基于紅外圖像的采煤機(jī)異常工作及災(zāi)害報(bào)警系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明涉及一種基于紅外圖像的采煤機(jī)異常工作及災(zāi)害報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)涉及圖像跟蹤和通信等領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

煤炭是我國(guó)重要的基礎(chǔ)能源和原料，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，煤炭的需求量越來越大，伴隨的煤礦安全事故也在不斷增多。煤炭資源安全高效開發(fā)利用技術(shù)成為了國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。最有效的解決方案之一是實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)裝備機(jī)械化及自動(dòng)化，從而實(shí)現(xiàn)井下無人或少人開采。

隨著煤礦安全重要性的提高和煤炭開采技術(shù)的發(fā)展，井下采煤工作面實(shí)現(xiàn)少人或者無人開采是必然趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)井下少人或者無人開采的必要條件是井下采煤裝備機(jī)械化、自動(dòng)化和對(duì)其的實(shí)時(shí)監(jiān)控。采煤機(jī)是綜采工作面最重要的設(shè)備之一，其正常運(yùn)行是整個(gè)綜采工作面完成采掘作業(yè)的基礎(chǔ)，故對(duì)采煤機(jī)工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)是煤礦井下綜采工作面的一項(xiàng)重要任務(wù)。

目前采煤機(jī)監(jiān)控功能多由傳感器實(shí)現(xiàn)完成?，F(xiàn)有傳感器模式絕大部分采用有線連接，在實(shí)際應(yīng)用中由于空間有限、工況惡劣，在工程布置及維護(hù)中會(huì)投入較多精力，且往往會(huì)因?yàn)闄C(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生連接線路的損壞，影響傳感器的精度。在機(jī)器開始工作中，會(huì)產(chǎn)生大量的電磁干擾，影響通信信號(hào)的傳播。同時(shí)，在實(shí)際采煤情況下，伴隨著大量的煤塊墜落，安裝在采煤機(jī)上的傳感器不可避免的會(huì)受到碰撞，雖然有相應(yīng)的防護(hù)措施，但長(zhǎng)時(shí)間的碰撞仍然會(huì)影響傳感器的精度。為避免碰撞、機(jī)械振動(dòng)帶來的影響，需要新的采煤工作面井下采煤機(jī)異常工作監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，可第一時(shí)間準(zhǔn)確地對(duì)采煤機(jī)異常工作進(jìn)行報(bào)警，為井下采煤機(jī)安全作業(yè)提供一份保障。因此本發(fā)明提出一種基于紅外圖像跟蹤監(jiān)測(cè)設(shè)備的采煤機(jī)異常工作及災(zāi)害報(bào)警系統(tǒng)，根據(jù)采煤機(jī)的不同異常工作狀態(tài)，該系統(tǒng)可發(fā)出不同報(bào)警信號(hào)，包括：搖臂自動(dòng)升降報(bào)警信號(hào)；搖臂鎖不住，有下沉現(xiàn)象報(bào)警信號(hào)；采煤機(jī)牽引力不足報(bào)警信號(hào)；搖臂調(diào)高速度下降報(bào)警信號(hào)；搖臂不能調(diào)高報(bào)警信號(hào)；采煤機(jī)牽引力下降報(bào)警信號(hào)。