一种煤矿井下工作面粉尘浓度的监测及测量方法

摘要

一种煤矿井下工作面粉尘浓度的监测及测量方法，解决现有粉尘采样速度慢，而且采用复杂，不能满足安全生产在线监测的要求。采用的监测及测量方法是，⑴、依据工作面粉尘环境下的退化图像，得具有块效应的粗略传输图。⑵、对粗糙传输图进行精细化处理，得图像中各个像素点处对应的透射率。⑶、计算出吸收因子和散射因子，计算出吸收系数和散射系数，计算出消光系数。⑷、测得辐射通道长度。⑸、根据透射率、消光系数和辐射长度得出粉尘质量浓度及粉尘浓度变化过程。本发明的有益效果是，测量迅速，满足实时动态测量要求，为煤矿井下采取相应的防尘措施具有重要意义。掌握采煤工作面粉尘的分布、运动规律，就能够针对不同的环境采用合适的除尘方法。

主权项

一种煤矿井下工作面粉尘浓度的监测及测量方法，实现该方法包括：煤矿井下视频监视系统、被测量工作面与视频监视系统中摄像头之间距离的距离测量系统和粉尘分散度测量系统，其特征在于：该方法由以下步骤实现：⑴、对视频监视系统实时采集获取的工作面粉尘环境下的退化图像划分为一组面积相同的方块区域，设置每个方块区域具有相同的深度，透射率在每个方块区域内为一常量，每个方块区域的相函数取近似常量，对每个方块区域的像素块ＲＧＢ三通道同时取最小化操作，得到具有块效应的粗略传输图；⑵、对步骤⑴获取的粗略传输图进行精细化处理，所述的精细化处理是采用对由粗略传输图、拉普拉斯修补矩阵、单位矩阵、归一化参数构成的方程进行能量最小化处理，实现对粗略传输图进行细化，其中拉普拉斯修补矩阵由克罗内克函数及待修复传输图窗口的均值、协方差矩阵构成，经过修补之后的粗略传输图，可精确反应粉尘环境中空气光的传输过程，得到图像中各个像素点处对应的透射率；⑶、按Vander Hulst近似计算出吸收因子和散射因子，通过粉尘分散度测量系统测得的按罗森—拉姆勒（Rosion‑Rammar）分布的微粒分布函数和吸收因子，利用吸收系数积分方程计算出吸收系数，通过粉尘分散度测量系统测得的按罗森—拉姆勒（Rosion‑Rammar）分布的微粒分布函数和散射因子，利用散射系数积分方程计算出散射系数，吸收系数与散射系数之和得到粉尘的质量消光系数或利用吸收因子和散射因子之和得到消光因子，通过粉尘分散度测量系统测得的按罗森—拉姆勒（Rosion‑Rammar）分布的微粒分布函数和消光因子，利用消光系数积分方程计算出消光系数；⑷、距离测量系统测得视频监视系统实时采集获取的工作面粉尘环境下的退化图像的深度，得到辐射通道长度；⑸、根据步骤⑵得到的图像中各个像素点处对应的透射率、步骤⑶得到的消光系数和步骤⑷得到的辐射通道长度，计算出粉尘质量浓度，获得视频监视系统实时采集获取的工作面监测区域的粉尘浓度变化过程各个时刻信息，其动态变化数据与初始静态数据结合起来形成原位测量，从而获得粉尘分布及运动规律，所述的粉尘质量浓度依据一级多次散射近似法和辐射传输理论建立的透射率、消光系数、辐射通道长度、粉尘相函数构成的计算方程获得。