CN115251511A - 一种基于可配置式矿井安全帽的智能综采工作面巡检*** - Google Patents

Abstract

本发明属于井下巡检智能化领域，具体是一种基于可配置式矿井安全帽的智能综采工作面巡检***。包括巡检端、集控中心以及地面调度中心。所述的巡检端包括井下工作面的巡检工作人员佩戴的可配置式矿井安全帽。所述的集控中心包括可配置式矿井安全帽、防爆计算机以及Kinect相机。所述的地面调度中心包括头显VR设备、Kinect相机和服务器，地面调度中心工作人员通过头显VR设备对工作现场进行监控，在虚拟场景中观察综采设备的运行状况，井下的人员定位情况，以及位于其他两个地点工作人员的生理状况，进行虚拟会议时通过Kinect相机来进行人体跟踪，创建对应的虚拟人物。

Description

一种基于可配置式矿井安全帽的智能综采工作面巡检***

技术领域

本发明属于井下巡检智能化领域，具体是一种基于可配置式矿井安全帽的智能综采工作面巡检***。

背景技术

以工业高度网络化、大数据化、协同工作、分布式服务为特征的“互联网+矿业”是工业实现安全、高效、绿色、可持续发展的必由之路,也是工业发展的具有未来确定性的新方向，在此基础上，井下设备的智能化，综采工作面的可视化，提高井下工作的安全性，成为必然趋势。

当前，井下工作环境仍旧十分复杂，但井下巡检工作依旧是必要的，因此加强巡检端工作的安全性，高效性，智能化存在很大的意义。目前井下巡检人员工作时所佩戴的装备包括工作服,工作鞋,安全帽,矿灯，作为防护工具的安全帽在功能上存在着升级空间，因此本发明着眼于安全帽功能性的扩展，面向当前巡检工作中所面临的问题，例如，井上井下的远程沟通，巡检人员的工作定位，井下工作环境的监测，综采设备运行状况的监测的问题，本发明以此为方向增加其功能来为巡检工作智能化，高效化，安全化提供一种方法。

公开号CN112914188A的“一种集成LED矿灯的矿用安全帽”，包括矿用安全帽帽体，LED防爆灯组、防爆电池组、防爆导线和防爆充电口，其中，矿用安全帽帽体，包括帽壳、帽檐、抗震层、帽带和卡扣，帽带位于帽壳两侧，下方通过卡扣相连，帽檐内集成了LED防爆灯组和防爆开关，LED防爆灯组包括LED矿灯和灯罩，防爆电池组内为可充电锂电池，位于帽壳两侧，LED防爆灯组、防爆电池组和防爆充电口由防爆导线相连。

公开号 CN112690529A的“一种矿井安全帽”，所述矿井安全帽包括瓦斯浓度传感器、氧气浓度传感器、定位模块、控制器、报警器、无线通讯模块和语音播报器，通过瓦斯浓度传感器、氧气浓度传感器、定位模块检测当前位置的瓦斯浓度、氧气浓度和位置坐标，并通过无线通讯模块与矿井内其它人员携带的矿井安全帽实现自组网，进行各个位置的瓦斯浓度、氧气浓度的交互，当前位置的瓦斯浓度过大或氧气浓度过低时，进行报警，并结合其它位置的瓦斯浓度、氧气浓度和当前位置的位置坐标制定撤离路线，指导携带该矿井安全帽的工作人员的安全撤离。

上述方案中，加强了安全帽本身的功能，提高了危险预警能力，提高了煤矿工人工作效率，但并未加强智能巡检方面，在智能化方面有缺失。

公开号CN113331525A的“用于煤与瓦斯突出安全巡检装置”，包括安全帽、设置于安全帽上用于采集煤矿井下环境信息的摄像头以及设置于安全帽上用于调节摄像头位置的位置调节装置。井下巡检人员佩戴安全帽，并通过摄像头实时获取井下的图像信息。

