一种煤矿火灾烟雾监测系统技术领域
本发明涉及煤矿安全技术领域，尤其涉及一种煤矿火灾烟雾的监测系统。
背景技术
随着社会经济的进步和科学技术的发展，人们对煤矿安全也越来越重视。矿井下
的火灾是威胁人民财产和生命安全的重大灾害之一，其会造成巨大的经济损失和严重的社
会影响。
为了有效地监测煤矿井下的火灾发生情况，矿井中一般都配备有火灾监测器。然
而，传统的火灾监测器通常针对火焰进行监测，而在实际的火灾发生过程中，烟雾往往早于
火焰而产生。因此，如果能够对烟雾进行监测，能够更早地对火灾进行预警，有效地预防火
灾的发生，进而减少火灾所造成的经济损失及人员伤亡。
视觉是人类获取信息的重要手段之一，当前，基于计算机的视觉识别系统应用普
遍，但是尚未广泛应用于煤矿安全技术领域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤矿火灾烟雾的监测系统及监测方法，其能够更快地
对火灾初期产生的烟雾进行监测，从而更早地对火灾进行预警，有效地提高了煤矿的安全
系数。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种煤矿火灾烟雾的监测系统，包括烟雾图像采集单元、烟雾图像处理单元、信号传输
单元、控制单元和报警单元，其特征在于，所述烟雾图像采集单元包括CCD摄像头和视频采
集卡，所述烟雾图像处理单元包括预处理单元、烟雾特征提取单元和烟雾识别单元。
作为上述煤矿火灾烟雾的监测系统的优选方案，所述图像采集单元还包括承载摄
像头的云台。
作为上述煤矿火灾烟雾的监测系统的优选方案，所述CCD摄像头设置多个，分别安
装于胶带运输巷和偏远巷道中。
作为上述煤矿火灾烟雾的监测系统的优选方案，所述烟雾图像处理单元的运行通
过PC机完成。
作为上述煤矿火灾烟雾的监测系统的优选方案，所述预处理单元（21）包括图像增
强单元（211）和目标区域分割单元（212），所述图像增强单元（211）采用基于模糊逻辑的图
像增强，所述目标区域分割单元（212）采用基于混合高斯模型的识别算法。
作为上述煤矿火灾烟雾的监测系统的优选方案，所述烟雾特征提取单元（22）提取
烟雾的静态特征和/或动态特征，所述静态特征包括边缘特征和/或纹理特征，所述动态特
征包括漂移度、面积随机度和周长面积比中的至少一种。
作为上述煤矿火灾烟雾的监测系统的优选方案，所述信号传输单元为3G路由器。
作为上述煤矿火灾烟雾的监测系统的优选方案，所述控制单元包括网络交换机、
服务器和PC机。
作为上述煤矿火灾烟雾的监测系统的优选方案，所述报警单元是声音报警装置
和/或灯光报警装置。
本发明的有益效果为：
1. 本发明通过对火灾前期产生的烟雾进行识别和监测，能够更早地对火灾进行预警，
更有效地预防火灾的发生；
2. 本发明采用CCD摄像头实现烟雾的图像采集、处理和识别，基于计算机视觉的检测
技术克服了传统接触式探测器的缺点，系统简单、运行可靠，并且监测范围广、响应速度快、
抗干扰能力强；
3. 本发明利用计算机的图像识别功能，基于一定算法将烟雾图像进行增强和和目标
区域分割，创造性地提取了烟雾的静态特征和动态特征，通过对上述特征进行综合判定，实
现对烟雾的在线监测。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的一种煤矿烟雾监测系统的系统流程图；
图2是本发明具体实施方式提供的烟雾图像采集单元的安装示意图。
其中：
1：烟雾图像采集单元；2：烟雾图像采集单元；3：信号传输单元；4：控制单元；5：报警单
元；
11：CCD摄像头；12：视频采集卡；13：云台。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明提供了一种煤矿烟雾监测系统，用于监测煤矿火灾时的烟雾，
其主要包括烟雾图像采集单元1、烟雾图像采集单元2、信号传输单元3、控制单元4和报警单
元5等。所述烟雾图像采集单元1包括CCD摄像头11和视频采集卡12，所述CCD摄像头11用于
实时采集烟雾图像数据，所述视频采集卡12用于实现A/D转换，并将数字图像信号传入所述
图像处理单元2。所述烟雾图像处理单元2包括预处理单元21、烟雾特征提取单元22和烟雾
识别单元23，所述预处理单元21完成对烟雾图像的增强和目标区域的提取，所述烟雾特征
提取单元22实现对烟雾的静态特征和动态特征的提取，所述烟雾识别单元23通过融合加权
的算法实现对上述静态特征和动态特征的综合判定。所述信号传输单元3用于实时传输经
过处理后的不同监控位置的数字图像信号。所述控制单元4用于接收、存储来自不同监控位
置的实时数字图像信号，并对接收的实时数字图像信号进行处理，如果数字图像信号的处
理结果为监测到烟雾，则产生报警信号并发送至所述报警单元5，及时报警、排除险情。所述
报警单元5用于产生相应的报警信号。
如图2所示，进一步地，所述烟雾图像采集单元1还包括云台13，所述云台13主要用
于承载所述CCD摄像头11，以便对摄像方位进行调整，并与所述CCD摄像头11交互以调节视
频质量。
如图2所示，进一步地，为了便于监测多个不同位置，可以根据需要及现场环境设
置多个所述CCD摄像头11，分别安装于胶带运输巷和偏远巷道中，以实现对多个位置的实时
监控，并按照一定规律巡检。
进一步地，所述烟雾图像处理单元2的运行通过PC机24完成，它先对图像进行预处
理，随后对烟雾的特征进行提取，最后根据提取到的多个特征进行烟雾识别。
进一步地，由于矿下巷道中光线会实时变化，从而使得光照分布不均匀，为了更好
地突出有效的图像信息、减少干扰，所述预处理单元21包括图像增强单元211和目标区域分
割单元212，所述图像增强单元211采用基于模糊逻辑的图像增强，所述目标区域分割单元
212采用基于混合高斯模型的识别算法。
进一步地，所述烟雾特征提取单元22提取烟雾的静态特征和/或动态特征，所述静
态特征包括边缘特征和/或纹理特征，所述动态特征包括漂移度、面积随机度和周长面积比
中的至少一种。
进一步地，所述信号传输单元3可以是3G路由器31，用于实现视频图像的传输，同
时还能够将报警信息等发送给控制单元。
进一步地，所述控制单元4可以包括网络交换机41、服务器42和PC机43，以实现自
动化监控。
进一步地，所述报警单元5可以是声音报警装置51和/或灯光报警装置52，以产生
明显的报警信号。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的
原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术
人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入
本发明的保护范围之内。