一种矿用摄像仪及煤矿监控系统的制作方法

1.本发明涉及摄像设备技术领域，特别涉及一种矿用摄像仪及煤矿监控系统。


背景技术：

2.视频监控系统是智能化采煤工作面的重要组成部分，煤矿井下作业因为远离地面，地形复杂环境恶劣，且容易发生事故。利用远程视频监控系统，地面监控人员可以直接对井下情况进行实时监控，不仅能直观地监视和记录井下工作现场的安全生产情况，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手影像资料。
3.煤矿综采工作面智能控制中，在工作面中每组(6个)支架配置一个智能摄像仪，可确保工作面视频的全方位覆盖，通过顺槽集控中心交换机将视频数据接入顺槽集控中心主机，在顺槽集控中心显示屏上显示工作面实时视频。
4.目前的用于综采工作面的云台摄像仪很少，多数还在用固定式摄像仪，可视范围小，一般在100度左右，监控死角大；另外还有一类摄像仪的解决方案的直接给球型摄像仪内芯加外壳的做法，这类产品视角相对较大，但一般无法进行自除尘。少数厂家用于综采工作面的摄像仪带有水平旋转功能，但俯仰角功能不具备，不能有效覆盖现场状况。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种矿用摄像仪及煤矿监控系统，主要目的在于解决目前矿用摄像仪存在的监控死角大以及不能自清洁的技术问题。
6.为解决上述问题，一方面，本技术提供一种矿用摄像仪，包括：
7.基座；
8.支撑环，转动设置于所述基座上，所述支撑环可相对于所述基座作360度水平转动，所述支撑环上设置有保护罩；
9.摄像头，转动设置于所述支撑环上，所述摄像头位于所述保护罩内，所述摄像头可相对于所述支撑环作俯仰转动，所述俯仰转动的角度在60
°‑
90
°
之间；
10.清洁机构，设置于所述基座，所述清洁机构与所述保护罩的外表面抵接，所述支撑环转动时，所述清洁机构摩擦所述保护罩以清洁所述保护罩。
11.可选地，所述矿用摄像仪还包括减振机构，所述减振机构设置于所述基座背向所述支撑环的一侧。
12.可选地，所述支撑环与所述基座之间设置有第一阻尼器，所述摄像头与所述支撑环之间设置有第二阻尼器；
13.所述清洁机构转动设置于所述基座，所述清洁机构与所述基座之间设置有第三阻尼器，所述第三阻尼器的阻尼值大于所述第一阻尼器的阻尼值。
14.可选地，所述保护罩上正对所述摄像头处开设有拍摄口，所述拍摄口处封装有透明的保护板。
15.可选地，所述矿用摄像仪还包括控制系统，所述控制系统包括电源模块、控制模
块、第一驱动模块、第二驱动模块以及通信模块；
16.所述电源模块分别连接外部电源及所述控制模块，所述电源模块用于给所述控制模块提供恒压电源；
17.所述第一驱动模块分别连接所述控制模块和所述支撑环，所述第一驱动模块用于在所述控制模块控制下驱动所述支撑环转动；
18.所述第二驱动模块分别连接所述控制模块和所述摄像头，所述第二驱动模块用于在所述控制模块控制下驱动所述摄像头转动；
19.所述通信模块分别与所述摄像头和外接交换机通信连接，所述通信模块用于将视频数据通过所述交换机传输到外部环网。
20.可选地，所述第一驱动模块包括方位电机和方位编码器，所述方位电机和所述方位编码器均与所述控制模块电连接，所述方位电机与所述支撑环连接，所述方位编码器用于向所述方位电机输出转动角度，所述方位电机用于驱动所述支撑环转动。
21.可选地，所述第二驱动模块包括俯仰电机和俯仰编码器，所述俯仰电机和所述俯仰编码器均与所述控制模块电连接，所述俯仰电机与所述摄像头连接，所述俯仰编码器用于向所述俯仰电机输出俯仰角度，所述俯仰电机用于驱动所述摄像头俯仰转动。
22.可选地，所述通信模块通过以太网与所述摄像头和所述交换机通信连接。
23.可选地，所述电源模块为本安型电源模块，所述电源模块内设置有双重稳压电路。
24.另一方面，本技术提供一种煤矿监控系统，包括如上述任一方案所述的矿用摄像仪，还包括设置顺槽集控系统，所述顺槽集控系统包括集控中心主机和交换机，所述交换机分别与所述矿用摄像仪和所述集控中心主机通信连接，所述集控中心主机用于通过所述矿用摄像仪采集采煤工作面视频数据并控制所述矿用摄像仪的工作。
25.本技术的有益效果为：