上述方案中，提出了通过在巡检人员安全帽上加入摄像头，来获取数据，提高了巡检效率，利用安全帽作为摄像头的载体，可解放巡检人员的双手，便于巡检人员实时手动操作，但并不具有AR虚实融合的优势，在操作时人需要手动操作，存在风险，在智能化方面存在不足。

公开号CN111374388A的“一种AR安全帽”，包括安全帽本体，与安全帽本体连接的AR护目镜，AR护目镜包括护目镜本体，设于护目镜本体上的摄像拍照模块和光波导显示模块，护目镜本体前方设有电致变色膜，中部设有摄像拍照模块、光波导显示模块与控制模块连接；摄像拍照模块采集照片或视频信息；光波导显示模块驱动信号传输，将采集照片或视频信息显示；电致变色膜控制开关设于护目镜本体一侧，通过所述开关调节电致变色膜颜色。

上述方案主要是用于非井下施工现场，并且融入了虚拟交互的功能，但所述功能单一，在探索AR设备更加智能化使用方面，比如虚拟交互，协同工作方面存在不足，且不具备防爆要求，不能用于井下工作。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供一种基于可配置式矿井安全帽的智能综采工作面巡检***。

本发明采取以下技术方案：一种基于可配置式矿井安全帽的智能综采工作面巡检***去，包括巡检端、集控中心以及地面调度中心。

所述的巡检端包括井下工作面的巡检工作人员佩戴的可配置式矿井安全帽。

所述的集控中心包括可配置式矿井安全帽、防爆计算机以及Kinect相机，Kinect相机设置在集控中心工作人员的斜后方，对工作人员进行人体跟踪，生成三个虚拟人分别为采煤机监控虚拟人、液压支架监控虚拟人以及刮板输送机监控虚拟人；虚拟人通过仿生人脑的神经元计算机管理，分别对所监控的采煤机、液压支架、刮板输送机进行管理；虚拟人通过三维建模生成并与集控中心工作人员绑定，若设备运行时***发现异常，监控人员通过切换管理权限对其中任意一个虚拟人进行控制；集控中心工作人员使用防爆计算机对综采工作面采集到的信息进行整理汇总，连接调度中心和巡检端工作人员。

所述的地面调度中心包括头显VR设备、Kinect相机和服务器，地面调度中心工作人员通过头显VR设备对工作现场进行监控，在虚拟场景中观察综采设备的运行状况，井下的人员定位情况，以及位于其他两个地点工作人员的生理状况，进行虚拟会议时通过Kinect相机来进行人体跟踪，创建对应的虚拟人物。

可配置式矿井安全帽包括安全帽主体，安全帽主体上集成有AR眼镜、三维激光雷达、单片机控制器、瓦斯浓度传感器、前额传感器、报警器以及电源模块，AR眼镜与设置在井下设置无线基站信号连接，进行数据传输；三维激光雷达放置于安全帽顶部位置，用于采集周围的三维信息；单片机控制器与瓦斯浓度传感器和报警器相连，当瓦斯浓度传感器测得数据超过安全值，经AR眼镜将数据传回集控中心，报警器响起提醒巡检人员，集控中心工作人员在AR眼镜中生成撤离路线；前额传感器检测工作人员的血氧浓度、体温和心率，将测得的数据接入AR眼镜，供监测分析；所述的电源模块为其他结构提供能源。

安全帽主体上集成有非侵入式脑机接口，非侵入式脑机接口收集巡检人员的脑电信号，通过探测、记录、放大、传输运动神经元发放的神经冲动，配合安全帽额头部位设置的前额传感器，检测当前巡检人的精神是否集中，并将测得的数据接入AR眼镜。

AR眼镜上自带的深度相机，深度相机采集深度图像数据，与三维激光雷达采集的图像数据融合，在地面调度中心进行深度相机的校准和点云的拼接和优化得到点云模型，同时将三维场景通过无线网络传输到AR眼镜与集控中心。

