淺談機(jī)器視覺技術(shù)在選煤廠應(yīng)用的現(xiàn)狀和進(jìn)展

于明明

國(guó)家能源新疆能源公司洗選中心烏東選煤廠 新疆烏魯木齊 830027

在選煤廠的生產(chǎn)過程中，諸如高噪音和高煤塵含量等難以避免的問題嚴(yán)重影響了工人的健康。由于缺乏日常保護(hù)，一些工人長(zhǎng)時(shí)間在惡劣環(huán)境中工作，患有視覺疾病并導(dǎo)致視覺錯(cuò)誤。機(jī)器視覺可以克服手動(dòng)錯(cuò)誤，并且還具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。在一些危險(xiǎn)的工作環(huán)境或勞動(dòng)力難以處理的場(chǎng)合，通常使用機(jī)器視覺而不是人工視覺來(lái)確保選煤廠的有效和健康運(yùn)行。近年來(lái)，選煤廠選煤自動(dòng)化程度不斷提高，機(jī)器視覺技術(shù)因其精度高，智能化程度高而得到廣泛應(yīng)用。

1 機(jī)器視覺技術(shù)應(yīng)用

1.1 煤質(zhì)測(cè)定

在選煤廠的生產(chǎn)過程中，煤質(zhì)是評(píng)價(jià)分選效果的重要指標(biāo)，也是調(diào)整運(yùn)行條件的關(guān)鍵因素。重介質(zhì)選煤但是，在過去的實(shí)際生產(chǎn)過程中，煤質(zhì)信息的測(cè)量存在一定的滯后性。重介質(zhì)選煤現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定潔凈煤灰，首先需要進(jìn)行樣品，粉碎，干燥，樣品制備等工藝，經(jīng)常采用快速灰分法測(cè)定灰分，前后至少幾個(gè)小時(shí)。重介質(zhì)選煤在測(cè)量清潔煤灰然后調(diào)整工作設(shè)備參數(shù)后，錯(cuò)過了最佳時(shí)間。重介質(zhì)選煤如果無(wú)法在線測(cè)量灰分，則無(wú)法準(zhǔn)確指導(dǎo)生產(chǎn)[1]。

1.2 重介質(zhì)選煤監(jiān)控系統(tǒng)

重介質(zhì)選煤是一種重力選煤方法，其原理是用密度大小介于凈煤與中煤之間的液體如無(wú)機(jī)溶液重懸浮溶液等作為其中的介質(zhì)對(duì)煤進(jìn)行分選的一種方法。

1.2.1 采用重介質(zhì)選煤工藝參數(shù)測(cè)控系統(tǒng)

重介質(zhì)選煤工藝參數(shù)測(cè)控系統(tǒng)在重介質(zhì)選煤中的主要作用是對(duì)選煤工藝參數(shù)整個(gè)過程中的生產(chǎn)、控制、管理、檢驗(yàn)集中于一體，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化的操作，在這個(gè)過程中會(huì)有許多的因素影響工藝系統(tǒng)的運(yùn)行，其中主要有以下幾個(gè)要素：一是介質(zhì)懸浮液中的煤泥含量，二是介質(zhì)懸浮液體自身的密度，三是介質(zhì)容器中的液體高位，四是旋流器入口處的壓力。這幾個(gè)因素對(duì)工藝系統(tǒng)及工藝參數(shù)具有很大的影響，所以必須對(duì)這幾樣因素有合理的控量。

1.2.2 顯示與電視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

集中控制室的顯示系統(tǒng)一般采用的是大屏幕墻，可以顯示來(lái)自各個(gè)控制點(diǎn)的信號(hào)，具有穩(wěn)定性強(qiáng)顯示直觀等特點(diǎn)，且使用一體化的處理系統(tǒng)，方便控制人員進(jìn)行操作，電視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要通過多個(gè)多方面的監(jiān)控?cái)z像頭實(shí)現(xiàn)，這些攝像頭可以防水、防塵，將其安放在各個(gè)不同的流程處以及工況條件比較差的地方，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程全方位的監(jiān)控覆蓋，形成完整的監(jiān)控體系[2]。

1.2.3 采用廣播調(diào)度通信系統(tǒng)

重介質(zhì)選煤自動(dòng)控制技術(shù)中使用的廣播調(diào)度通信系統(tǒng)是由有線通信、無(wú)線通信兩種方式構(gòu)成的，其有專門的控制室，整個(gè)系統(tǒng)是由控制室的調(diào)度鍵盤來(lái)控制，調(diào)度鍵盤可以通過無(wú)線有線相結(jié)合的方式向控制點(diǎn)傳播信號(hào)消息，接收點(diǎn)有接收終端，接收終端可以收到通過此方式接收傳來(lái)的控制命令，控制室命令的傳播并不是單一的，而是可以同時(shí)傳播多條命令，可以進(jìn)行群體呼叫、小組呼叫，控制點(diǎn)與控制點(diǎn)之間的呼叫以及各個(gè)操作現(xiàn)場(chǎng)之間的通話，實(shí)現(xiàn)多通道的通話，而且在各個(gè)控制點(diǎn)上可以將信號(hào)消息通過廣播的方式傳播出來(lái)。

