• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      井下明火識(shí)別及報(bào)警系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

      2020-06-11 05:49:40楊曉陽
      山西冶金 2020年1期
      關(guān)鍵詞:彩色圖像圓形攝像機(jī)

      楊曉陽

      (大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司晉華宮礦安監(jiān)站, 山西 大同 037000)

      煤炭資源作為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要礦產(chǎn)能源,在國民消費(fèi)中占比75%左右,專家預(yù)測(cè)未來十年左右的時(shí)間,我國的發(fā)展主要還是依靠煤炭資源,煤炭開采過程中的安全問題也越來越受到重視[1-2]。由于開采過程中使得煤炭與空氣接觸,可能導(dǎo)致煤料自燃,發(fā)生火災(zāi)[3]。礦井火災(zāi)發(fā)生后,由于空間狹小,工人的撤離困難,極易造成井下工人的傷亡、并且會(huì)損害礦井資源,破壞環(huán)境、燒毀井下重要設(shè)備,嚴(yán)重影響煤礦正常的生產(chǎn)運(yùn)營。在發(fā)生火災(zāi)時(shí),還會(huì)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)造成破壞,逆轉(zhuǎn)輸送的風(fēng)流方向,井下存在的大量煤塵與瓦斯,容易發(fā)生二次爆炸,造成進(jìn)一步的損失[5-6]。因此,對(duì)井下明火識(shí)別及報(bào)警系統(tǒng)的研究非常有意義,可以盡早的遏制礦井火災(zāi)的發(fā)生,避免煤礦的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡。

      1 系統(tǒng)總體方案的研究與設(shè)計(jì)

      礦井中容易發(fā)生火災(zāi)的地方主要有三個(gè):采煤工作面、掘進(jìn)工作面與皮帶輸送機(jī),其中采煤工作面與掘進(jìn)工作面主要由于煤炭開采過程中與機(jī)械設(shè)備的摩擦,再加上與空氣的接觸,造成的火災(zāi),皮帶輸送機(jī)主要是因?yàn)槠c煤炭之間的摩擦生熱,最終誘發(fā)火災(zāi)。除上述情況之外,一些設(shè)備的老化與工人的不規(guī)范操作都可能會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生[7-8]。

      本文決定以三個(gè)火災(zāi)常發(fā)地點(diǎn)作為基礎(chǔ),建立一種基于視頻監(jiān)控的明火識(shí)別及報(bào)警系統(tǒng)。系統(tǒng)由攝像機(jī)、接口轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)、報(bào)警裝置與通信模塊等組成,將攝像機(jī)安裝于三個(gè)工作面的最佳監(jiān)控位置,系統(tǒng)在正常工作時(shí),攝像機(jī)監(jiān)測(cè)工作面,將采集到的畫面信號(hào),通過轉(zhuǎn)換器傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中,計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)處理與圖像分析識(shí)別技術(shù),判別是否發(fā)生火災(zāi),如果有火災(zāi)發(fā)生,系統(tǒng)報(bào)警,見圖1。

      圖1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

      2 明火識(shí)別技術(shù)分析與研究

      本系統(tǒng)在檢測(cè)時(shí)主要分為以下四個(gè)步驟:視頻畫面采集、圖像預(yù)處理、明火與環(huán)境的圖像分割和火焰的特征提取與判斷,如圖2 所示。本節(jié)將對(duì)圖像處理技術(shù)與火焰特征提取技術(shù)進(jìn)行研究。

      圖2 系統(tǒng)明火檢測(cè)的步驟

      2.1 圖像處理技術(shù)的分析

      基于視頻監(jiān)控的明火識(shí)別系統(tǒng)主要依靠攝像機(jī)采集到的數(shù)字圖像進(jìn)行監(jiān)測(cè),但是由于井下工作環(huán)境的復(fù)雜性,難免會(huì)有噪聲等干擾因素的存在,導(dǎo)致圖像特征提取時(shí)產(chǎn)生一定的偏差,所以要運(yùn)用一定的處理技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行分析。

      數(shù)字圖像主要以二維圖像的方式儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)當(dāng)中,攝像頭采集到的圖像多數(shù)為彩色圖像,而彩色圖像存儲(chǔ)時(shí)需要三個(gè)通道,占用了大量的空間,但是在實(shí)際的信息處理中,彩色圖像所包含的很多信息是不需要的,所以要對(duì)圖像進(jìn)行灰度化處理。在RGB 模型中,R、G、B為取值在0~255 的三個(gè)值,當(dāng)R=G=B時(shí),此時(shí)的數(shù)值稱為灰度值,在對(duì)圖像進(jìn)行灰度化處理時(shí),通常采用加權(quán)平均法、最大值法和平均值法。

      其中加權(quán)平均法是將R、G、B三個(gè)分量加權(quán)平均,得到比較合理的灰度圖像,如下公式(1)所示,所得到的灰度圖像綠色較高,藍(lán)色較低,符合人眼對(duì)色彩識(shí)別的敏感度。

      最大值法是將彩色圖像中三個(gè)顏色分量最大的作為灰度值,如公式(2):

      平均值法是將三個(gè)顏色分量求平均得到一個(gè)灰度值:

      除灰度化之外,還可使用二值法對(duì)圖像進(jìn)行處理,即將彩色圖像用黑色和白色兩種色彩表示出來。二值法的原理如公式(4)所示:

      式中:F(x,y)表示圖片處理后的像素值,f(x,y)表示處理前的像素值,T表示系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的闕值,有上式可以看出,通過對(duì)T值的設(shè)定,可以確定可能有火焰的區(qū)域,減小需要檢測(cè)的范圍。

