一种井下煤尘图像检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种井下煤尘图像检测装置，包括煤尘颗粒采集单元、图像采集单元和与图像采集单元相接的远程图像传输单元，煤尘颗粒采集单元包括煤尘颗粒采集室、在抽气泵作用下将煤矿井下的含煤尘气体送至所述煤尘颗粒采集室内的进气管和对含煤尘气体中的煤尘颗粒进行放大的显微镜头；图像采集单元包括对经显微镜头放大后的煤尘颗粒进行图像采集的CCD图像传感器、与CCD图像传感器相接的图像解码芯片和与图像解码芯片相接的图像存储及传送单元。本实用新型结构简单、设计合理、安装布设方便且使用操作简单、使用效果好，能解决现有粉尘检测装置存在的易受周侧环境影响、检测精度较低、仅能检测煤尘浓度等问题。
【专利说明】—种井下煤尘图像检测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于煤矿井下图像采集【技术领域】，具体涉及一种井下煤尘图像检测装置。
【背景技术】
[0002]煤矿是我国工矿企业灾害事故的最主要来源，而由于煤尘引发爆炸事故的煤矿在我国也是很普遍的。引起煤尘爆炸的原因主要在于:1)煤尘颗粒本身有爆炸性；2)煤尘以一定的浓度悬浮在空气当中；3)存在引爆的高温热源。煤尘的爆炸特性是客观存在的，并且引爆的高温热源在煤开采过程中也是无处不在的，因此只要控制好悬浮于空气中的煤尘颗粒的数量就可以避免事故的发生，所以煤尘检测对于煤尘颗粒分类测量及其在线检测至关重要。传统的煤尘检测装置为粉尘仪，其工作原理主要有光散射法、β射线、交流静电感应等原理，主要用于检测环境空气中的粉尘浓度，但由于煤矿井下的环境复杂，干扰因素多，因而存在检测精度较低、易受周侧环境影响、检测参数单一、仅能用于检测煤尘浓度等问题。
[0003]近年来，由于图像处理技术的应用越来越广泛，煤矿井下图像采集及处理技术已成为目前的研究热点，主要包括井下图像采集装置和上位图像处理装置。实际应用时，井下图像采集装置决定采集样本和图像的质量，且其检测精度直接影响煤尘检测结果。但现如今，缺少一种结构简单、设计合理、安装布设方便且使用操作简单、使用效果好的井下煤尘图像检测装置，能对煤矿井下煤尘信息进行实时采集，并能有效解决现有粉尘检测装置存在的易受周侧环境影响、检测精度较低、仅能检测煤尘浓度等问题。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种井下煤尘图像检测装置，其结构简单、设计合理、安装布设方便且使用操作简单、使用效果好，能解决现有粉尘检测装置存在的易受周侧环境影响、检测精度较低、仅能检测煤尘浓度等问题。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种井下煤尘图像检测装置，其特征在于:包括煤尘颗粒采集单元、图像采集单元和与所述图像采集单元相接的远程图像传输单元，所述煤尘颗粒采集单元包括煤尘颗粒采集室、在抽气泵作用下将煤矿井下的含煤尘气体送至所述煤尘颗粒采集室内的进气管和对所述含煤尘气体中的煤尘颗粒进行放大的显微镜头，所述显微镜头布设于所述煤尘颗粒采集室内，所述抽气泵安装在进气管上；所述图像采集单元包括对经显微镜头放大后的煤尘颗粒进行图像采集并获得煤尘显微图像的CCD图像传感器、对CCD图像传感器所输出的煤尘显微图像进行解码并获得解码后图像的图像解码芯片和对图像解码芯片输出的解码后图像进行存储并将所存储的解码后图像同步传送至远程图像传输单元的图像存储及传送单元，所述(XD图像传感器位于显微镜头上方；所述图像解码芯片与CCD图像传感器相接，所述图像存储及传送单元分别与图像解码芯片和远程图像传输单元相接。
[0006]上述一种井下煤尘图像检测装置，其特征是:所述煤尘颗粒采集室为防爆保护壳，所述图像采集单元布设在电子线路板上，且电子线路板位于防爆保护壳内。
[0007]上述一种井下煤尘图像检测装置，其特征是:所述图像采集单元还包括图像采集控制芯片，所述图像存储及传送单元和图像解码芯片均与图像采集控制芯片相接。
[0008]上述一种井下煤尘图像检测装置，其特征是:所述图像采集控制芯片为单片机CY7C68013A。
