一种基于机器视觉的煤矿智能打钻系统及方法与流程

本发明属于矿山打钻过程监控管理领域，涉及一种基于机器视觉的煤矿智能打钻系统及方法。

背景技术：

1、煤层钻孔预抽瓦斯是煤与瓦斯突出矿井日常工作的重要组成部分，通过煤层钻孔抽采煤层瓦斯，可有效降低煤层瓦斯含量和压力，有效保障工作面回采安全。

2、目前钻孔施工普遍采用单一的人工抽查，利用仪器设备探孔深，以及人工记录的视频中钻杆进尺的人工数数的方式，存在费时费力，效率低下，不能对每个孔进行核验，不能有效防止打假钻、虚报进尺等情况，致使瓦斯治理措施落实不到位而发生事故。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中不能对每个煤层钻孔进行核验，存在打假钻、虚报进尺的问题，提供一种基于机器视觉的煤矿智能打钻系统及方法。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明提出了一种基于机器视觉的煤矿智能打钻系统，包括数据采集设备、数据分站、数据传输设备、视频管理服务器和视频分析软件系统；所述数据采集设备、数据分站和数据传输设备均设置在井下；

4、所述数据采集设备与所述数据分站相连，所述数据分站与所述数据传输设备相连，所述数据传输设备与所述视频管理服务器相连，所述视频管理服务器与所述视频分析软件系统的第一端口相连，所述视频分析软件系统的第二端口连接有打钻智能管理设备，所述打钻智能管理设备与所述数据采集设备无线连接。

5、优选地，所述数据采集设备与所述数据分站通过光纤或双绞线连接。

6、优选地，所述数据分站与所述数据传输设备通过光纤连接。

7、优选地，所述数据采集设备上连接有扬声器，所述视频管理服务器上连接有拾音器。

8、优选地，所述数据采集设备为摄像仪，所述摄像仪上具有led补光灯。

9、本发明提出了一种基于机器视觉的煤矿智能打钻方法，包括如下步骤：

10、数据采集设备将采集到的打钻视频依次经过数据分站、数据传输设备和视频管理服务器后输送至视频分析软件系统；

11、将带有钻孔任务的文件导入视频分析软件系统后再下发至打钻智能管理设备，在打钻智能管理设备上选择钻孔编号后进行钻孔工作；

12、视频分析软件系统对打钻过程视频进行识别，实时分析钻杆数量，若钻杆数量与设定的钻孔深度一致，则打钻深度合格，实现煤矿智能打钻。

13、优选地，钻孔工作分为打钻、退钻、扩孔、注浆、封孔五步，打钻过程采用机器视觉对视频文件进行钻杆信息提取和识别，从而统计出钻杆数量，用钻杆数量乘以单根钻杆长度得出钻孔深度信息。

14、优选地，钻杆数量获取方法如下：

15、对视频数据中的钻机夹持器、回旋器和钻杆图像进行标注；

16、识别钻机夹持器、回旋器和钻杆图像；

17、对钻机夹持器、回旋器、钻杆图像的中心点坐标进行提取和统计；

18、对中心点坐标信息进行帧数-坐标的相关性拟合，利用波峰个数作为最终钻杆的数量。

19、优选地，采用yolo算法识别钻机夹持器、回旋器和钻杆图像。

20、本发明提出了一种基于机器视觉的煤矿智能打钻系统，包括：

21、第一数据传输模块，所述第一数据传输模块用于数据采集设备将采集到的打钻视频依次经过数据分站、数据传输设备和视频管理服务器后输送至视频分析软件系统；

22、第二数据传输模块，所述第二数据传输模块用于将带有钻孔任务的文件导入视频分析软件系统后再下发至打钻智能管理设备，在打钻智能管理设备上选择钻孔编号后进行钻孔工作；

23、数据处理模块，所述数据处理模块用于视频分析软件系统对打钻过程视频进行识别，实时分析钻杆数量，若钻杆数量与设定的钻孔深度一致，则打钻深度合格，实现煤矿智能打钻。

