[发明专利]一种基于机器视觉技术的激光矿井气体遥测方法

权利要求书

1.一种基于机器视觉技术的激光矿井气体遥测方法，其特征在于：所述方法将机器视觉技术和激光技术相结合，通过激光器发射激光实现对目标区域内某目标点的气体浓度进行测量，同时，通过对目标区域气体空间状态的激光视场成像和实时光谱数据的采集，将得到的视场图像和光谱数据通过相应的算法，分析得到气体浓度的动态变化趋势，并根据气体浓度的高低分布，分析得到风向，从而计算气体目标点气体的流动速度和预判下一时刻气体浓度，进行气体实时运动分析；

具体的遥测方法如下：

(1)设定矿井内气体浓度从突出到异常的预报警值和报警阈值；

(2)实时发送激光信号到待测目标区域，测量目标区域内目标点的气体流动速度以及目标点的气体浓度；

(3)采集目标气体被激光照射区域的图像和光谱信息，通过傅里叶变换，应用计算机数值分析方法，得到气体浓度的动态变化趋势，从而确定风向；

(4)根据目标点的气体浓度、风向变化规律、时间差推断得到某一时刻气体的浓度；

(5)记录每个时刻的气体浓度，并对下一时刻气体浓度进行预判，若判定下一时刻气体的浓度超过设定的预报警值时，对相应目标区域的气体进行预报警；

(6)若判定当前时刻的气体浓度超过设定的浓度阈值时，对相应目标区域的气体进行报警。

2.根据权利要求1所述的激光矿井气体遥测方法，其特征在于，所述的方法将气体的动态变化趋势在显示器上显示，且同一气体通过不同颜色来显示浓度的高低变化。

3.根据权利要求1所述的激光矿井气体遥测方法，其特征在于，所述的步骤(5)中，对下一时刻气体浓度进行预判的方法为：设在测量过程中风速不变，则气体浓度变化率保持不变，在t_A时刻的浓度表示为v_A，气体浓度从零时刻到t_A时刻的变化率表示为：设下一时刻t_A+1的气体浓度为ν_A+1，浓度变化率表示为：得出t_A+1时刻的气体浓度为：

4.根据权利要求1所述的激光矿井气体遥测方法，其特征在于，所述步骤(2)中，目标点气体浓度测量方法为：目标区域的气体选择性吸收接收到的激光信号，携带气体浓度的激光信号被转换为相应的电信号，并经过降噪和放大处理，提取出其中含有气体浓度信号的谐波信号，并最终反演出气体浓度值。

5.根据权利要求1所述的激光矿井气体遥测方法，其特征在于，所述步骤(2)中，目标点气体流动速度测量方法为：由于发出的激光信号的入射光频率与接收到的激光信号的散射光频率存在频率偏移，根据入射光与散射光的频差，通过计算得到气体流动速度。

6.根据权利要求1所述的激光矿井气体遥测方法，其特征在于，所述的遥测方法通过望远镜成像，将摄像头安装在望远镜目镜位置上，所述望远镜遥测获取不同距离目标区域的气体，得到的气体空间分布情况呈现在摄像头上，摄像头获取来自望远镜的图像信息。

7.根据权利要求6所述的激光矿井气体遥测方法，其特征在于，所述的遥测方法由光谱仪配合摄像头完成视场范围内的图像采集，摄像头获取得到的信息传递给光谱仪，光谱仪采集光谱数据，通过傅里叶变换，应用计算机数值分析方法，最终反演出视场范围内气体的空间状态浓度，并以彩色分布图的方式在显示屏上动态显示。

8.根据权利要求1所述的激光矿井气体遥测方法，其特征在于，所述的遥测方法设置有定位模块，实时反馈监测到的有害气体区域的位置信息，实现对有害气体区域的实时位置定位。