技术领域
[0001] 本发明实施例涉及煤矿安全设备技术领域，具体涉及一种用于煤矿转载机推移的安全报警方法及设备。
相关背景技术
[0002] 煤矿综采工作面是井下煤炭的第一生产现场，综采工作面两端头与工作面运输巷、工作面回风巷连通，综采工作面具有作业空间狭小、机械设备多、视觉环境差等特点。
[0003] 综采工作面主要与滚筒采煤机、液压支架、刮板输送机、桥式转载机等设备构成，其中，滚筒采煤机是破煤、装煤的作用，即将煤炭从煤体剥离并装入刮板输送机，刮板输送机是工作面运煤设备，桥式转载机是连接刮板输送机与工作面运输顺槽皮带输送机的过渡运输设备，可以改变煤炭运输方向。
[0004] 综采工作面回采是指按照设计图纸开掘运输顺槽、回风顺槽两条行人、进回风巷道，将两条巷道贯通后形成的采煤作业区域，在作业区域内布置采煤设备，采用后退的方式进行煤炭开采的采煤方法，工作面回采过程中，转载机通过人工操作随工作面的回采而移动。皮带机尾清煤工，清理转载机与皮带机尾搭接处浮煤、煤泥。锚杆托盘回收人员，回收煤壁帮锚杆托盘，防止回采时锚杆托盘落入皮带，造成皮带撕裂。巷道维护工，处理转载机煤壁侧巷帮片帮。
[0005] 因此，如何在煤矿转载机进行推移时，增强工作人员的安全，避免一时疏忽造成损失，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
具体实施方式
[0084] 以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0085] 请参考图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7，图1为本发明一种具体实施方式提供的一种用于煤矿转载机推移的安全报警方法的流程图；图2为本发明一种具体实施方式提供的一种用于煤矿转载机推移的安全报警方法的转载机推移判定流程图；图3为本发明一种具体实施方式提供的一种用于煤矿转载机推移的安全报警方法的人脸检测流程图；图4为本发明一种具体实施方式提供的一种用于煤矿转载机推移的安全报警方法的移动摄像机提醒流程图；图5为本发明一种具体实施方式提供的一种用于煤矿转载机推移的安全报警方法的移动摄像机提醒又一流程图；图6为本发明一种具体实施方式提供的一种用于煤矿转载机推移的安全报警方法的移动危险区域确定流程图；图7为本发明一种具体实施方式提供的一种用于煤矿转载机推移的安全报警方法的转载机运行报警流程图。
[0086] 在本发明一种具体实施方式中，本发明实施例提供一种用于煤矿转载机推移的安全报警方法，包括：
[0087] 步骤S11：获取煤矿转载机所在位置的实时视频图像；
[0088] 步骤S12：利用实时视频图像判断所述煤矿转载机是否移动；
[0089] 步骤S13：如果所述煤矿转载机移动，则根据实时视频图像确定所述煤矿转载机对应的移动危险区域；
[0090] 步骤S14：判断所述移动危险区域是否有人；如果是，则发出安全报警信号。
[0091] 在本发明实施例中，本实施例提供的用于煤矿转载机推移的安全报警方法，在推移煤矿转载机时应用。首先，需要获取煤矿转载机所在位置的移动危险区域的实时视频图像，对于煤矿转载机来讲，在进行推移时，如果煤矿转载机的推移方向有人，那么将会造成人员的伤亡，因此，需要获取煤矿转载机所在位置的移动危险区域内的实时视频图像。
[0092] 在获取到实时视频图像之后，可以利用训练好的目标检测模型检测实时视频图像中的移动危险区域中有无作业人员，这里的作业人员指的是能够进入矿场施工现场的人员，包括真正进行矿场工作的人员，也包括一般人员。也就是说，只要该移动危险区域内监测到了人，那么就是存在作业人员。当检测到作业人员后，这时应当及时地发出报警信号，提醒推移煤矿转载机的人员及时停止操作，避免发生人员伤亡。如果没有检测到作业人员，那么可以继续照常进行煤矿转载机的推移。