24、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

25、本发明提出的一种基于机器视觉的煤矿智能打钻系统，数据传输设备指的是工业环网，数据分站是指能够在井下使用的一种数据交换和传输的设备，数据分站的一端与数据采集设备连接，可通过数据采集设备对煤矿打钻过程进行视频化管理，数据分站的另一端和数据传输设备相连，通过数据分站将视频信号通过数据传输设备上传至地面视频管理服务器，再通过视频管理服务器访问视频分析软件系统，通过视频分析软件系统对获取的数据进行实时处理，获取钻机、钻杆关键部位，并对钻杆个数及钻孔进尺进行统计，提高系统的智能化。因此，本发明提出的系统可有效提高打钻过程的真实性以及钻孔验收的便捷性、有效防止打假钻。

26、进一步地，数据采集设备具有扬声器，所述视频管理服务器上连接有拾音器，通过扬声器和拾音器实现井上下语音对讲功能。

27、进一步地，数据采集设备是一种经过煤安认证的摄像仪，其具有热点联网功能，能够为其他设备提供无线网络接入，供打钻智能管理设备联网与视频分析软件系统进行网络通讯。

28、进一步地，摄像仪上具有led补光灯，可为井下光照不足的地方提供照明。

29、进一步地，打钻智能管理设备是指经过煤安认证的智能手机，在其上安装了打钻管理app应用程序，该app应用程序与视频分析软件系统进行通信获取打钻信息，打钻作业人员可通过该app应用程序记录打钻过程相关信息并记录至视频分析软件系统。本发明的一种基于机器视觉的煤矿智能打钻方法，通过数据采集设备对煤矿打钻过程进行视频化管理。利用机器视觉分析技术，实时识别钻机、钻杆关键部位，并自动计钻杆个数从而统计钻孔进尺，解决解决传统打钻视频监控系统中需要人工统计钻孔进尺的问题，提高打钻过程智能化。

技术特征：

1.一种基于机器视觉的煤矿智能打钻系统，其特征在于，包括数据采集设备、数据分站、数据传输设备、视频管理服务器和视频分析软件系统；所述数据采集设备、数据分站和数据传输设备均设置在井下；

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的煤矿智能打钻系统，其特征在于，所述数据采集设备与所述数据分站通过光纤或双绞线连接。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的煤矿智能打钻系统，其特征在于，所述数据分站与所述数据传输设备通过光纤连接。

4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的煤矿智能打钻系统，其特征在于，所述数据采集设备上连接有扬声器，所述视频管理服务器上连接有拾音器。

5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的煤矿智能打钻系统，其特征在于，所述数据采集设备为摄像仪，所述摄像仪上具有led补光灯。

6.一种基于机器视觉的煤矿智能打钻方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的基于机器视觉的煤矿智能打钻方法，其特征在于，钻孔工作分为打钻、退钻、扩孔、注浆、封孔五步，打钻过程采用机器视觉对视频文件进行钻杆信息提取和识别，从而统计出钻杆数量，用钻杆数量乘以单根钻杆长度得出钻孔深度信息。

8.根据权利要求6所述的基于机器视觉的煤矿智能打钻方法，其特征在于，钻杆数量获取方法如下：

9.根据权利要求8所述的基于机器视觉的煤矿智能打钻方法，其特征在于，采用yolo算法识别钻机夹持器、回旋器和钻杆图像。

10.一种基于机器视觉的煤矿智能打钻系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种基于机器视觉的煤矿智能打钻系统及方法，数据传输设备指的是井下工业环网，数据分站是指能够在井下使用的一种数据交换和传输的设备，数据分站的一端与数据采集设备连接，可通过数据采集设备对煤矿打钻过程进行视频化管理，数据分站的另一端和数据传输设备相连，通过数据分站将视频信号通过数据传输设备上传至地面视频管理服务器，再通视频分析软件系统对获取的数据进行实时处理，获取钻机、钻杆关键部位，并对钻杆个数及钻孔进尺进行统计和验收，提高煤矿打钻过程的智能化水平以及增强安全监管。因此，该系统可有效提高打钻过程的真实性以及提高钻孔验收的便捷性、提升了打钻过程的监管便利性。

技术研发人员：尹建辉,刘强,米磊,常剑,仵书婷
受保护的技术使用者：渭南陕煤启辰科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15