通過監(jiān)測(cè)采煤機(jī)各部分的溫度，判斷采煤機(jī)發(fā)熱情況，根據(jù)判斷結(jié)果，該系統(tǒng)可發(fā)出不同報(bào)警信號(hào)，包括：左端滾筒過熱報(bào)警信號(hào)；右端滾筒過熱報(bào)警信號(hào)；主機(jī)架過熱報(bào)警信號(hào)。根據(jù)采煤機(jī)跟蹤丟失后監(jiān)測(cè)畫面灰度值處理結(jié)果，該系統(tǒng)可發(fā)出不同報(bào)警信號(hào)，包括：突發(fā)水災(zāi)報(bào)警信號(hào)；瓦斯泄露報(bào)警信號(hào)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種基于紅外圖像的采煤機(jī)異常工作及災(zāi)害報(bào)警系統(tǒng)，所述系統(tǒng)主要包括：紅外攝像機(jī)、視頻服務(wù)器、采煤機(jī)控制器、分站、礦用以太網(wǎng)、存儲(chǔ)服務(wù)器、采煤機(jī)監(jiān)測(cè)服務(wù)器、監(jiān)控終端；其中紅外攝像機(jī)、視頻服務(wù)器、分站和采煤機(jī)控制器在井下安裝，存儲(chǔ)服務(wù)器、采煤機(jī)監(jiān)測(cè)服務(wù)器和監(jiān)控終端安裝于井上；紅外攝像機(jī)安裝于煤礦井下的采煤工作面的液壓支架上，紅外攝像機(jī)采集采煤工作面現(xiàn)場(chǎng)視頻模擬圖像；采煤機(jī)監(jiān)測(cè)服務(wù)器將接收到的紅外圖像拼接為一幅紅外圖像，并跟蹤監(jiān)測(cè)采煤機(jī)左端滾筒位置I_A，跟蹤監(jiān)測(cè)采煤機(jī)右端滾筒位置I_B，跟蹤監(jiān)測(cè)采煤機(jī)主機(jī)架位置I_O，建立數(shù)學(xué)模型，計(jì)算參數(shù)左搖桿抬起高度α_A、右搖桿抬起高度α_B、左搖桿升降角速度ω_A、右搖桿升降角速度ω_B、采煤機(jī)主機(jī)架移動(dòng)速度V，從而得出采煤機(jī)工作狀態(tài)；該系統(tǒng)根據(jù)采煤機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行采煤機(jī)異常工作狀態(tài)判斷，若判斷采煤機(jī)工作狀態(tài)異常，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)；該系統(tǒng)檢測(cè)I_A處溫度，監(jiān)測(cè)I_B處溫度，監(jiān)測(cè)I_O處溫度，并根據(jù)I_A、I_B、I_O處溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行采煤機(jī)故障判斷，若判斷采煤機(jī)故障，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)；該系統(tǒng)根據(jù)采煤機(jī)跟蹤丟失后監(jiān)測(cè)畫面灰度值處理結(jié)果進(jìn)行突發(fā)災(zāi)害判斷，若判斷有突發(fā)災(zāi)害，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)；報(bào)警信號(hào)通過礦用以太網(wǎng)傳輸至井上監(jiān)控終端；監(jiān)控終端負(fù)責(zé)顯示報(bào)警信息，通過訪問視頻服務(wù)器獲得現(xiàn)場(chǎng)視頻，通過訪問存儲(chǔ)服務(wù)器獲得歷史現(xiàn)場(chǎng)視頻。具體方法包括：

