专利名称：采用图像传感器的井下铁矿石生产运输信息自动识别系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及井下铁矿石生产运输信息自动识别和自动化仪表领域。
背景技术：
在矿山企业里，铁矿石挖掘人员的工作业绩是根据每班挖掘矿石量的多少与挖掘出矿石品位的高低来评定；矿车司机的工作业绩根据每班运输矿石趟数来评定，司机每班驾驶不同车号矿车，而且由于工作需要，在一个工作日里，司机可能会驾驶不同车号的矿车，到不同的川脉中装载矿石。即每辆矿车的驾驶司机不固定人员，每辆矿车的行驶路线不固定。目前，井下铁矿石生产运输信息主要由人工记录完成。由于每天矿石生产运输量大， 长期纸质的记录，影响工作生产效率，矿石生产运输任务调度能动性低，不能及时掌握的生产运输信息和根据生产运输信息制定优化工作计划，而且人工纸质记录的准确性将影响工人们的工作积极性和不利于生产运输信息的管理统计。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是为了克服目前矿石生产运输信息识别管理的不足，设计一种采用图像传感器的井下铁矿石生产运输信息自动识别系统，该系统结构简单，不影响井下铁矿石生产运输安全，信息识别准确快速，不影响现有生产运输，系统装置安装方便。该系统无须人工记录，减轻了工人劳动强度，提高了铁矿石生产运输效率，增强了矿石生产运输任务调度能动性。本实用新型所采用的技术方案是井下铁矿石生产运输信息识别系统，包括电子信息显示牌、光电控制开关、摄像头、工业控制计算机和显示器，电子信息显示牌安装在矿车上，光电控制开关安装在矿车行驶的巷道中，摄像头安装在靠近光电控制开关的巷道侧壁中，摄像头接至工业控制计算机，工业控制计算机上还接有显示器。进一步地，所述电子信息显示牌采用红色LED灯数字显示器，安装于矿车车头前端；电子信息显示牌的从外到内依次包括边框、显示平板和并排的数字部分，边框宽度为 10mm，数字部分距离边框10mm，每个数字的宽度为30mm，高度为70mm，每两个数字之间的间隔为IOmm0进一步地，所述光电控制开关包括相对的光电接收器和光电发射器。进一步地，所述工业控制计算机设有依次相连的高速A/D转换装置、图像预处理模块和图像储存模块，摄像头接至高速A/D转换装置。进一步地，所述电子信息显示牌上还接有数字输入键盘和车载电源。本实用新型的优点通过图像处理与模式识别技术实现系统完成矿石生产运输川脉信息、矿车号信息以及驾驶员信息的自动识别，无需停车记录信息，计算机自动记录信息，信息识别准确迅速，且便于计算机数据管理；本系统装置简单，安装方便，施工过程不影响铁矿石的正常生产运输，不影响井下铁矿石生产运输安全；改变了原有的人工信息记录方式，提高了铁矿石生产运输效率，增强了铁矿石生产运输任务调度能动性，降低了工人劳动强度；提高了矿山企业科学管理水平并逐步推进数字化矿山的建设，节约管理成本，提升矿山企业科技创新实力，深化矿山企业自动化程度，加大企业管理创新力度，该系统稍加改造还可应用于其他各类矿山，应用前景广阔。总之，本实用新型不影响矿石生产运输安全，设备安装方便，不影响现有生产运输工作，成本低，应用简单，稍加改造还可应用于其它各类矿山，应用前景广阔。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明