      2.2 火焰特征的識(shí)別與提取

      明火的每個(gè)特征都可以作為本系統(tǒng)的識(shí)別與提取對(duì)象,本文研究的是井下工作面的明火識(shí)別系統(tǒng),為了加快系統(tǒng)的識(shí)別速度,結(jié)合系統(tǒng)的工作環(huán)境,排除一定的非干擾因素,決定只對(duì)火焰的圓形度、頻率特性和面積變化特性三個(gè)特征進(jìn)行提取識(shí)別。

      圓形度是用來衡量物體形狀與圓近似程度的值,火焰在燃燒過程中,火苗不停的跳動(dòng),而象礦井內(nèi)的其他干擾源如礦燈的燈光等,形狀比較規(guī)整,圓形度比火焰要高很多,所以可以用圓形度作為礦井下明火的一個(gè)判別標(biāo)準(zhǔn)。圓形度的計(jì)算公式如下:

      式中:Ls為圖形形狀的周長,As為面積,其中火焰的圓形度一般在0.2~0.3 范圍之內(nèi),而其他干擾源的圓形度在0.7~0.9 范圍之內(nèi),所以通過圓形度可以較好地區(qū)分火焰與干擾源。

      火焰在燃燒時(shí)看起來會(huì)毫無規(guī)律的閃爍,但其實(shí)閃爍的頻率都會(huì)在一定的范圍之內(nèi),通過計(jì)算得到圖像的閃爍頻率,與火焰的頻率范圍對(duì)比可以作為火焰識(shí)別的判據(jù)之一。本文中圖像閃爍頻率的計(jì)算公式如下:

      式中:F為檢測(cè)圖像的頻率,fdi為第i幀畫面的檢測(cè)結(jié)果,值為0 或1,t為n幀畫面使用的時(shí)間。系統(tǒng)檢測(cè)一段視頻時(shí),對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理后,篩選疑似火焰區(qū)域,對(duì)灰度值的變化頻率進(jìn)行檢測(cè),與火焰燃燒時(shí)的頻率3~15 Hz 進(jìn)行對(duì)比,可作為識(shí)別火焰的一個(gè)特征判據(jù)。

      火災(zāi)在發(fā)生時(shí),由于受到井下空氣流動(dòng)的影響,火焰雖然整體趨勢(shì)是增大的,但也可能忽大忽小,所以本文通過火焰的面積變化特性來識(shí)別火情的大小,根據(jù)情況,做出具體的救援或滅火措施?;鹧婷娣e變化特性用其增長率Q表示,如公式(7):

      式中:A為火焰區(qū)域的面積,根據(jù)公式可求得在一段時(shí)間內(nèi)火焰面積的變化率,進(jìn)而判斷火勢(shì)的變化。

      3 系統(tǒng)軟件功能實(shí)現(xiàn)

      軟件部分的主程序流程圖如圖3 所示。首先系統(tǒng)初始化,啟動(dòng)系統(tǒng)的攝像機(jī)等硬件設(shè)備,攝像機(jī)將視頻資料經(jīng)過轉(zhuǎn)換器傳輸回系統(tǒng),系統(tǒng)對(duì)視頻圖像進(jìn)行預(yù)處理,包括灰度化處理與二值化處理等,并對(duì)疑似火災(zāi)區(qū)域的范圍進(jìn)行特征提取,包括圖像的圓度值和閃爍的頻率特性,通過與明火特征的參數(shù)范圍進(jìn)行對(duì)比,判別是否有火情,當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到工作面有火情發(fā)生時(shí),通過響鈴裝置進(jìn)行報(bào)警,并可由火焰面積變化特性判別火情的大小及趨勢(shì),方便救援人員制定滅火等措施。

      圖3 系統(tǒng)軟件主程序流程圖

      4 結(jié)語

      本文研究設(shè)計(jì)了一種用于井下生產(chǎn)工作面的明火識(shí)別及報(bào)警系統(tǒng),通過攝像機(jī)的視頻監(jiān)控,對(duì)火災(zāi)起到預(yù)警的作用,盡早地遏制火災(zāi)的發(fā)生,減小煤礦的經(jīng)濟(jì)損失,保護(hù)工人的生命安全。

      猜你喜歡
      彩色圖像圓形攝像機(jī)
      基于FPGA的實(shí)時(shí)彩色圖像邊緣檢測(cè)
      電子制作(2019年16期)2019-09-27 09:34:46
      看監(jiān)控?cái)z像機(jī)的4K之道
      為什么窨井蓋大多都是圓形的
      基于最大加權(quán)投影求解的彩色圖像灰度化對(duì)比度保留算法
      肥皂泡為什么是圓形?
      攝像機(jī)低照成像的前世今生
      新安訊士Q6155-E PTZ攝像機(jī)
      圓形題
      圓形變身喵星人
      基于顏色恒常性的彩色圖像分割方法
      凌海市| 文化| 抚顺市| 喜德县| 曲麻莱县| 高碑店市| 光泽县| 拜泉县| 双桥区| 祁东县| 乐安县| 教育| 波密县| 廊坊市| 民勤县| 蚌埠市| 金溪县| 济宁市| 瑞安市| 永顺县| 上饶县| 广平县| 宁南县| 惠水县| 台南县| 黔南| 林口县| 枣庄市| 易门县| 大宁县| 贵州省| 梁山县| 突泉县| 徐闻县| 杭锦旗| 睢宁县| 南漳县| 小金县| 黄大仙区| 凤冈县| 丰都县|