1.攝像機(jī)等高均勻分布的安裝在采煤工作面液壓支架上；攝像機(jī)的攝像頭安裝有紅外濾片，用于采集所述采煤機(jī)工作的紅外畫面；在攝像機(jī)旁安裝紅外補(bǔ)光燈，光投射方向與攝像機(jī)視頻采集方向一致。

2.采煤機(jī)控制器采集采煤機(jī)左右搖桿高度等設(shè)置數(shù)據(jù)；分站接收采煤機(jī)控制器上傳的采煤機(jī)設(shè)置數(shù)據(jù)，通過礦用以太網(wǎng)上傳至存儲(chǔ)服務(wù)器、采煤機(jī)監(jiān)測(cè)服務(wù)器和監(jiān)控終端。

3.采煤機(jī)監(jiān)測(cè)服務(wù)器位于井上，將接收到的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)和采煤機(jī)設(shè)置數(shù)據(jù)輸出到核心處理器，處理器將采集的紅外圖像拼接為一幅紅外圖像，并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)模塊中。

4.分別對(duì)紅外攝像機(jī)監(jiān)控范圍內(nèi)采煤機(jī)左端滾筒A進(jìn)行設(shè)定，取其中心位置為I_A；對(duì)采煤機(jī)右端滾筒位置B進(jìn)行設(shè)定，取其中心位置為I_B；對(duì)采煤機(jī)主機(jī)架位置O進(jìn)行設(shè)定，取其中心位置為I_O；k幀時(shí)，分別在I_A、I_B、I_O周圍采集兩個(gè)樣本集D^α＝{z|||I_N-I_z||<α}和D^δ,β＝{z|δ<||I_N-I_z||<β}，其中，α<δ<β，I_z表示樣本位置，I_N表示在I_A、I_B、I_O周圍采集的樣本位置；令D^α為正樣本(滾筒圖像)，D^δ，β為負(fù)樣本(背景圖像)，根據(jù)下列公式計(jì)算隨機(jī)測(cè)量矩陣：r_ij表示隨機(jī)測(cè)量矩陣的元素、s取2或者3，均表示概率；然后對(duì)樣本圖像進(jìn)行多尺度變換，計(jì)算類Harr特征，通過上述測(cè)量矩陣對(duì)多尺度圖像特征進(jìn)行降維，計(jì)算降維后的正負(fù)樣本特征的期望和標(biāo)準(zhǔn)差，并用其來訓(xùn)練樸素貝葉斯分類器；k+1幀的時(shí)候，分別對(duì)圖像設(shè)定區(qū)域A、B、O內(nèi)上一幀跟蹤到的目標(biāo)位置的周圍采樣n個(gè)掃描窗口，通過同樣的稀疏測(cè)量矩陣對(duì)采樣的窗口降維，提取特征，然后用k幀訓(xùn)練好的樸素貝葉斯分類器進(jìn)行分類，令分類分?jǐn)?shù)最大的窗口記作目標(biāo)窗口，并分別更新I_A、I_B、I_O。

5.設(shè)置拼接得到的長(zhǎng)圖的中心為原點(diǎn)，建立數(shù)學(xué)模型，將圖像位置轉(zhuǎn)換到坐標(biāo)系中，I_A轉(zhuǎn)換為(x_A,y_A)，I_B轉(zhuǎn)換為(x_B,y_B)，I_O轉(zhuǎn)換為(x_O,y_O)，設(shè)左搖桿瞬時(shí)抬起高度為α_a、右搖桿瞬時(shí)抬起高度為α_b、左搖桿瞬時(shí)升降角速度為ω_a、右搖桿瞬時(shí)升降角速度為ω_b、采煤機(jī)主機(jī)架瞬時(shí)移動(dòng)速度為υ，記k幀時(shí)，I_A、I_B、I_O坐標(biāo)(x_Ak,y_Ak)、(x_Bk,y_Bk)、(x_Ok,y_Ok)，k+T幀時(shí)，I_A、I_B、I_O坐標(biāo)(x_Ak+1,y_Ak+1)、(x_Bk+1,y_Bk+1)、(x_Ok+1,y_Ok+1)，T幀間隔時(shí)間為t；計(jì)算l為采煤機(jī)主機(jī)架中心到左搖桿與主機(jī)架連接處距離；每間隔時(shí)間T₀，計(jì)算該時(shí)間內(nèi)α_a的均值，得出α_A，計(jì)算該時(shí)間內(nèi)α_b的均值，得出α_B，計(jì)算該時(shí)間內(nèi)ω_a的均值，得出ω_A，計(jì)算該時(shí)間內(nèi)ω_b的均值，得出ω_B，計(jì)算該時(shí)間內(nèi)υ的均值，得出V的數(shù)值；T₀、T通過測(cè)量設(shè)定或人為設(shè)定。

6.設(shè)置次數(shù)n＝m＝0，采煤機(jī)開始工作時(shí)，每間隔時(shí)間T₃，檢測(cè)V、n與m的值，通過判斷V、n、m、α_A、α_B、ω_A、ω_B的值，判斷采煤機(jī)的工作狀態(tài)，根據(jù)判斷結(jié)果，該系統(tǒng)可發(fā)出不同類型的報(bào)警信號(hào)；通過監(jiān)測(cè)I_A、I_B、I_O處溫度，判斷采煤機(jī)發(fā)熱情況，根據(jù)判斷結(jié)果，該系統(tǒng)可發(fā)出不同類型的報(bào)警信號(hào)。

7.采煤機(jī)跟蹤丟失后，對(duì)隨后的圖像進(jìn)行灰度值提取與計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，判斷是否發(fā)生水災(zāi)、瓦斯泄露，根據(jù)判斷結(jié)果，該系統(tǒng)可發(fā)出不同類型的報(bào)警信號(hào)。