图1是井下铁矿石生产运输信息自动识别系统原理图；图2是井下铁矿石生产运输信息自动识别安装示意图；图3是铁矿石生产运输信息电子显示牌结构图；图4是识别系统软件界面效果图；图5是井下铁矿石生产运输线路图。附图1井下铁矿石生产运输信息自动识别系统原理图中，图像传感器为安装在巷道侧壁支架上的摄像头，支架的安装不影响矿车的正常行驶，而且便于电子信息显示牌图像的清晰采集，光电控制开关控制摄像头对电子信息显示牌图像采集动作，将川脉信息、矿车车号信息以及驾驶员信息通过数字编码处理，用同一结构的LED电子显示屏安装于每辆矿车车头前方，所获取的图像信号由高速A/D转换卡转换为数字图像信号，数字图像信号传输到微处理器图像预处理及储存模块中。电子显示牌图像通过图像预处理、图像分割定位和数字字符特征提取处理，传输到矿车信息电子显示牌识别系统中进行信息识别。附图2中，光电控制开关光电接收器1安装于巷道侧壁上，2为钢轨，矿车3装载铁矿石，电子信息显示牌4显示川脉号、矿车驾驶员号以及矿车号数字编码信息，光电控制开关光电发射器5与光电控制开关光电接收器1组合控制摄像系统采集图片动作，摄像头 6实现对行驶载矿矿车前端的电子信息显示牌图像采集动作，工业控制计算机7(内置高速 A/D转换卡9)实现对采集图片的处理、识别以及信息的存储等功能，显示器8实现对识别的川脉信息、矿车驾驶员信息、矿车车号信息以及识别时间等信息的实时显示，工业控制计算机7与显示器8放置在铁矿石生产运输信息调度室14中。其余部件为9.高速A/D转换装置，10.图像预处理模块，11.图像储存模块，12.数字输入键盘，13.车载电源，15.边框， 16.显示平板，17.数字部分。附图3矿石生产运输信息电子显示牌结构图中，采用八段数码管显示数字，数码管点亮颜色为红色，电子信息显示牌的边框采用黑色背景，边框宽度为定值10mm，电子信息显示牌数字之间间隔为10mm，电子信息显示牌数字与边框之间的间隔为10mm。
具体实施方式
本实用新型是利用数字图像处理及模式识别技术的井下铁矿石生产运输信息自动识别系统，该系统包括铁矿石生产运输信息显示装置4，光电控制开关，摄像系统6，矿车信息电子显示牌图像预处理10、储存系统11和电子信息显示牌信息识别系统五部分。矿石生产运输信息显示装置4显示川脉号、矿车号以及矿车驾驶员信息，光电开关控制摄像系统6对信息显示牌4的图片的采集动作，摄像系统6和矿车信息电子显示牌图像的采集、预处理10、储存11系统之间数据线或视频线连接，并进行信号传输，矿车信息显示牌图像采集、预处理10、储存系统11和电子信息显示牌信息识别系统之间通过通信接口连接和数据传输，摄像系统6采集矿车信息电子显示牌图像，所采集到的图像信号经矿车信息电子显示牌图像预处理10、储存系统11进行预处理和储存，将储存的图像传送至信息电子显示牌识别系统进行信息自动识别，动态显示矿石生产运输信息(川脉号、矿车号以及矿车驾驶员信息)O本实用新型将川脉信息，矿车车号信息，司机编号信息，采用统一编码的形式，制成统一规格的电子信息显示牌4，铁矿石生产运输信息电子显示牌4的结构如附图3所示， 每辆矿车车头前端固定位置安装统一规格的电子显示牌，驾驶室内安装电子显示牌数字输入键盘12，实现电子信息显示牌上信息的更改，电子显示牌装置电源为矿车中的照明电路 24V电源13。矿车车号信息数字编码固定显示与电子显示牌的前两位数字位置。矿车驾驶员工作时将自己的信息通过车载键盘12写入到矿车信息电子显示牌4中进行显示，矿车3 进入各川脉中装矿时，驾驶员将所在川脉号信息通过车载键盘12写入到信息电子显示牌4 中进行显示。井下铁矿石生产运输信息自动识别安装如附图2所示，铁矿石生产运输调度室14附近巷道侧壁上安装摄像头6，水平距离摄像头6的安装位置前端3米处安装光电控制开关。