智能化皮帶監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦的應(yīng)用

陳海亮

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)趙莊二號(hào)井，山西 晉城 048006）

1 引言

煤礦帶式輸送機(jī)的核心部分是輸送皮帶，輸送皮帶的成本十分昂貴，因此撕裂檢測(cè)技術(shù)在輸送機(jī)上的應(yīng)用顯得尤為重要，通過(guò)撕裂檢測(cè)技術(shù)及時(shí)檢測(cè)輸送帶的撕裂并進(jìn)一步減小撕裂的發(fā)生[1]，但目前的縱撕檢測(cè)技術(shù)都是基于接觸式，事后監(jiān)管。由于煤礦特殊的生產(chǎn)環(huán)境，大部分縱撕檢測(cè)系統(tǒng)沒(méi)有發(fā)揮出其特有功能，致使縱撕事故時(shí)常發(fā)生。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要由服務(wù)器主機(jī)、客戶端電腦、智能分析礦用隔爆型攝像儀、礦用帶式輸送機(jī)視頻監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置主機(jī)（異物檢測(cè)）、防爆語(yǔ)音箱、撕裂傳感器、平臺(tái)軟件等組成，如圖1。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智能化視頻分析技術(shù)，通過(guò)將隔爆型攝像儀安裝在煤倉(cāng)口上方，對(duì)煤倉(cāng)內(nèi)的實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。煤倉(cāng)的監(jiān)測(cè)區(qū)域可通過(guò)安裝在調(diào)度室的上位機(jī)軟件進(jìn)行規(guī)劃，同時(shí)可對(duì)報(bào)警和停機(jī)進(jìn)行設(shè)定。

在帶式輸送機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，錨桿或矸石落入煤倉(cāng)內(nèi)的監(jiān)測(cè)區(qū)域，停留的時(shí)間超過(guò)上位機(jī)軟件設(shè)定的時(shí)間，調(diào)度室的上位機(jī)平臺(tái)軟件發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警提醒值班人員，同時(shí)視頻監(jiān)測(cè)報(bào)警主機(jī)將信息傳送至現(xiàn)場(chǎng)PLC 系統(tǒng)，產(chǎn)生報(bào)警停機(jī)信號(hào)[2]。

3 功能設(shè)計(jì)

（1）異物檢測(cè)

異物檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)是通過(guò)將隔爆型攝像儀安裝在下料倉(cāng)口上方，對(duì)下料倉(cāng)內(nèi)的實(shí)際情況進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控區(qū)域通過(guò)安裝在調(diào)度室的上位機(jī)平臺(tái)軟件進(jìn)行規(guī)劃，同時(shí)可對(duì)報(bào)警和停機(jī)進(jìn)行設(shè)定。在帶式輸送機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，錨桿或矸石落入倉(cāng)口的監(jiān)測(cè)區(qū)域，當(dāng)超過(guò)上位機(jī)軟件設(shè)定的停留時(shí)間，調(diào)度室的平臺(tái)軟件發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警提醒值班人員[3]，同時(shí)PLC 系統(tǒng)將接收到視頻監(jiān)測(cè)報(bào)警主機(jī)傳送的信息，產(chǎn)生報(bào)警停機(jī)信號(hào)。

（2）撕裂傳感器檢測(cè)

當(dāng)有異物刺穿皮帶并發(fā)生撕裂時(shí)，利用撕裂傳感器靈敏度高、響應(yīng)速度快的特性，將撕裂傳感器的發(fā)光裝置和接收裝置平行安裝在下料倉(cāng)正下方的皮帶輸送機(jī)底部?jī)蓚?cè)機(jī)架上，帶式輸送機(jī)的皮帶寬度要大于發(fā)光裝置和接收裝置的安裝距離。當(dāng)皮帶發(fā)生縱撕時(shí)，撕裂處就會(huì)有物料泄漏，觸發(fā)撕裂傳感器，撕裂傳感器將檢測(cè)到的信號(hào)發(fā)送給視頻監(jiān)測(cè)報(bào)警主機(jī)，報(bào)警主機(jī)將信號(hào)傳送給現(xiàn)場(chǎng)PLC 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警停機(jī)，避免損失擴(kuò)大。而常規(guī)防皮帶撕裂是通過(guò)傳感器和皮帶秤以及重量感應(yīng)器來(lái)識(shí)別皮帶是否撕裂，當(dāng)皮帶撕裂后，煤塊下落，落到皮帶秤上以及重量感應(yīng)器產(chǎn)生報(bào)警，通知巡檢工人以及崗位工人，這樣只是事后處理，不能做到事前預(yù)防。撕裂傳感器檢測(cè)如圖2。

