矿井单轨吊安全运行图像检测分析方法与流程

本发明涉及单轨吊安全运行检测，具体为矿井单轨吊安全运行图像检测分析方法。

背景技术：

1、矿井单轨吊是矿山生产的重要设备之一，且因矿井单轨吊通常在矿山的井下或高空环境中运行，存在较高的安全风险。通过安全运行检测，可以及时发现和排除潜在的安全隐患，确保矿井单轨吊的正常运行，减少事故发生的可能性，保障人员的生命安全，由此凸显了矿井单轨吊安全运行检测的重要性。

2、轨道是矿井单轨吊的重要部件之一，其质量和状态直接影响设备的寿命和运行效果。现有的轨道检测通常通过人工对其进行检测和分析，存在一定的延时性和周期性，不利于及时地对轨道的情况进行预警，进而无法确保矿井单轨吊的安全运行。

3、顶部支撑物的稳定性和强度对矿井单轨吊的运行效果和寿命有直接影响，现有的顶部支撑物的检测分析主要依靠维护人员的经验和直观判断，缺乏系统的数据分析和处理方法，容易存在一定的误差，导致矿井单轨吊运行安全存在一定的隐患。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供矿井单轨吊安全运行图像检测分析方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：矿井单轨吊安全运行图像检测分析方法，包括以下步骤：

3、一、检测图像采集：对矿井单轨吊的轨道进行获取，同时对矿井单轨吊对应轨道上方的顶部支撑物进行获取，进而将矿井单轨吊对应的轨道按照预设的等距离均匀的划分为各子轨道，得到矿井单轨吊对应的各子轨道。并将矿井单轨吊对应的顶部支撑物按照预设的支撑物区域面积均匀的划分为各子支撑区域，得到矿井单轨吊对应的各子支撑区域。

4、通过智能摄像头对矿井单轨吊对应各子轨道的平面图像进行采集，得到矿井单轨吊对应各子轨道的平面图像，由矿井单轨吊对应各子轨道的平面图像构成矿井单轨吊对应轨道的平面图像集合。

5、通过智能摄像头对矿井单轨吊对应各子轨道的侧方位图像进行采集，得到矿井单轨吊对应各子轨道的侧方位图像，由矿井单轨吊对应各子轨道的侧方位图像构成矿井单轨吊对应轨道的检测图像集合。

6、通过智能摄像头对矿井单轨吊对应各子支撑区域的图像进行采集，得到矿井单轨吊对应各子支撑区域的图像，由矿井单轨吊对应各子支撑区域的图像构成矿井单轨吊对应顶部支撑物的检测图像集合。

7、二、轨道运行安全分析：对矿井单轨吊对应轨道的检测图像集合和平面图像集合进行解析，得到矿井单轨吊对应轨道的运行安全参数，并由此对矿井单轨吊对应轨道的安全运行指数进行分析；

8、优选地，对矿井单轨吊对应轨道的检测图像集合和平面图像集合进行解析，具体解析方式为：

9、从矿井单轨吊对应轨道的平面图像集合中提取矿井单轨吊对应各子轨道的平面图像，基于矿井单轨吊对应各子轨道的平面图像对矿井单轨吊对应各子轨道的轨道类型进行识别，若某子轨道的轨道类型为直轨，则将该子轨道记为直轨，若某子轨道的轨道类型为弯轨，则将该子轨道记为弯轨，统计矿井单轨吊对应的各弯轨和各直轨。

10、从矿井单轨吊对应各子轨道的平面图像中提取矿井单轨吊对应各弯轨的平面图像和各直轨的平面图像，得到矿井单轨吊对应各弯轨的平面图像和各直轨的平面图像。

11、从矿井单轨吊对应轨道的检测图像集合中提取矿井单轨吊对应各弯轨的检测图像和各直轨的检测图像，得到矿井单轨吊对应各弯轨的检测图像和各直轨的检测图像。

12、在矿井单轨吊对应各弯轨的平面图像上进行检测点均匀布设，并由此获取矿井单轨吊对应各弯轨上各检测点的弯轨宽度，进而从矿井单轨吊对应各弯轨上各检测点的弯轨宽度中剔除最大弯轨宽度和最小弯轨宽度，并对剔除后的各检测点的弯轨宽度进行平均值计算，得到矿井单轨吊对应各弯轨的平均宽度，作为矿井单轨吊对应各弯轨的弯轨宽度。

13、从矿井单轨吊对应各弯轨的平面图像中获取各弯轨的中心线，并基于各弯轨的中心线获取各弯轨对应的对比线，进而获取各弯轨对应中心线的长度和对比线的长度，将各弯轨对应中心线的长度与其对应的对比线的长度进行对比，得到各弯轨对应中心线的长度与其对应的对比线的长度的比例值，将各弯轨对应中心线的长度与其对应的对比线的长度的比例值与设定的各比例值对应的弯曲度进行匹配，得到各弯轨对应的弯曲度。

