基于热成像煤矿井下人员监控系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910204478.9 (22)申请日 2019.03.18 (71)申请人 重庆工程职业技术学院 地址 402260 重庆市江津区滨江新城南北 大道1号 (72)发明人 韩治华王宏 (74)专利代理机构 成都行之专利代理事务所 (普通合伙) 51220 代理人 李英 (51)Int.Cl. G01J 5/00(2006.01) G08B 21/18(2006.01) (54)发明名称 基于热成像煤矿井下人员监控系统 (57)摘要 本发明公开了基于热成像煤矿井下人员监 控系。

2、统， 包括依次连接的红外热成像仪、 数据中 转装置、 图像处理器、 远程传输装置和服务器， 所 述红外热成像仪设有三个， 其围绕着监控区域设 置， 红外热成像仪将监测热成像数据上传至数据 中转装置， 数据中转装置用于将三路热成像数据 进行汇总， 并传输至图像处理器， 图像处理器用 于将三路热成像数据进行综合处理， 提取出其中 的人员红外图像， 然后通过远程传输装置将人员 红外图像远程传输至服务器， 服务器用于将接收 的人员红外图进行监控显示和存储。 其应用时， 可以对监控区域形成全方位的人员监测， 有效排 除监控区域内的其他热源物体的干扰， 提高人员 监测精度。 权利要求书1页 说明书5页 附。

3、图2页 CN 109974860 A 2019.07.05 CN 109974860 A 1.基于热成像煤矿井下人员监控系统， 其特征在于， 包括依次连接的红外热成像仪、 数 据中转装置、 图像处理器、 远程传输装置和服务器， 所述红外热成像仪设有三个， 其围绕着 监控区域设置， 且监控区域中心与任意相邻两个红外热成像仪的连线所形成的夹角均为 120 ， 红外热成像仪与数据中转装置对接， 将监测热成像数据上传至数据中转装置， 数据中 转装置用于将三个红外热成像仪上传的热成像数据进行汇总， 然后一同传输至图像处理 器， 图像处理器用于将三个红外热成像仪的热成像数据进行综合处理， 提取出其中的人员。

4、 红外图像， 然后通过远程传输装置将人员红外图像远程传输至服务器， 服务器用于将接收 的人员红外图进行监控显示和存储。 2.根据权利要求1所述的基于热成像煤矿井下人员监控系统， 其特征在于， 所述图像处 理器包括主处理模块、 温段提取模块、 动态校对模块和模型对比模块， 其中： 主处理模块用 于将三路热成像图像进行合成， 建立三维热成像图像； 温段提取模块用于提取设定人体温 段范围的三维热成像图像； 动态校对模块用于对三维热成像图像进行人员动态校对； 模型 对比模块用于对三维热成像图像进行人体模型对比， 并提取出热成像图像中符合人体模型 的部分。 3.根据权利要求1所述的基于热成像煤矿井下人员。

5、监控系统， 其特征在于， 所述数据中 转装置设有时钟模块， 用于为三路红外热成像仪提供同步时钟， 数据中转装置根据同步时 钟为接收的三路热成像数据均打上同步时间戳。 4.根据权利要求3所述的基于热成像煤矿井下人员监控系统， 其特征在于， 所述图像处 理器连接有计时模块， 图像处理器处理后热成像数据均含时间戳， 计时模块通过时间戳为 处理后热成像数据进行计时。 5.根据权利要求1所述的基于热成像煤矿井下人员监控系统， 其特征在于， 所述图像处 理器还连接有人员数量校对模块， 人员数量校对模块与远程传输装置连接， 用于根据人员 红外图像校对监测人数， 并向服务器发送监测人数信息。 6.根据权利要求。

6、1所述的基于热成像煤矿井下人员监控系统， 其特征在于， 所述图像处 理器还连接有告警模块， 告警模块与远程传输装置连接， 用于向服务器发送告警信息。 7.根据权利要求1所述的基于热成像煤矿井下人员监控系统， 其特征在于， 所述图像处 理器设有存储模块， 用于存储主处理模块、 温段提取模块、 动态校对模块和模型对比模块的 处理数据， 同时存储模型对比模块所需的热成像人体模型。 8.根据权利要求1所述的基于热成像煤矿井下人员监控系统， 其特征在于， 所述红外热 成像仪为FLIR-TAU640型红外热成像仪。 9.根据权利要求1所述的基于热成像煤矿井下人员监控系统， 其特征在于， 所述远程传 输装置。