8.報(bào)警信號(hào)包括：搖臂自動(dòng)升降報(bào)警信號(hào)；搖臂鎖不住，有下沉現(xiàn)象報(bào)警信號(hào)；采煤機(jī)牽引力不足報(bào)警信號(hào)；搖臂調(diào)高速度下降報(bào)警信號(hào)；搖臂不能調(diào)高報(bào)警信號(hào)；采煤機(jī)牽引力下降報(bào)警信號(hào)；左端滾筒過熱報(bào)警信號(hào)；右端滾筒過熱報(bào)警信號(hào)；主機(jī)架過熱報(bào)警信號(hào)；突發(fā)水災(zāi)報(bào)警信號(hào)；瓦斯泄露報(bào)警信號(hào)。

附圖說明

圖1基于紅外圖像的采煤機(jī)異常工作及災(zāi)害報(bào)警系統(tǒng)示意圖。

圖2采煤機(jī)異常工作及災(zāi)害報(bào)警系統(tǒng)的工作流程示意圖。

圖3采煤機(jī)監(jiān)測(cè)服務(wù)器監(jiān)測(cè)流程示意圖。

具體實(shí)施方式

基于紅外圖像的采煤機(jī)異常工作及災(zāi)害報(bào)警系統(tǒng)組成如圖1所示：

1.紅外攝像機(jī)(101)，采用符合煤礦隔爆要求的礦用攝像機(jī)，帶有紅外補(bǔ)光燈，攝像機(jī)的攝像頭安裝有紅外濾片，攝像機(jī)安裝在采煤工作面的液壓支架上，通過同軸電纜與視頻服務(wù)器(104)連接。

2.采煤機(jī)控制器(102)，負(fù)責(zé)采集采煤機(jī)設(shè)置數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過工業(yè)以太網(wǎng)傳輸至存儲(chǔ)服務(wù)器，采用可編程控制器(PLC)，可編程控制器具有通信接口或通信模塊。在本實(shí)施方案中使用西門子SIMATIC S7-300。

3.分站(103)，也稱數(shù)據(jù)采集站，負(fù)責(zé)接收采煤機(jī)控制器(102)上傳的采煤機(jī)設(shè)置數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳至存儲(chǔ)服務(wù)器、采煤機(jī)監(jiān)測(cè)服務(wù)器和監(jiān)控終端。分站與采煤機(jī)控制器(102)采用RS-485標(biāo)準(zhǔn)通過雙絞線通信；分站通過雙絞線或光纜與最近的井下交換機(jī)連接，采用TCP方式與井上的存儲(chǔ)服務(wù)器通信，具有隔爆外殼，符合煤礦井下隔爆要求。

4.視頻服務(wù)器(104)，也稱視頻編碼器，接收由紅外攝像機(jī)(101)輸出的模擬視頻信號(hào)，將其數(shù)字化并壓縮編碼，通過礦用以太網(wǎng)向井上存儲(chǔ)服務(wù)器、采煤機(jī)監(jiān)測(cè)服務(wù)器和監(jiān)控終端傳輸視頻數(shù)據(jù)。在本實(shí)施方案中選用海康DS-6701HW單路網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器，設(shè)置為組播方式。

5.井下交換機(jī)(105)，是礦用以太網(wǎng)的井下接入設(shè)備，串接形成環(huán)網(wǎng)，負(fù)責(zé)視頻服務(wù)器和其它通過網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的接入和數(shù)據(jù)交換，設(shè)備接入端一般為RJ45接口，環(huán)網(wǎng)接續(xù)端為光接口，具有隔爆外殼，符合煤礦井下隔爆要求。

6.網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)(106)，是礦用以太網(wǎng)的核心管理設(shè)備，負(fù)責(zé)所有接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的管理和數(shù)據(jù)交換。

7.存儲(chǔ)服務(wù)器(107)，負(fù)責(zé)接收由視頻服務(wù)器上傳的視頻數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，為監(jiān)控終端提供現(xiàn)場(chǎng)歷史查詢調(diào)取服務(wù)。

8.采煤機(jī)監(jiān)測(cè)服務(wù)器(108)，接收視頻服務(wù)器(104)上傳的數(shù)字視頻流和采煤機(jī)控制器(102)上傳的采煤機(jī)設(shè)置數(shù)據(jù)，對(duì)視頻圖像進(jìn)行處理，監(jiān)測(cè)紅外攝像機(jī)視頻圖像中設(shè)定區(qū)域，并參考存儲(chǔ)服務(wù)器存儲(chǔ)的相應(yīng)采煤機(jī)設(shè)置數(shù)據(jù)，如滿足報(bào)警條件則向監(jiān)控終端(109)輸出采煤機(jī)異常狀態(tài)報(bào)警信號(hào)。

