电缆和电气设备漏电等产生的壳外电火花，以及大功率无线电发射在金属支护和机电设备金属上感生电动势放电产生的壳外电火花，会引起瓦斯和煤尘爆炸及矿井火灾。因此，研究煤矿井下壳外电火花（以下简称矿井电火花）识别方法，并及时报警，可避免或减少瓦斯和煤尘爆炸及矿井火灾事故发生。

       地面电火花监测识别方法研究较多。然而，井下环境与地面环境差异大，煤矿井下漏电电火花、感应电火花等矿井电火花具有每次放电能量较小，电火花本身温度较高，但电火花周边物体升温不明显的特点。地面电火花监测识别方法难以用于矿井电火花识别。

       井下没有日光、月光及星光等自然光源，影响矿井电火花识别的主要是矿井光源。矿井光源按工作原理可分为LED灯、白炽灯和日光灯等。矿井光源按移动性可分为移动光源和固定光源：移动光源主要有矿灯、车灯等；固定光源主要有巷道灯、固定设备信号灯（含报警灯）、巷道指示灯等。矿井光源按发光连续性可分为连续发光的常亮光源和非连续发光的闪光光源：常亮光源主要有巷道灯、矿灯、车灯、连续发光的信号灯（含报警灯）和指示灯等；闪光光源主要有闪烁的信号灯（含报警灯）和指示灯等。

       避免或减少矿井光源对电火花识别的影响，是矿井电火花识别必须解决的问题。通过调整摄像机的安装位置及角度，可以避免或减少矿井固定光源对电火花识别的影响，但不能解决矿井移动光源对电火花识别的影响。

       闪光光源最小亮持续时间为240 ms。井下移动光源的最大移动速度不大于40 km/h。不同形式电路产生的电火花，其放电周期不同，但电火花放电时间均小于4 ms。因此，可以利用电火花发光时间短、矿井移动光源对摄像机照射时间较长的特点，排除矿井移动光源对摄像机照射的影响。

       笔者所做研究和实验表明，当摄像机在较高帧频下拍摄，电火花图像具有1帧暗-1帧亮-1帧暗的特征，即“暗-亮-暗”的帧特征。有电火花的“亮”帧，单帧图像像素灰度和较大；无电火花的“暗”帧，单帧图像像素灰度和较小。移动光源对摄像头的照射是变化的，经历了无光-有光-无光过程。在无电火花的情况下，摄像机同样在较高帧频下拍摄，无论是移动常亮光源还是移动闪光光源的图像均不会出现“暗-亮-暗”的帧特征。

       因此，基于电火花图像独有的“暗-亮-暗”的帧特征，提出了基于图像邻帧像素灰度和的矿井电火花识别及报警方法，可有效消除移动常亮光源和闪光光源的干扰。该方法流程如下图所示（N为设定的阈值）。

孙继平，李小伟，王建业.基于图像邻帧像素灰度和的矿井电火花识别及报警方法研究[J].工矿自动化，2023，49（7）：1-5.

SUN Jiping,LI Xiaowei,WANG Jianye.Research on mine electric spark recognition and alarm method based on the sum of adjacent frame pixel grayscale of images[J]. Journal of Mine Automation，2023，49（7）：1-5.

       孙继平（1958—），男，山西翼城人，教授，博士，博士研究生导师，中国矿业大学（北京）原副校长；获国家科技进步奖和技术发明奖二等奖4项（第1完成人3项）；作为第1完成人获省部级科技进步特等奖和一等奖8项；作为第1完成人主持制定中华人民共和国煤炭行业、安全生产行业和能源行业标准48项；作为第1发明人获国家授权发明专利100余件；主持制定《煤矿安全规程》第十一章“监控与通信”；被SCI和EI检索的第1作者或独立完成论文100余篇；作为第1作者或独立完成著作12部；作为国务院煤矿事故调查专家组组长参加了10起煤矿特别重大事故调查工作;E-mail:sjp@cumtb.edu.cn。