掘锚机的作业安全监测系统、方法、装置与流程

文档序号:26054380发布日期:2021-07-27 15:31阅读:119来源:国知局
掘锚机的作业安全监测系统、方法、装置与流程

本发明涉及掘锚机安全作业技术领域,特别是涉及一种掘锚机的作业安全监测系统、方法、装置。



背景技术:

随着煤矿装备技术的发展,国内煤矿巷道作业从以往以人工为主的掘进方式逐步实现了机械化掘进。我国煤矿巷道掘进以掘锚机为主,煤矿掘进工作面仍然是我国煤矿事故多发区,亟需设计一种搭载于掘锚机的危险区域报警系统,对于保证施工工作人员安全,确保煤矿安全高效生产具有极其重要的意义。

煤矿巷道掘进主要采用掘锚一体机,配合连续式皮带运输装置实现快速掘进和运输。掘进过程中需要测量队、掘锚机操作人员以及其他相关工作人员在煤矿巷道中共同配合工作。但是煤矿巷道内采掘现场煤尘浓度极高、能见度极差,容易对设备周边人员造成意外伤害,且煤矿环境具有粉尘大、水汽大、光线弱及噪声强等特点,使得人员之间的沟通不能及时有效的传达,工作人员也无法及时有效的察觉到施工车辆的位置变化,容易发生安全事故。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种掘锚机的作业安全监测系统、装置、方法,在一定程度上提升了掘锚机工作的安全性。

为解决上述技术问题,本发明提供一种掘锚机的作业安全监测系统,包括设置于掘锚机的后车的摄像头;设置于所述掘锚机的前车的uwb定位装置;id识别卡;和所述摄像头、所述uwb定位装置通讯连接的主机;以及和所述主机相连接的报警装置;

所述摄像头用于采集所述掘锚机周围区域的监测图像;

所述id识别卡用于人员佩戴;

所述uwb定位装置用于对所述掘锚机周围区域的id识别卡进行识别定位,获得识别定位信息;

所述主机用于根据所述监测图像和所述识别定位信息确定是否存在安全隐患情况,若是,则控制所述报警装置报警。

可选地,所述id识别卡用于存储佩戴所述id识别卡的工作人员的标识信息;

相应地,所述uwb定位装置用于识别位于识别区域内的所述id识别卡并获取相应的所述标识信息,以及识别区域内的所述id识别卡的位置信息;

所述主机用于根据预先划分的危险区域,对比所述标识信息和对应的位置信息,判断在所述危险区域内是否存在人员进入,若是,则控制所述报警装置报警。

可选地,所述主机用于根据预先设定划定的危险区域,若基于所述监测图像和所述识别定位信息任一项识别出所述危险区域存在人员进入,则控制所述报警装置报警。

可选地,所述摄像头用于拍摄所述掘锚机周边的第一监测图像;

所述主机用于分别根据所述第一监测图像和所述识别定位信息确定位于重合监测区域内的第一人员数量和第二人员数量;并判断所述第一人员数量和所述第二人员数量是否相同,若否,则控制所述报警装置报警;其中,所述重合监测区域为所述摄像头的拍摄区域和uwb定位装置的识别区域的重合区域。

可选地,所述摄像头用于拍摄所述掘锚机的作业入口区域内的第二监测图像;

所述主机用于根据识别所述第二监测图像中是否存在未佩戴id识别卡的人员进入所述作业入口区域,若是,则控制所述报警装置报警。

可选地,还包括用于为所述uwb定位装置和所述摄像头供电的电源。

可选地,所述报警装置为声光报警器。

可选地,还包括和所述主机相连接的显示屏以及语音装置。

本申请还提供了一种掘锚机的作业安全监测方法,包括:

获取uwb定位装置采集对所述掘锚机周围区域的id识别卡进行识别定位的识别定位信息以及摄像头掘锚机周围区域的监测图像;其中,设置于掘锚机的后车的摄像头;设置于所述掘锚机的前车的uwb定位装置;所述id识别卡用于人员佩戴;

