高可靠皮带机载人安全监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及人体探测技术，具体涉及一种高可靠皮带机载人安全监测系统。
【背景技术】
[0002]皮带输送机又称为皮带机，是煤炭采掘、生产、转运、加工过程中重要的输送设备。随着煤矿开采规模的扩大，从井下到地面的距离越来越远，有些工作人员为了省时省力，会冒险乘坐运煤皮带机。然而，运煤皮带机输送带用于承载煤炭，运行速度较高，且输送带上没有专门的用于人员乘坐的保护措施，极易致使乘坐人员掉进煤仓或转载仓，造成人身安全事故。因此，为保证安全生产，避免事故发生，需对皮带机上是否乘坐人员进行监测。
[0003]现有的人体探测技术主要有热释电红外探测、微波探测及基于图像识别的探测，每种方法各有利弊。红外热释电人员探测对运动的人体和近似人体体温的动物敏感，对于静止的人体容易误判，抗干扰性差。基于图像识别的探测技术在弱光线、环境湿度大、粉尘大等环境下拍摄图像模糊不清晰，图像识别效果差，微波探测技术不受温度、湿度、噪声、气流、尘埃、光线等影响，适合恶劣环境，抗射频干扰能力强，但是不能穿透金属物体。因此，可融合三种探测技术于一体，实现各技术的互补，以准确无误的判断皮带机输送带上载人状况。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供融合多种人体探测技术的高可靠皮带机载人安全监测系统。
[0005]本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的:本实用新型提供了一个集成热释电红外探测、人体微波探测与图像处理的高可靠皮带机载人安全监测系统。该监测系统通过热释电人体红外传感器、人体微波探测模块和高清摄像头三种人体探测模块综合判断皮带机输送带上是否载人，最后通过CAN总线输出一个二值信号量控制皮带机的紧急停车，起到保护乘人安全的作用。
[0006]本实用新型的进一步改进包括:
[0007]该皮带机载人安全监测系统包括以下几个部分:微处理器、人体探测模块、声光报警器、SD卡、触摸屏、CAN控制器接口。
[0008]所述微处理器用于接收热释电人体红外传感器信号并识别，接收人体微波探测模块信号并识别，对采集的图像信息进行处理、识别，依据这三种人体探测模块的识别结果，综合判断皮带机输送带上是否载人，若判断为载人，则通过CAN总线输出一个二值信号量控制皮带机的急停。所述微处理器采用三星公司的基于ARM9内核的高速、稳定S3C2410微处理器。
[0009]所述人体探测模块包括热释电人体红外传感器、人体微波探测模块和摄像头三种，均用于探测皮带机输送带上有无载人。所述热释电人体红外传感器需含菲涅尔透镜，采用深圳尼赛拉传感器有限公司的PIR200B。所述人体微波探测模块是根据微波多普勒效应原理制作而成，采用海王传感器有限公司的微波雷达模块HW-M10。所述摄像头为数字彩色高清摄像头，用于捕获皮带机上的图像信息;所述摄像头采用蓝宙电子的数字输出彩色高清摄像头0V7620，通过I2C与所述微处理器连接通信。
[0010]所述CAN控制器接口用于微处理器与皮带机的控制器进行通信，实现皮带机的急停控制，保护爬乘人员安全;所述CAN控制器接口采用Philips半导体的PCA82C250CAN总线收发器。
[0011]所述SD卡用于存储采集的皮带机上的数字图像信息及历史载人信息。
[0012]所述触摸屏主要用于查询显示皮带机当前及历史载人信息，并手动控制皮带机的急停;所述触摸屏采用3.5寸电容式液晶触摸屏。
[0013]所述声光报警器输入端与微处理器的输出端连接，一旦微处理器检测到皮带机输送带上有人，则立即发出声光报警信号，提醒并警告爬乘人员尽快离开输送带。
[0014]所述摄像头用于捕获皮带机上的图像信息，利用图像处理技术识别载人状况，图像处理包括预处理(图像滤波去噪、图像增强)，图像分割，然后提取特征值进行边缘检测，根据轮廓、颜色等特征值进行综合判断识别。
[0015]所述通过热释电人体红外传感器、人体微波探测模块和高清摄像头三种人体探测模块综合判断皮带机输送带上是否载人的判定依据为:三种探测模块中只要有一种检测出输送带载人，即判定输送带上载人。
[0016]本实用新型的有益效果在于:
[0017]本实用新型针对目前带式输送机自动监控系统存在的缺陷和不足，在此基础上提出了集成热释电红外探测、人体微波探测与图像处理的高可靠皮带机载人安全监测系统的设计方案。本实用新型通过三种探测模块综合检测出输送带的载人状况，当检测到有人时，进行声光报警以及急停，并可通过触摸屏显示当前及历史载人信息。本实用新型实现了红外探测技术、微波探测技术及图像处理技术三种人体探测技术的性能互补，可有效的预防违章爬乘人员掉入煤仓的事故发生，可靠性极高、误报率极低、工作稳定安全可靠、便于安装维护的特点。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型结构不意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明:
[0020]如图1所示，本实用新型包括微处理器1、人体探测模块2、声光报警电路6、SD卡7、触摸屏8、CAN控制器接口 9;其中，人体探测模块2由摄像头3、热释电人体红外传感器4、人体微波探测模块5组成;电源模块10、时钟复位电路11、JTAG接口 12为系统工作的辅助电路。