9.監(jiān)控終端(109)，具有聲光報(bào)警功能，接收到采煤機(jī)監(jiān)測(cè)服務(wù)器(108)的報(bào)警數(shù)據(jù)則聲光報(bào)警；監(jiān)控終端具有實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控和歷史視頻調(diào)取功能，生產(chǎn)管理人員通過監(jiān)控終端查看由視頻服務(wù)器(104)上傳的現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像，也可從存儲(chǔ)服務(wù)器(107)調(diào)取歷史視頻數(shù)據(jù)。生產(chǎn)管理人員可通過煤礦通信系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，對(duì)相關(guān)人員下發(fā)應(yīng)急調(diào)度指令。監(jiān)控終端內(nèi)置井下地理信息，并具有地圖顯示引擎，本實(shí)施方案使用Map Info公司的可視化地圖組件Map X，當(dāng)采煤機(jī)工作異常報(bào)警時(shí)可自動(dòng)顯示監(jiān)測(cè)到報(bào)警的紅外攝像機(jī)位置。

采煤機(jī)異常工作及災(zāi)害報(bào)警系統(tǒng)的工作過程如圖2所示：

1.(201)紅外攝像機(jī)采集視頻圖像，將采集到的現(xiàn)場(chǎng)模擬視頻信號(hào)通過同軸電纜傳輸給視頻服務(wù)器(104)。

2.(202)視頻服務(wù)器(104)數(shù)字化模擬視頻信號(hào)并進(jìn)行壓縮編碼。

3.(203)分站(103)，接收采煤機(jī)控制器(102)上傳的采煤機(jī)設(shè)置數(shù)據(jù)。

4.(204)將視頻信號(hào)和采煤機(jī)設(shè)置數(shù)據(jù)通過網(wǎng)線將數(shù)據(jù)上傳至存儲(chǔ)服務(wù)器(107)、采煤機(jī)監(jiān)測(cè)服務(wù)器(108)和監(jiān)控終端(109)。

5.(205)存儲(chǔ)服務(wù)器(107)接收視頻信號(hào)和采煤機(jī)設(shè)置數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲(chǔ)。

6.(206)采煤機(jī)監(jiān)測(cè)服務(wù)器(108)接受視頻信號(hào)和采煤機(jī)設(shè)置數(shù)據(jù)，并通過核心處理器(201)的內(nèi)置庫(kù)處理分析視頻數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)采煤工作面視頻中采煤機(jī)工作狀態(tài)，對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行判斷。

7.(207)當(dāng)監(jiān)測(cè)結(jié)果滿足報(bào)警條件時(shí)，則將報(bào)警數(shù)據(jù)使用TCP通信方式通過網(wǎng)絡(luò)通信模塊(204)傳送給監(jiān)控終端(109)。

8.(208)監(jiān)控終端(108)接收到報(bào)警數(shù)據(jù)后，自動(dòng)根據(jù)紅外攝像機(jī)編號(hào)通過地圖顯示引擎在顯示器上顯示采煤機(jī)位置，并聲光報(bào)警提示生產(chǎn)管理人員進(jìn)行處理。

9.(209)生產(chǎn)管理人員通過監(jiān)控終端(109)訪問存儲(chǔ)服務(wù)器(107)調(diào)取現(xiàn)場(chǎng)歷史視頻。

10.(210)生產(chǎn)管理人員同時(shí)觀看由視頻服務(wù)器(104)上傳的現(xiàn)場(chǎng)視頻，確認(rèn)報(bào)警發(fā)生過程和現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)情況。

11.(211)生產(chǎn)管理人員確認(rèn)報(bào)警后，可通過煤礦通信系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，對(duì)相關(guān)人員下發(fā)應(yīng)急調(diào)度指令。

采煤機(jī)監(jiān)測(cè)服務(wù)器監(jiān)測(cè)流程如圖3所示：

1.(301)圖像跟蹤監(jiān)測(cè)設(shè)備啟動(dòng)時(shí)調(diào)取監(jiān)控區(qū)域R和所有監(jiān)測(cè)運(yùn)算相關(guān)的參數(shù)。

