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申请/专利权人：山东中衡光电科技有限公司

摘要：本发明公开了井下液压起吊装置安全保护系统及危险区域的设定方法，安全保护系统包含红外检测模块、姿态检测模块、测距模块、控制器、报警模块。红外检测模块用于确定危险区域，并提取危险区域被测物体的距离信号和角度信号。姿态检测模块用于监测起吊锁链的姿态摆动角度，以确定起吊动作是否正常。测距模块用于监测液压起吊装置的支撑立柱到导轨末端的距离。控制器模块用于接收红外检测模块、姿态检测模块及测距模块的电信号进行分析处理，从而对液压起吊装置进行安全控制或报警。本系统从多角度对液压起吊装置进行安全监测及安全控制，并为井上实时提供安全数据及安全信息，并有效提高了工作人员的人身安全及设备的运行安全。

主权项：1.一种危险区域的设定方法，危险区域根据距离液压起吊装置的距离设定，其特征在于，所述方法基于一种井下液压起吊装置安全保护系统，包含红外检测模块、姿态检测模块、测距模块、控制器、报警模块、通信模块，所述红外检测模块用于确定危险区域，并提取危险区域被测物体的距离信号和角度信号；所述姿态检测模块用于监测起吊锁链的姿态摆动角度，以确定起吊动作是否正常；所述测距模块用于监测液压起吊装置的支撑立柱到导轨末端的距离；所述控制器模块用于接收所述红外检测模块、所述姿态检测模块及所述测距模块的电信号进行分析处理，从而对液压起吊装置进行安全控制或报警；所述报警模块用于发出警报语音提醒；所述通信模块用于将检测数据发送到井上上位机；所述方法包括如下步骤：步骤1危险区域设为两级区域，一级区域为报警区，二级区域为紧急停车区；步骤2由数据采集卡将红外检测模块的实时监测数据传输至控制器，由控制器内的嵌入式芯片进行解码获取被检测物体相对传感器的角度和距离数据，然后将这些数据作为输入调用提前嵌入在控制器内的基于kpca的多维特征空间算法，进而算出被测物体相对传感器的具体位置，假设输入的数据有N个，每个样本的维数是d，样本按列排列，得到中心化后的样本集合X＝[x1,x2,…xN]，是一个d×N矩阵；若d维空间中样本是线性的，d维空间样本投影到由w＝w1,w2,…wd确定的投影平面上，w为空间中的特征向量，λ为对应的特征值，PCA求解目标：Cw＝λw1λ为特征值，w为特征向量； 令得到：wj＝Σaxi2然后将样本集合X映射到高维空间，引入非线性映射函数Φx，将原空间的非线性数据映射到线性高维空间，可得下式：wj＝Σaφxi3本来在原空间中非线性不可分的样本通过Φx，映射空间线性可分，将φxi代入公式1得到： 再将3式代入4式，得到： 令kxi,xi＝φTxi·φxi代入5式得到：Ka＝λa其中，K为k对应的核矩阵，a为K的特征向量；当给定一个测试样本xnew时，经过上式的一系列变换，就可以得到降维之后的向量，即输出被测物体相对传感器的实际位置；步骤3将被测物体相对传感器的角度和距离两个指标降维输出成一个融合指标，作为Sigmoid函数的输入参数，Sigmoid函数的主体为其对x的导数用自身表示： 其变量映射在0～1之间；步骤4由于Sigmoid函数图像是关于零点对称的，输入x在接近负无穷时，输出值Sx为0，输入x在接近正无穷时，输出值Sx为1，在输入x为0时，输出值Sx为0.5，所以输出值Sx采用0.5～1的区间；步骤5一级危险区域和二级危险区域在0.5，1之间分别选取不重叠的范围值，即可划分危险区域。

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