一种基于无线的全景视觉煤矿安全监控系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于无线的全景视觉煤矿安全监控系统，包括通过网络连接的监控设备和监控中心，监控设备包括有：带有全方位视频传感器的矿工帽，煤矿安全监控网络，所述矿工帽中的全方位视频传感器通过煤矿安全监控网络中的无线网络接人点与煤矿安全监控网络进行动态连接；所述监控中心包括定位跟踪服务器，监控服务器，定位跟踪服务器和监控服务器分别通过网络接入设备与煤矿安全监控网络进行连接。优点是：本系统配合有线和无线的通信方式传输图像、信息、指令和数据，实时获取传输井下实时全景视频图像，利用带有全方位视频传感器的矿工帽来绑定矿工身份信息，并利用绑定的信息将矿工的定位和跟踪服务整合到煤矿安全监控系统中。
【专利说明】一种基于无线的全景视觉煤矿安全监控系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种监控系统，尤其涉及一种基于无线的全景视觉煤矿安全监控系 统，属于计算机科学与【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 煤矿安全监测系统和井下人员定位系统在煤矿系统中已经得到广泛应用，但是并 没有对在井下作业的矿工信息，人员身份进行一对一的定位。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种基于无线的全景视觉煤矿安全监控系统。
[0004] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于无线的全景视觉煤矿安全 监控系统，包括通过网络连接的监控设备和监控中心，监控设备包括有：带有全方位视频传 感器的矿工帽，用于实时获取采矿区域内的视频图像并进行无线传输；煤矿安全监控网络， 用于以有线和无线的通信方式传输图像、信息、指令和数据；矿工帽中的全方位视频传感器 通过煤矿安全监控网络中的无线网络接人点与煤矿安全监控网络进行动态连接；监控中心 包括定位跟踪服务器，用于计算定位与跟踪佩戴着矿工安全帽的矿工在井下的位置；监控 服务器，用于监控煤矿环境安全、煤矿生产安全、煤矿机车运输安全及其人员安全；定位跟 踪服务器和监控服务器分别通过网络接入设备与煤矿安全监控网络进行连接。
[0005] 上述技术方案中，定位跟踪服务器内部安置有定位数据库，定位数据库用于绑定 矿工安全帽的佩戴者身份、矿工安全帽的无线全景摄像机的Mac地址、矿工安全帽内置的 无线全景摄像机的IP地址，矿工安全帽的全景摄像机接人的WAP的信息以及AP所处的井 下位置的信息。
[0006] 上述技术方案中，监控中心还包括用于记录全方位视频传感器传输过来的井下状 况的全景视频图像的录像存储服务器，录像存储服务器通过网络接入设备与煤矿安全监控 网络进行连接。
[0007] 上述技术方案中，全方位视频传感器包括无线全景摄像机和无线通信视频卡，无 线全景摄像机中的摄像机的视频线与无线通信视频卡的视频输入端口连接，无线全景摄像 机采集到的数据在无线通信视频卡内进行压缩编码，然后将压缩后的数字全景通过无线传 输方式发送出去。
[0008] 上述技术方案中，所述全方位视觉传感器包括以下模块： 视频采集模块，用于信息的采集； 视频压缩模块，用于将采集的信息进行转换和压缩； 网络访问控制模块，用于将压缩后的信息进行打包封装； 无线接人模块，用于将打包封装后的信息传送到无线网络上； 首先将视频采集模块摄像头采集到的全景模拟视频信息传送到视频压缩模块，然后视 频压缩模块通过A/D转换接口和视频压缩软件将视频信息转换为压缩标准的视频流，之后 将视频流再通过网络访问控制模块进行实时打包封装，之后将打包封装好的视频流通过无 线接人模块发送到无线网络上，最后监控中心的服务器从无线网络上接收视频数据，而全 景视频控制信息则从监控中心的视频监控服务器发出，经无线网络传到无线接人模块，再 由无线接人模块将访问控制指令传送到网络访问控制模块，最后网络访问模块将指令经视 频压缩模块传输至视频采集模块或直接传送至视频压缩模块。
