CN114510027A - 一种基于ar技术的井工煤矿设备巡检方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种基于AR技术的井工煤矿设备巡检方法，包括控制中心获取待巡检井下设备和井下人员的位置及实时状态信息，规划巡检任务和巡检路线；井下终端将巡检任务和巡检路线显示给井下人员；井下终端识别待巡检井下设备，生成井下设备问题界面图，将井下设备问题界面图显示给井下人员，其中，井下终端集成在安全帽上；若井下人员能自行解决井下设备问题，则井下终端拍摄并上传控制中心解决问题的视频；若井下人员不能自行解决井下设备问题，则井下终端从控制中心调取同类问题井下设备的解决方法，显示给井下人员；若控制中心没有同类问题井下设备的解决方法，则建立远程视频连接，通过远程指导解决井下设备问题。本发明还提出一种设备巡检装置。
Description
技术领域
本发明涉及井工煤矿技术领域，尤其涉及一种基于AR技术的井工煤矿设备巡检方法与装置。
背景技术
煤矿工人进入矿井进行巡检和维修，是煤矿日常生产经营中的重要环节，能够保证煤矿的稳定高效生产与安全运行。随着煤矿智能化水平不断提高，井下各种设备装置日趋复杂，如采煤工作面就需要采煤机、刮板输送机、液压支架等设备的协同运行。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：由于不同设备由不同单位负责研发与配套，每套设备都极为复杂，一旦出现设备故障或其它疑难问题，煤矿工人难以第一时间解决，往往需要联系相关设备研发单位的技术专家前来解决问题。这种模式严重影响了煤矿的生产效率。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种提升井下巡检效率的井工煤矿设备巡检方法。
本发明的第二个目的在于提出一种提升井下巡检效率的井工煤矿设备巡检装置。
为达到上述目的，第一方面，本发明提出的一种基于AR技术的井工煤矿设备巡检方法，包括：
控制中心获取待巡检井下设备和井下人员的位置及实时状态信息，规划巡检任务和巡检路线；
井下终端将巡检任务和巡检路线显示给井下人员；
井下终端识别待巡检井下设备，生成井下设备问题界面图，将井下设备问题界面图显示给井下人员，其中，井下终端集成在安全帽上；
若井下人员能自行解决井下设备问题，则井下终端拍摄并上传控制中心解决问题的视频；
若井下人员不能自行解决井下设备问题，则井下终端从控制中心调取同类问题井下设备的解决方法，显示给井下人员；
若控制中心没有同类问题井下设备的解决方法，则建立远程视频连接，通过远程指导解决井下设备问题。
与现有技术相比，1.本发明提供的基于AR技术的井工煤矿设备巡检方法，巡检流程与巡检任务数字化，动态规划巡检路线，从而降低巡检门槛，提高巡检效率，增强矿井生产的安全性；2.本发明方法可辅助井下巡检人员的实际识别结果对设备问题进行综合判断，提升对设备问题的识别效率与识别准确率；3.本发明方法能够根据设备型号与设备故障，从专家库智能匹配相应专家，通过专家远程对现场问题进行标注与指导，辅助巡检人员进行设备检修，从而降低巡检人员门槛，提升解决问题的效率。
根据本发明的一个实施例，一种基于AR技术的井工煤矿设备巡检方法还包括：
控制中心与所述井下设备和所述井下人员可通信地耦合，控制中心获取待巡检井下设备和井下人员的位置及实时状态信息，对至少一个所述井下设备建立巡检流程，其中每个巡检流程包括若干个巡检步骤；
响应于所述井下设备状态异常，控制中心重新规划巡检任务和巡检路线并将其显示给所述井下人员，其中，巡检路线是通过动态规划算法实现的；
井下终端将重新规划的巡检任务和巡检路线以虚拟画面的形式投射到所述井下人员眼前。
根据本发明的一个实施例，一种基于AR技术的井工煤矿设备巡检方法还包括：