2.(302)分別對(duì)紅外攝像機(jī)監(jiān)控范圍內(nèi)采煤機(jī)左端滾筒A進(jìn)行設(shè)定，取其中心位置為I_A；對(duì)采煤機(jī)右端滾筒位置B進(jìn)行設(shè)定，取其中心位置為I_B；對(duì)采煤機(jī)主機(jī)架位置O進(jìn)行設(shè)定，取其中心位置為I_O；k幀時(shí)，分別在I_A、I_B、I_O周圍采集兩個(gè)樣本集D^α＝{z|||I_N-I_z||<α}和D^δ,β＝{z|δ<||I_N-I_z||<β}，其中，α<δ<β，I_z表示樣本位置，I_N表示在I_A、I_B、I_O周圍采集的樣本位置；令D^α為正樣本(滾筒圖像)，D^δ，β為負(fù)樣本(背景圖像)，根據(jù)下列公式計(jì)算隨機(jī)測(cè)量矩陣：r_ij表示隨機(jī)測(cè)量矩陣的元素、s取2或者3，均表示概率；然后對(duì)樣本圖像進(jìn)行多尺度變換，計(jì)算類Harr特征，通過上述測(cè)量矩陣對(duì)多尺度圖像特征進(jìn)行降維，計(jì)算降維后的正負(fù)樣本特征的期望和標(biāo)準(zhǔn)差，并用其來訓(xùn)練樸素貝葉斯分類器；k+1幀的時(shí)候，分別對(duì)圖像設(shè)定區(qū)域A、B、O內(nèi)上一幀跟蹤到的目標(biāo)位置的周圍采樣n個(gè)掃描窗口，通過同樣的稀疏測(cè)量矩陣對(duì)采樣的窗口降維，提取特征，然后用k幀訓(xùn)練好的樸素貝葉斯分類器進(jìn)行分類，令分類分?jǐn)?shù)最大的窗口記作目標(biāo)窗口，并分別更新I_A、I_B、I_O。

3.(303)判斷圖像是否跟蹤丟失，如果丟失，則執(zhí)行(332)，否則執(zhí)行(304)。

4.(304)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)模塊。

5.(305)圖像跟蹤監(jiān)測(cè)設(shè)備建立數(shù)學(xué)模型，水平方向左負(fù)右正，垂直方向下負(fù)上正，將I_A轉(zhuǎn)換為(x_A,y_A)，I_B轉(zhuǎn)換為(x_B,y_B)，I_O轉(zhuǎn)換為(x_O,y_O)。

6.(306)設(shè)左搖桿瞬時(shí)抬起高度為α_a、右搖桿瞬時(shí)抬起高度為α_b、左搖桿瞬時(shí)升降角速度為ω_a、右搖桿瞬時(shí)升降角速度為ω_b、采煤機(jī)主機(jī)架瞬時(shí)移動(dòng)速度為υ，記k幀時(shí)，I_A、I_B、I_O坐標(biāo)(x_Ak,y_Ak)、(x_Bk,y_Bk)、(x_Ok,y_Ok)，k+T幀時(shí)，I_A、I_B、I_O坐標(biāo)(x_Ak+1,y_Ak+1)、(x_Bk+1,y_Bk+1)、(x_Ok+1,y_Ok+1)，T幀間隔時(shí)間為t；計(jì)算l為采煤機(jī)主機(jī)架中心到左搖桿與主機(jī)架連接處距離；每間隔時(shí)間T₀，計(jì)算該時(shí)間內(nèi)α_a的均值，得出α_A，計(jì)算該時(shí)間內(nèi)α_b的均值，得出α_B，計(jì)算該時(shí)間內(nèi)ω_a的均值，得出ω_A，計(jì)算該時(shí)間內(nèi)ω_b的均值，得出ω_B，若Q₁<ω_A<Q₂，則令ω_A＝0，若Q₁<ω_B<Q₂，則ω_B＝0，其中Q₁<0<Q₂，ω>0表示滾筒在上升，ω＝0表示滾筒高度不變，ω<0表示滾筒在下降；每間隔時(shí)間T₁，計(jì)算該時(shí)間內(nèi)υ的均值，得出V的數(shù)值，若Q₃<V<Q₄，則令V＝0，其中Q₃<0<Q₄，V>0，表示采煤機(jī)向右移動(dòng)，V<0，表示采煤機(jī)向左移動(dòng)，V＝0，表示采煤機(jī)在調(diào)整滾筒高度；T、T₀、T₁、Q₁、Q₂、Q₃、Q₄通過測(cè)量設(shè)定或人為設(shè)定。