14、基于矿井单轨吊对应各弯轨的检测图像将各弯轨对应的两端进行直线连接，得到各弯轨对应的直线坡度线，并基于矿井单轨吊对应各弯轨的检测图像获取各弯轨对应的直线坡度线与平行线之间的角度，得到矿井单轨吊对应各弯轨的坡度。

15、在矿井单轨吊对应各弯轨的检测图像上进行检测点均匀布设，并获取各弯轨上各检测点与矿井地面的距离，记为轨道高度，从各弯轨上各检测点的轨道高度中筛选出最小高度，作为各弯轨对应的弯轨高度。

16、从矿井单轨吊对应轨道的检测图像集合中提取矿井单轨吊对应各弯轨的检测图像和各直轨的检测图像，得到矿井单轨吊对应各弯轨的检测图像和各直轨的检测图像。

17、按照上述矿井单轨吊对应各弯轨的弯轨宽度同理分析得到矿井单轨吊对应各直轨的直轨宽度。

18、按照上述各弯轨对应的弯轨高度的分析方式，同理分析得到各直轨对应的直轨高度。

19、从矿井单轨吊对应各直轨的检测图像中获取各直轨的中心线，并基于各直轨的中心线获取其对应的平行线，进而获取各直轨中心线与其对应的平行线之间的角度，得到矿井单轨吊对应各直轨的直轨坡度。

20、由矿井单轨吊对应各弯轨的弯轨宽度、弯曲度、坡度、弯轨高度和各直轨的直轨宽度、直轨高度、直轨坡度构成矿井单轨吊对应轨道的运行安全参数。

21、优选地，对矿井单轨吊对应轨道的安全运行指数进行分析，具体分析为：

22、从矿井单轨吊对应轨道的运行安全参数中提取矿井单轨吊对应各弯轨的弯轨宽度、弯曲度、坡度、弯轨高度和各直轨的直轨宽度、直轨高度、直轨坡度的数值，并分别记为wdi、wqi、wpi、whi和zdn、zhn、zpn，i表示为各弯轨的编号，取值范围为[1,i]，n表示为各直轨的编号，取值范围为[1,n]。

23、矿井单轨吊对应各弯轨的安全指数,具体计算公式为：

24、wai＝(1/wdi-wd0)*a1+(wq0/wqi+1)*a2+(wp0/wpi+1)*a3+(1/whi-wh0)*a4，wai

25、表示为矿井单轨吊对应第i个弯轨的安全指数，wd0、wq0、wp0、wh0分别表示为设定的弯轨的参考宽度、参考弯曲度、参考坡度、参考高度，a1、a2、a3、a4分别表示为设定的权重因子。

26、对矿井单轨吊对应各弯轨的安全指数进行求和计算，得到矿井单轨吊对应弯轨的安全指数记为wg。

27、矿井单轨吊对应各直轨的安全指数，具体计算公式为：

28、zan＝(1/zdn-zd0)*a5+(1/zhn-zh0)*a6+(zp0/zpn+1)*a7，zan表示为矿井单轨吊对应第n个直轨的安全指数，zd0、zh0、zp0分别表示为设定的直轨的参考宽度、参考高度、参考坡度，a5、a6、a7分别表示为设定的权重因子。

29、对矿井单轨吊对应各直轨的安全指数进行求和计算，得到矿井单轨吊对应直轨的安全指数记为zg。

30、依据公式gq＝wg*a8+zg*a9计算出矿井单轨吊对应轨道的安全运行指数gq，a8、a9分别表示为设定的指数因子。

31、三、轨道支撑安全分析：对矿井单轨吊对应顶部支撑物的检测图像集合进行解析，得到矿井单轨吊对应顶部支撑物的运行安全参数，并由此对矿井单轨吊对应顶部支撑物的支撑安全指数进行分析。

32、优选地，对矿井单轨吊对应顶部支撑物的检测图像集合进行解析，具体解析方式为：

33、从矿井单轨吊对应顶部支撑物的检测图像集合中提取矿井单轨吊对应各子支撑区域的图像，并从中提取各子支撑区域中各裂纹处的裂纹长度、裂纹宽度、以及各脱落处的脱落面积。其中裂纹宽度具体具体为在各子支撑区域中各裂纹处上进行检测点布设，并获取各裂纹处各检测点的裂纹宽度，从中选取出最大裂纹宽度作为该裂纹处的裂纹宽度。