圖2 撕裂傳感器檢測(cè)

（3）物料堆積檢測(cè)

物料堆積檢測(cè)主要是監(jiān)測(cè)皮帶的煤流，監(jiān)測(cè)區(qū)域通過(guò)安裝在調(diào)度室的上位機(jī)平臺(tái)軟件進(jìn)行規(guī)劃，同時(shí)可對(duì)報(bào)警和停機(jī)進(jìn)行設(shè)定。在皮帶輸送機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)下方的皮帶停止運(yùn)行，而上方的皮帶仍然在運(yùn)行或倉(cāng)口被其他物料卡住，下料倉(cāng)口的煤流堆積，超過(guò)了軟件設(shè)定的高度或停留時(shí)間超過(guò)了軟件設(shè)定的時(shí)間時(shí)，調(diào)度室的上位機(jī)軟件發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警提醒值班人員，同時(shí)PLC 系統(tǒng)將接收到視頻監(jiān)測(cè)報(bào)警主機(jī)傳送的信息，產(chǎn)生報(bào)警停機(jī)信號(hào)，并發(fā)出現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警提醒巡檢人員及時(shí)處理[4]。帶式輸送機(jī)物料堆積檢測(cè)如圖3。

圖3 帶式輸送機(jī)物料堆積檢測(cè)圖

（4）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

上位機(jī)采用SE 組態(tài)軟件結(jié)合PLC 控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面，并集成各類(lèi)傳輸?shù)目刂菩盘?hào)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能及帶式輸送機(jī)的啟停、保護(hù)等操作。

① 視頻信息源。系統(tǒng)的視頻信息采用高清攝像頭實(shí)時(shí)錄像，有效地確保畫(huà)面質(zhì)量，并滿足煤礦規(guī)程要求。

② 數(shù)據(jù)交換層。主要是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、交換，數(shù)據(jù)庫(kù)分為物體視頻特征數(shù)據(jù)庫(kù)、事件視頻數(shù)據(jù)庫(kù)和視頻數(shù)據(jù)庫(kù)三類(lèi)。

③ 圖像處理。智能視頻分析：通過(guò)傳輸?shù)囊曨l圖像，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行分析[5]，例如，膠帶堆煤、煤倉(cāng)倉(cāng)口異物、膠帶縱撕等；視頻回放：當(dāng)事件發(fā)生時(shí)，可隨時(shí)調(diào)用視頻，供事后分析。

4 工業(yè)性試驗(yàn)

該系統(tǒng)在趙莊二號(hào)井洗煤廠主井皮帶機(jī)頭溜槽上方、8001 帶式輸送機(jī)機(jī)頭8001/1 上方、2002 帶式輸送機(jī)機(jī)頭2002/1 上方、1031 帶式輸送機(jī)機(jī)頭1031/1 上方、2401 帶式輸送機(jī)機(jī)頭2401/1 上方、5307 帶式輸送機(jī)機(jī)頭5307/1 上方、3002 振動(dòng)篩后3002/1 上方安裝智能分析攝像機(jī)共7 臺(tái)、1001 帶式輸送機(jī)機(jī)尾落料點(diǎn)下方位置安裝防撕裂傳感器1 臺(tái)，主井皮帶機(jī)頭、2002 帶式輸送機(jī)機(jī)頭、2401 帶式輸送機(jī)機(jī)頭、5307 帶式輸送機(jī)機(jī)頭、8001 帶式輸送機(jī)機(jī)頭安裝智能視頻監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置主機(jī)5 臺(tái)，實(shí)現(xiàn)洗煤廠所有重點(diǎn)崗位視頻監(jiān)控全覆蓋。在運(yùn)行過(guò)程中檢測(cè)到異物及時(shí)發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警，有效地阻止了因異物導(dǎo)致皮帶撕裂的后果。

5 結(jié)語(yǔ)

該系統(tǒng)在趙莊二號(hào)井洗煤廠進(jìn)行了安裝試運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了洗煤廠重點(diǎn)崗位視頻監(jiān)控全覆蓋，具備智能監(jiān)控和預(yù)警預(yù)報(bào)功能，保證集控室人員和生產(chǎn)管理人員能夠第一時(shí)間了解生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，有效組織生產(chǎn)和應(yīng)對(duì)突發(fā)情況，達(dá)到安全生產(chǎn)、減員增效、智能預(yù)警、預(yù)防事故的目標(biāo)。