7.(307)判斷速度V是否大于閾值Q₅，如果大于Q₅，則執(zhí)行(308)，否則執(zhí)行(311)。Q₅通過測(cè)量設(shè)定或人為設(shè)定。

8.(308)判斷左右滾筒角度差值是否小于閾值Q₆，如果小于Q₆，則執(zhí)行(309),否則執(zhí)行(302)。Q₆通過測(cè)量設(shè)定或人為設(shè)定。

9.(309)觸發(fā)預(yù)警，置預(yù)警標(biāo)志。

10.(310)判斷角速度ω是否大于0，如果大于0，則執(zhí)行(340)發(fā)送搖臂自動(dòng)升降報(bào)警信號(hào)，否則執(zhí)行(340)發(fā)送搖臂鎖不住，有下沉現(xiàn)象報(bào)警信號(hào)。

11.(311)判斷速度V是否大于閾值Q₇，如果大于Q₇，則執(zhí)行(321)，否則執(zhí)行(312)。Q₇通過測(cè)量設(shè)定或人為設(shè)定。

12.(312)次數(shù)n置0，次數(shù)m加1。

13.(313)判斷次數(shù)m是否大于閾值Q₈，如果大于Q₈，則執(zhí)行(314)，否則執(zhí)行(319)。Q₈通過測(cè)量設(shè)定或人為設(shè)定。

14.(314)觸發(fā)預(yù)警，置預(yù)警標(biāo)志。

15.(315)判斷采煤機(jī)位置I₀是否在(Q₉，Q₁₀)內(nèi)，如果在范圍內(nèi)，則執(zhí)行(340)發(fā)出采煤機(jī)牽引力不足報(bào)警信號(hào)，否則執(zhí)行(316)。Q₉、Q₁₀通過測(cè)量設(shè)定或人為設(shè)定。

16.(316)判斷角速度ω是否大于閾值Q₁₁，如果大于Q₁₁，則執(zhí)行(317)，否則執(zhí)行(320)。Q₁₁通過測(cè)量設(shè)定或人為設(shè)定。

17.(317)取消預(yù)警。

18.(318)次數(shù)n、m置0。

19.(319)將次數(shù)n、m存儲(chǔ)在存儲(chǔ)模塊。

20.(320)判斷角速度ω是否大于0，如果大于0，則執(zhí)行(340)發(fā)出搖臂調(diào)高速度下降報(bào)警信號(hào)，否則執(zhí)行(340)發(fā)出搖臂不能調(diào)高報(bào)警信號(hào)。

21.(321)次數(shù)m置0，次數(shù)n加1。

22.(322)判斷次數(shù)n是否大于閾值Q₁₂，如果大于Q₁₂，則執(zhí)行(323)，否則執(zhí)行(319)。Q₁₂通過測(cè)量設(shè)定或人為設(shè)定。

23.(323)觸發(fā)預(yù)警，置預(yù)警標(biāo)志。

24.(324)判斷采煤機(jī)位置I₀是否在(Q₁₃，Q₁₄)內(nèi)，如果在范圍內(nèi)，則執(zhí)行(340)發(fā)出采煤機(jī)牽引力下降報(bào)警信號(hào)，否則執(zhí)行(317)。Q₁₃、Q₁₄通過測(cè)量設(shè)定或人為設(shè)定。

25.(325)分別對(duì)紅外攝像機(jī)監(jiān)控范圍內(nèi)采煤機(jī)左端滾筒A進(jìn)行設(shè)定，取其中心位置為I_A，以I_A為圓心，r為半徑，取圓形區(qū)域R_A；對(duì)采煤機(jī)右端滾筒位置B進(jìn)行設(shè)定，取其中心位置為I_B，以I_B為圓心，r為半徑，取圓形區(qū)域R_B；對(duì)采煤機(jī)主機(jī)架位置O進(jìn)行設(shè)定，取其中心位置為I_O，以I_O為圓心，r為半徑，取圓形區(qū)域R_O；每間隔時(shí)間T₁，提取隨后K幀圖像內(nèi)這三處位置的灰度值，并分別進(jìn)行運(yùn)算。求取K幀圖像內(nèi)I_A、I_B、I_O三處像素算術(shù)平均值，得到像素值D_A、D_B、D_O；。