34、对矿井单轨吊对应各子支撑区域中各裂纹处的裂纹长度进行求和计算，得到矿井单轨吊对应各子支撑区域的裂纹总长度，并从矿井单轨吊对应各子支撑区域中各裂纹处的裂纹宽度中筛选出最大裂纹宽度，作为矿井单轨吊对应各子支撑区域的检测裂纹宽度，同时统计矿井单轨吊对应各子支撑区域的裂纹处数量。

35、对矿井单轨吊对应各子支撑区域中各脱落处的脱落面积进行求和计算，得到矿井单轨吊对应各子支撑区域的脱落总面积。

36、由矿井单轨吊对应各子支撑区域的裂纹总长度、检测裂纹宽度、裂纹处数量、脱落总面积构成矿井单轨吊对应顶部支撑物的运行安全参数。

37、优选地，对矿井单轨吊对应顶部支撑物的支撑安全指数进行分析，具体分析方式为：

38、从矿井单轨吊对应顶部支撑物的运行安全参数中提取矿井单轨吊对应各子支撑区域的裂纹总长度、检测裂纹宽度、裂纹处数量、脱落总面积的数值，并分别记为lj、dj、nj、sj，j表示为各子支撑区域的编号，取值范围为[1,j]。

39、依据公式zcj＝(1/lj)*b1+(1/dj)*b2+(1/nj)*b3+(1/sj)*b4计算出矿井单轨吊对应各子支撑区域的支撑指数zcj，b1、b2、b3、b4分别表示为设定的权值因子。

40、对矿井单轨吊对应各子支撑区域的支撑指数进行求和计算，得到矿井单轨吊对应顶部支撑物的支撑安全指数。

41、四、装载物参数检测：对矿井单轨吊对应装载物的参数进行检测，得到矿井单轨吊对应装载物的体积和重量。

42、五、单轨吊运行分析：基于矿井单轨吊对应装载物的参数对矿井单轨吊对应的运行参数进行分析，得到矿井单轨吊对应的运行参数。

43、优选地，对矿井单轨吊对应的运行参数进行分析，具体分析方式为：

44、将矿井单轨吊对应轨道的安全运行指数与设定的各安全运行指数对应的参考装载物体积进行匹配，得到矿井单轨吊对应的参考装载物体积。

45、将矿井单轨吊对应的参考装载物体积与矿井单轨吊对应装载物的体积进行对比，若矿井单轨吊对应装载物的体积大于矿井单轨吊对应的参考装载物体积，则判定矿井单轨吊对应装载物的体积状态为异常，反之，则判定矿井单轨吊对应装载物的体积状态为合格。

46、将矿井单轨吊对应顶部支撑物的支撑安全指数与设定的各支撑安全指数对应的参考装载物重量进行匹配，得到矿井单轨吊对应的参考装载物重量。

47、将矿井单轨吊对应的参考装载物重量与矿井单轨吊对应装载物的重量进行对比，若矿井单轨吊对应装载物的重量大于矿井单轨吊对应的参考装载物重量，则判定矿井单轨吊对应装载物的重量状态为异常，反之，则判定矿井单轨吊对应装载物的重量状态为合格。

48、由矿井单轨吊对应装载物的体积状态和重量状态构成单轨吊对应的运行参数。

49、六、安全运行处理：基于矿井单轨吊对应的运行参数执行相应的安全运行处理操作。

50、本发明的有益效果：

51、本发明通过对矿井单轨吊对应的轨道进行划分，同时对矿井单轨吊对应的顶部支撑物进行划分，得到矿井单轨吊对应的各子轨道和各子支撑区域，并对矿井单轨吊对应各子轨道的图像和各子支撑区域的图像进行采集，便于后续对矿井单轨吊的安全运行分析提供了有力的支撑。

52、本发明通过对矿井单轨吊对应各子轨道的轨道类型进行分析，并基于矿井单轨吊对应各子轨道的轨道类型对其进行图像解析，进而对矿井单轨吊对应轨道的安全运行指数进行针对性的分析，不仅能够有效避免因轨道故障而引发的事故风险，进一步保障了人员和设备的安全，同时还合理安排了单轨吊装载货物的状态，大幅度提升了运输效率和运输的安全性。

53、本发明通过对矿井单轨吊对应各子支撑区域图像进行解析，由此对矿井单轨吊对应顶部支撑物的支撑安全指数进行分析，不仅能够增加支撑物异常监测的及时性，避免因顶部支撑物故障引发的事故风险，保障人员的安全，同时还能直观地了解顶部支撑物的强度和稳定性，进而进行及时的维修和更换，大幅度减少了因顶部支撑物支撑力不足而引发的安全事故，提高了单轨吊运行的可靠性和稳定性，为单轨吊运载货物重量分析提供了数据支撑。