AR眼镜上集成有惯性传感器，惯性传感器实时进行定位，将定位数据信息传到集控中心建立定位点图，定位点图上的点代表各巡检人员当前所处位置，由此建立定位***，当集控中心需要联系巡检人员时，通过点击点来进行通讯呼叫；在需要巡检人员确定井下某位置的情况时，通过定位***快速确定附近巡检人员，并通知其前往指定地点；当井下发生突发事故时，通过定位点图确认巡检人员位置，以及快速建立撤离路线，发送到巡检人员的AR设备上。

非侵入式脑机接口设置于安全帽内侧，线路置于夹层内。

单片机控制器、瓦斯浓度传感器以及报警器均位于安全帽夹层内，前额传感器位于安全帽内侧靠近额头部位。

一种基于可配置式矿井安全帽的智能综采工作面巡检***的使用方法。

S1：远程虚拟会议功能，进行会议时，分为三个地点，分别为地面调度中心顺槽集控中心和巡检人员所处位置；在视频会议中，巡检人员将复杂工况通过AR眼镜上自带的深度相机采集深度图像数据，与三维激光雷达采集的图像数据融合，经顺槽集控中心整理，传至地面调度中心服务器进行处理，在服务端进行深度相机的校准和点云的拼接和优化得到点云模型，同时服务器将三维场景通过无线网络传输到巡检端与顺槽集控中心；在巡检端，通过两名巡检人员协同合作，其中一位通过佩戴可配置式矿井安全帽将场景与另一位巡检人员同时扫描到虚拟场景中，经处理生成虚拟模型，被扫描的巡检人员置身于三维场景进行实时讲解；而在顺槽集控中心的工作人员同时也佩戴可配置式矿井安全帽，通过Kinect相机采集工作人员骨骼点数据，建立虚拟人模型，地面的工作人员同时头戴头显VR设备，通过使用面部、姿态和手势追踪技术，在虚拟场景中建立相应虚拟人物模型，虚拟人物实现动作与表情变化的简单交互，通过Kinect相机采集工作人员骨骼点数据，通过VR模拟的3D共享空间。

S2：智能监测、控制功能：通过井下综采设备装备的传感器与基于可配置式矿井安全帽的智能综采工作面巡检***各设备所采的数据传输到服务器，建立井下各部分的数字孪生体，实时更新信息，位于云端的数字孪生综采工作面，预先对实体综采设备的运行状况进行模拟预演，判断出最佳工况，实现预测截割。

S3：定位功能，通过AR眼镜自带的惯性传感器对各巡检人员进行定位，将数据信息传到顺槽集控中心建立定位点图，点图上的点代表各巡检人员当前所处位置，由此建立定位***，当顺槽集控中心需要联系巡检人员时，通过点击点来进行通讯呼叫；在需要巡检人员确定井下某位置的情况时，通过定位***快速确定附近巡检人员，并通知其前往指定地点；当井下发生突发事故时，通过定位点图确认巡检人员位置，以及快速建立撤离路线，发送到巡检人员的AR设备上，使巡检人员快速撤退，确保人员安全。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明使用AR眼镜的深度传感器与三维激光雷达配合使用，可以精确地扫描出煤层的变化情况与综采设备的实时位姿信息，为构建井下虚拟场景，实现实时监控，提供了便利，为后续实现综采设备自主截割提供了数据支持。

2.本发明接入定位点图***，有益于对井下生产工作调度安排，提升工作效率，节省人力成本；并且可以准确掌握现场人员的位置，一旦有突发情况发生时，救援人员可根据定位来判断相关人员的位置情况，采取及时的救援措施，提高救援工作的效率。

