一种基于电力线网络的煤矿火情检测方法

摘要

本发明涉及一种基于电力线网络的煤矿火情检测方法，该方法包括下列步骤：1)提供一种基于电力线网络的煤矿火情检测系统，所述检测系统设置在地下煤矿处，包括摄像头、图像处理器、PLC发送设备、PLC接收设备和监控计算机，所述摄像头用于对采矿区域进行拍摄以获得采矿区域图像，所述图像处理器与所述摄像头连接以对所述采矿区域图像进行图像处理以获得采矿区域火情状况，所述PLC发送设备与所述图像处理器连接以将所述采矿区域火情状况通过电力线网络发送到所述PLC接收设备，所述监控计算机与所述PLC接收设备连接以接收所述采矿区域火情状况，并基于所述采矿区域火情状况确定煤矿火情报警策略；2)使用所述检测系统来进行检测。

主权项

一种基于电力线网络的煤矿火情检测方法，该方法包括下列步骤：1)提供一种基于电力线网络的煤矿火情检测系统，所述检测系统设置在地下煤矿处，包括摄像头、图像处理器、PLC发送设备、PLC接收设备和监控计算机，所述摄像头用于对采矿区域进行拍摄以获得采矿区域图像，所述图像处理器与所述摄像头连接以对所述采矿区域图像进行图像处理以获得采矿区域火情状况，所述PLC发送设备与所述图像处理器连接以将所述采矿区域火情状况通过电力线网络发送到所述PLC接收设备，所述监控计算机与所述PLC接收设备连接以接收所述采矿区域火情状况，并基于所述采矿区域火情状况确定煤矿火情报警策略；2)使用所述检测系统来进行检测；所述检测系统还包括：380伏AC电力线路，用于组成所述电力线网络，为煤矿的各个开矿电力设备提供电力供应；USB接口，用于连接外部U盘设备，以接收外部U盘设备内存储的预设灰度阈值、预设像素数量阈值、预设面积阈值、火焰上限灰度阈值和火焰下限灰度阈值，所述火焰上限灰度阈值和所述火焰下限灰度阈值用于将图像中的火焰与背景分离；静态存储设备，与所述USB接口连接，用于接收并存储所述预设灰度阈值、所述预设像素数量阈值、所述预设面积阈值、所述火焰上限灰度阈值和所述火焰下限灰度阈值；所述摄像头包括CCD视觉传感器、镜头、滤光片、亮度传感器和辅助光源，所述滤光片设置在所述镜头前方，所述镜头设置在所述CCD视觉传感器前方，所述CCD视觉传感器对采矿区域进行图像数据采集以获得采矿区域图像，所述亮度传感器用于检测周围环境的环境亮度，所述辅助光源与所述亮度传感器连接，用于基于所述环境亮度为所述摄像头的拍摄提供辅助照明光，所述辅助照明光的强度与所述环境亮度成反比；所述图像处理器与所述静态存储设备和所述摄像头分别连接，用于对所述采矿区域图像进行图像处理，所述图像处理器包括对比度增强器、灰度化处理器、二值图像滤波器和火焰识别器，所述对比度增强器与所述摄像头连接以接收所述采矿区域图像并对所述采矿区域图像进行对比度增强处理，获得对比度增强图像，所述灰度化处理器与所述对比度增强器连接以对所述对比度增强图像执行灰度化处理，获得灰度图像，所述二值图像滤波器与所述灰度化处理器和所述静态存储设备分别连接以对所述灰度图像执行基于区域连通的二值图像滤波，获得滤波图像，所述火焰识别器与所述二值图像滤波器和所述静态存储设备分别连接，将所述滤波图像中灰度值在所述火焰上限灰度阈值和所述火焰下限灰度阈值之间的像素组合以获得火焰子图案；所述PLC发送设备包括基带滤波器、信号调制器、功率放大器、带通滤波器和载波耦合器，所述基带滤波器与所述图像处理器连接以接收火焰子图案并对火焰子图案执行基带滤波处理，获得基带滤波数据，所述基带滤波器与信号调制器、功率放大器和带通滤波器依次连接，以对基带滤波数据依次执行信号调制、功率放大和带通滤波处理，获得带通滤波数据作为上传图像，所述载波耦合器与所述带通滤波器和所述电力线网络分别连接，用于将上传图像耦合到所述电力线网络上；所述PLC接收设备包括信号分离器、信号放大器、带通滤波器和信号解调器，所述信号分离器与所述电力线网络连接，用于将上传图像从所述电力线网络上分离处理，与所述信号分离器依次连接所述信号放大器、所述带通滤波器和所述信号解调器，用于对上传图像依次执行信号放大、带通滤波和信号解调处理，以获得上传图像中的火焰子图案；所述监控计算机与所述PLC接收设备连接以接收所述火焰子图案，计算所述火焰子图案的面积，当所述火焰子图案的面积大于等于预设面积阈值时，发出火焰报警信号，所述监控计算机的显示设备显示与所述火焰报警信号对应的文字报警信息，当所述火焰子图案的面积小于预设面积阈值时，发出无火焰信号；其中，所述对所述灰度图像执行基于区域连通的二值图像滤波具体包括：将所述灰度图像中每一个像素作为被检测像素，采用3×3像素滤波窗口建立以所述被检测像素为中心的连通区域，计算所述连通区域中灰度值大于预设灰度阈值的像素个数，如果计算的像素个数大于等于预设像素数量阈值，则所述被检测像素为非噪声点，保留所述被检测像素，如果计算的像素个数小于预设像素数量阈值，则所述被检测像素为噪声点，对所述被检测像素进行滤除；所述监控计算机在发出火焰报警信号时，所述监控计算机的语音播放设备播放与所述火焰报警信号对应的语音报警文件；所述对比度增强器、所述灰度化处理器、所述二值图像滤波器和所述火焰识别器分别采用不同的FPGA芯片来实现，并集成在一块集成电路板上；所述对比度增强器、所述灰度化处理器、所述二值图像滤波器和所述火焰识别器采用同一块FPGA芯片来实现；所述静态存储设备为SDARM存储设备。