[0093] 具体地为了探测是否推移了煤矿转载机，可以在获取煤矿转载机所在位置的移动危险区域的实时视频图像之后；在利用实时视频图像，判断所述移动危险区域中是否有人之前，进行一下步骤：
[0094] 步骤S21：获取相邻的两张实时视频图像，得到第一图像、第二图像；
[0095] 步骤S22：识别所述第一图像中的煤矿转载机的第一位置、所述第二图像中的煤矿转载机的第二位置；
[0096] 步骤S23：判断所述第一位置与所述第二位置的差异是否超过预设范围；
[0097] 步骤S24：如果是，则判定所述煤矿转载机移动。
[0098] 本实施例中，获取相邻的两张实时视频图像，在实际进行实时视频图像的获取时，可能每隔10帧在视频数据中取一张图片作为实时视频图像，因此，在视频中，为相邻帧的实时视频图像可以作为第一图像和第二图像，而相隔预设帧的视频帧也可以作为第一图像、第二图像，本发明实施例中对相邻的两张实时视频图像并不做硬性规定。
[0099] 在获取到第一图像和第二图像后，可以识别在第一图像和第二图像中的煤矿转载机的位置，即第一位置、第二位置，如果第一位置和第二位置相差在十分微小的范围(例如1、2或3mm)内，那么可能是因为煤矿转载机或获取实时视频图像的摄像机发生了振动导致的，因此，需要第一位置和第二位置的的差值超过预设范围，才能判定煤矿转载机确实在被推移。
[0100] 进一步地，为了判断所述移动危险区域中是否有人，可以利用人脸的目标识别方法来进行，具体地，可以进行以下步骤：
[0101] 步骤S31：在所述实时视频图像的移动危险区域内形成特征候选区域；
[0102] 步骤S32：判断所述特征候选区域中的特征是否符合预设人脸特征；
[0103] 步骤S33：如果是，则判断所述移动危险区域中有人。
[0104] 也就是说，在实时视频图像的移动危险区域内检测是否有人脸特征，如果有人脸特征，那么说明该区域很可能存在作业人员，那么此时应该发出安全报警信号，如果没有人脸特征，那么还可以采用其他的检测方法来检测该移动危险区域内是否有工作人员。当然，也可以采用预设人形特征，具体地，可以在所述实时视频图像的移动危险区域内形成特征候选区域；判断所述特征候选区域中的特征是否符合预设人形特征；如果是，则判断所述移动危险区域中有人。
[0105] 值得说明的是，在判断移动危险区域中存在作业人员后，虽然发出了安全报警信号，可是进行煤矿转载机推移的工作人员依然有可能因为各种原因忽略该报警信号，因此可以在在判断所述移动危险区域中存在作业人员起的预设时长后，启动电闭锁装置，以锁定所述煤矿转载机的位置。也就是说，如果煤矿转载机推移的操作人员如果不及时处理安全报警信号，那么可以自动地控制煤矿转载机停止推移，避免造成进一步地危险。
[0106] 更进一步地，由于推移，煤矿转载机的位移一直在变换，因此，进行实时视频图像拍摄的摄像机，有可能不能拍摄到需要的画面，因此，可以在不能拍摄到移动危险区域时，发出移动摄像机的提醒信息。具体地可以在获取煤矿转载机所在位置的移动危险区域的实时视频图像之后，进行以下步骤：
[0107] 步骤S41：根据实时视频图像识别所述煤矿转载机的初始位置、所述煤矿转载机移动后的实时位置；
[0108] 步骤S42：将所述实时位置与所述初始位置间的距离确定为转载机累积移动距离M；
[0109] 步骤S43：判断所述转载机累积移动距离M与最大累积距离m的大小关系，得到判断结果；根据判断结果确定是否发出移动摄像机的提醒信息；
[0110] 其中，m＝x/2-y/2-z；x为摄像机实际拍摄范围直径，y为转载机机身长度，z转载机单次推移最大长度；所述摄像机为获取实时视频图像的设备。
[0111] 当然，也可以采用其他的技术手段，来保证摄像机拍摄每帧图片覆盖转载机机头至机尾全貌，具体地，还可以进行以下步骤：
[0112] 步骤S51：识别实时视频图像中的煤矿转载机的实时位置；
[0113] 步骤S52：判断实时位置对应的移动危险区域是否全部显示在实时视频图像中；
[0114] 步骤S53：如果否，则发出移动摄像机的提醒信息；其中，所述摄像机，用于拍摄实时视频图像。
