智能化皮帶監控系統在煤礦的應用

陳海亮

（晉能控股煤業集團趙莊二號井，山西 晉城 048006）

1 引言

煤礦帶式輸送機的核心部分是輸送皮帶，輸送皮帶的成本十分昂貴，因此撕裂檢測技術在輸送機上的應用顯得尤為重要，通過撕裂檢測技術及時檢測輸送帶的撕裂并進一步減小撕裂的發生[1]，但目前的縱撕檢測技術都是基于接觸式，事后監管。由于煤礦特殊的生產環境，大部分縱撕檢測系統沒有發揮出其特有功能，致使縱撕事故時常發生。

2 系統總體設計

系統主要由服務器主機、客戶端電腦、智能分析礦用隔爆型攝像儀、礦用帶式輸送機視頻監測報警裝置主機（異物檢測）、防爆語音箱、撕裂傳感器、平臺軟件等組成，如圖1。

圖1 系統總體設計

系統采用基于機器學習的智能化視頻分析技術，通過將隔爆型攝像儀安裝在煤倉口上方，對煤倉內的實際情況進行實時監測。煤倉的監測區域可通過安裝在調度室的上位機軟件進行規劃，同時可對報警和停機進行設定。

在帶式輸送機運行過程中，錨桿或矸石落入煤倉內的監測區域，停留的時間超過上位機軟件設定的時間，調度室的上位機平臺軟件發出語音報警提醒值班人員，同時視頻監測報警主機將信息傳送至現場PLC 系統，產生報警停機信號[2]。

3 功能設計

（1）異物檢測

異物檢測報警系統是通過將隔爆型攝像儀安裝在下料倉口上方，對下料倉內的實際情況進行監控，監控區域通過安裝在調度室的上位機平臺軟件進行規劃，同時可對報警和停機進行設定。在帶式輸送機運行過程中，錨桿或矸石落入倉口的監測區域，當超過上位機軟件設定的停留時間，調度室的平臺軟件發出語音報警提醒值班人員[3]，同時PLC 系統將接收到視頻監測報警主機傳送的信息，產生報警停機信號。

（2）撕裂傳感器檢測

當有異物刺穿皮帶并發生撕裂時，利用撕裂傳感器靈敏度高、響應速度快的特性，將撕裂傳感器的發光裝置和接收裝置平行安裝在下料倉正下方的皮帶輸送機底部兩側機架上，帶式輸送機的皮帶寬度要大于發光裝置和接收裝置的安裝距離。當皮帶發生縱撕時，撕裂處就會有物料泄漏，觸發撕裂傳感器，撕裂傳感器將檢測到的信號發送給視頻監測報警主機，報警主機將信號傳送給現場PLC 系統，實現實時報警停機，避免損失擴大。而常規防皮帶撕裂是通過傳感器和皮帶秤以及重量感應器來識別皮帶是否撕裂，當皮帶撕裂后，煤塊下落，落到皮帶秤上以及重量感應器產生報警，通知巡檢工人以及崗位工人，這樣只是事后處理，不能做到事前預防。撕裂傳感器檢測如圖2。

圖2 撕裂傳感器檢測

（3）物料堆積檢測

物料堆積檢測主要是監測皮帶的煤流，監測區域通過安裝在調度室的上位機平臺軟件進行規劃，同時可對報警和停機進行設定。在皮帶輸送機組運行過程中，當下方的皮帶停止運行，而上方的皮帶仍然在運行或倉口被其他物料卡住，下料倉口的煤流堆積，超過了軟件設定的高度或停留時間超過了軟件設定的時間時，調度室的上位機軟件發出語音報警提醒值班人員，同時PLC 系統將接收到視頻監測報警主機傳送的信息，產生報警停機信號，并發出現場聲光報警提醒巡檢人員及時處理[4]。帶式輸送機物料堆積檢測如圖3。

圖3 帶式輸送機物料堆積檢測圖

（4）系統軟件設計

上位機采用SE 組態軟件結合PLC 控制系統，設計人機交互界面，并集成各類傳輸的控制信號，實現報警功能及帶式輸送機的啟停、保護等操作。

① 視頻信息源。系統的視頻信息采用高清攝像頭實時錄像，有效地確保畫面質量，并滿足煤礦規程要求。

② 數據交換層。主要是數據的存儲、交換，數據庫分為物體視頻特征數據庫、事件視頻數據庫和視頻數據庫三類。

③ 圖像處理。智能視頻分析：通過傳輸的視頻圖像，對現場的實際情況進行分析[5]，例如，膠帶堆煤、煤倉倉口異物、膠帶縱撕等；視頻回放：當事件發生時，可隨時調用視頻，供事后分析。

4 工業性試驗

該系統在趙莊二號井洗煤廠主井皮帶機頭溜槽上方、8001 帶式輸送機機頭8001/1 上方、2002 帶式輸送機機頭2002/1 上方、1031 帶式輸送機機頭1031/1 上方、2401 帶式輸送機機頭2401/1 上方、5307 帶式輸送機機頭5307/1 上方、3002 振動篩后3002/1 上方安裝智能分析攝像機共7 臺、1001 帶式輸送機機尾落料點下方位置安裝防撕裂傳感器1 臺，主井皮帶機頭、2002 帶式輸送機機頭、2401 帶式輸送機機頭、5307 帶式輸送機機頭、8001 帶式輸送機機頭安裝智能視頻監測報警裝置主機5 臺，實現洗煤廠所有重點崗位視頻監控全覆蓋。在運行過程中檢測到異物及時發出語音報警，有效地阻止了因異物導致皮帶撕裂的后果。

5 結語

該系統在趙莊二號井洗煤廠進行了安裝試運行，實現了洗煤廠重點崗位視頻監控全覆蓋，具備智能監控和預警預報功能，保證集控室人員和生產管理人員能夠第一時間了解生產現場實際情況，有效組織生產和應對突發情況，達到安全生產、減員增效、智能預警、預防事故的目標。