井下终端识别待巡检井下设备的二维码，获取待巡检设备的状态信息，生成井下设备问题界面图，将井下设备问题界面图以虚拟画面的形式投射到所述井下人员眼前。
根据本发明的一个实施例，一种基于AR技术的井工煤矿设备巡检方法还包括：
井下终端接收所述井下人员的手势，获取拍摄视频的每一帧图像的深度信息，得到深度图；
根据每一帧深度图，捕获所述井下人员的手指关节的特征点，绘制出手指轮廓，识别指尖的位置信息；
将连续多帧深度图的之间位置信息进行颜色标注和连线，对所述井下设备的故障位置在视频中进行标注；
将带有标注信息的视频上传至所述控制中心。
根据本发明的一个实施例，一种基于AR技术的井工煤矿设备巡检方法，所述响应于所述井下设备状态异常包括：
响应于所述井下设备上安装的传感器采集的数据超过预设阈值，判定为井下设备状态异常。
根据本发明的一个实施例，一种基于AR技术的井工煤矿设备巡检方法，所述建立远程视频连接，通过远程指导解决井下设备问题包括：
根据井下设备的型号和问题，从控制中心的数据库中匹配本领域专家，通过视频或语音远程连接本领域专家。
第二方面，提供了一种基于AR技术的井工煤矿设备巡检装置，包括：
控制中心，用于获取待巡检井下设备和井下人员的位置及实时状态信息，规划巡检任务和巡检路线；
井下终端，用于将巡检任务和巡检路线显示给井下人员；以及识别待巡检井下设备，生成井下设备问题界面图，将井下设备问题界面图显示给井下人员，其中，井下终端集成在安全帽上；以及若井下人员能自行解决井下设备问题，则拍摄并上传控制中心解决问题的视频；以及若井下人员不能自行解决井下设备问题，则从控制中心调取同类问题井下设备的解决方法，显示给井下人员。
根据本发明的一个实施例，所述井下终端为AR眼镜，AR眼镜包括：
摄像头，用于获取所述井下设备的视频，识别所述井下设备，上传；
飞行时间传感器，用于测量物体与该飞行时间传感器之间的距离，获得图像的深度信息，对井下人员手势进行三维识别，提供虚拟画面与现实动作的交互；
微型投影仪，用于将视频和图像投影至井下人员眼中，其中，视频和图像与现实环境叠加。
根据本发明的一个实施例，还包括井上终端，井上终端与所述控制中心可通信地耦合，用于与本领域专家进行交互。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一实施例提出的基于AR技术的井工煤矿设备巡检方法的流程示意图。
图2是本发明一优选实施例提出的井工煤矿设备巡检方法的流程示意图。
图3是本发明一优选实施例提出的采煤机巡检步骤示意图。
图4是本发明一优选实施例提出的控制中心与远程专家、井下巡检人员的通信示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
图1是本发明一实施例提出的基于AR技术的井工煤矿设备巡检方法的流程示意图。
参见图1，一种基于AR技术的井工煤矿设备巡检方法控制中心，包括以下步骤：
步骤S102，获取待巡检井下设备和井下人员的位置及实时状态信息，规划巡检任务和巡检路线。
步骤S104，井下终端将巡检任务和巡检路线显示给井下人员。
步骤S106，井下终端识别待巡检井下设备，生成井下设备问题界面图，将井下设备问题界面图显示给井下人员，其中，井下终端集成在安全帽上。
步骤S108，若井下人员能自行解决井下设备问题，则井下终端拍摄并上传控制中心解决问题的视频。
步骤S110，若井下人员不能自行解决井下设备问题，则井下终端从控制中心调取同类问题井下设备的解决方法，显示给井下人员。
步骤S112，若控制中心没有同类问题井下设备的解决方法，则建立远程视频连接，通过远程指导解决井下设备问题。
通过上述步骤，本实施例方法将巡检流程与巡检任务数字化，动态规划巡检路线，从而降低巡检门槛，提高巡检效率，增强矿井生产的安全性；本发明方法可辅助井下巡检人员的实际识别结果对设备问题进行综合判断，提升对设备问题的识别效率与识别准确率；3.本发明方法能够根据设备型号与设备故障，从专家库智能匹配相应专家，通过专家远程对现场问题进行标注与指导，辅助巡检人员进行设备检修，从而降低巡检人员门槛，提升解决问题的效率。