3.本发明加入AR眼镜实现了模拟现场虚拟会议功能，可以模拟出现场的实际情况，与其他工作人员之间实现了多维度，多层次信息交互，提高了井下的工作效率。

4.本发明加入脑机接口和前额传感器能更好的检测巡检人员的生理状况，提供人员的各项数据信息，实时监测处于井下恶劣环境中巡检人员的身体状况。实现巡检人员更高质量的巡检，体现以人为本的思想。

5.本发明在测量各设备之间如多台液压支架之间的相对位姿关系时具有良好效果，通过AR眼镜的深度相机与三维激光雷达采集的数据信息，为构建井下三维模型的构建与监控提供了一个新的角度，弥补了智能采矿物理***中布置的接触式传感器所缺失的重要信息。

6.本发明提出了一种更便捷的井下综采设备操控方法，通过采集信息建立的三维模型，工作人员可以在虚拟场景中控制综采设备的运行，对可能遇到的复杂工况进行干预，实现由虚到实的控制。

7.本发明提出使用虚拟形象对综采设备进行控制，使用三个虚拟人分别对采煤机，液压支架和刮板输送机进行监控，而这些虚拟人通过仿生人脑的神经元计算机管理，可以有效减少进行工作人员的数量，促进井下无人化的发展，从而实现煤矿的智能化开采。

附图说明

图1是本发明提供的一种集多种智能终端为一体的以人为本的可配置式矿井安全帽的组成框架图；

图2是本发明提供的一种集多种智能终端为一体的以人为本的可配置式矿井安全帽的主要功能图；

图3是本发明提供的一种集多种智能终端为一体的以人为本的可配置式矿井安全帽的结构设计图；

图4是本发明提供的一种集多种智能终端为一体的以人为本的可配置式矿井安全帽的侧视图；

图5是本发明提供的一种集多种智能终端为一体的以人为本的可配置式矿井安全帽的俯视图。

具体实施方式

本发明的目的是提供一种基于可配置式矿井安全帽的智能综采工作面巡检***，以实现井下工作人员在巡检时，通过该***间的协调配合，减少工作人员的操作流程，促进综采工作面智能化发展，通过集多种智能终端为一体可配置式矿井安全帽上配置的AR眼镜对采煤机和液压支架运行进行控制，通过AR眼镜自带的深度传感器进行数据采集，采集深度图像数据，并将所得数据传到顺槽集控中心，供工作人员分析建立三维模型；通过AR眼镜自带的IMU（惯性传感器）对巡检人员进行定位，产生井下定位点图；通过脑机接口，检测巡检人员的精神集中状态，由此来避免井下可能发生的一些由于巡检人员工作状态不集中的危险情况，并配合前额传感器检测巡检人员的血氧浓度，体温和心率，检测巡检人员的健康状态：通过三维激光雷达对液压支架，采煤机在巡检过程中对它们的位姿信息进行扫描，以雷达为原点,可以得到它们的坐标数据,脉冲激光不断地扫描,就可以得到综采设备上全部目标点的数据,用此数据进行成像处理后,就可得到精确的三维立体图像；通过传感器实时监测瓦斯浓度，监控井下周边环境。

在该***中除了协同检测各种数据外，还可以实现远程虚拟会议功能，在巡检人员面对井下复杂工况，无法自行判断时，通过可配置式矿井安全帽扫描复杂工况，传到顺槽集控中心的电脑，经整理传至地面调度中心服务器处，建立相关模型，位于三处的工作人员佩戴相关设备进入虚拟场景中，对工况进行讨论分析。

一种基于可配置式矿井安全帽的智能综采工作面巡检***，该***由巡检端、地面调度中心、顺槽集控中心三部分组成，以可配置式矿井安全帽为基础。

其中位于地面调度中心的工作人员通过佩戴HTC vive头显VR设备对工作现场进行监控，在虚拟场景中观察综采设备的运行状况，井下的人员定位情况，以及位于其他两个地点工作人员的生理状况，进行虚拟会议时通过Kinect相机来进行人体跟踪，创建对应得虚拟人物；地面调度中心在***中起到总控作用，在井下生产作业进行时，起到监控现场，决策的作用。