26.本技术提供的矿用摄像仪能够在水平方向转动360度并在竖直方向上俯仰转动60度到90度，从而实现对采煤工作面中电液控系统的360度全景监控，突破了传统摄像仪可视范围小的局限，为煤矿安全生产监控、现场少人、无人作业提供了技术装备保障，提高了煤矿生产的安全性。且本摄像仪具备清洁机构，在矿井下高尘环境中能够实现自清洁，节省了清洁成本，提高了使用便捷性。本技术提供的煤矿监控系统采用上述矿用摄像仪，能直观地监视和记录井下工作现场的安全生产情况，提前预警，安全性高，也便于做事后分析会查，同时减少了现场巡查的工作量。
附图说明
27.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
28.图1示出了本技术实施例提供的一种矿用摄像仪的结构示意图一；
29.图2示出了本技术实施例提供的一种矿用摄像仪的结构示意图二；
30.图3示出了本技术实施例提供的一种矿用摄像仪的控制系统的组成原理图；
31.图4示出了本技术实施例提供的一种矿用摄像仪的控制系统的连接原理图；
32.图5示出了本技术实施例提供的一种矿用摄像仪的电源模块的组成原理图。
33.图中标示如下：
34.100、基座；101、齿盘；102、第一阻尼器；200、支撑环；201、保护罩；202、第二阻尼器；300、摄像头；301、摄像头控制板；302、变焦电机组件；3021、变焦镜头保护板；3022、变焦电机；303、聚焦电机组件；3031、聚焦镜头保护板；3032、聚焦电机；304、红外灯板；305、镜头；306、二线以太网板；400、清洁机构；401、清洁刷；500、减振机构；600、第一轴承；700、第二轴承；800、定位组件；801、第一定位件；802、第二定位件；900、控制系统；910、电源模块；920、控制模块；930、第一驱动模块；931、方位电机；932、方位编码器；933、齿轮；934、第一限位传感器；940、第二驱动模块；941、俯仰电机；942、俯仰编码器；943、第二限位传感器；950、通信模块；960、对外连接模块。
具体实施方式
35.此处参考附图描述本技术的各种方案以及特征。
36.应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本技术的范围和精神内的其他修改。
37.包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本技术的实施例，并且与上面给出的对本技术的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本技术的原理。
38.通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本技术的这些和其它特性将会变得显而易见。
39.还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本技术进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本技术的很多其它等效形式。
40.当结合附图时，鉴于以下详细说明，本技术的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。
41.此后参照附图描述本技术的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本技术的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本技术模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本技术。
42.本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本技术的相同或不同实施例中的一个或多个。
43.如图1和2所示，本技术实施例提供一种矿用摄像仪，该矿用摄像仪包括：基座100；支撑环200，支撑环200转动设置于基座100上，支撑环200可相对于基座100作360度水平转动，支撑环200上设置有保护罩201；摄像头300，转动设置于支撑环200上，摄像头300位于保护罩201内，摄像头300可相对于支撑环200作俯仰转动，俯仰转动的角度在60
°‑
90
°
之间；清洁机构400，设置于基座100，清洁机构400与保护罩201的外表面抵接，支撑环200转动时，清洁机构400摩擦保护罩201以清洁保护罩201。