在上述实施例的基础上，控制中心与井下设备和井下人员可通信地耦合。
在一些实施例中，步骤S102中，包括：
步骤S1021，步骤控制中心获取待巡检井下设备和井下人员的位置及实时状态信息，对至少一个井下设备建立巡检流程，其中每个巡检流程包括若干个巡检步骤。
步骤S1022，响应于井下设备状态异常，控制中心重新规划巡检任务和巡检路线并将其显示给井下人员，其中，巡检路线是通过动态规划算法实现的。
井下设备状态异常的界定标准为：井下设备上安装的传感器采集的数据超过预设阈值，判定为井下设备状态异常。
步骤S1023，井下终端将重新规划的巡检任务和巡检路线以虚拟画面的形式投射到井下人员眼前。
步骤S106中，包括：
步骤S1061，井下终端识别待巡检井下设备的二维码，获取待巡检设备的状态信息，生成井下设备问题界面图，将井下设备问题界面图以虚拟画面的形式投射到井下人员眼前。
在一些实施例中，步骤S112中，建立远程视频连接，通过远程指导解决井下设备问题包括：
根据井下设备的型号和问题，从控制中心的数据库中匹配本领域专家，通过视频或语音远程连接本领域专家。
在一些实施例中，步骤S112中，还包括：
S1121，井下终端接收井下人员的手势，获取拍摄视频的每一帧图像的深度信息，得到深度图。
S1122，根据每一帧深度图，捕获井下人员的手指关节的特征点，绘制出手指轮廓，识别指尖的位置信息。
S1123，将连续多帧深度图的之间位置信息进行颜色标注和连线，对井下设备的故障位置在视频中进行标注。
S1124，将带有标注信息的视频上传至控制中心。
基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出一种基于AR技术的井工煤矿设备巡检装置，包括：控制中心和井下终端。控制中心，用于获取待巡检井下设备和井下人员的位置及实时状态信息，规划巡检任务和巡检路线。控制中心通常设置在井上。井下终端，用于将巡检任务和巡检路线显示给井下人员；以及识别待巡检井下设备，生成井下设备问题界面图，将井下设备问题界面图显示给井下人员，其中，井下终端集成在安全帽上；以及若井下人员能自行解决井下设备问题，则拍摄并上传控制中心解决问题的视频；以及若井下人员不能自行解决井下设备问题，则从控制中心调取同类问题井下设备的解决方法，显示给井下人员。
作为一种可能实现的方式，井下终端为AR眼镜，AR眼镜包括：摄像头、飞行时间传感器和微型投影仪。其中，摄像头，用于获取井下设备的视频，识别井下设备，上传；飞行时间传感器(ToF传感器)，用于测量物体与该飞行时间传感器之间的距离，获得图像的深度信息，对井下人员手势进行三维识别，提供虚拟画面与现实动作的交互；微型投影仪，用于将视频和图像投影至井下人员眼中，其中，视频和图像与现实环境叠加。
可选地，为了能够使本领域专家移动式办公，本发明装置还包括井上终端，井上终端与控制中心可通信地耦合，用于与本领域专家进行交互。
下面结合一个优选实施例，对上述实施例中涉及到的内容进行说明。
参照图2，本优选实施例提供的基于AR技术的井工煤矿设备巡检方法，包括以下步骤：
S201，巡检人员佩戴并打开AR眼镜；
S202，控制中心推送巡检任务；
S203，巡检人员通过AR虚拟交互确认巡检任务；
S204，AR眼镜显示具体巡检路线，以及在每个巡检场地的巡检时间；
S205，AR眼镜显示需携带的巡检工具，提示巡检人员确认；
S205，巡检人员根据AR眼镜的实时导航，前往首个巡检场地；
S206，抵达巡检场地后，AR眼镜识别具体巡检设备的二维码，获取待巡检设备的状态信息；
S207，根据状态信息，AR眼镜将针对该设备的具体巡检步骤逐一推送给巡检人员，使巡检人员严格按照巡检步骤对设备各组件逐一进行检查；