其中位于顺槽集控中心工作人员佩戴可配置式矿井安全帽进行监控工作，同时通过Kinect相机来进行人体跟踪，生成三个虚拟人，虚拟人通过仿生人脑的神经元计算机管理，分别对各部分需要监控和控制的设备进行管理。虚拟人的生成通过三维建模，与监控人员绑定，若设备运行时***发现异常，工作人员通过切换管理权限对其中任意一个虚拟形象进行简单的控制。顺槽集控中心工作人员使用防爆计算机对综采工作面采集到的信息进行整理汇总，起到协调工作面，连接调度中心和巡检端工作人员的作用。

其中位于井下工作面的巡检工作人员佩戴可配置式矿井安全帽进行巡检工作，工作过程中通过安全帽实现数据采集，定位，环境监测以及传输数据的功能，在井下出现难以解决的复杂工况时与地面调度中心、顺槽集控中心的进行远程虚拟会议。

以上三部分共同组成基于可配置式矿井安全帽的智能综采工作面***，协调配合。

本发明提到集多种智能终端为一体的可配置式矿井安全帽，包括安全帽主体1，AR眼镜2，非侵入式脑机接口3，三维激光雷达4，单片机控制器5，瓦斯浓度传感器6，前额传感器7，报警器8，电源模块9。

本发明中安全帽主体1为双层结构，中间部位为缓冲层，起到密封，防爆，减震的作用。

所述AR眼镜2采用HoloLens2，与安全帽主体1通过前后左右四个方向的卡钩进行连接固定，通过与各个基站连接，进行数据传输；为符合井下的防爆要求，AR眼镜2主体采用工程塑料包裹，镜片部位为使用透明材料,保证AR眼镜2的正常工作。并且在井下设置无线基站，来解决数据传输问题，并且可用来作为巡检人员与地面顺槽集控中心之间的通讯工具，可进行数据采集，进行远程视频会议，对综采设备进行监测控制。由于井下灰尘较多，为了防止灰尘遮挡眼镜镜片，保证巡检人员能有更好的视野，在井下各洞室设置AR设备清洗点。

***中的三部分共同组成基于可配置式矿井安全帽的智能综采工作面***，该***中具体功能有下面三方面：

一、远程虚拟会议功能，进行会议时，分为三个地点，分别为地面调度中心，顺槽集控中心，和巡检人员所处位置。在视频会议中，巡检人员将复杂工况通过AR眼镜上自带的深度相机采集深度图像数据，与三维激光雷达采集的图像数据融合，经顺槽集控中心整理，传至地面调度中心服务器进行处理，在服务端进行深度相机的校准和点云的拼接和优化得到点云模型，同时服务器将三维场景通过无线网络传输到巡检端与顺槽集控中心。在巡检端，可通过两名巡检人员协同合作，其中一位通过佩戴可配置式矿井安全帽将场景与另一位巡检人员同时扫描到虚拟场景中，经处理生成虚拟模型，被扫描的巡检人员置身于三维场景进行实时讲解；而在顺槽集控中心的工作人员同时也佩戴可配置式矿井安全帽，通过Kinect设备采集工作人员骨骼点数据，建立虚拟人模型，地面的工作人员同时头戴HTCvive头显VR设备，通过使用面部、姿态和手势追踪技术，在虚拟场景中建立相应虚拟人物模型，虚拟人物可以实现动作与表情变化等简单交互，通过Kinect设备采集工作人员骨骼点数据，通过VR模拟的3D共享空间，给人带来临场感，而丰富的肢体语言也可以提高会议的效率，为矿井工作提供便利。

二、智能监测，控制功能：通过井下综采设备装备的传感器与本发明***中各设备所采的数据传输到地面服务器，建立井下各部分的数字孪生体，实时更新信息，位于云端的数字孪生综采工作面，可以预先对实体综采设备的运行状况进行模拟预演，判断出最佳工况，实现预测截割。