[0115] 值得一提的是，对于移动危险区域，可以通过以下步骤确定：
[0116] 步骤S61：根据实时视频图像，识别所述煤矿转载机的第一区域、煤壁的第二区域；
[0117] 步骤S62：将位于所述第一区域与所述第二区域之间，当所述第一区域向所述第二区域平移时扫过的区域确定为所述煤矿转载机对应的移动危险区域。
[0118] 特别地，可以将移动危险区域的长度设置为转载机机身长度，宽度设置为转载机到煤壁侧的距离(当然，该距离一直在随着煤矿转载机的推移变动)。利用图像识别算法识别转载机的位置和所占的转载机区域，从而利用得到的转载机区域确定移动危险区域，并用红色矩形框标记，用4个边框参数bx、by、bh、bw确定红色标记框的位置。bx、by是红色标记框中心点的坐标，bw、bh是红色标记框的长宽。该红色矩形框毗邻于煤矿转载机所在的区域，为移动危险区域。
[0119] 在上述具体实施方式的基础上，本实施例中，为了防止在煤矿转载机运行时进行煤矿转载机的推移，因此，可以在进行煤矿转载机是否运行的图像识别，具体地步骤如下：
[0120] 步骤S71：获取相邻的两张实时视频图像，得到第三图像、第四图像；
[0121] 步骤S72：识别所述第三图像中所述煤矿转载机输送的煤块第一图像区域、所述第四图像中所述煤矿转载机输送的煤块第二图像区域；
[0122] 步骤S73：判断所述煤块第一图像区域与所述煤块第二图像区域是否相同；如果否，则发出所述煤矿转载机正在运行的报警提醒。
[0123] 也就是说，如果识别到煤矿转载机的传送带在移动，那么说明煤矿转载机仍然在进行工作，当然，也可以对传送带上的煤料是否移动进行识别，来完成煤矿转载机是否运行的检测。具体地，可以利用目标检测算法识别转载机上运输的煤块，如果后一帧图片中识别的煤块区域与前一帧图片不同，则说明转载机是运行状态，系统将报警信息传输给声光报警器，声光报警器发出报警信号。如果识别到煤矿转载机处于停止状态，那么说明此时移动煤矿转载机对设备并无危害，可以继续后续步骤，识别危险区域是否有人，是否会对工作人员造成危害，从而确实是否发出报警信号或启动闭锁装置锁定设备，从而保证人员安全。
[0124] 请参考图8，图8为本发明又一具体实施方式提供的一种用于煤矿转载机推移的安全报警装置的组成示意图。
[0125] 本发明实施例提供一种用于煤矿转载机推移的安全报警装置800，包括：
[0126] 图像获取模块810，用于获取煤矿转载机所在位置的实时视频图像；
[0127] 移动判断模块820，用于利用实时视频图像判断所述煤矿转载机是否移动；
[0128] 危险区域确定模块830，用于如果所述煤矿转载机移动，则根据实时视频图像确定所述煤矿转载机对应的移动危险区域；
[0129] 人员危险判断模块840，用于判断所述移动危险区域是否有人；如果是，则发出安全报警信号。
[0130] 优选地，还包括：
[0131] 位置识别模块，用于根据实时视频图像识别所述煤矿转载机的初始位置、所述煤矿转载机移动后的实时位置；
[0132] 累积距离确定模块，用于将所述实时位置与所述初始位置间的距离确定为转载机累积移动距离M；
[0133] 判断提醒模块，用于判断所述转载机累积移动距离M与最大累积距离m的大小关系，得到判断结果；根据判断结果确定是否发出移动摄像机的提醒信息；
[0134] 其中，m＝x/2-y/2-z；x为摄像机实际拍摄范围直径，y为转载机机身长度，z转载机单次推移最大长度；所述摄像机为获取实时视频图像的设备。
[0135] 优选地，所述移动判断模块，包括：
[0136] 相邻图像获取单元，用于获取相邻的两张实时视频图像，得到第一图像、第二图像；
[0137] 位置识别单元，用于识别所述第一图像中的煤矿转载机的第一位置、所述第二图像中的煤矿转载机的第二位置；
[0138] 推移判断单元，用于判断所述第一位置与所述第二位置的差异是否超过预设范围；如果是，则判定所述煤矿转载机移动。