根据所述监测图像和所述识别定位信息确定是否存在安全隐患情况,若是,则控制所述报警装置报警。

本申请还提供了一种掘锚机的作业安全监测装置,包括:

信息采集模块,用于获取uwb定位装置采集对所述掘锚机周围区域的id识别卡进行识别定位的识别定位信息以及摄像头掘锚机周围区域的监测图像;其中,设置于掘锚机的后车的摄像头;设置于所述掘锚机的前车的uwb定位装置;所述id识别卡用于人员佩戴;

识别报警模块,用于根据所述监测图像和所述识别定位信息确定是否存在安全隐患情况,若是,则控制所述报警装置报警。

本发明所提供的一种掘锚机的作业安全监测系统,包括设置于掘锚机的后车的摄像头;设置于掘锚机的前车的uwb定位装置;id识别卡;和摄像头、uwb定位装置通讯连接的主机;以及和主机相连接的报警装置;摄像头用于采集掘锚机周围区域的监测图像;id识别卡用于人员佩戴;uwb定位装置用于对掘锚机周围区域的id识别卡进行识别定位,获得识别定位信息;主机用于根据监测图像和识别定位信息确定是否存在安全隐患情况,若是,则控制报警装置报警。

本申请中在掘锚机上设置摄像头和uwb定位装置,掘锚机在煤矿巷道中掘进作业过程中,即可利用摄像头采集的监测图像以及uwb定位装置对佩戴有id识别卡的工作人员进行识别定位的识别定位信息,并结合摄像头和uwb定位装置的工作特性,对监测图像和识别定位信息进行分析,确定出工作人员在掘锚机周围是否是安全作业,如果工作人员的位置存在安全隐患,则及时发出报警以提示工作人员注意,从而保证工作人员作业的安全性。

本申请还提供了一种掘锚机的作业安全监测方法、装置,具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的掘锚机的作业安全监测系统的俯视结构示意图;

图2为本申请实施例提供的掘锚机的作业安全监测的流程示意图;

图3为本发明实施例提供的掘锚机的作业安全监测装置的结构框图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种掘锚机的作业安全监测系统、方法以及装置,结合摄像头和uwb定位装置的工作特性,有效识别出掘锚机在煤矿巷道作业过程中存在安全隐患的状况,进而保证工作人员的安全性。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

如图1所示,图1为本申请实施例提供的掘锚机的作业安全监测系统的俯视结构示意图,该安全监测系统可以包括:

设置于掘锚机的后车12的摄像头3,摄像头3用于采集掘锚机周围区域的监测图像;

设置于掘锚机的前车11的uwb定位装置2,uwb定位装置2用于对掘锚机周围区域的id识别卡4进行识别定位,获得识别定位信息;

id识别卡4,用于人员佩戴;当然,一般情况下主要是工作人员佩戴。

和摄像头3、uwb定位装置2通讯连接的主机;以及和主机相连接的报警装置;主机用于根据监测图像和识别定位信息确定是否存在安全隐患情况,若是,则控制报警装置报警。

在煤矿巷道的掘锚机工作过程中,通常由测量队人工放样测量,测量队从大地基准开始接续测量直至煤矿巷道内,调节设置激光光源使得激光光线从掘锚机的后方指向采掘面,以投射在采掘面上的激光光斑为基准确定采掘面的顶面、底面和两帮。

由于采掘现场煤尘浓度极高、能见度极差,需要反复人工手持皮尺测量顶底板和两帮的超欠挖量;在掘进、检修时,相关工作人员都有可能出现在掘锚机的危险区域进行相关工作。例如,掘锚机的操作人员在掘锚机作业时所在的位置决定了其视线不佳,不能够对周围环境做到全面有效的观测,容易对设备周边人员造成意外伤害;还例如,煤矿环境具有粉尘大、水汽大、光线弱及噪声强等特点,使得人员之间的沟通不能及时有效的传达,工作人员也无法及时有效地察觉到施工掘锚机的位置变化,容易发生安全事故。