巡检人员佩戴的可配置式矿井安全帽上的AR设备可从服务器中读取视觉与多传感器融合的位姿信息，将巡检工作人员接入数字孪生综采工作面，巡检人员可在AR眼镜中看到综采设备的实时数据变化，完成对工作面的 AR 可视化监测；其中位于顺槽集控中心的工作人员，头戴可配置式矿井安全帽，与巡检人员同时接入数字孪生平台，共享数据，在面对需要进行处理的工况时，可以通过其中的AR设备自带的UGUI、自然手势、语音、凝视的AR 交互功能在虚拟场景中对数字综采装备进行操控，从而对采煤机摇臂，液压支架进行统一调控；同时可在虚拟场景中生成多个虚拟形象，虚拟人通过仿生人脑的神经元计算机管理，分别对各部分需要监控和控制的设备进行管理。虚拟人的生成通过三维建模，与监控人员绑定，若设备运行时***发现异常，工作人员通过切换管理权限对其中任意一个虚拟形象进行简单的控制。

各巡检人员通过AR眼镜内置的可见光相机与深度传感器对生产现场智能巡检人员所属区域内的设备进行非接触式位姿测量，获取传感信息；其次可通过人眼观察判断综采设备信息，通过多种交互方式，对综采设备发出控制指令。

同时可通过AR眼镜与三维激光雷达采集到的点云数据，经集控中心统一整理，上传调度中心服务器，经服务器处理，构建出三维模型，再传回AR设备端，经AR设备识别出装备类型和型号，将虚拟数据叠加在真实装备上，虚实融合，提高采集数据的准确性，对于准确判断综采设备位姿信息具有很好的帮助。

三、定位功能，通过AR眼镜自带的IMU对各巡检人员进行定位，将数据信息传到顺槽集控中心建立定位点图，点图上的点代表各巡检人员当前所处位置，由此建立定位***，当顺槽集控中心需要联系巡检人员时，可通过点击点来进行通讯呼叫；在需要巡检人员确定井下某位置的情况时，可通过定位***快速确定附近巡检人员，并通知其前往指定地点；当井下发生突发事故时，通过定位点图确认巡检人员位置，以及快速建立撤离路线，发送到巡检人员的AR设备上，使巡检人员能快速撤退，确保人员安全。

所述虚拟会议功能的实现，其中位于顺槽集控中心和地面的工作人员的姿态识别通过一个Kinect相机来完成，然后利用算法来预测他们的骨骼姿态、全身节点，而逆向运动算法则计算出骨骼关节的角度。手势识别是基于头显的定制摄像头，会议软件采用zoom软件，直播方案基于OBS。

所述非侵入式脑机接口3设置于安全帽内侧，线路置于夹层内，当巡检人员佩戴安全帽时，可收集巡检人员的脑电信号，通过探测、记录、放大、传输运动神经元发放的神经冲动，配合安全帽额头部位设置的前额传感器，检测当前巡检人的精神是否集中，检测工作人员的血氧浓度，体温和心率，检测巡检人员的健康状态，以此来保证巡检人员是否精神不集中，身体状况是否良好，有助与保护井下人员的工作安全。

所述三维激光雷达4选用RS-LiDAR-16，放置于安全帽顶部位置，安全帽上留有接口，可用于设备的随时更换，该设备通常记录每个脉冲往返于物体的时间，或一个位置，作为三维轴上表示经度、纬度和高度的一个特定点。扫描仪将这些信息与三维可视化程序一起用于生成三维图像。发射的脉冲越多，图像就越密集和详细。经三维雷达扫描所得的点云图，传至调度中心，经调度中心服务器处理，对工况进行三维重建，且三维雷达的精度较高，层次细节丰富。对于井下确认综采设备位姿具有重要的意义。