井下铁矿石生产运输信息自动识别系统原理图如附图1所示，矿石生产运输信息电子显示牌4同时显示矿车信息、驾驶员信息以及矿车信息，矿车3在经过信息自动识别区域时，矿车3触动光电控制开关动作，光电控制开光给工业控制计算机7 —个脉冲信号，计算机7控制摄像系统6对行驶的矿车3进行图像采集。摄像系统6采集得到含有矿石生产运输信息的电子显示牌照片，图片信号通过高速A/D转换装置9传输到微处理器(图像预处理模块)10及储存模块11中；电子显示牌图像通过图像预处理、图像分割定位和数字字符特征提取处理，传输到矿车信息电子显示牌识别系统中进行信息识别。铁矿石生产运输信息显示牌自动识别系统识别的川脉信息、矿车号信息以及驾驶员信息可与其他信息(如矿石重量、品位等信息)相关联。系统界面显示被识别矿车车号，司机姓名，川脉号等信息。 所有这些数据均存入数据库，以备查询统计。铁矿石生产运输信息数字识别程序包含如下功能图像预处理、图像分割定位和数字字符特征提取、电子信息显示牌数字的识别和计算。包含有这些功能的程序可以自行设计，也可借用同类通用程序实现。下面结合具体实施方式
进一步阐述本实用新型。井下铁矿石生产运输信息识别系统包括铁矿石生产运输信息显示装置4，光电控制开关，摄像系统6，矿车信息电子显示牌图像预处理10、储存系统11和电子信息显示牌信息识别系统(信息识别系统属于软件，安装在工业控制计算机7上)五部分。矿石生产运输信息显示装置4显示川脉号、矿车号以及矿车驾驶员信息，光电开关控制摄像系统6对信息显示牌图片的采集动作，摄像系统6和矿车信息电子显示牌图像的采集(图像采集系统属于软件，安装在工业控制计算机7上)、预处理10、储存系统11之间通过数据线或视频线连接，并进行信号传输，矿车信息显示牌图像采集、预处理10、储存系统11和电子信息显示牌信息识别系统之间通过通信接口连接并进行数据传输，摄像系统6采集矿车信息电子显示牌图像，所采集到的图像信号经矿车信息电子显示牌图像预处理10、储存系统11进行预处理和储存，将储存的图像传送至信息电子显示牌识别系统进行信息自动识别，动态显示矿石生产运输信息(川脉号、矿车号以及矿车驾驶员信息)。铁矿石生产运输信息显示装置4的特点(1)铁矿石生产运输信息数字编码处理。矿石生产运输信息编码包括川脉号(铁矿石装载位置信息)数字编码，矿车号信息数字编码，矿车驾驶员信息数字编码。(2)铁矿石生产运输信息电子显示牌结构统一。信息电子显示牌数字选用红色 LED灯显示，电子信息显示牌的边框采用黑色背景，边框宽度为定值10mm，电子信息显示牌数字之间间隔为10mm，电子信息显示牌数字与边框之间的间隔为10mm。(3)矿石生产运输信息电子显示牌安装位置固定统一。矿石生产运输信息电子显示牌4安装于矿车3的车头前端，保证不影响矿车驾驶员的驾驶视线。所述的光电控制开关，控制摄像系统6对信息显示牌图片的采集动作，光电控制开关安装于矿车行驶巷道中，光电控制开关发射器5安装于巷道正顶部支架上，光电控制开光接收器1安装于巷道的侧壁上。矿车3行驶到信息识别区域，矿车3车头隔断光电控制开关的信号接收，光电控制开关产生一个脉冲信号给工业控制计算机7，计算机7控制摄像系统6进行图像采集动作，获取铁矿石生产运输信息电子显示牌图片。所述的铁矿石生产运输信息自动识别系统，包含铁矿石生产运输信息数字识别程序，包含如下功能图像预处理、图像分割定位和数字字符特征提取、电子信息显示牌数字的识别和计算。铁矿石生产运输信息自动识别系统的特征包括每辆矿车车头前端安装统一规格的电子显示牌4，驾驶室内安装电子显示牌数字输入键盘12，电子显示牌装置电源13为矿车中的照明电路MV电源。矿车车号信息数字编码固定显示于电子显示牌4的前两位数字位置。铁矿石生产运输调度室14附近巷道侧壁上安装摄像头6，水平距离摄像头6的安装位置前端3米处安装光电控制开关。