44.本技术提供的矿用摄像仪能够在水平方向转动360度并在竖直方向上俯仰转动60度到90度，从而实现对采煤工作面中电液控系统的360度全景监控，突破了传统摄像仪可视
范围小的局限，为煤矿安全生产监控、现场少人、无人作业提供了技术装备保障，提高了煤矿生产的安全性。且本摄像仪具备清洁机构400，在矿井下高尘环境中能够实现自清洁，节省了清洁成本，提高了使用便捷性。
45.具体地，摄像仪固定于采煤工作面的液压支架上或其他采掘设备上。在采煤工作面一般每个六台液压支架设置一台摄像仪，以实现对采煤工作面的全方位视频监控覆盖。煤矿综采工作面因其特殊的环境，会伴随长期的振动，如果不采取措施振动会减少电气产品的使用寿命。因此，摄像仪还设置有减振机构500，减振机构500设置于基座100背向支撑环200的一侧，摄像仪通过减振机构500固定于液压支架或其他设备上。减振机构500包括与液压支架固定的固定部和减振部，减振部能够有效缓冲液压支架或其他采掘设备的振动，有利于延长摄像仪的使用寿命、降低故障率。减振机构500可以选用弹簧、液压或气压减振机构。
46.支撑环200通过第一轴承600转动安装于基座100，第一轴承600水平布置，从而实现支撑环200相对于基座100作360度水平转动。进一步地，支撑环200与基座100支架设置有第一阻尼器102，第一阻尼器102用于给基座100与支撑环200之间的转动施加阻力，减小支撑环200的转动惯量，降低故障率。
47.支撑环200包括与第一轴承600连接的支撑部和用于安装摄像头300的安装部，保护罩201连接于支撑部外周并将支撑部和摄像头300罩设在内。摄像头300通过第二轴承700转动安装于支撑环200，第二轴承700竖直布置，从而实现摄像头300相对支撑环200的俯仰转动。进一步地，在摄像头300和支撑环200之间设置有第二阻尼器202，第二阻尼器202用于给摄像头300和支撑环200之间的转动施加阻力，减小摄像头300的转动惯量，降低故障率。
48.清洁机构400安装于基座100，清洁机构400包括清洁支架和位于清洁支架上的清洁刷401，清洁机构400的轮廓与保护罩201的外侧轮廓相吻合，清洁刷401与保护罩201的外侧表面相抵接。在支撑环200转动时，清洁刷401摩擦保护罩201从而实现对保护罩201的清洁。
49.为防止支撑环200转动时清洁机构400挡住摄像头300的视野，优选地，清洁机构400转动安装于基座100，当摄像头300正对清洁机构400时可通过转动清洁机构400调整二者之间的相对位置。
50.进一步地，本实施例提供的摄像仪还包括定位组件800，定位组件800包括设置于支撑环200上的第一定位件801和设置于清洁机构400上的第二定位件802。本实施例中，定位组件800为分别设置于支撑环200和清洁机构400上的两对磁铁，且位于支撑环200上的磁铁设置于摄像头300的前后两个方向，清洁机构400在常态下在磁力作用下位于摄像头300的后侧，从而避免了清洁机构400对摄像头300的阻挡。
51.为防止清洁机构400在磁力作用下随支撑环200同步转动而无法实现清洁作用，优选地，在清洁机构400和基座100之间设置有第三阻尼器，且第三阻尼器的阻尼值大于第一阻尼器102的阻尼值。第三阻尼器的阻尼值大于第一阻尼器102的阻尼值能够使清洁机构400的转动速度小于支撑环200的转动速度，从而使支撑环200和清洁机构400之间产生速度差，支撑环200的保护罩201和清洁机构400的清洁刷401之间产生互相摩擦，以实现对保护罩201的外表面的清洁。
52.本实施例中，保护罩201上正对摄像头300的正面处开设有拍摄口，拍摄口处封装
有透明的保护板，摄像头300透过保护板实现对综采工作面的视频采集。保护板可选用钢化玻璃或高强度树脂等材料。
53.进一步地，摄像头300上还集成有音频采集设备和音频播放器，以在录像的同时记录现场发生的声音，在发生突发事件时查看录像实现音视频同步。
54.如图2-4所示，在本实施例中，矿用摄像仪还包括控制系统900，控制系统900包括电源模块910、控制模块920、第一驱动模块930、第二驱动模块940以及通信模块950。电源模块910分别连接外部电源及控制模块920，电源模块910用于给控制模块920提供恒压电源。第一驱动模块930分别连接控制模块920和支撑环200，第一驱动模块930用于在控制模块920控制下驱动支撑环200转动。第二驱动模块940分别连接控制模块920和摄像头300，第二驱动模块940用于在控制模块920控制下驱动摄像头300转动。通信模块950分别与摄像头300和外接交换机通信连接，通信模块950用于将视频数据通过交换机传输到顺槽集控中心和外部环网。