1.3 煤泥水濃度測(cè)定

選煤廠的煤漿濃度直接決定了絮凝劑的添加量。國(guó)內(nèi)選煤廠通常使用濃縮罐來(lái)測(cè)量煤漿水的濃度。該方法具有一定的滯后和低精度。近年來(lái)，王峰等學(xué)者利用機(jī)器視覺技術(shù)確定了煤泥水的濃度。由于水和煤泥的反射特征不同，圖像中煤與水之間存在不同的灰色區(qū)間，因此可以通過閾值法分離不同灰度的煤和水，以及煤的面積比。水的面積可以被認(rèn)為是煤泥水的濃度。然而，由于粘泥水容易沉降且狀態(tài)不穩(wěn)定，并且粘泥水的反射對(duì)圖像拍攝有一定的阻礙，如何獲得相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)是影響測(cè)量精度的重要因素。

1.4 煤倉(cāng)料位檢測(cè)

煤倉(cāng)是選煤廠不可缺少的煤炭?jī)?chǔ)存場(chǎng)所。當(dāng)倉(cāng)庫(kù)中的煤滿了時(shí)，必須及時(shí)停止加煤以防止溢出。目前，有多種方法可以測(cè)量煤倉(cāng)的水平。常用方法包括重錘定位，紅外傳感定位和超聲定位。所有這些方法都具有不能反映煤倉(cāng)中的實(shí)時(shí)圖像的共同缺點(diǎn)。如果使用機(jī)器視覺技術(shù)來(lái)解決這個(gè)問題，也可以實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量。如文章所述，一些現(xiàn)有的選煤廠已經(jīng)開始使用機(jī)器視覺來(lái)測(cè)量煤倉(cāng)水平并取得了良好的效果。具體方法是在煤倉(cāng)頂部安裝高強(qiáng)度點(diǎn)源。隨著煤材料的高度增加，攝像機(jī)捕獲上升點(diǎn)，提取斑點(diǎn)的高度和面積信息，并引入SIFT和K-means聚類算法，該算法結(jié)合匹配算法解決煤倉(cāng)煤炭圖像的匹配問題，從而獲得煤倉(cāng)高度，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤倉(cāng)水平的實(shí)時(shí)檢測(cè)。新增加，設(shè)備故障檢測(cè)，視頻識(shí)別（例如刮板機(jī)保護(hù)、分級(jí)篩跑粗報(bào)警，溜槽堵料報(bào)警識(shí)別、人員識(shí)別，人員定位，故障點(diǎn)自動(dòng)切換視頻系統(tǒng)等等）多項(xiàng)視頻識(shí)別系統(tǒng)在近些年發(fā)展迅速，可以有效提高現(xiàn)場(chǎng)故障識(shí)別能力，現(xiàn)有智能化選煤廠建設(shè)過程中必不可少的技術(shù)之一。

2 應(yīng)用前景

2.1 非接觸性測(cè)量的特點(diǎn)

選煤廠工作環(huán)境惡劣，噪聲大，故障頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響選煤廠工人的健康和生命安全。重介質(zhì)選煤機(jī)器視覺具有高度適應(yīng)性，可以使用機(jī)器視覺代替人眼長(zhǎng)時(shí)間在惡劣環(huán)境中工作[3]。

2.2 直觀的特點(diǎn)

與紅外線和超聲波等現(xiàn)有傳感器相比，機(jī)器視覺具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。重介質(zhì)選煤通過視覺反映實(shí)時(shí)條件，可以提高分析測(cè)試的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，并且它們是高效和快速的。

2.3 信息量豐富的特點(diǎn)

選煤廠在實(shí)際生產(chǎn)過過程中一些比較有經(jīng)驗(yàn)的人員可以根據(jù)其自身經(jīng)驗(yàn)積累，對(duì)設(shè)備的狀態(tài)利用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析。重介質(zhì)選煤如果在結(jié)合之前的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到機(jī)器視覺技術(shù)當(dāng)中，就可以觀察到更微妙的變化，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)選煤廠的有效控制通過計(jì)算機(jī)技術(shù)可以將這些變化以及重介質(zhì)選煤通過數(shù)字量化。

3 結(jié)語(yǔ)

機(jī)器視覺技術(shù)的優(yōu)勢(shì)顯著，受到國(guó)內(nèi)外眾多專家學(xué)者的關(guān)注。重介質(zhì)選煤但是，現(xiàn)階段仍存在許多不可避免的問題，因此需要對(duì)該技術(shù)的進(jìn)一步研究。重介質(zhì)選煤相信隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)的進(jìn)一步提高，隨著自動(dòng)控制領(lǐng)域的要求和選煤廠控制技術(shù)的提高，機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用將具有更廣闊的前景。