所述单片机控制器5，瓦斯浓度传感器6，报警器8均位于安全帽夹层内，前额传感器7位于安全帽内侧靠近额头部位；单片机控制器4与瓦斯浓度传感器5和报警器7相连，当传感器测得数据超过安全值，经AR眼镜2将数据传回顺槽集控中心，并响起警报来提醒巡检人员，顺槽集控中心工作人员通过定位点图在巡检人员AR眼镜2中生成撤离路线，帮助巡检人员远离危险区域。前额传感器6与非侵入式脑机接口3将共同测得的数据接入AR眼镜2，供监测分析。

所述电源模块9位于安全帽后侧，为各部分提供能源支持。

上述电子器件除AR眼镜2，脑机接口3，与三维激光雷达4外都置于安全帽中间夹层中，线路由缓冲物包裹，提高密封和安全性。

本文中对本发明涉及各组成部分进行了阐述，以上具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，所描述的实施方法仅仅是本发明的一部分实施例，仅仅是示意性的，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种基于可配置式矿井安全帽的智能综采工作面巡检***， 其特征在于：包括巡检端、集控中心以及地面调度中心，

所述的巡检端包括井下工作面的巡检工作人员佩戴的可配置式矿井安全帽；

所述的集控中心包括可配置式矿井安全帽、防爆计算机以及Kinect相机，Kinect相机设置在集控中心工作人员的斜后方，对工作人员进行人体跟踪，生成三个虚拟人分别为采煤机监控虚拟人、液压支架监控虚拟人、刮板输送机监控虚拟人；虚拟人通过仿生人脑的神经元计算机管理，分别对所监控的采煤机、液压支架、刮板输送机进行管理；虚拟人通过三维建模生成并与集控中心工作人员绑定，若设备运行时***发现异常，监控人员通过切换管理权限对其中任意一个虚拟人进行控制；集控中心工作人员使用防爆计算机对综采工作面采集到的信息进行整理汇总，连接调度中心和巡检端工作人员；

所述的地面调度中心包括头显VR设备、Kinect相机和服务器，地面调度中心工作人员通过头显VR设备对工作现场进行监控，在虚拟场景中观察综采设备的运行状况，井下的人员定位情况，以及位于其他两个地点工作人员的生理状况，进行虚拟会议时通过Kinect相机来进行人体跟踪，创建对应的虚拟人物。

2.根据权利要求1所述的基于可配置式矿井安全帽的智能综采工作面巡检***， 其特征在于：所述的可配置式矿井安全帽包括安全帽主体（1），安全帽主体（1）上集成有AR眼镜（2）、三维激光雷达（4）、单片机控制器（5）、瓦斯浓度传感器（6）、前额传感器（7）、报警器（8）以及电源模块（9），

AR眼镜（2）与设置在井下设置无线基站信号连接，进行数据传输；

三维激光雷达（4）放置于安全帽顶部位置，用于采集周围的三维信息；

单片机控制器（4）与瓦斯浓度传感器（5）和报警器（7）相连，当瓦斯浓度传感器（5）测得数据超过安全值，经AR眼镜（2）将数据传回集控中心，报警器（7）响起提醒巡检人员，集控中心工作人员在AR眼镜（2）中生成撤离路线；

前额传感器（6）检测工作人员的血氧浓度、体温和心率，将测得的数据接入AR眼镜（2），供监测分析；

所述的电源模块（9）为其他结构提供能源。

3.根据权利要求2所述的基于可配置式矿井安全帽的智能综采工作面巡检***， 其特征在于：所述的安全帽主体（1）上集成有非侵入式脑机接口（3），非侵入式脑机接口（3）收集巡检人员的脑电信号，通过探测、记录、放大、传输运动神经元发放的神经冲动，配合安全帽额头部位设置的前额传感器，检测当前巡检人的精神是否集中，并将测得的数据接入AR眼镜（2）。