55.电源模块910给控制模块920及其他模块供给恒压电源。由于煤矿井下为存在甲烷可燃性气体的环境，为保证现场安全，本实施例中电源模块910选用本安型电源。电源模块910的组成原理图如图5所示，电源模块910在12v入口处设计了双重化二极管，防止该电路向外放电，以及输入电容特性的影响。电源模块910与传感器等连接的12v/3.3v电压转换电路设计了双重化稳压电路，以保证其中一路稳压电路损坏的情况下另一路仍能保证电压的稳定。电源模块910电路中电容总的数值控制在27uf以内,以满足防爆设计要求。
56.如图2所示，控制模块920设置在基座100或支撑环200上。可选地，控制模块920为plc或单片机或其他微控制系统，其形式为集成有存储装置和运算装置的控制面板。在控制模块920内存储有控制程序，控制模块920调用控制程序来实现控制摄像仪的正常工作。控制模块920的组成及工作原理均为本领域内现有技术，本实施例不再进行赘述。
57.第一驱动模块930包括方位电机931和方位编码器932，方位电机931和方位编码器932均与控制模块920电连接。方位电机931安装于支撑环200上，方位电机931的输出轴安装有齿轮933，在基座100上设置有与齿轮933相对应的环形的齿盘101，方位电机931驱动齿轮933沿齿盘101转动，从而驱动支撑环200相对基座100转动。可选地，方位电机931的驱动方式还可以选用涡轮蜗杆等其他方式，本实施例对此不做限定。方位编码器932用于计算支撑环200水平转动的角度，方位编码器932通过转动圈数来计算支撑环200的和水平转动角度。控制模块920向方位编码器932发送目标水平转向角并向方位电机931发送使能信号，方位电机931转动到目标水平转向角时停止。
58.当摄像仪长时间运行时，方位编码器932易出现漂移，摄像头300的转动角度会出现偏差，针对这种情况，本实施例中在摄像仪内部引入第一限位传感器934，利用第一限位传感器934检测支撑环200的水平转动角度。当达到限位目标水平转向角时方位电机931自动停止转动，克服了方位编码器932的漂移影响。优选地，限位传感器选用机械陀螺仪。
59.第二驱动模块940包括俯仰电机941和俯仰编码器942，俯仰电机941和俯仰编码器942均与控制模块920电连接。俯仰电机941安装于支撑环200上，俯仰电机941的输出端与摄像头300连接。俯仰编码器942用于计算摄像头300相对支撑环200的俯仰转动角度，俯仰编码器942通过转动圈数来计算摄像头300的俯仰转动角度。控制模块920向俯仰编码器942发送摄像头300的目标俯仰转向角并向俯仰电机941发送使能信号，俯仰电机941转动到目标
俯仰转向角时停止。
60.为防止当摄像仪长时间运行时俯仰编码器942由于漂移导致的摄像头300转动角度出现偏差，本实施例中在摄像仪内部引入第二限位传感器943，利用第二限位传感器943检测摄像头300的俯仰转动角度。当达到限位目标俯仰转向角时俯仰电机941自动停止转动，克服了俯仰编码器942的漂移影响。优选地，限位传感器选用机械陀螺仪。
61.控制系统900的组成和连接原理图如图3和图4所示。控制系统900与摄像头300电连接，摄像头300包括摄像头控制板301、变焦电机组件302、聚焦电机组件303、红外灯板304、镜头305以及二线以太网板306。其中，摄像头控制板301采集并处理视频数据。变焦电机组件302包括变焦镜头保护板3021和变焦电机3022，其用于实现镜头305的变焦。聚焦电机组件303包括聚焦镜头保护板3031和聚焦电机3032，用于实现镜头305的聚焦。红外灯板304连接红外灯，用于在低照度环境下为摄像头300照明。镜头305选用鱼眼镜头。二线以太网板306连接通信模块950，通信模块950通过对外连接模块960将视频数据传输到交换机，并进一步将视频数据传输到顺槽集控中心。
62.第二方面，本技术提供一种煤矿监控系统，包括如上述任一方案的矿用摄像仪，还包括顺槽集控系统，顺槽集控系统包括集控中心主机和交换机，交换机分别与矿用摄像仪和集控中心主机通信连接，集控中心主机通过矿用摄像仪采集采煤工作面视频数据并在显示屏上显示工作面实时视频。集控中心主机还可以控制矿用摄像仪的工作。