矿车驾驶员工作时将自己的信息通过车载键盘12写入到矿车3上安装的信息电子显示牌4中进行显示，矿车3进入各川脉中装矿，驾驶员将所在川脉号信息通过车载键盘12写入到信息电子显示牌4中进行显示。矿石生产运输信息电子显示牌4同时显示矿车信息、驾驶员信息以及川脉信息；矿车3在经过信息自动识别区域时，矿车3触动光电控制开关动作，光电控制开光给工业控制计算机7 —个脉冲信号，计算机7控制摄像系统6对行驶的矿车3进行图像采集。摄像系统3采集得到含有矿石生产运输信息的电子显示牌照片，图片信号通过高速A/D转换装置9传输到微处理器图像预处理模块10及储存模块11中。电子显示牌图像通过图像预处理、图像分割定位和数字字符特征提取处理，传输到矿车信息电子显示牌识别系统中进行信息识别。井下铁矿石生产运输信息主要包含川脉号信息、矿车车号信息以及矿车驾驶员信息。采用数字编码形式可以减少计算机处理信息量，便于提高系统处理速度。采用数字编码将川脉信息、矿车车号信息以及司机编号信息编码为数字形式，制成统一规格的电子信息显示牌。由于巷道中光线较暗，为了突出显示效果，减少字符之间的相互干扰，字符之间的距离取较大比较好，信息显示牌4的结构尺寸较大比较好，但矿车3车头前端安装位置有限，显示牌4尺寸过大将影响司机的视线，造成一定的安全隐患，设计的铁矿石生产运输信息电子显示牌4结构如附图3所示，规定电子信息显示牌4的尺寸(含边框)为270 X 1 IOmm较合理。每辆矿车3车头前端固定位置安装统一规格的LED电子显示牌，LED电子显示管点亮颜色为红色，在巷道中，字符点亮颜色为红色与周围的灰色、黑色环境色形成对比，有利于字符的识别，同时在矿车车头信息显示牌采用红色显示，给巷道中的工作工人以警示， 以提高安全性。驾驶室内安装电子显示牌数字输入键盘12，实现电子信息显示牌4上信息的更改，矿车中的照明电路MV电源13为电子显示牌装置4供电。矿车车号信息数字编码固定显示与电子显示牌的前两位数字位置。井下铁矿石生产运输信息自动识别安装如附图2所示，铁矿石生产运输调度室14附近巷道侧壁上安装摄像头6，水平距离摄像头6安装位置前端3米处安装光电控制开关。矿车驾驶员工作时将自己的信息通过车载键盘12写入到矿车3上安装的信息电子显示牌4中进行显示，矿车3进入各川脉中装矿，驾驶员将所在川脉号信息通过车载键盘12写入到信息电子显示牌4中进行显示。矿石生产运输信息电子显示牌4同时显示川脉信息、驾驶员信息以及矿车信息。矿车3在经过信息自动识别区域时，矿车3触动光电控制开关动作，光电控制开光给工业控制计算机7 —个脉冲信号，计算机7控制摄像系统6对行驶的矿车3进行图像采集。摄像系统6采集得到含有矿石生产运输信息的电子显示牌照片，图片信号通过高速A/ D转换装置9传输到微处理器图像预处理模块10及储存模块11中。电子显示牌图像通过图像预处理、图像分割定位和数字字符特征提取处理，传输到矿车信息电子显示牌识别系统中进行信息识别，井下铁矿石生产运输信息自动识别系统原理如附图1所示。铁矿石生产运输信息显示牌自动识别系统识别的川脉信息、矿车号信息以及驾驶员信息可与其他信息(如矿石重量、品位等信息)相关联。识别系统软件界面效果图如附图4所示，系统界面显示被识别矿车车号，司机姓名，川脉号等信息。所有这些数据均存入数据库，以备查询统计。实施例1)矿车生产运输信息电子显示牌4
