流量信号整定成 为电流等其他形式的信号。电磁流量传感器由磁场源（201)、非导磁管道(203)和管道横截 面导电电极（202)组成。磁场、电极连线、管道轴线相互垂直，被测液体流过管道切割磁力 线，在磁场及流动方向垂直的方向上产生感应电动势，其数值与液体的流速成正比，通过测 量感应电动势即可测出液体的流量。
[0035]基于图像和水仓监测水灾报警系统工作流程如图3所示：
[0036] 1. (301)摄像机采集视频图像，将模拟视频信号通过同轴电缆传输给视频服务器。
[0037] 2. (302)视频服务器数字化模拟视频信号并进行压缩编码，通过网线将压缩编码 后的视频数据以组播方式传输给存储服务器，监控主机和水灾监测服务器。
[0038] 3. (303)水灾监测服务器实时分析由视频服务器发送的视频图像数据，监测视频 中的异常水流。
[0039] 4. (304)水位监测设备和排水量监测设备采集水仓水位和排水量数据，通过RS- 485通信接口模块发送至分站。
[0040] 5. (305)分站通过RS-485接口接收水仓水位和排水量数据，将数据根据设定的通 信协议进行打包，将数据包通过网络接口以TCP客户端方式传送到存储服务器。
[0041] 6. (306)存储服务器以TCP服务器方式接收由分站上传的水仓水位和排水量数据， 并存入数据库。
[0042] 7. (307)水灾监测服务器通过访问存储服务器获得水仓水位和排水量数据，对视 频图像监测(303)结果、水仓水位和排水量数据进行综合监测，当满足报警条件时向监控主 机发出水灾报警信号，同时将所监测摄像机编号发送给监控主机。
[0043] 8. (308)当现场工作人员发现水灾，按下报警按钮时，分站采集报警按钮的报警信 号，将数据根据设定的通信协议进行打包，将数据包通过网络接口以TCP客户端方式传送到 存储服务器。
[0044] 9. (309)存储服务器存储报警数据，并转发报警信号给监控主机。
[0045] 10. (310)当监控主机接到水灾监测服务器或存储服务器的报警信号时，将摄像机 的或报警开关的编号发送给地理信息服务器。
[0046] 11. (311)地理信息服务器根据报警摄像机或报警开关的编号确定突水位置，根据 突水位置分析水灾发展情况，再根据分析结果为井下各工作区域提供逃生路线信息，并发 送给监控主机。
[0047] 12. (312)监控主机实时显示现场视频并自动声光报警，将突水位置和逃生路线的 文本信息合成语音并压缩编码，下发至各广播设备进行广播。生产管理人员可查看现场实 时视频、报警情况和设备情况，当视频和数据采集的硬件被损坏时，则调取历史现场视频数 据。
[0048] 13. (313)井下广播设备接收包含突水位置和逃生路线信息的语音数据，解码还原 为语音信号放大播报。
[0049] 水灾监测服务器监测流程如图4所示：
[0050] 1.(401)每次水灾监测服务器启动时调取监控区域A和所有监测运算相关的参数 进行进行调取，如尚未设置则需手动进行设置。
[0051] 2. (402)统计每帧图像区域A内各灰度值的像素数，得到序列H1;运算K帧图像的各 灰度值的像素数的算术平均值，
得到序列Sh
[0052 ] 3.(403)统计设定灰度区间内的像素数Ds，
[0053] 4. (404)将最后采集到一帧图像作为背景图像b(x，y)存储。
[0054] 5. (405)间隔P帧求最新图像帧中区域A内大于等于设定灰度值此的像素总和Dh，
[0055] 6. (406)如(Dh-Ds ) 2 M3，则执行(408)，否则执行(407);M3为设定阈值。
[0056] 7. (407)判定是否到背景图像更新时间Ts，如到了更新时间则返回（402)，否则返 回（405)。
[0057] 8.(408)触发预警，置预警标志。
[0058] 9. (409)更新存储背景图像b (X，y)。
[0059] 10. (410)持续设定时间对实时视频图像与所存背景图像进行累积差值图像运算。 [0060] 11. (411)对处理得到的累积差值图像进行灰度像素统计
[0062]式中f (X，y)为实时视频图像，Pn (X，y)为处理了 η帧的累积差值图像初始值为0，A 为设定区域，T1为设定灰度阈值;通过累积差值运算处理出帧后，求高于设定灰度值T2的像 素总和Dt。