[0009]上述一种井下煤尘图像检测装置，其特征是:所述图像存储及传送单元为DSP芯片，且所述DSP芯片为芯片TMS320DM642。
[0010]上述一种井下煤尘图像检测装置，其特征是:所述图像解码芯片与图像存储及传送单元之间还接有电平转换芯片。
[0011]上述一种井下煤尘图像检测装置，其特征是:所述(XD图像传感器为CMOS图像传感器ov7620，所述图像解码芯片为芯片SAA7113H，所述电平转换芯片为芯片MAX14591。
[0012]上述一种井下煤尘图像检测装置，其特征是:所述远程图像传输单元包括网卡芯片、与网卡芯片相接的第一光电转换模块和通过光缆与第一光电转换模块相接的第二光电转换模块，所述网卡芯片与图像存储及传送单元相接。
[0013]上述一种井下煤尘图像检测装置，其特征是:所述网卡芯片为芯片AR5513，所述第一光电转换模块和第二光电转换模块均为芯片0LM6GK1502。
[0014]上述一种井下煤尘图像检测装置，其特征是:所述煤尘颗粒采集室上开有供进气管安装的进气口，所述显微镜头位于所述进气口上方。
[0015]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0016]1、电路简单、设计合理且安装布设方便，投入成本较低。
[0017]2、所采用的煤尘颗粒采集单元和图像采集单元结构简单、设计合理且使用效果好，采用显微镜头放大煤尘颗粒，并通过CCD图像传感器获取图像，能检测的煤尘颗粒粒径范围为5微米?500微米，并且可通过改变显微镜头的放大倍数来测量更大或更小粒径的煤尘颗粒。
[0018]3、所采用的煤尘颗粒采集单元能实现多参数测量，能对煤尘颗粒的粒径、周长、面积、煤尘颗粒的含量(即单位体积内煤尘颗粒的数量)、煤尘浓度等进行测量。
[0019]4、远程图像传输单元采用以太网接口和光缆进行传输，具有数据传输快、传输过程受外界干扰小等特点。
[0020]5、使用操作简便且使用效果好，非常适合在煤矿井下使用，并且采样速度快，能够满足对煤矿井下煤尘检测的要求，同时采样过程受周侧环境影响小，检测精度较高，并且可靠性高，运行过程安全，能够在恶劣环境下长时间运行，便于维护。
[0021]综上所述，本实用新型结构简单、设计合理、安装布设方便且使用操作简单、使用效果好，能对煤矿井下煤尘信息进行实时采集，并能有效解决现有粉尘检测装置存在的易受周侧环境影响、检测精度较低、仅能检测煤尘浓度等问题。
[0022]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型的电路原理框图。
[0024]图2为本实用新型煤尘颗粒采集单元与图像采集单元的结构示意图。
[0025]图3为本实用新型图像采集单元的电路原理图。
[0026]附图标记说明:
[0027]1~1 一进气管；1-2—抽气栗；1-3—显微镜头；
[0028]1-4一防爆保护壳；2-1 — CCD图像传感器；2_2 —图像解码芯片；
[0029]2-3 —图像存储及传送单元；2-4 —电平转换芯片； 2_5—电子线路板；
[0030]2-6一图像米集控制芯片； 3—远程图像传输单兀；3-1—网卡芯片；
[0031]3-2一第一光电转换模块； 3-3—第二光电转换模块。
【具体实施方式】
[0032]如图1、图2所示，本实用新型包括煤尘颗粒采集单元、图像采集单元和与所述图像采集单元相接的远程图像传输单元3，所述煤尘颗粒采集单元包括煤尘颗粒采集室、在抽气泵1-2作用下将煤矿井下的含煤尘气体送至所述煤尘颗粒采集室内的进气管1-1和对所述含煤尘气体中的煤尘颗粒进行放大的显微镜头1-3，所述显微镜头1-3布设于所述煤尘颗粒采集室内，所述抽气泵1-2安装在进气管1-1上。所述图像采集单元包括对经显微镜头1-3放大后的煤尘颗粒进行图像采集并获得煤尘显微图像的CCD图像传感器2-1、对CCD图像传感器2-1所输出的煤尘显微图像进行解码并获得解码后图像的图像解码芯片2-2和对图像解码芯片2-2输出的解码后图像进行存储并将所存储的解码后图像同步传送至远程图像传输单元3的图像存储及传送单元2-3，所述CCD图像传感器2-1位于显微镜头1-3上方。所述图像解码芯片2-2与(XD图像传感器2-1相接，所述图像存储及传送单元2-3分别与图像解码芯片2-2和远程图像传输单元3相接。