[0009] 上述技术方案中，全方位视频传感器包括无线全景摄像机和无线通信视频卡，所 述无线全景摄像机至于矿工帽上部，所述无线通信视频卡固定于矿工帽内顶部空隙处。 [0010] 上述技术中，无线全景摄像机包括摄像头、一次折反射镜面和二次折反射镜面，摄 像头和一次折反射镜面固定于矿工帽上部，摄像头固定于一次折反射镜面的后面，二次折 反射镜面固定于位于矿工帽前端的保护罩内，一次折反射镜面留有一个可供摄像头拍摄到 一次折反射镜面前面视频信息的小孔A，二次折反射镜面也留有一个小孔B，小孔B内镶嵌 有广角镜头。
[0011] 上述技术中，无线全景摄像机的摄像头的在水平方向的成像范围为0-360°，垂直 方向的成像范围为0-250°，其中仰角的范围为10° -30°，俯角的范围为50° -70°。
[0012] 优选的，水平方向的成像范围为0-360°，垂直方向的成像范围2-230°，其中仰 角的范围为20-25°，俯角的范围为60-65°。
[0013] 优选的，矿工帽内顶部空隙处还固定有充电电源。
[0014] 由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比，具有的优点是：本系统配合有 线和无线的通信方式传输图像、信息、指令和数据，实时获取传输井下实时全景视频图像， 利用带有全方位视频传感器的矿工帽来绑定矿工身份信息，并利用绑定的信息将矿工的定 位和跟踪服务整合到煤矿安全监控系统中，该系统还解决了如何监控煤矿环境安全、煤矿 生产安全、煤矿机车运输安全和人员安全的问题，具有十分重要的应用价值和市场前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 附图1为一种基于WLAN的全景视觉煤矿安全监控系坑的网络拓扑图。
[0016] 附图2为全景视频图像的获取与无线传输的处理流程。
[0017] 附图3为矿工安全帽的结构图。
[0018] 以上附图中：1、充电电源，2、矿工帽，3、煤矿安全监控网络4、无线网络接人点，5、 定位跟踪服务器，6、监控服务器，7、定位数据库，8、录像存储服务器，9、无线全景摄像机， 10、无线通信视频卡，11、视频采集模块，12、视频压缩模块，13、网络访问控制模块，14、无线 接人模块，91、摄像头，92、一次折反射镜面，93、二次折反射镜面，94、保护罩，95、小孔A，96、 小孔B，97、广角镜头。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述。
[0020] 如附图1-3所述：一种基于无线的全景视觉煤矿安全监控系统，包括通过网络连 接的监控设备和监控中心，监控设备包括有：带有全方位视频传感器的矿工帽2,用于实时 获取采矿区域内的视频图像并进行无线传输；煤矿安全监控网络3,用于以有线和无线的 通信方式传输图像、信息、指令和数据；矿工帽2中的全方位视频传感器通过煤矿安全监控 网络3中的无线网络接人点(简称AP) 4与煤矿安全监控网络3进行动态连接，其中采用有 线网络通信的方式主要传输井下相对固定的场所和设备的信息，无线网络通信的方式主要 传输井下移动的场所、人员和设备的信息，煤矿安全监控网络3通过防火墙连接Internet 网，煤矿安全监控网络3可以看成矿区的信息高速公路，如附图3中最粗直线表示，各采矿 区内的AP4通过网络交换机与煤矿安全监控网络3的连接采用双绞线的方式，采矿区内的 各移动接人设备如附图3中的次粗直线所示，这种连接方式使得增加 AP4更容易，也使得矿 井加深后容易扩展无线网络的监控范围。