[0063] 12. (412)如Dt2M4,则执行(414)，否则执行(413)后返回（402)，Μ4为设定的增长率 阈值。
[0064] 13. (414)间隔时间Tn访问存储服务器获取水仓水位和排水量数据，计算水仓进水 量，进水量
式中Iu为实时采集的水仓液位高度数据，hs为监测到图像数 据异常时的水仓液位数据，S为水仓横截面积，T为监测到图像数据异常时刻到当前的时间 长度，P为时间T内的排水总量
[0065] 14. (415)监测水仓进水量数据变化，如满足
则执行（416)，否则执 行(413)后返回(402);式中Ls为图像数据异常前的水仓进水量数据平均值，R为设定的排水 量增长率阈值；
[0066] 15. (416)发出水灾报警信号。
[0067] 16. (413)清除预警标志，取消预警状态。
【主权项】
1. 一种基于图像和水仓监测的井下水灾报警方法，其特征在于:在煤矿井下掘进工作 面、采煤工作面或其它可能发生透水事故的作业面地点放置摄像机，同时采集摄像机所在 巷道的排水渠下游水仓的液位数据和排水量数据;对视频图像数据和水仓的液位数据进行 实时监测，当监测到摄像机视频图像中设定区域出现异常水流，且水流持续时间超过设定 的时间阈值或水流增大速度超过设定阈值时，则判定为数据异常;且当发现水仓的进水量 增加超过设定的阈值则发出水灾报警信号。2. 如权利要求1所述的报警方法，其特征在于:摄像机安装位置靠近巷道顶部或高度大 于2米，在摄像机旁安装辅助光源，光投射方向与摄像机视频采集方向一致;关闭摄像机的 自动对焦和自动白平衡功能。3. 如权利要求1所述的报警方法，其特征在于:对摄像机监控范围内的部分区域A进行 设定，对每帧视频图像区域A内各灰度值i的像素数进行统计，得到序列H 1;运算K帧图像的 区域A内各灰度值的像素数的算术平均值，得到序列S1;求大于等于设定灰度值 M1的像素总和Ds，并将最后一帧图像作为背景图像b (X，y)存储，间隔时间Tm对Ds 和b(x，y)进行更新;每间隔P帧求最新图像帧区域A内大于等于设定灰度值此的像素总和Dh，当Dh大于等于Ds设定阈值M3时，即（Dh-Ds) 2M3时，触发预警，并存储b(x，y);如 (Dh-Ds) <M3,则更亲jfDs和b(x，y)，则更亲jfDs和b(x，y) ;K、P、Mi、M2、M3、Tm通过测量设定或人为 设定得到。4. 如权利要求3所述的报警方法，其特征在于:进入预警模式后，每间隔&帧对摄像机采 集的实时视频图像f(x，y)与所存背景图像b(x，y)进行累积差值处理，累积差值运算公式 为：式中Pn(x，y)为处理了 η帧的累积差值图像初始值为0，A为设定区域，T1为设定灰度阈 值;通过累积差值运算处理Q2帧后，求大于等于设定灰度值T2的像素总和DT，如满足Dt2M 4， 则判定为图像数据异常;式中M4为设定的阈值;QhQhThI^M4通过测量设定或人为设定得 到。5. 如权利要求4所述的报警方法，其特征在于:监测到图像数据异常后，间隔时间Tn监测 水仓的进水量L变化，进水量：式中Iu为实时采集的水仓液位高度数据， hs为监测到图像数据异常时的水仓液位数据，S为水仓横截面积，T为监测到图像数据异常 时刻到当前的时间长度，P为时间T内的排水总量，如满足I则发出水灾报警信 号，式中Ls为平均进水量，R为设定的进水量增长率阈值;Tn、Ls、R通过测量设定或人为设定 得到。
【专利摘要】本发明公开了一种基于图像和水仓监测的井下水灾报警方法，本报警方法通过煤矿井下掘进工作面、采煤工作面或其它可能发生透水事故的作业面等地点放置摄像机，并在摄像机所监测巷道的排水渠下游水仓放置水仓液位监测设备和排水量监测设备；当监测到摄像机视频图像中设定区域出现异常水流，且水流持续时间超过设定的时间阈值或水流增大速度超过设定阈值，同时水仓进水量异常则发出水灾报警信号。本报警方法充分考虑了煤矿井下水灾的特征特点，实施简单，自动及时采取相应措施，可第一时间准确地对矿井突水进行报警，为未在突水发生现场的其它区域井下人员争取宝贵的救灾和逃生时间。
【IPC分类】E21F17/18, H04N7/18
【公开号】CN105484799
【申请号】CN201610001290
【发明人】孙继平, 刘毅
【申请人】中国矿业大学(北京)
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月4日