7、包括有线传输装置和无线传输装置。 权利要求书 1/1 页 2 CN 109974860 A 2 基于热成像煤矿井下人员监控系统 技术领域 0001 本发明涉及红外图像监测技术领域， 具体涉及基于热成像煤矿井下人员监控系 统。 背景技术 0002 随着煤矿井内施工作业安全事故的不断发生， 使得人们逐渐重视煤矿井内的人员 安全， 因此也不断升级改进了一些矿井内人员安全监控技术， 但囿于煤矿井内昏暗、 复杂的 环境， 通用的视频监控设备在煤矿井难以发挥作用， 因此， 就出现了基于红外传感的煤矿井 内人员监控系统。 0003 红外热成像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量 分布图。

8、形反映到红外探测器的光敏元件上， 从而获得红外热像图， 这种热像图与物体表面 的热分布场相对应。 通俗地讲热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图 像。 热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。 通俗地讲热像仪就是将物体发出 的不可见红外能量转变为可见的热图像。 热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温 度。 通过查看热图像， 可以观察到被测目标的整体温度分布状况， 研究目标的发热情况， 从 而进行下一步工作的判断。 现代热像仪的工作原理是使用光电设备来检测和测量辐射， 并 在辐射与表面温度之间建立相互联系。 所有高于绝对零度(-273)的物体都会发出红外辐 射。 如图1所。

9、示， 红外热成像仪利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能 量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上， 从而获得红外热像图， 这种热像图与物体表 面的热分布场相对应。 0004 现有采用红外热成像仪的煤矿井内监控系统在使用时还存在一些不足： 一、 不能 对监控区域形成全方位的监测， 容易产生监测死角； 二、 容易受监控区域内的其他热源物体 的干扰， 影响对人员的监测判断； 三、 没有形成有效的告警机制。 发明内容 0005 本发明针对现有技术存在的不足， 提供基于热成像煤矿井下人员监控系统， 其应 用时， 可以对监控区域形成全方位的人员监测， 有效排除监控区域内的其他热源物体的干 扰。

10、， 提高人员监测精度。 0006 本发明通过以下技术方案实现： 0007 基于热成像煤矿井下人员监控系统， 包括依次连接的红外热成像仪、 数据中转装 置、 图像处理器、 远程传输装置和服务器， 所述红外热成像仪设有三个， 其围绕着监控区域 设置， 且监控区域中心与任意相邻两个红外热成像仪的连线所形成的夹角均为120 ， 红外 热成像仪与数据中转装置对接， 将监测热成像数据上传至数据中转装置， 数据中转装置用 于将三个红外热成像仪上传的热成像数据进行汇总， 然后一同传输至图像处理器， 图像处 理器用于将三个红外热成像仪的热成像数据进行综合处理， 提取出其中的人员红外图像， 然后通过远程传输装置将。

11、人员红外图像远程传输至服务器， 服务器用于将接收的人员红外 说明书 1/5 页 3 CN 109974860 A 3 图进行监控显示和存储。 0008 优选地， 所述图像处理器包括主处理模块、 温段提取模块、 动态校对模块和模型对 比模块， 其中： 主处理模块用于将三路热成像图像进行合成， 建立三维热成像图像； 温段提 取模块用于提取设定人体温段范围的三维热成像图像； 动态校对模块用于对三维热成像图 像进行人员动态校对； 模型对比模块用于对三维热成像图像进行人体模型对比， 并提取出 热成像图像中符合人体模型的部分。 0009 优选地， 所述数据中转装置设有时钟模块， 用于为三路红外热成像仪提供。

12、同步时 钟， 数据中转装置根据同步时钟为接收的三路热成像数据均打上同步时间戳。 0010 优选地， 所述图像处理器连接有计时模块， 图像处理器处理后热成像数据均含时 间戳， 计时模块通过时间戳为处理后热成像数据进行计时。 0011 优选地， 所述图像处理器还连接有人员数量校对模块， 人员数量校对模块与远程 传输装置连接， 用于根据人员红外图像校对监测人数， 并向服务器发送监测人数信息。 0012 优选地， 所述图像处理器还连接有告警模块， 告警模块与远程传输装置连接， 用于 向服务器发送告警信息。 0013 优选地， 所述图像处理器设有存储模块， 用于存储主处理模块、 温段提取模块、 动 态校。