[0021] 监控中心包括定位跟踪服务器5,用于计算定位与跟踪佩戴着矿工安全帽2的矿 工在井下的位置；监控服务器6,用于监控煤矿环境安全、煤矿生产安全、煤矿机车运输安 全及其人员安全；定位跟踪服务器5和监控服务器6分别通过光纤的连接方式与煤矿安全 监控网络3进行连接，。
[0022] 定位跟踪服务器5内部安置有定位数据库7,定位数据库7用于绑定矿工安全帽2 的佩戴者身份、矿工安全帽2的无线全景摄像机的Mac地址、矿工安全帽内置2的无线全景 摄像机的IP地址，矿工安全帽2的全景摄像机接人的WAP的信息以及AP所处的井下位置 的信息。
[0023] 当某个AP4在矿工帽佩戴者要求建立连接（Association)时，简单网络管理协议 (简称sNMP)自动发出Association Trap信息通知定位跟踪服务器5,定位动作实时进行， 定位跟踪服务器5根据所接收到的Trap信息便可得知矿工安全帽2佩戴者出现在某AP4 附近；矿工安全帽2佩戴者断线或远离AP4时，AP4发送Disas-sociation Trap信息，矿工 安全帽2佩戴者接近另一个AP4,新的Association Trap被自动送出，再次启动新的定位动 作，确定佩戴者同时定位跟踪服务器5添加该矿工安全帽2佩戴者位置信息。
[0024] 监控中心还包括用于记录全方位视频传感器传输过来的井下状况的全景视频图 像的录像存储服务器8,录像存储服务器8通过光纤与煤矿安全监控网络3进行连接，录像 存储服务器8采用磁盘阵列存储，实现对录像文件的大容量存储，以便在矿井出现问题以 后调用以前的录像文件来查明原因。
[0025] 外部网络科通过矿区局域网连接监控中心，访问监控服务器6,间接或直接的访问 矿区内所有网络摄像机和其他网络检测设备。
[0026] 全方位视频传感器包括无线全景摄像机9和无线通信视频卡10,无线全景摄像机 9中的摄像机的视频线与无线通信视频卡10的视频输入端口连接，无线全景摄像机9采集 到的数据在无线通信视频卡10内进行压缩编码，然后将压缩后的数字全景通过无线传输 方式发送出去，压缩后的全景图像的分辨率为640*480像素。
[0027] 全方位视觉传感器包括以下模块： 视频采集模块11，用于信息的采集； 视频压缩模块12,用于将采集的信息进行转换和压缩； 网络访问控制模块13,用于将压缩后的信息进行打包封装； 无线接人模块14,用于将打包封装后的信息传送到无线网络上； 首先将视频采集模块11摄像头采集到的全景模拟视频信息传送到视频压缩模块12， 然后视频压缩模块12通过A/D转换接口和视频压缩软件将视频信息转换为压缩标准的视 频流，之后将视频流再通过网络访问控制模块13进行实时打包封装，之后将打包封装好的 视频流通过无线接人模块14发送到无线网络上，最后监控中心的服务器从无线网络上接 收视频数据，而全景视频控制信息则从监控中心的视频监控服务器发出，经无线网络传到 无线接人模块14,再由无线接人模块14将访问控制指令传送到网络访问控制模块13,最后 网络访问模块13将指令经视频压缩模块12传输至视频采集模块11或直接传送至视频压 缩模块12。
