的范围，结合边缘计算子模块判断的生产区域内工作设备的工作状态及生产区域内人员的活动情况，判断是否有生产区域内人员进入危险区域内，当有生产区域内人员进入危险区域内时，中央服务器发送指令到报警模块，报警模块使用报警喇叭进行广播，提醒生产区域内人员离开危险区域。
45.报警喇叭在提醒生产区域内人员离开危险区域时，摄像仪仍然保持拍摄生产区域，便于判断生产区域内其他人员和进入危险区域内人员的活动情况，若边缘计算子模块仍判断出进入危险区域内的人员并未移动，则中央服务器控制报警喇叭持续工作，若边缘计算子模块计算出生产区域内人员在报警喇叭和警示灯带投射装置进行提醒后，依然继续向危险区域内行进，则中央服务器发送指令至电源控制箱，使电源控制箱内常闭式继电器关闭，同时远程控制模块紧急切断生产区域内人员进入的危险区域内对应的工作设备，实现避免工作设备对人员造成人身伤害的同时，由于边缘计算子模块可以根据摄像仪拍摄的视频画面判断出人员进入的危险区域内对应的工作设备，因此实现了根据具体的人员进入情况关闭相对应的工作设备，既保障了人员身体的安全，又减少了工作设备直接断电的频次。
46.优选地，若干摄像仪中每两组摄像仪配套连接一个边缘计算子模块，用于监控生
产区域内某一侧的工作设备的运行情况，提高拍摄工作设备角度的覆盖率，减少工作设备的拍摄盲区，提供更准确的工作设备的作业状态。
47.更为优选地，边缘计算子模块根据摄像仪拍摄的实时画面确定具体的危险区域，使危险区域标注的更加准确。
48.更为优选地，在人员进入危险区域内时，在报警喇叭进行广播提醒人员离开危险区域内时，同时继续不间断的检测危险区域以及进入危险区域内的人员，并根据进入危险区域内的人员变化，判断人员是否离开危险区域，对于危险区域内的人员在报警喇叭进行广播后依然向危险区域做出行进等动作时，电源控制箱控制关闭该危险区域内的工作设备关闭，防止工作中的工作设备对人员造成人身伤害。
49.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
50.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种用于煤矿选矸设备作业安全的报警系统，其特征在于，包括：至少一个感知模块，用于判断工作设备是否处于作业状态、生产区域内人员活动情况，并依据工作设备作业内容，确定工作设备对应的危险区域，所述感知模块包括：若干摄像仪、边缘计算子模块、中央服务器，若干所述摄像仪均与边缘计算子模块通过线缆进行连接，所述中央服务器与边缘计算子模块信号连接，若干所述摄像仪用于拍摄工作设备的工作状态，以及生产区域内人员活动情况；所述边缘计算子模块用于根据工作设备的工作状态确定该工作设备对应的危险区域范围，所述中央服务器用于信号的接收及处理、发送指令；报警模块，安装于生产区域内，用于提示生产区域内人员远离危险区域；紧急停止模块，所述紧急停止模块为电源控制箱，所述电源控制箱为工作设备供电，用于控制生产设备的运转。2.根据权利要求1所述的用于煤矿选矸设备作业安全的报警系统，其特征在于，若干所述摄像仪分别安装于工作区域内的各个方位，用于全方位的拍摄工作区域。3.根据权利要求2所述的用于煤矿选矸设备作业安全的报警系统，其特征在于，所述报警模块包括警示灯带投射装置，所述警示灯带投射装置安装于生产区域内部的四周，用于在边缘计算子模块将危险区域确定后，投射灯光在危险区域的四周，进行区域标注。4.根据权利要求1所述的用于煤矿选矸设备作业安全的报警系统，其特征在于，所述报警模块还包括报警喇叭，所述报警喇叭与中央服务器信号连接，用于在生产区域内人员进入危险区域时对生产区域内人员发出报警声。