参照图1,掘锚机包括前车11和后车12两个部分,其中前车11为掘锚机掘进操作的部分车体,而后车则是稍远离掘进工作面的位置。本实施例中考虑到一般情况下,掘锚机的前车11周围的粉尘更多,环境更为恶劣,在车体作业过程中的振动也更为严重,这种环境中难以通过摄像设备采集到较为清晰的图像,并且,摄像拍摄也存在一定的拍摄死角,从而导致基于图像实现安全监测的难度更大。因此,本实施例中在前车11上设置了uwb定位装置2,并且配置uwb定位装置2可识别的id识别卡4,该id识别卡4可以佩戴在工作人员的身上,当工作人员佩戴id识别卡4进入到uwb定位装置2的可识别范围内时,uwb定位装置2即可获得该id识别卡4的识别定位信息,也相当间接获得工作人员的识别定位信息,从而实现掘锚机的前车11周边区域范围内的监测。

掘锚机的后车12因为更远距离掘进作业位置,空间环境相对于前车11的作业环境更好,摄像头3能够拍摄到相对清晰的图像画面,因此本实施例中可以在后车12上设置摄像头3拍摄监测图像,通过该监测图像更直观明确的获得工作人员的作业状况,进而实现掘锚机的后车12周边区域范围内的监测。

可以理解的是,摄像头3和uwb定位装置2的监测区域并不是明确划分互相独立的,而是可以存在大量的重合区域的,如图1所示,在掘锚机的前车11顶部四个顶角位置设置了4个uwb定位装置2,而在掘锚机的后车12顶部四个顶角位置设置了6个摄像头3,显然,uwb定位装置2的可识别区域和后车12上最近的2个摄像头3的可摄像区域就存在重合区域,由此,在对该重合区域中工作人员的工作状况进行监测时,就可结合uwb定位装置2和摄像头3分别获得的识别定位信息以及监测图像相互验证,从而获得更为准确的监测结果。

主机基于uwb定位装置2获得的识别定位信息和摄像头3获得的监测图像,进行综合分析,即可判断出当前掘锚机周边工作人员的作业情况是否存在安全隐患,如果存在安全隐患则及时通过报警装置发出报警。

综上所述,本申请中将uwb定位技术和视频监控技术相结合,根据掘锚机前车和后车不同的环境状况,在前车上设置uwb定位装置且在后车上设置摄像头,从而获得车辆周围区域范围内的工作人员的识别定位信息,以及车辆周围区域范围内的监视图像,从而根据该识别定位信息和监视图像实现对煤矿巷道中工作人员的工作位置进行监控,并在存在安全隐患时及时报警,从而保障工作人员的生命安全。

基于上述实施例,在本申请的一种可选地实施例中,id识别卡4用于存储佩戴id识别卡4的工作人员的标识信息;

相应地,uwb定位装置2用于识别位于识别区域内的id识别卡4并获取相应的标识信息,以及识别区域内的id识别卡4的位置信息;

主机用于根据预先划分的危险区域,对比标识信息和对应的位置信息,判断在危险区域内是否存在人员进入,若是,则控制报警装置报警。

需要说明的是,本实施例中可以为每个工作人员配置一个标识信息(例如工作编号、工种类别等),将该标识信息存储在工作人员佩戴的id识别卡4中,uwb定位装置2基于tof技术,可以扫描识别到其周围一定区域范围内的id标识卡4,并获得该id标识卡4中携带的标识信息和该id标识卡4与uwb定位装置2之间的相对距离,基于该标识信息和相对距离,即可实现对佩戴由id识别卡4的工作人员的身份识别以及位置定位。

为了更精准的监测识别定位进入煤矿巷道内的工作人员,该uwb定位装置2一般需要配置2个以上,如图1所示,在掘锚机的前车11上设置由4个uwb定位装置2,在2个uwb定位装置2识别到同一id识别卡时,结合这两个uwb定位装置2之间的相对间距和两个uwb定位装置2分别和同一个id识别卡4的直线距离大小,即可确定该id识别卡4相对于两个uwb定位装置2的方位角度,从而确定id识别卡4的空间位置信息。