[0028] 本发明的无线全景摄像机中的视频压缩模块11采用H. 264/AVC压缩标准时无线 视频传输速率为1.8-2. 4Mbps，并且视频传输速率随着视频分辨率或帧率的降低而减小； 对于采用802. lib的AP的煤矿井下无线局域网，每个A4P能提供的最大带宽为11Mbps，因 此至少能同时传输5路H. 264/AVC标准压缩的分辨率为640*480像素和帧率为25帧/s的 视频数据。同时，所采用的无线全景摄像机9具有根据网络带宽自动调整视频帧率的功能， 一个AP4下可以部署更多的无线全景摄像机。
[0029] 全方位视频传感器包括无线全景摄像机9和无线通信视频卡10,所述无线全景摄 像机9至于矿工帽2上部，所述无线通信视频卡10固定于矿工帽2内顶部空隙处。
[0030] 无线全景摄像机9包括摄像头91、一次折反射镜面92和二次折反射镜面93,摄像 头91和一次折反射镜面92固定于矿工帽2上部，摄像头91固定于一次折反射镜面92的 后面，二次折反射镜面93固定于位于矿工帽2前端的保护罩94内，一次折反射镜面92留 有一个可供摄像头91拍摄到一次折反射镜92面前面视频信息的小孔A95,二次折反射镜面 93也留有一个小孔B96,小孔B96内镶嵌有广角镜头97。
[0031] 无线全景摄像机9的摄像头91的在水平方向的成像范围为0-360°，垂直方向的 成像范围为0-250°，其中仰角的范围为10° -30°，俯角的范围为50° -70°。
[0032] 全方位视频信息在一次折反射镜面92折反射后经二次折反射镜面93进行二次折 反射，然后通过一次折反射镜面92的小孔A95在摄像装置中成像；另外在一次折反射镜面 92正前方的实物通过广角镜头97在广角镜头97与摄像装置镜头之间成像-称为第一成像 点，该成像点通过一次折反射镜面92的小孔A95在摄像部件镜头在焦点处成像。通过这样 设计后的无线全景摄像机9消除了在二次折反射镜面后面的死角部分，优选的，水平方向 的成像范围为0-360°，垂直方向的成像范围2-230°，其中仰角的范围为20-25°，俯角的 范围为60-65°。
[0033] 矿工帽2内顶部空隙处还固定有充电电源1。矿工帽2具有保护矿工在危险工作 环境下头部免受物理外力直接打击，其中在矿工帽2内固定的充电电源1，供电时间可持续 5小时，保证照明时间，此充电电源采用的是充电电池供电。
[0034] 无线全景摄像机9和无线通信视频卡10构成了全景视频传输系统，系统通过无线 通信视频卡10将无线全景摄像机9采集到的全景视觉信息上传到监控中心。煤矿安全监 控网络3,则是用于传输监控网络中的图像、信息、指令和数据，可采用有线和无线等同络通 信方式.其中有线网络通信的方式主要传输井下相对固定的场所和设备的信息，而无线网 络通信的方式主要传输井下移动的场所、人员和设备的信息。
[0035] 由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比，具有的优点是：本系统配合有 线和无线的通信方式传输图像、信息、指令和数据，实时获取传输井下实时全景视频图像， 利用带有全方位视频传感器的矿工帽2来绑定矿工身份信息，并利用绑定的信息将矿工的 定位和跟踪服务整合到煤矿安全监控系统中，该系统还解决了如何监控煤矿环境安全、煤 矿生产安全、煤矿机车运输安全和人员安全的问题，具有十分重要的应用价值和市场前景。
【权利要求】
1. 一种基于无线的全景视觉煤矿安全监控系统，其特征在于：包括通过网络连接的监 控设备和监控中心，所述监控设备包括有：带有全方位视频传感器的矿工帽，用于实时获取 采矿区域内的视频图像并进行无线传输； 煤矿安全监控网络，用于以有线和无线的通信方式传输图像、信息、指令和数据； 所述矿工帽中的全方位视频传感器通过煤矿安全监控网络中的无线网络接人点与煤 矿安全监控网络进行动态连接； 所述监控中心包括定位跟踪服务器，用于计算定位与跟踪佩戴着矿工安全帽的矿工在 井下的位置； 监控服务器，用于监控煤矿环境安全、煤矿生产安全、煤矿机车运输安全及其人员安 全； 所述定位跟踪服务器和监控服务器分别通过网络接入设备与煤矿安全监控网络进行 连接。