26.(326)判斷D_A、D_B是否大于等于設(shè)定閾值M₁，如果大于M₁，則執(zhí)行(327)，否則執(zhí)行(302)。M₁通過測(cè)量設(shè)定或人為設(shè)定。

27.(327)次數(shù)p置0，次數(shù)q加1。

28.(328)判斷q是否大于等于設(shè)定閾值M₃，如果大于M₃，則執(zhí)行(340)，發(fā)出左端滾筒過熱報(bào)警信號(hào)；或右端滾筒過熱報(bào)警信號(hào)，否則執(zhí)行(302)。M₃通過測(cè)量設(shè)定或人為設(shè)定。

29.(329)判斷D_O是否大于等于設(shè)定閾值M₂，如果大于M₂，則執(zhí)行(330)，否則執(zhí)行(302)。M₂通過測(cè)量設(shè)定或人為設(shè)定。

30.(330)次數(shù)q置0，次數(shù)p加1。

31.(331)判斷p是否大于等于設(shè)定閾值M₄，如果大于M₄，則執(zhí)行(340)，發(fā)出主機(jī)架過熱報(bào)警信號(hào)，否則執(zhí)行(302)。M₄通過測(cè)量設(shè)定或人為設(shè)定。

32.(332)對(duì)采煤機(jī)跟蹤丟失前最后一幀圖像I_A、I_B、I_O處標(biāo)記，提取隨后K幀圖像內(nèi)這三處位置的灰度值，并分別進(jìn)行運(yùn)算。求取K幀圖像內(nèi)大于等于設(shè)定閾值N₁的像素算術(shù)平均值，得到像素值D_H；求取K幀內(nèi)小于等于設(shè)定閾值N₂的像素算術(shù)平均值，得到像素值D_L。

33.(333)判斷D_H是否大于等于設(shè)定閾值N₃，如果大于N₃，則執(zhí)行(334)，否則執(zhí)行(337)。

34.(334)判斷噴霧是否打開，如果打開，則執(zhí)行(301)，否則執(zhí)行(335)。

35.(335)每間隔X幀對(duì)攝像機(jī)采集的視頻圖像f(x,y)與所存采煤機(jī)背景圖像g(x,y)進(jìn)行累積差值處理，通過累積差值運(yùn)算處理Y幀后，求大于等于設(shè)定灰度值T₁的像素總和D_W。

36.(336)判斷D_W是否大于等于設(shè)定閾值N₄，如果大于等于N₄，則執(zhí)行(340)發(fā)出水災(zāi)報(bào)警信號(hào)，否則執(zhí)行(301)。

37.(337)判斷D_L是否大于等于設(shè)定閾值N₅，如果大于N₅，則執(zhí)行(338)，否則執(zhí)行(301)。

38.(338)通過累積差值運(yùn)算處理Y幀后，求大于等于設(shè)定灰度值T₂的像素總和D_F。

39.(339)判斷D_F是否大于等于設(shè)定閾值N₆，如果大于等于N₆，則執(zhí)行(340)發(fā)出瓦斯泄露報(bào)警信號(hào)，否則執(zhí)行(301)。

40.(340)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。包括：搖臂自動(dòng)升降報(bào)警信號(hào)；搖臂鎖不住，有下沉現(xiàn)象報(bào)警信號(hào)；采煤機(jī)牽引力不足報(bào)警信號(hào)；搖臂調(diào)高速度下降報(bào)警信號(hào)；搖臂不能調(diào)高報(bào)警信號(hào)；采煤機(jī)牽引力下降報(bào)警信號(hào)；左端滾筒過熱報(bào)警信號(hào)；右端滾筒過熱報(bào)警信號(hào)；主機(jī)架過熱報(bào)警信號(hào)；突發(fā)水災(zāi)報(bào)警信號(hào)；瓦斯泄露報(bào)警信號(hào)。