另外,对于在煤矿巷道中工作的工作人员,包括多种不同的工种,例如包括操作掘锚机的操作人员;测量队的测量人员等等。正常工作状态下,操作人员和测量人员等不同的工种应当在其对应的工作区域内工作,如果存在工作人员越界进入其他工种的工作区域,显然,可能存在安全隐患。

如图1所示,图1中示出了掘锚机的周边区域的划分布局,可以包括位于掘锚机的操作平台、后配套操作平台的操作区域,该操作区域显然一般只允许锚杆机操作手、司机、转料人员等活动。

还包括位于掘锚机的掘进方向的正前方的截割区域(掘进机掘进作业区域),该截割区域不允许任何人员进入。

还包括位于掘锚机周边且比较过于靠近掘锚机的报警区域,也同样是不允许人员进入的。

为此,在实际监测过程中,可以基于不同的工种预先为不同的工作人员划分其对应的危险区域。例如,对于锚杆机操作手、司机、转料等工作人员而言,其危险区域也即是图1中所示的报警区域和截割区域。而对于测量人员而言,其对应的危险区域就包括截割区域、报警区域以及操作区域。

有上述区域划分可以理解,无论对于哪种工种而言,截割区域和报警区域都属于不允许任何人进入的区域。但是相较而言截割区域显然比报警区域的危险性更高,因此,在实际监测过程中,若是监测到截割区域内存在人员进入,则除了触发报警之外,还会直接触发掘锚机停机,避免造成不必要的人员伤害。而报警区域在某些时候可能仅仅是工作人员短暂路过,因此,当识别到该报警区域存在人员时,仅仅只触发报警提醒工作人员注意。

可选地,本申请中的报警装置可以包括声光报警器。当然,除了可以通过声光报警器这种方式报警之外,还可以配置显示屏和语音装置,显然该显示屏中即是为了显示摄像头3拍摄的监测图像,该显示屏可以设置在掘锚机上以供掘锚机操作人员观看,也可以上传至地面集控室供工作人员观看。此外,除了显示屏,还可以设置语音装置,在掘锚机的作业区间中工作人员存在危险情况时,及时播报语音。该语音装置可以集成在id识别卡4上,也可以设置在掘锚机上,对此本申请不做具体限制。

为了给摄像头3等电子设备功能,可以在掘锚机上设置电源供电,保证摄像头3等设备的能量供应。

如前所述,本申请中在对掘锚机的作业安全进行监测时,是利用uwb定位装置2和摄像头3共同实现安全监测的。基于图1可知,对于uwb定位装置2和摄像头3而言,二者可监测区域存在重合区域也存在不重合区域。为此,在本申请的另一可选地实施例中,还可以进一步地包括:

主机用于根据预先设定划定的危险区域,若基于监测图像和识别定位信息任一项识别出危险区域存在人员进入,则控制报警装置报警。

为了能够更全面实现对掘锚机作业时工作人员的安全性监测,同时结合监测图像和识别定位信息,同时识别危险区域中是否存在工作人员进入,避免因为监测图像中因为人员之间相互遮挡,或视觉受限,识别定位信息中可定位的区域范围受限等等方面的原因导致监测结果的不准确的问题,从而在一定程度上提高了工作人员在煤矿巷道内采用掘锚机工作的安全性。

如前所述,摄像头3和uwb定位装置2之间的可监测区域是存在一定的重合的。为此,在本申请的另一可选地实施例中,还可以进一步地包括:

摄像头3用于拍摄掘锚机周边的第一监测图像;

主机用于分别根据第一监测图像和识别定位信息确定位于重合监测区域内的第一人员数量和第二人员数量;并判断第一人员数量和第二人员数量是否相同,若否,则控制报警装置报警;其中,重合监测区域为摄像头3的拍摄区域和uwb定位装置2的识别区域的重合区域。

需要说明的是,为了更好的对煤矿巷道内作业区域中的工作人员的安全性进行监测,一般是要求进入该作业区域的工作人员都佩戴id识别卡4。但是在实际应用过程中,不可避免地存在某些工作人员忘记佩戴该id识别卡,或者其他没有id识别卡4的非工作人员意外误入工作区域中,而uwb定位装置2又无法识别到未佩戴id识别卡4的人员,由此在一定程度上会导致掘锚机周边危险性增加。