13、对模块和模型对比模块的处理数据， 同时存储模型对比模块所需的热成像人体模型。 0014 优选地， 所述红外热成像仪为FLIR-TAU640型红外热成像仪。 0015 优选地， 所述远程传输装置包括有线传输装置和无线传输装置。 0016 本发明具有如下的优点和有益效果： 0017 1、 本发明基于热成像煤矿井下人员监控系统， 可以对监控区域形成全方位的人员 监测。 0018 2、 本发明基于热成像煤矿井下人员监控系统， 可以有效排除监控区域内的其他热 源物体的干扰， 提高人员监测精度。 0019 3、 本发明基于热成像煤矿井下人员监控系统， 设有有效的告警机制， 针对人员数 量及状态异常进行及时。

14、告警。 附图说明 0020 此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解， 构成本申请的一部 分， 并不构成对本发明实施例的限定。 在附图中： 0021 图1为背景技术中红外热成像仪工作原理图； 0022 图2为本发明的系统结构框图； 0023 图3为本发明的红外热成像仪设置方位示意图。 具体实施方式 0024 为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚明白， 下面结合实施例和附图， 对本 发明作进一步的详细说明， 本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明， 并不作 为对本发明的限定。 0025 实施例 0026 如图2、 图3所示， 基于热成像煤矿井下人员监控系统， 包括依次连接。

15、的红外热成像 说明书 2/5 页 4 CN 109974860 A 4 仪、 数据中转装置、 图像处理器、 远程传输装置和服务器， 所述红外热成像仪设有三个， 其围 绕着监控区域设置， 且监控区域中心与任意相邻两个红外热成像仪的连线所形成的夹角均 为120 ， 红外热成像仪与数据中转装置对接， 将监测热成像数据上传至数据中转装置， 数据 中转装置用于将三个红外热成像仪上传的热成像数据进行汇总， 然后一同传输至图像处理 器， 图像处理器用于将三个红外热成像仪的热成像数据进行综合处理， 提取出其中的人员 红外图像， 然后通过远程传输装置将人员红外图像远程传输至服务器， 服务器用于将接收 的人员红外。

16、图进行监控显示和存储。 具体应用时， 三个红外热成像仪可以对监控区域形成 全方位无死角监测， 各红外热成像仪均将监测的红外热成像图像通过数据中转装置汇总后 同步传输至图像处理器， 由图像处理器进行综合处理， 得到单独的监控区域中人员红外三 维监测图像， 然后通过远程传输装置将人员红外三维监测图像传输至服务器进行监控显示 和存储。 0027 图像处理器包括主处理模块、 温段提取模块、 动态校对模块和模型对比模块， 其 中： 主处理模块用于将三路热成像图像进行合成， 建立三维热成像图像； 温段提取模块用于 提取设定人体温段范围的三维热成像图像； 动态校对模块用于对三维热成像图像进行人员 动态校对；。

17、 模型对比模块用于对三维热成像图像进行人体模型对比， 并提取出热成像图像 中符合人体模型的部分。 0028 主处理模块先将三路热成像图像进行合成， 建立三维热成像图像； 再通过温段提 取模块提取出三维热成像图像中温度在3538温段范围内的图像(人体温度大多在35 38范围内)， 通过提取该温段范围内的图像可以有效去除监控区域内其他温段热源 物体对人员监测的影响； 然后再通过模型对比模块将提取的3538温段范围内的图像 与预先建立的人体热成像模型进行对比分析， 精确提取出其中的人员热成像图像， 去掉在 该温段范围内的其他热源物体的影响； 最后再通过动态校对模块根据提取出的人员热成像 图像判定人员。

18、的状态， 看是处于静止状态还是运动状态； 主处理模块将最终提取出的人员 热成像图与状态判定结果一同传输至服务器。 0029 数据中转装置设有时钟模块， 用于为三路红外热成像仪提供同步时钟， 数据中转 装置根据同步时钟为接收的三路热成像数据均打上同步时间戳， 通过三路红外热成像数据 的时间戳， 后续的图像处理器就能精确地对三路红外热成像数据进行同步综合处理。 0030 图像处理器连接有计时模块， 图像处理器处理后热成像数据均含时间戳， 计时模 块通过时间戳为处理后热成像数据进行计时。 0031 图像处理器还连接有人员数量校对模块， 人员数量校对模块与远程传输装置连 接， 用于根据人员红外图像校对。