[0033]本实施例中，所述煤尘颗粒采集室为防爆保护壳1-4，所述图像采集单元布设在电子线路板2-5上，且电子线路板2-5位于防爆保护壳1-4内。
[0034]本实施例中，所述煤尘颗粒采集室上开有供进气管1-1安装的进气口，所述显微镜头1-3位于所述进气口上方。
[0035]同时，所述图像采集单元还包括图像采集控制芯片2-6，所述图像存储及传送单元2-3和图像解码芯片2-2均与图像采集控制芯片2-6相接。
[0036]结合图3，本实施例中，所述图像采集控制芯片2-6为单片机CY7C68013A。所述图像存储及传送单元2-3为DSP芯片，且所述为DSP芯片为芯片TMS320DM642。
[0037]其中，单片机CY7C68013A(EZ_USB FX2)是Cypress半导体公司推出的一款USB2.0芯片。实际使用时，所述图像采集控制芯片2-6也可以采用其它控制芯片，而图像存储及传送单元2-3也可以采用其它类型的处理芯片。
[0038]本实施例中，所述图像解码芯片2-2与图像存储及传送单元2-3之间还接有电平转换芯片2-4。
[0039]本实施例中，所述(XD图像传感器2-1为CMOS图像传感器ov7620，所述图像解码芯片2-2为芯片SAA7113H，所述电平转换芯片2_4为芯片MAX14591。
[0040]其中，SAA7113H是飞利浦公司出品的一款视频解码芯片，它的作用是将输入的模拟视频信号解码为标准的8位VP0数字信号。
[0041]实际接线时，所述芯片SAA7113H的视频信息输入端口与CMOS图像传感器ov7620的视频信息输出端口相接，芯片SAA7113H的第23管脚和第24管脚分别与芯片MAX14591的10VL1管脚和10VL2管脚相接且其第17管脚与单片机CY7C68013A的第13管脚相接，芯片MAX14591的10VCC1管脚和10VCC2管脚分别与芯片TMS320DM642的SDA1管脚和SCL1管脚相接，芯片TMS320DM642的SDA3管脚与单片机CY7C68013A的第16管脚相接。
[0042]所述芯片SAA7113H的第5管脚经电容C1后接地且其第2、第6、第11和第41管脚均接地，所述芯片SAA7113H的第8管脚接地且其第10和第42管脚相接，芯片SAA7113H的第10管脚接VDDA电源端且其分别经电容C16、C17和C18后接地，芯片SAA7113H的第44管脚经电容C19后接地且其第40管脚经电阻R1后接+12V电源，芯片SAA7113H的第16、第28、第30、第35和第37管脚均接地，芯片SAA7113H的第19、第29和第34管脚均经电容C22后接VDDD电源端，芯片SAA7113H的第31和第32管脚分别与晶振Y1的两端相接且晶振Y1的两端分别经电容C28和C29后接地，芯片SAA7113H的第32管脚经电感L1和电容C30后接地。芯片SAA7113H的第24和第23管脚分别经电阻R8和R9后接VDDD电源端。
[0043]所述芯片MAX14591的VL管脚接+12V电源端且其经电容C23后接地，芯片MAX14591的VCC管脚接VCC电源端且其分别经电容EC1和C24后接地。芯片MAX14591的10VCC1管脚和10VCC2管脚分别经电阻R10和R11后接VCC电源端。所述VCC电源端为+3.3V电源端。
[0044]所述芯片TMS320DM642的SCL0管脚和SDA0管脚分别与芯片AT24C01的SCL管脚和SDA管脚相接，芯片AT24C01的A0、A1、A2、WP和GND管脚均接地，芯片AT24C01的VCC管脚接VCC电源端且其SDA管脚经电阻R12后接VCC电源端。所述芯片TMS320DM642的PLLV管脚与三端稳压器E1的V0UT管脚相接，芯片TMS320DM642的V0UT管脚分别经电容EC4和电容C27后接地且其VIN管脚接+3.3V电源端。
[0045]所述单片机CY7C68013A的第1、第2、第6、第10、第12、第26、第28、第53、第56、第35、第37、第38和第41管脚均接地，所述单片机CY7C68013A的第55、第43、第32、第17和第27管脚均接+12V电源端。