4.根据权利要求3所述的基于可配置式矿井安全帽的智能综采工作面巡检***， 其特征在于：所述的AR眼镜（2）上自带的深度相机，深度相机采集深度图像数据，与三维激光雷达（4）采集的图像数据融合，在地面调度中心进行深度相机的校准和点云的拼接和优化得到点云模型，同时将三维场景通过无线网络传输到AR眼镜（2）与集控中心。

5.根据权利要求4所述的基于可配置式矿井安全帽的智能综采工作面巡检***，所述的AR眼镜（2）上集成有惯性传感器，惯性传感器实时进行定位，将定位数据信息传到集控中心建立定位点图，定位点图上的点代表各巡检人员当前所处位置，由此建立定位***，当集控中心需要联系巡检人员时，通过点击点来进行通讯呼叫；在需要巡检人员确定井下某位置的情况时，通过定位***快速确定附近巡检人员，并通知其前往指定地点；当井下发生突发事故时，通过定位点图确认巡检人员位置，以及快速建立撤离路线，发送到巡检人员的AR设备上。

6.根据权利要求3所述的基于可配置式矿井安全帽的智能综采工作面巡检***，其特征在于：所述的非侵入式脑机接口（3）设置于安全帽内侧，线路置于夹层内。

7.根据权利要求2所述的基于可配置式矿井安全帽的智能综采工作面巡检***，其特征在于：所述的单片机控制器（5）、瓦斯浓度传感器（6）以及报警器（8）均位于安全帽夹层内，前额传感器（7）位于安全帽内侧靠近额头部位。

8.一种如权利要求5所述的基于可配置式矿井安全帽的智能综采工作面巡检***的使用方法，其特征在于：

S1：远程虚拟会议功能，进行会议时，分为三个地点，分别为地面调度中心顺槽集控中心和巡检人员所处位置；在视频会议中，巡检人员将复杂工况通过AR眼镜上自带的深度相机采集深度图像数据，与三维激光雷达采集的图像数据融合，经顺槽集控中心整理，传至地面调度中心服务器进行处理，在服务端进行深度相机的校准和点云的拼接和优化得到点云模型，同时服务器将三维场景通过无线网络传输到巡检端与顺槽集控中心；在巡检端，通过两名巡检人员协同合作，其中一位通过佩戴可配置式矿井安全帽将场景与另一位巡检人员同时扫描到虚拟场景中，经处理生成虚拟模型，被扫描的巡检人员置身于三维场景进行实时讲解；而在顺槽集控中心的工作人员同时也佩戴可配置式矿井安全帽，通过Kinect相机采集工作人员骨骼点数据，建立虚拟人模型，地面的工作人员同时头戴头显VR设备，通过使用面部、姿态和手势追踪技术，在虚拟场景中建立相应虚拟人物模型，虚拟人物实现动作与表情变化的简单交互，通过Kinect相机采集工作人员骨骼点数据，通过VR模拟的3D共享空间；

S2：智能监测、控制功能：通过井下综采设备装备的传感器与基于可配置式矿井安全帽的智能综采工作面巡检***各设备所采的数据传输到服务器，建立井下各部分的数字孪生体，实时更新信息，位于云端的数字孪生综采工作面，预先对实体综采设备的运行状况进行模拟预演，判断出最佳工况，实现预测截割；

S3：定位功能，通过AR眼镜自带的惯性传感器对各巡检人员进行定位，将数据信息传到顺槽集控中心建立定位点图，点图上的点代表各巡检人员当前所处位置，由此建立定位***，当顺槽集控中心需要联系巡检人员时，通过点击点来进行通讯呼叫；在需要巡检人员确定井下某位置的情况时，通过定位***快速确定附近巡检人员，并通知其前往指定地点；当井下发生突发事故时，通过定位点图确认巡检人员位置，以及快速建立撤离路线，发送到巡检人员的AR设备上，使巡检人员快速撤退，确保人员安全。

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