[0139] 优选地
[0140] 所述危险区域确定模块，包括：
[0141] 区域识别单元，用于根据实时视频图像，识别所述煤矿转载机的第一区域、煤壁的第二区域；
[0142] 危险区域确定单元，将位于所述第一区域与所述第二区域之间，当所述第一区域向所述第二区域平移时扫过的区域确定为所述煤矿转载机对应的移动危险区域。
[0143] 优选地，还包括：
[0144] 实时图像获取单元，用于获取相邻的两张实时视频图像，得到第三图像、第四图像；
[0145] 煤块区域识别单元，用于识别所述第三图像中所述煤矿转载机输送的煤块第一图像区域、所述第四图像中所述煤矿转载机输送的煤块第二图像区域；
[0146] 转载机工作判断单元，用于判断所述煤块第一图像区域与所述煤块第二图像区域是否相同；如果否，则发出所述煤矿转载机正在运行的报警提醒。
[0147] 优选地，还包括：
[0148] 转载机位置识别模块，用于识别实时视频图像中的煤矿转载机的实时位置；
[0149] 显示判断模块，用于判断实时位置对应的移动危险区域是否全部显示在实时视频图像中；
[0150] 移动提醒模块，用于如果判断实时位置对应的移动危险区域是否全部显示在实时视频图像中，则发出移动摄像机的提醒信息；其中，所述摄像机，用于拍摄实时视频图像。
[0151] 请参考图9，图9为本发明实施例提供的一种用于煤矿转载机推移的安全报警系统的组成示意图。
[0152] 第三方面，本发明实施例提供一种用于煤矿转载机推移的安全报警系统900，包括：安全报警装置910、摄像机920；
[0153] 所述摄像机920，用于煤矿转载机所在位置的移动危险区域的实时视频图像，并将实时视频图像传输到所述安全报警装置；
[0154] 所述安全报警装置910，用于实现如上述任一具体实施方式所述用于煤矿转载机推移的安全报警方法。
[0155] 请参考图10、图11、图12、图13，图10为本发明实施例提供的综采工作面作业人员危险施工图；图11为本发明实施例提供的综采工作面设备摄像头安装位置俯视图；图12为本发明实施例提供的综采工作面设备摄像头安装位置左视图；图13为本发明实施例提供的安全识别方法流程图。
[0156] 本发明实施例可以采用高清(720P)防爆摄像机作为摄像机108，获取实施食品图像，安装在煤矿转载机104中心上方顶板上，在顶板1052打锚杆钻孔，锚杆为煤矿现有螺纹钢锚杆或圆钢锚杆，锚杆杆体为Φ18mm×1500mm，锚固剂为z2360锚固剂一支，通过连接杆件将摄像机与锚杆连接，调整好角度后将摄像机固定。摄像机朝向底板1051方向，以能监测到整个转载机104机身及机身前后两米范围为准，保证摄像机能够监测到整个转载机104机身移动状态及转载机煤壁侧人员作业状态，摄像机108通过人工移动方式随工作面回采前移，每次安装摄像机108时必须保证摄像机108位于转载机104中心上方顶板上，监测区域及摄像机108安装位置如图所示。
[0157] 采煤机101在将煤层中的煤料采下后，由刮板输送机102将煤料运输到转载机104上，转载机104将煤料转送到运输顺槽105的皮带运输机109中运输出矿洞。回风顺槽位于煤料与转载机相对的一侧，液压支架103用于支撑和移动采煤机101、刮板输送机102等设备。当然，在本发明的一种实施例中，可以将摄像机108与煤矿转载机104的位置保持固定，具体地，可以将在煤矿转载机机身上固定支撑架，该支撑架的顶部安装摄像机108，从而，不用在移动煤矿转载机104后，再次移动摄像机108。
[0158] 为保证摄像头拍摄每帧图片覆盖转载机机头至机尾全貌，需设定转载机多次推移累计最大长度m米，当实际累计推移长度小于最大长度m米时，无需移动摄像头；当实际累计推移长度等于最大长度m米时，需移动一次摄像头。假设摄像头实际拍摄范围是x米，转载机机身长度是y米，转载机单次推移最大长度为z米，经推导转载机多次推移累计最大长度m如下所示： 也就是说，当累计推移的长度达到m米时，可以提示工作人员移动摄像机。