本实施例中对摄像头可监测的区域和uwb定位装置2的可监测的区域之间的重合区域中的人员数量进行对比,一旦二者监测获得的重合区域的人数不相等,显然就存在无法全面准确监测的意外情况。当然,一般情况下主要是监测摄像头在重合区域监测到的人数是否比uwb定位装置2监测的人数多,如果是,则很有可能存在未配到id识别卡4的人员进入作业区域。

当然,若是uwb定位装置2在重合区域监测到的人数多用摄像头监测到的人员,也可以提醒工作人员注意,并及时查找原因,避免意想不到的情况发生。

为了监测未佩戴id识别卡4的人员意外进入作业区域,除了上述对比摄像头和uwb定位装置2在重合区域的人数,还可以在人员进入作业区域之前就对人员是否佩戴id识别卡4进行监测。在本申请的另一可选的实施例中,还可以包括:

摄像头3用于拍摄掘锚机的作业入口区域内的第二监测图像;

主机用于根据识别第二监测图像中是否存在未佩戴id识别卡4的人员进入作业入口区域,若是,则控制报警装置报警。

参考图1,该第二监测图像主要是针对掘锚机的后车12车尾部位的两个摄像头3拍摄的图像,所监测的作业入口区域如图1中所示。在煤矿巷道中,要进入到掘锚机周围的作业区域,需要从掘锚机靠近后车12车尾作业入口区域经过,而且,因为掘锚机的后车12车尾周边的空间环境粉尘相对较少,可以拍摄较为清晰的第二监测图像,当工作人员或者其他人员从掘锚机的后车12的进入掘锚机周围作业区域时,可以通过第二监测图像识别每个进入的人员是否佩戴有id识别卡4,若是存在未佩戴id识别卡4的情况,则及时发出报警。

在本申请的一种可选地实施例中,如图2所述,图2为本申请实施例提供的掘锚机的作业安全监测的流程示意图,该方法主要应用于上述掘锚机的作业安全监测系统,可以包括:

s11:获取uwb定位装置采集对掘锚机周围区域的id识别卡进行识别定位的识别定位信息以及摄像头掘锚机周围区域的监测图像。

其中,设置于掘锚机的后车12的摄像头3;设置于掘锚机的前车11的uwb定位装置2;id识别卡4用于人员佩戴;

s12:根据监测图像和识别定位信息确定是否存在安全隐患情况,若是,则控制报警装置报警。

本申请中通过结合摄像头和uwb定位装置2采集的信息,综合实现掘锚机作业过程中的安全监测,在一定程度上提升了掘锚机在煤矿巷道中作业的安全性,减少意外事故的发生。

下面对本发明实施例提供的掘锚机的作业安全监测方法进行介绍,下文描述的掘锚机的作业安全监测装置与上文描述的掘锚机的作业安全监测方法可相互对应参照。

图3为本发明实施例提供的掘锚机的作业安全监测装置的结构框图,参照图3掘锚机的作业安全监测装置可以包括:

信息采集模块100,用于获取uwb定位装置采集对所述掘锚机周围区域的id识别卡进行识别定位的识别定位信息以及摄像头掘锚机周围区域的监测图像;其中,设置于掘锚机的后车的摄像头;设置于所述掘锚机的前车的uwb定位装置;所述id识别卡用于人员佩戴;

识别报警模块200,用于根据所述监测图像和所述识别定位信息确定是否存在安全隐患情况,若是,则控制所述报警装置报警。

本实施例的掘锚机的作业安全监测装置用于实现前述的掘锚机的作业安全监测方法,因此掘锚机的作业安全监测装置中的具体实施方式可见前文中的掘锚机的作业安全监测方法的实施例部分,例如,信息采集模块100,识别报警模块200分别用于实现上述掘锚机的作业安全监测方法中步骤s11和s12,所以,其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述,在此不再赘述。

需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外,本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明,以免过多赘述。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

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