车号驾驶员号川脉号由于井下矿车车辆数、川脉数以及矿车驾驶员数目有限，各数目不到不大于一百， 因此采用两位数字表示车号、驾驶员号以及川脉号能满足系统要求。编码的定义车号K01-K15对应的编号为01-15，即01号对应KOl车，08号对应Κ08车。矿车车号与矿车对应，将每辆矿车的矿车编号固化到每辆矿车的信息电子牌车号显示位置中。司机号对所有的机车司机数字编号。若有三十名司机。这编号为01-30。假设领到10号的司机叫张三。则在计算机中10就对应张三。川脉号现在的川脉编号为601-621。其中涉及区域分类，需要对川脉号进行数字编号处理，如定义川脉号621为编码11。2)川脉信息数字编码井下生产运输信息识别工作是实现铁矿石装载位置(川脉号)、装载铁矿石矿车车号以及矿车驾驶员信息的自动识别管理。因此系统需要识别的信息包括矿车车号，司机姓名，川脉号与区号。从矿车运输线路图可以看出，川脉数为18个。区域分为两个东区，西区以及张余大巷区。川脉号601，603，605，607，609，611，613，615，617，619，621属于西区，川脉号606，608，610，612，614，616，618属于西区。张余大巷区单独统计。由于川脉号数目不可能多余3位数，因此为了显示简单，减少图像处理的计算量，对川脉号的编码采用二位数编码。川脉号编码表
权利要求1.采用图像传感器的井下铁矿石生产运输信息自动识别系统，其特征在于包括电子信息显示牌(4)、光电控制开关、摄像头(6)、工业控制计算机(7)和显示器(8)，电子信息显示牌(4)安装在矿车(3)上，光电控制开关安装在矿车(3)行驶的巷道中，摄像头(6)安装在靠近光电控制开关的巷道侧壁中，摄像头(6)接至工业控制计算机(7)，工业控制计算机 (7)上还接有显示器(8)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于电子信息显示牌(4)采用红色LED灯数字显示器，安装于矿车C3)车头前端；电子信息显示牌(4)的从外到内依次包括边框(15)、 显示平板(16)和并排的数字部分(17)，边框(15)宽度为10mm，数字部分(17)距离边框 (15) 10mm，每个数字的宽度为30mm，高度为70mm，每两个数字之间的间隔为10mm。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于光电控制开关包括相对的光电接收器(1) 和光电发射器(5)。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于工业控制计算机(7)设有依次相连的高速A/D转换装置(9)、图像预处理模块(10)和图像储存模块(11)，摄像头(6)接至高速A/ D转换装置(9)。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于电子信息显示牌(4)上还接有数字输入键盘(12)和车载电源(13)。
专利摘要本实用新型提出了一种采用图像传感器的井下铁矿石生产运输信息自动识别系统，其包括电子信息显示牌(4)、光电控制开关、摄像头(6)、工业控制计算机(7)和显示器(8)，电子信息显示牌(4)安装在矿车(3)上，光电控制开关安装在矿车(3)行驶的巷道中，摄像头(6)安装在靠近光电控制开关的巷道侧壁中，摄像头(6)接至工业控制计算机(7)，工业控制计算机(7)上还接有显示器(8)。本实用新型不影响矿石生产运输安全，设备安装方便，不影响现有生产运输工作，成本低，应用简单，稍加改造还可应用于其它各类矿山，应用前景广阔。
文档编号G06Q10/00GK202110563SQ201120179210
公开日2012年1月11日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者何锡进, 刘康, 徐劲力, 曾雪宁, 王龙, 白俊江, 陈智磊, 韩少军 申请人:武汉理工大学