2. 根据权利要求1所述的一种基于无线的全景视觉煤矿安全监控系统，其特征在于： 所述定位跟踪服务器内部安置有定位数据库，所述定位数据库用于绑定矿工安全帽的佩戴 者身份、矿工安全帽的无线全景摄像机的Mac地址、矿工安全帽内置的无线全景摄像机的 IP地址，矿工安全帽的全景摄像机接人的WAP的信息以及AP所处的井下位置的信息。
3. 根据权利要求1所述的一种基于无线的全景视觉煤矿安全监控系统，其特征在于： 所述监控中心还包括用于记录全方位视频传感器传输过来的井下状况的全景视频图像的 录像存储服务器，所述录像存储服务器通过网络接入设备与煤矿安全监控网络进行连接。
4. 根据权利要求1所述的一种基于无线的全景视觉煤矿安全监控系统，其特征在于： 所述全方位视频传感器包括无线全景摄像机和无线通信视频卡，所述无线全景摄像机中的 摄像机的视频线与无线通信视频卡的视频输入端口连接，无线全景摄像机采集到的数据在 无线通信视频卡内进行压缩编码，然后将压缩后的数字通过无线传输方式发送出去。
5. 根据权利要求4所述的一种基于无线的全景视觉煤矿安全监控系统，其特征在于： 所述全方位视觉传感器包括以下模块： 视频采集模块，用于信息的采集； 视频压缩模块，用于将采集的信息进行转换和压缩； 网络访问控制模块，用于将压缩后的信息进行打包封装； 无线接人模块，用于将打包封装后的信息传送到无线网络上； 首先将视频采集模块摄像头采集到的全景模拟视频信息传送到视频压缩模块，然后视 频压缩模块通过A/D转换接口和视频压缩软件将视频信息转换为压缩标准的视频流，之后 将视频流再通过网络访问控制模块进行实时打包封装，之后将打包封装好的视频流通过无 线接人模块发送到无线网络上，最后监控中心的服务器从无线网络上接收视频数据，而全 景视频控制信息则从监控中心的视频监控服务器发出，经无线网络传到无线接人模块，再 由无线接人模块将访问控制指令传送到网络访问控制模块，最后网络访问模块将指令经视 频压缩模块传输至视频采集模块或直接传送至视频压缩模块。
6. 根据权利要求1所述的一种基于无线的全景视觉煤矿安全监控系统，其特征在于： 所述全方位视频传感器包括无线全景摄像机和无线通信视频卡，所述无线全景摄像机至于 矿工帽上部，所述无线通信视频卡固定于矿工帽内顶部空隙处。
7. 根据权利要求6所述的一种基于无线的全景视觉煤矿安全监控系统，其特征在于： 所述无线全景摄像机包括摄像头、一次折反射镜面和二次折反射镜面，所述摄像头和一次 折反射镜面固定于矿工帽上部，所述摄像头固定于一次折反射镜面的后面，所述二次折反 射镜面固定于位于矿工帽前端的保护罩内，所述一次折反射镜面留有一个可供摄像头拍摄 到一次折反射镜面前面视频信息的小孔A，所述二次折反射镜面也留有一个小孔B，所述小 孔B内键嵌有广角镜头。
8. 根据权利要求7所述的一种基于无线的全景视觉煤矿安全监控系统，其特征在于： 所述无线全景摄像机的摄像头的在水平方向的成像范围为0-360°，垂直方向的成像范围 为0-250°，其中仰角的范围为10° -30°，俯角的范围为50° -70°。
9. 根据权利要求6-8中任意一项所述的一种基于无线的全景视觉煤矿安全监控系统， 其特征在于：所述矿工帽内顶部空隙处还固定有充电电源。
【文档编号】E21F17/18GK104104906SQ201410097140
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】梁峰, 翟冬 申请人:苏州恒和通信设备有限公司