S208，当核查出设备问题时，若巡检人员能自行解决，则AR眼镜拍摄并上传解决视频，供后续记录与查验；若巡检人员不能自行解决，则AR眼镜根据设备问题从数据库中调取解决方法，并推送给巡检人员；若推送后仍不能解决，或检索不到相关设备问题，则根据设备类型和故障类型，从数据库中检索相应专家，并建立远程视频连接，在专家指导下进行设备检修。通过AR眼镜的三维手势识别功能，巡检人员可利用手势对拍摄的设备虚拟画面进行标注和说明，并通过AR眼镜将带有标注的设备画面实时传输给远程专家。整个巡检流程中，AR眼镜会拍摄巡检视频并上传，确保巡检过程可溯源，巡检问题与解决方法可整理入数据库中。
若在进行某项巡检任务过程中，控制中心收到更高优先级的状态异常信息或报警信息，则会根据井下各巡检人员所处位置与各巡检人员的巡检任务执行进度，智能匹配到最优巡检人员，将新的高优先级巡检任务推送给该巡检人员，暂时中断并存档正在进行中的巡检任务，即返回到步骤S202。
图3是以采煤机为例的巡检步骤示意图。对于采煤机的巡检应按照顺序包括以下步骤：
S301，准备螺丝刀、扳手、万用表、润滑油等工具和材料；
S302，检查顶板支护、煤壁护帮等工作面情况；
S303，设备按照顺序依次停机停电；
S304，检查牵引部分电机、齿轮箱状态；
S305，检查截割部分电机、齿轮箱状态；
S306，检查电气连接情况，判断有无漏电风险；
S306，检查截割头状态，判断有无断齿、松动等情况；
S307，清理巡检现场，确认现场无遗留工具、材料等；
S308，恢复采煤机供电；
S309，采煤机重新运行。
上述操作步骤每一条均有更为具体细致的提示信息，如步骤S301，会根据采煤机实际情况，在提示信息中详细注明需要携带的螺丝刀型号、扳手型号、润滑油的量等具体信息，确保提示详尽，满足巡检需求。对每个装配流程都分别进行不同形态的推送，确保推送流程正确完善。螺丝刀型号、扳手型号、润滑油的量等具体信息，确保提示详尽，满足巡检需求。对每个装配流程都分别进行不同形态的推送，确保推送流程正确完善。
在巡检人员执行对采煤机的巡检任务过程中，当井下设备和人员所反馈的设备运行状态发生异常，控制中心会根据巡检任务完成进度和距离远近，实时向巡检人员示警并推送新的巡检任务与相应的巡检流程，同时会对当前正在进行的巡检任务进行简单的暂时性收尾和记录，待紧急任务处理完毕后，会返回到记录点，继续进行之前的巡检任务的剩余步骤。
图4是本发明一优选实施例提出的控制中心与远程专家、井下巡检人员的通信示意图。专家***利用数据库技术搭建，凡是涉及到巡检设备中相关问题的专家，都会录入到专家数据库中。同时，每个巡检设备所对应的常见巡检问题，也会归类录入巡检问题数据库中。根据数据库中每位专家的技术特点与擅长方向，将专家数据库与巡检问题数据库通过多对多的方式互相连接。当巡检人员判断出巡检问题类别后，AR眼镜端会根据数据库自动检索出与该巡检问题相适应的专家，并通过虚拟画面的形式投射到巡检人员眼前。巡检人员选择相应专家后，即可远程与专家建立视频联系，在远程视频指导下完成检修流程。
巡检人员与AR眼镜所生成的虚拟画面的交互是通过ToF传感器实现的。ToF传感器支持多种模式。在普通录制模式下，ToF传感器实时录制巡检视频并上传到控制中心；在手势标注模式下，ToF传感器在拍摄视频过程中，利用不同物距下反射光到达传感器时间不同的原理，实时获取所拍摄每一帧图像的深度信息。对每一帧深度图，利用三维手势识别技术可捕获手指关节的数十个特征点，进而绘制出手指轮廓，识别出指尖的位置信息。通过将连续多帧图片的指尖位置信息进行颜色标注和连线，即可在实时录制的视频中对故障位置进行标注，进而统一上传到控制中心，由控制中心将带有标注信息的视频流传递给专家端以及存档在本地服务器中。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种基于AR技术的井工煤矿设备巡检方法，其特征在于，包括：