5.根据权利要求1所述的用于煤矿选矸设备作业安全的报警系统，其特征在于，所述电源控制箱包括通信模块、远程控制模块、常闭式继电器，所述通信模块与中央服务器信号连接，用于接收中央服务器发送的信号，所述远程控制模块与工作设备电连接，用于紧急情况时切断工作设备的电源，所述常闭式继电器与远程控制模块电连接，用于将远程控制模块设置为常闭状态。6.根据权利要求1所述的用于煤矿选矸设备作业安全的报警系统，其特征在于，所述摄像仪以及该报警系统中使用的传感器、控制器均采用隔爆兼本安或隔爆型式。7.一种报警方法，其特征在于，采用权利要求1-6中任一所述的报警系统对该煤矿选矸设备作业安全进行报警，该煤矿选矸设备作业安全的报警方法包括以下步骤：s1.摄像仪采集生产区域内的实时视频画面；s2.将视频画面传输至边缘计算子模块；s3.边缘计算子模块根据视频画面，判断生产区域内工作设备的工作状态及生产区域内人员的活动情况；s4.边缘计算子模块根据工作设备的工作状态确定该设备对应的危险区域；s5.边缘计算子模块将危险区域的范围发送至中央服务器；s6.中央服务器控制报警模块使用警示灯带投射装置将危险区域标注；s7.中央服务器根据危险区域的范围，结合边缘计算子模块判断的生产区域内工作设备的工作状态及生产区域内人员的活动情况，判断是否有生产区域内人员进入危险区域内；s8.当有生产区域内人员进入危险区域内时，报警模块则作出相应提醒。
8.根据权利要求7所述的一种报警方法，其特征在于，s3具体为：边缘计算子模块将生产区域的视频画面转换为基于时间轴的静态图像数据，通过二值化对比分析当前采样帧与上一采样帧中生产区域的静态图像数据变化，判断生产区域内工作设备的工作状态及生产区域内人员的活动情况。9.根据权利要求8所述的一种报警方法，其特征在于，s8具体为：在有人进入危险区域内时，中央服务器发送指令到报警模块，报警模块使用报警喇叭进行广播，提醒生产区域内人员离开危险区域。10.根据权利要求9所述的一种报警方法，其特征在于，s8还包括：s82.报警喇叭在提醒生产区域内人员离开危险区域时，摄像仪仍然保持拍摄生产区域；s83.若边缘计算子模块仍计算出生产区域内人员并未移动，则中央服务器控制报警喇叭持续工作；s84.若边缘计算子模块计算出生产区域内人员在报警喇叭和警示灯带投射装置进行提醒后，依然继续向危险区域内行进；s85.则中央服务器发送指令至电源控制箱，使电源控制箱内常闭式继电器关闭，同时远程控制模块紧急切断生产区域内人员进入的危险区域内的工作设备。

技术总结
本发明公开了用于煤矿选矸设备作业安全的报警方法及系统，包括：至少一个感知模块，用于判断工作设备是否处于作业状态、生产区域内人员活动情况，确定工作设备对应的危险区域，所述感知模块包括：若干摄像仪、边缘计算子模块、中央服务器，若干所述摄像仪均与边缘计算子模块通过线缆进行连接，所述中央服务器与边缘计算子模块信号连接，若干所述摄像仪用于拍摄工作设备的工作状态，以及生产区域内人员活动情况；所述边缘计算子模块用于根据工作设备的工作状态确定该工作设备对应的危险区域范围，报警模块，用于提示生产区域内人员远离危险区域。本发明具有根据工作设备的工作状态标注危险区域的优点。注危险区域的优点。注危险区域的优点。


技术研发人员：赵叶鑫 周李兵 陈晓晶 邹盛 王天宇 张袁浩 王国庆 于政乾 蒋雪利 卫健健
受保护的技术使用者：中煤科工集团常州研究院有限公司
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/6/28