19、监测人数， 并向服务器发送监测人数信息。 0032 图像处理器还连接有告警模块， 告警模块与远程传输装置连接， 用于向服务器发 送告警信息。 0033 通过服务器可向人员数量校对模块和计时模块分别发送设定的人员校对数量和 告警时长， 当人员数量校对模块校对出的数量低于设定的人员校对数量， 且持续的时间达 到设定的告警时长时， 说明有人员长时间处于监控区域外， 有可能发生意外或擅离职守， 人 员数量校对模块就会通过图像处理器向告警模块发出告警提示， 告警模块接收告警提示后 向服务器发送告警信息； 当动态校对模块监测到有人员处于静止状态的持续时间达到设定 的告警时长时， 说明有人员可能发生意外， 。

20、动态校对模块向告警模块发出告警提示， 告警模 说明书 3/5 页 5 CN 109974860 A 5 块接收告警提示后向服务器发送告警信息。 0034 图像处理器设有存储模块， 用于存储主处理模块、 温段提取模块、 动态校对模块和 模型对比模块的处理数据， 同时存储模型对比模块所需的人体热成像模型。 0035 红外热成像仪为FLIR-TAU640型红外热成像仪。 红外热成像仪的优势： 不需要接触 待测目标； 使用户远离危险； 不会侵扰或者影响目标； 快速生成热分布图像； 可以比较物体 不同区域的温度； 利用图像可以观察整体目标； 使热分布可视化并能进行后期分析； 实时响 应； 高速移动物体捕。

21、获； 高频温度变化的图像捕捉。 0036 红外热成像仪的构成包括5大部分： 0037 1、 红外镜头： 接收和汇聚被测物体发射的红外辐射； 0038 2、 红外探测器组件： 将热辐射信号变成电信号； 0039 3、 电子组件： 对电信号进行处理； 0040 4、 显示组件： 将电信号转变成可见光图像； 0041 5、 软件： 处理采集到的温度数据， 转换成温度读数和图像。 0042 红外热成像仪技术指标： 0043 1、 热灵敏度/NETD 0044 热像仪能分辨细小温差的能力， 它一定程度上影响成像的细腻程度。 灵敏度越高， 成像效果越好， 越能分辨故障点的具体位置。 0045 2、 红外分。

22、辨率 0046 红外分辨率指的是热像仪的探测器像素， 与可见光类似， 像素越高画面越清晰越 细腻， 像素越高同时获取的温度数据越多。 0047 3、 视场角/FOV 0048 探测器上成像的水平角度和垂直角度。 角度越大看到的越广， 如广角镜。 角度越小 看到的越小， 如长焦镜。 所以根据不同的场合选择合适的镜头也是相当重要的。 0049 4、 空间分辨率/IFOV 0050 IFOV是指能在单个像素上所能成像的角度， 因为角度太小所以用毫弧度mrad表 示。 IFOV受到探测器和镜头的影响可以发现镜头不变， 像素越高， IFOV越小。 反之像素不变， 视场角越小， IFOV越小。 同时， I。

23、FOV越小， 成像效果越清晰。 0051 5、 测温范围 0052 设备可以测量的最低温度到最高温度的范围， 范围内可具有多个温度量程， 需要 手动设置。 如FOTRIC 226测温范围是-20650， 温度量程分为-20+150、 0 350和200650。 尽可能选择能符合要求的小量程进行测试， 如果测试60的目标， 选择-20150的量程会比选择0350的量程， 热像图更加清晰。 0053 6、 全辐射热像视频流 0054 保存每帧每个像素点温度数据的视频流， 全辐射视频可以进行后期温度变化分 析， 也可以对每一帧图片进行任意温度分析。 0055 远程传输装置包括有线传输装置和无线传输装。

24、置， 线传输装置可通过通用串行总 线或网线进行数据传输， 无线传输装置可选用LORA、 4G、 5G等进行无线数据传输。 0056 以上所述的具体实施方式， 对本发明的目的、 技术方案和有益效果进行了进一步 详细说明， 所应理解的是， 以上所述仅为本发明的具体实施方式而已， 并不用于限定本发明 说明书 4/5 页 6 CN 109974860 A 6 的保护范围， 凡在本发明的精神和原则之内， 所做的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含 在本发明的保护范围之内。 说明书 5/5 页 7 CN 109974860 A 7 图1 图2 说明书附图 1/2 页 8 CN 109974860 A 8 图3 说明书附图 2/2 页 9 CN 109974860 A 9 。