63.进一步地，交换机接入矿用环网，视频数据通过矿用环网传输到地面服务器进行存储，同时在地面监控中心也可以显示工作面实时视频并控制矿用摄像仪的工作。
64.本实施例提供的煤矿监控系统能直观地监视和记录井下工作现场的安全生产情况，提前预警，安全性更高，也便于做事后分析会查，同时减少了现场巡查的工作量。
65.以上实施例仅为本技术的示例性实施例，不用于限制本技术，本技术的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本技术的实质和保护范围内，对本技术做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本技术的保护范围内。

技术特征：
1.一种矿用摄像仪，其特征在于，包括：基座；支撑环，转动设置于所述基座上，所述支撑环可相对于所述基座作360度水平转动，所述支撑环上设置有保护罩；摄像头，转动设置于所述支撑环上，所述摄像头位于所述保护罩内，所述摄像头可相对于所述支撑环作俯仰转动，所述俯仰转动的角度在60
°‑
90
°
之间；清洁机构，设置于所述基座，所述清洁机构与所述保护罩的外表面抵接，所述支撑环转动时，所述清洁机构摩擦所述保护罩以清洁所述保护罩。2.根据权利要求1所述的矿用摄像仪，其特征在于，所述矿用摄像仪还包括减振机构，所述减振机构设置于所述基座背向所述支撑环的一侧。3.根据权利要求1所述的矿用摄像仪，其特征在于，所述支撑环与所述基座之间设置有第一阻尼器，所述摄像头与所述支撑环之间设置有第二阻尼器；所述清洁机构转动设置于所述基座，所述清洁机构与所述基座之间设置有第三阻尼器，所述第三阻尼器的阻尼值大于所述第一阻尼器的阻尼值。4.根据权利要求1所述的矿用摄像仪，其特征在于，所述保护罩上正对所述摄像头处开设有拍摄口，所述拍摄口处封装有透明的保护板。5.根据权利要求1所述的矿用摄像仪，其特征在于，所述矿用摄像仪还包括控制系统，所述控制系统包括电源模块、控制模块、第一驱动模块、第二驱动模块以及通信模块；所述电源模块分别连接外部电源及所述控制模块，所述电源模块用于给所述控制模块提供恒压电源；所述第一驱动模块分别连接所述控制模块和所述支撑环，所述第一驱动模块用于在所述控制模块控制下驱动所述支撑环转动；所述第二驱动模块分别连接所述控制模块和所述摄像头，所述第二驱动模块用于在所述控制模块控制下驱动所述摄像头转动；所述通信模块分别与所述摄像头和外接交换机通信连接，所述通信模块用于将视频数据通过所述交换机传输到外部环网。6.根据权利要求5所述的矿用摄像仪，其特征在于，所述第一驱动模块包括方位电机和方位编码器，所述方位电机和所述方位编码器均与所述控制模块电连接，所述方位电机与所述支撑环连接，所述方位编码器用于向所述方位电机输出转动角度，所述方位电机用于驱动所述支撑环转动。7.根据权利要求5所述的矿用摄像仪，其特征在于，所述第二驱动模块包括俯仰电机和俯仰编码器，所述俯仰电机和所述俯仰编码器均与所述控制模块电连接，所述俯仰电机与所述摄像头连接，所述俯仰编码器用于向所述俯仰电机输出俯仰角度，所述俯仰电机用于驱动所述摄像头俯仰转动。8.根据权利要求5所述的矿用摄像仪，其特征在于，所述通信模块通过以太网与所述摄像头和所述交换机通信连接。9.根据权利要求5所述的矿用摄像仪，其特征在于，所述电源模块为本安型电源模块，所述电源模块内设置有双重稳压电路。10.一种煤矿监控系统，包括如权利要求1-9任一项所述的矿用摄像仪，还包括设置顺
槽集控系统，所述顺槽集控系统包括集控中心主机和交换机，所述交换机分别与所述矿用摄像仪和所述集控中心主机通信连接，所述集控中心主机用于通过所述矿用摄像仪采集采煤工作面视频数据并控制所述矿用摄像仪的工作。

技术总结
本申请公开了一种矿用摄像仪及煤矿监控系统，矿用摄像仪包括：基座；支撑环，转动设置于基座上，支撑环可相对于基座作360度水平转动，支撑环上设置有保护罩；摄像头，转动设置于支撑环上，摄像头位于保护罩内，摄像头可相对于支撑环作俯仰转动，俯仰转动的角度在60


技术研发人员：王海潮 潘晖 贾露露 李广强 王雨嫣
受保护的技术使用者：三一智矿科技有限公司
技术研发日：2023.03.30
技术公布日：2023/7/7