控制中心获取待巡检井下设备和井下人员的位置及实时状态信息，规划巡检任务和巡检路线；
井下终端将巡检任务和巡检路线显示给井下人员；
井下终端识别待巡检井下设备，生成井下设备问题界面图，将井下设备问题界面图显示给井下人员，其中，井下终端集成在安全帽上；
若井下人员能自行解决井下设备问题，则井下终端拍摄并上传控制中心解决问题的视频；
若井下人员不能自行解决井下设备问题，则井下终端从控制中心调取同类问题井下设备的解决方法，显示给井下人员；
若控制中心没有同类问题井下设备的解决方法，则建立远程视频连接，通过远程指导解决井下设备问题。
2.根据权利要求1所述的一种基于AR技术的井工煤矿设备巡检方法，其特征在于，包括：
控制中心与所述井下设备和所述井下人员可通信地耦合，控制中心获取待巡检井下设备和井下人员的位置及实时状态信息，对至少一个所述井下设备建立巡检流程，其中每个巡检流程包括若干个巡检步骤；
响应于所述井下设备状态异常，控制中心重新规划巡检任务和巡检路线并将其显示给所述井下人员，其中，巡检路线是通过动态规划算法实现的；
井下终端将重新规划的巡检任务和巡检路线以虚拟画面的形式投射到所述井下人员眼前。
3.据权利要求1所述的一种基于AR技术的井工煤矿设备巡检方法，其特征在于，包括：
井下终端识别待巡检井下设备的二维码，获取待巡检设备的状态信息，生成井下设备问题界面图，将井下设备问题界面图以虚拟画面的形式投射到所述井下人员眼前。
4.据权利要求1所述的一种基于AR技术的井工煤矿设备巡检方法，其特征在于，包括：
井下终端接收所述井下人员的手势，获取拍摄视频的每一帧图像的深度信息，得到深度图；
根据每一帧深度图，捕获所述井下人员的手指关节的特征点，绘制出手指轮廓，识别指尖的位置信息；
将连续多帧深度图的之间位置信息进行颜色标注和连线，对所述井下设备的故障位置在视频中进行标注；
将带有标注信息的视频上传至所述控制中心。
5.据权利要求2所述的一种基于AR技术的井工煤矿设备巡检方法，其特征在于，所述响应于所述井下设备状态异常包括：
响应于所述井下设备上安装的传感器采集的数据超过预设阈值，判定为井下设备状态异常。
6.据权利要求1所述的一种基于AR技术的井工煤矿设备巡检方法，其特征在于，所述建立远程视频连接，通过远程指导解决井下设备问题包括：
根据井下设备的型号和问题，从控制中心的数据库中匹配本领域专家，通过视频或语音远程连接本领域专家。
7.一种基于AR技术的井工煤矿设备巡检装置，其特征在于，包括：
控制中心，用于获取待巡检井下设备和井下人员的位置及实时状态信息，规划巡检任务和巡检路线；
井下终端，用于将巡检任务和巡检路线显示给井下人员；以及识别待巡检井下设备，生成井下设备问题界面图，将井下设备问题界面图显示给井下人员，其中，井下终端集成在安全帽上；以及若井下人员能自行解决井下设备问题，则拍摄并上传控制中心解决问题的视频；以及若井下人员不能自行解决井下设备问题，则从控制中心调取同类问题井下设备的解决方法，显示给井下人员。
8.据权利要求7所述的一种基于AR技术的井工煤矿设备巡检装置，其特征在于，所述井下终端为AR眼镜，AR眼镜包括：
摄像头，用于获取所述井下设备的视频，识别所述井下设备，上传；
飞行时间传感器，用于测量物体与该飞行时间传感器之间的距离，获得图像的深度信息，对井下人员手势进行三维识别，提供虚拟画面与现实动作的交互；
微型投影仪，用于将视频和图像投影至井下人员眼中，其中，视频和图像与现实环境叠加。
9.据权利要求7所述的一种基于AR技术的井工煤矿设备巡检装置，其特征在于，还包括井上终端，井上终端与所述控制中心可通信地耦合，用于与本领域专家进行交互。
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