[0159] 当工作人员107在转载机104与煤层之间的预设检测区域1010时，摄像机108能够拍摄到该工作人员107并且将包括该工作人员的图像发送到安全报警装置910，安装报警装置910在识别到工作人员后，将发出报警信号。
[0160] 当安全报警装置910识别到图片中转载机的位置时，将转载机与煤层之间的区域用红色标记框标记，作为移动危险区域；然后根据一系列的实时视频图像来判断图片中的转载机是否移动，如果没有移动，则舍弃该一些列的图片，并结束。如果判断转载机的位置发生了移动，那么可以继续判断转载机是否处于运行之中，具体地，可以判断前后两帧实时视频图像中的每块区域是否相同；如果判断前后两帧实时视频图像中的每块区域不相同，那么说明转载机处于运行状态，那么这时需要发出报警信号；如果判断前后两帧实时视频图像中的每块区域相同，那么说明转载机处于停机状态，可以进一步地识别标记的移动危险区域中是否有人，如果没有人，那么此时推移转载机安全，可以舍弃该实时视频图像，并结束；如果存在作业人员，那么此时推移转载机不安全，需要发出报警信号。
[0161] 具体地，为了判断转载机是否移动，可用目标跟踪算法在每张图片中识别转载机，根据每张图片中转载机跟踪框的位置来判断转载机是否移动。具体，可从获取到的视频数据中的第一帧图像开始，依次对每帧图像(每一视频帧)进行转载机检测，一旦在第i帧图像中检测到转载机，则结束检测，1≤i
[0162] 此外，由于矿井下环境相对比较复杂，因此追踪算法必须能够克服井下干扰，并且运行速度不能太慢，为此，本实施例中提出，可采用高效卷积追踪算法进行转载机设备的追踪。具体地，可以在图片中人工标注出作业人员，利用卷积神经网络对标注框中的内容进行特征提取，从而识别判断图片的红色矩形框中是否有人。
[0163] 本发明实施例提供一种用于煤矿转载机推移的安全报警方法，通过图像识别的方式，识别实时视频图像的预设检测范围中是否有违规作业的人员，在危险的情况下进行发出安全报警信号，在煤矿转载机进行推移时，增强工作人员的安全，避免一时疏忽造成损失。
[0164] 请参考图14、图15，图14为本发明一种具体实施方式中所提供的一种用于煤矿转载机推移的安全报警设备的结构示意图；图15为本发明一种具体实施方式中所提供的一种计算机可读存储介质的结构示意图。
[0165] 本发明实施例提供用于煤矿转载机推移的安全报警设备1400，包括：
[0166] 存储器1410，用于存储计算机程序；
[0167] 处理器1420，用于执行所述计算机程序时实现如上述任一实施例中所述任一种用于煤矿转载机推移的安全报警方法的步骤。该计算机程序存储于存储器1410中的用于程序代码存储的空间中，该计算机程序有处理器1420执行时实现任一种本发明实施例中的方法。
[0168] 本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种具体实施方式所述任一种用于煤矿转载机推移的安全报警方法的步骤。
[0169] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置，设备和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0170] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0171] 作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0172] 另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0173] 集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，功能调用设备，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