[0021]微处理器1:主要作用为接收热释电人体红外传感器信号并识别，接收人体微波探测模块信号并识别，对采集的图像信息进行处理、识别，依据这三种人体探测模块的识别结果，综合判断皮带机输送带上是否载人，若判断为载人，则通过CAN总线输出一个二值信号量控制皮带机的急停，保护爬乘人员的安全。
[0022]人体探测模块2:主要作用是通过热释电红外探测、微波探测、及摄像头采集图像以进行图像处理三种人体探测技术检测皮带机上载人信息。
[0023]摄像头3:主要作用是采集皮带机上的数字图像，并将数据通过I2C，发送给微处理器。
[0024]热释电人体红外传感器4:主要作用是通过检测人体辐射的红外线进行人体探测，
并给出信号输出。
[0025]人体微波探测模块5:主要作用是当人体时其反射的回波和微波感应控制器发出的原微波场(或频率)相干涉而发生变化，这一变化量经处理后输出电压信号。
[0026]声光报警电路6:主要作用是当微处理器检测到皮带机上有人时，控制声光报警电路发出报警信号。
[0027]SD卡7:与微处理器连接，主要作用是存储采集皮带机上的图像信息。
[0028]触摸屏8:主要作用是显示皮带机当前及历史载人信息，并手动控制皮带机的急
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[0029]CAN控制器接口 9:与微处理器连接，主要作用是实现与皮带机控制器的通信。
[0030]电源模块10:主要作用是为各个模块提供稳定的工作电压。
[0031]时钟复位电路11:主要作用是实现本实用新型高可靠皮带机载人安全监测系统上电复位和保证系统的稳定运行。
[0032]JTAG接口 12:主要作用是用于下载、调试程序，便于系统的升级。
[0033]本实用新型的工作原理:在输送带上距离机头25米地方安置摄像头3、热释电人体红外传感器4、人体微波探测模块5。摄像头3采集皮带机上的图像信息，将数字图像信息发送给微处理器I，微处理器I将数字图像存储到SD卡7中，并对图像进行去噪滤波、增强等预处理，然后进行分割、提取特征信息并进行边缘检测，根据轮廓、颜色等特征值进行判断识别载人状况。微处理器I检测热释电人体红外传感器4输出信号识别载人状况。微处理器I检测人体微波探测模块5的输出信号识别载人状况。此三种人体探测模块对应的识别结果若有一个为载人，则微处理器I给出最终识别结果为载人，识别结果为一个二值信号量，最后将该二值信号量通过CAN控制器接口 9送给皮带机控制器，控制皮带机的急停。当检测到皮带机上载人时，控制皮带机紧急停止并启动声光报警器6发出警报信号。当皮带机的运行出现故障时，可以利用触摸屏8人工操作，控制皮带机的启停。SD卡7用于存储采集的皮带机上的数字图像信息及历史载人信息皮带机当前及历史的载人信息。当前及历史的载人信息可通过触摸屏8进行查询并显示。
[0034]以上实施例并非仅限于本实用新型的保护范围，所有基于本实用新型的基本思想而进行的修改或变动都属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.高可靠皮带机载人安全监测系统，其特征在于，包括微处理器、人体探测模块、声光报警器、SD卡、触摸屏、CAN控制器接口六个部分，所述人体探测模块作为输入设备连接到微处理器，所述声光报警器与微处理器直接连接，所述SD卡与微处理器连接，所述触摸屏与微处理器连接，所述CAN控制器接口与微处理器连接。2.根据权利要求1所述的高可靠皮带机载人安全监测系统，其特征在于，所述人体探测模块包括热释电人体红外传感器、人体微波探测模块和摄像头，均用于探测皮带机输送带上有无载人。3.根据权利要求2所述的高可靠皮带机载人安全监测系统，其特征在于，所述摄像头为数字彩色高清摄像头，用于捕获皮带机上的图像信息，所述人体微波探测模块是根据微波多普勒效应原理制作而成，所述热释电人体红外传感器需含菲涅尔透镜。4.根据权利要求1所述的高可靠皮带机载人安全监测系统，其特征在于，所述CAN控制器接口，用于微处理器与皮带机的控制器进行通信，实现皮带机的急停控制，保护爬乘人员安全。5.根据权利要求1所述的高可靠皮带机载人安全监测系统，其特征在于，所述微处理器用于接收热释电人体红外传感器信号并识别，接收人体微波探测模块信号并识别，对采集的图像信息进行处理、识别，依据这三种人体探测模块的识别结果，综合判断皮带机输送带上是否载人，若判断为载人，则通过CAN总线输出一个二值信号量控制皮带机的急停。6.根据权利要求1所述的高可靠皮带机载人安全监测系统，其特征在于，所述SD卡用于存储采集的皮带机上的数字图像信息及历史载人信息，所述触摸屏主要用于查询显示皮带机当前及历史载人信息，并手动控制皮带机的急停。
【专利摘要】本实用新型公开了一种高可靠皮带机载人安全监测系统，针对目前矿工违规爬乘皮带机输送带造成的安全隐患问题，提供了一种集热释电红外探测、微波探测与图像处理于一体的新型高可靠安全监测系统的方案，该方案中微处理器通过热释电人体红外传感器、人体微波探测模块和高清摄像头三种人体探测模块综合判断皮带机输送带上是否载人，最后通过CAN总线输出一个二值信号量来控制皮带机紧急停车，以保护乘人安全、避免人身事故。本实用新型综合利用红外感测技术、微波探测技术及图像识别技术进行输送带上爬乘人员检测，可有效的预防违章爬乘人员掉入煤仓的事故发生，具有非常高的可靠性、误判率极低、工作稳定的特点。
【IPC分类】B65G43/00
【公开号】CN205114389
【申请号】CN201520837543
【发明人】姜媛媛, 高菲, 汤标, 周旭波
【申请人】安徽理工大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年10月26日