[0046]本实施例中，所述远程图像传输单元3包括网卡芯片3-1、与网卡芯片3-1相接的第一光电转换模块3-2和通过光缆与第一光电转换模块3-2相接的第二光电转换模块3-3，所述网卡芯片3-1与图像存储及传送单元2-3相接。
[0047]实际安装时，也可以将网卡芯片3-1和第一光电转换模块3-2均安装在电子线路板2-5上。
[0048]并且,所述网卡芯片3-1为芯片AR5513,所述第一光电转换模块3_2和第二光电转换模块3-3均为芯片0LM6GK1502。
[0049]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1.一种井下煤尘图像检测装置，其特征在于:包括煤尘颗粒采集单元、图像采集单元和与所述图像采集单元相接的远程图像传输单元(3)，所述煤尘颗粒采集单元包括煤尘颗粒采集室、在抽气泵(1-2)作用下将煤矿井下的含煤尘气体送至所述煤尘颗粒采集室内的进气管(1-1)和对所述含煤尘气体中的煤尘颗粒进行放大的显微镜头(1-3)，所述显微镜头(1-3)布设于所述煤尘颗粒采集室内，所述抽气泵(1-2)安装在进气管(1-1)上；所述图像采集单元包括对经显微镜头(1-3)放大后的煤尘颗粒进行图像采集并获得煤尘显微图像的CCD图像传感器(2-1)、对CCD图像传感器(2-1)所输出的煤尘显微图像进行解码并获得解码后图像的图像解码芯片(2-2)和对图像解码芯片(2-2)输出的解码后图像进行存储并将所存储的解码后图像同步传送至远程图像传输单元(3)的图像存储及传送单元(2-3)，所述CXD图像传感器(2-1)位于显微镜头(1-3)上方；所述图像解码芯片(2_2)与CXD图像传感器(2-1)相接，所述图像存储及传送单元(2-3)分别与图像解码芯片(2-2)和远程图像传输单元(3)相接。
2.按照权利要求1所述的一种井下煤尘图像检测装置，其特征在于:所述煤尘颗粒采集室为防爆保护壳(1-4)，所述图像采集单元布设在电子线路板(2-5)上，且电子线路板(2-5)位于防爆保护壳(1-4)内。
3.按照权利要求1或2所述的一种井下煤尘图像检测装置，其特征在于:所述图像采集单元还包括图像采集控制芯片(2-6)，所述图像存储及传送单元(2-3)和图像解码芯片(2-2)均与图像采集控制芯片(2-6)相接。
4.按照权利要求3所述的一种井下煤尘图像检测装置，其特征在于:所述图像采集控制芯片(2-6)为单片机CY7C68013A。
5.按照权利要求4所述的一种井下煤尘图像检测装置，其特征在于:所述图像存储及传送单元(2-3)为DSP芯片，且所述DSP芯片为芯片TMS320DM642。
6.按照权利要求1或2所述的一种井下煤尘图像检测装置，其特征在于:所述图像解码芯片(2-2)与图像存储及传送单元(2-3)之间还接有电平转换芯片(2-4)。
7.按照权利要求6所述的一种井下煤尘图像检测装置，其特征在于:所述CCD图像传感器(2-1)为CMOS图像传感器ov7620，所述图像解码芯片(2_2)为芯片SAA7113H，所述电平转换芯片(2-4)为芯片MAX14591。
8.按照权利要求1或2所述的一种井下煤尘图像检测装置，其特征在于:所述远程图像传输单元(3)包括网卡芯片(3-1)、与网卡芯片(3-1)相接的第一光电转换模块(3-2)和通过光缆与第一光电转换模块(3-2)相接的第二光电转换模块(3-3)，所述网卡芯片(3-1)与图像存储及传送单元(2-3)相接。
9.按照权利要求8所述的一种井下煤尘图像检测装置，其特征在于:所述网卡芯片(3-1)为芯片AR5513,所述第一光电转换模块(3_2)和第二光电转换模块(3_3)均为芯片0LM6GK1502。
10.按照权利要求1或2所述的一种井下煤尘图像检测装置，其特征在于:所述煤尘颗粒采集室上开有供进气管(1-1)安装的进气口，所述显微镜头(1-3)位于所述进气口上方。
【文档编号】G01N15/00GK204101411SQ201420574805
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月1日 优先权日:2014年10月1日
【发明者】王征 申请人:西安科技大学