米迎春

（鄭州煤炭工業(yè)(集團)有限責任公司大平煤礦,河南 登封 452473）

從當前煤礦帶式輸送機的使用情況來看,整體有著運輸量大、運輸效率高且距離長等優(yōu)勢,在當前井下運輸環(huán)節(jié)扮演著重要角色。由于井下生產(chǎn)有著較強的不均勻性,因此,帶式輸送機在工作的過程中帶有較強的不均勻性,導致帶式輸送機在部分時段工作的過程中,出現(xiàn)了空載、輕載的狀態(tài),若帶式輸送機保持持續(xù)穩(wěn)定的運行速度,不僅會導致能量的浪費,同時也會導致其中出現(xiàn)磨損的情況。因此,帶式輸送機在工作的過程中,可根據(jù)具體的運載量對運行的速度進行調(diào)整,可較好提升帶式輸送機的運行質(zhì)效。因此,對煤礦井下帶式輸送機智能控制系統(tǒng)應用要點進行分析有著較為重要的意義。圖1 為帶式輸送機的結構圖。

圖1 帶式輸送機的結構圖

1 煤礦井下帶式輸送機智能控制系統(tǒng)應用要點

從井下帶式輸送機的工作情況來看,全面做好智能控制是推動帶式輸送機工作質(zhì)效提升的關鍵環(huán)節(jié)。整個智能控制系統(tǒng)組成見圖2 所示。

圖2 帶式輸送機智能控制系統(tǒng)圖

1.1 帶式輸送機煤量識別智能化控制

實現(xiàn)對帶式輸送機煤量識別智能化控制的主要技術是視頻識別技術,當前已經(jīng)在多數(shù)煤礦取得了較好的應用效果,整體的識別可信度相對較高。在具體識別的過程中,主要是利用計算機對視頻中的圖像進行針對性的分析、處理及加工,從而將帶式輸送機上運輸?shù)拿毫繉崟r獲取,圖3 為視頻識別的具體流程圖。對于得到的圖像,通過預處理、煤流信息提取、感興趣區(qū)域提取及采取圖像分割等方式,將得到的圖像進行對比分析的方式,全面準備掌握帶式輸送機上運輸?shù)乃矔r煤量。

圖3 帶式輸送機運輸煤量識別流程

在帶式輸送機對煤炭進行運輸?shù)倪^程中,帶式輸送機的運輸速度和實際運量及工作的功率有著較大的關系,三者的關鍵如圖4 所示。其中,帶式輸送機在工作的過程中,最為關鍵的兩個方面是感興趣區(qū)域、煤流區(qū)域。在具體工作的過程中,感興趣區(qū)域的實際工作效果是對輸送機的寬度及位置進行全面精準的定位。通過降低圖像背景的方式,對結果影響區(qū)域進行更為精準的識別,從而獲得更為精準的帶式輸送機運煤量。將感興趣區(qū)域作為基礎,在實際操作的過程中,通過對運輸特征、能量及煤流顏色等,作為頻域、時域的具體特征,并將得到的特征為基礎數(shù)據(jù),技術人員對圖像區(qū)域開展針對性的交集預算,從而提升整個掌握煤流區(qū)域的面積的精準度。

圖4 帶式輸送機功率、運速和運量的關系圖

1.2 帶式輸送機梯度調(diào)速智能控制

首先可以采用梯度的方式進行調(diào)速。在對輸送機進行控制時,可以將煤流量作為主要的標準,對整個輸送機工作的速度進行針對性的調(diào)整,采取這種方式,可以對輸送機整體的能耗實現(xiàn)有效的控制,但是存在的負面影響也較為明顯,例如,最為突出的問題是導致的輸送帶整體的磨損量的提升,必然會導致輸送帶使用壽命的減少。同時,在具體的工作中,因為選擇使用傳感器在對煤流量進行監(jiān)測的過程中,外界因素可能會產(chǎn)生較大的干擾,因此,整個速度調(diào)控情況就會受到較大的影響,這就導致若出現(xiàn)了煤流量增加的情況,輸送機的速度由于沒有得到及時的提升,導致帶式輸送機出現(xiàn)了溢煤、堆煤的問題發(fā)生。而選擇使用梯度調(diào)控的方式,若煤流量在某個區(qū)間內(nèi)輸送機運行速度恒定,在煤流量進入到另外區(qū)域時,帶式輸送機可以將速度智能調(diào)整到和該區(qū)域相對應的運行速度上。根據(jù)單位長度煤流量、煤流量識別的結果,設定出帶式輸送機實際運行的具體速度。表1是帶式輸送機運行速度和煤流量實際匹配的關系。圖5 是帶式輸送機運行速度和煤流量梯度變化圖。

圖5 帶式輸送機運行速度和煤流量梯度變化圖

表1 帶式輸送機運行速度和煤流量實際匹配的關系表

其次是對輸送機開展智能調(diào)速。輸送機在實際運行的過程中,通過傳感器對整體的運行速度實現(xiàn)全面的監(jiān)控,借助視頻識別的方式,全面掌握煤流的整體分布情況,這就可以掌握單位長度上的煤量,然后將這些參數(shù)全面上傳到力學模型上,將煤流量信息作為基礎,通過選擇使用模糊控制器的方式,得到模糊決策信息,掌握與煤流量相互匹配的運行速度指令,實現(xiàn)對變頻器整體運行方式的全面調(diào)整,最終達到對輸送機運行速度的有效控制。圖6 是帶式輸送機智能調(diào)速控制原理圖。

圖6 帶式輸送機智能調(diào)速控制原理圖

為了對控制流程進行簡化,智能化控制選擇使用模糊控制的方式,對檢測得到的信息通過模糊處理后,轉變?yōu)槟：刂屏俊Ｍㄟ^模糊控制量、模糊控制規(guī)則達到模糊決策和推理的效果。圖7 是模糊控制流程圖。在對帶式輸送機運輸狀態(tài)進行判斷時,帶式輸送機的張緊力是非常重要的指標,為了確保輸送機在運行的過程中,能夠達到平穩(wěn)調(diào)速的整體效果,需要對各種數(shù)據(jù)進行模糊處理之后,將輸送機的運行速度選擇為輸出量。

圖7 模糊控制流程圖

2 煤礦井下帶式輸送機智能控制系統(tǒng)具體應用

XX 煤礦選擇使用的帶式輸送機的運輸距離為1km,帶強為每米2500N,額定運行的速度為5m/s,電動機的功率為400kW×3。本次對帶式輸送機智能控制過程中輸送機的實際運行狀態(tài)進行了采集,得到了圖8。

圖8 智能控制系統(tǒng)下帶式輸送機煤流量及運行速度采集結果

分析圖8 可知,帶式輸送機在運行的過程中,運行速度根據(jù)煤流量變化階梯實現(xiàn)速度的調(diào)整。若煤流量整體變化較小時,帶式輸送機整體表現(xiàn)出勻速運行的狀態(tài),若煤流量變化較大時,勻速速度呈現(xiàn)出階梯速度下降或者增加的情況。通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn),帶式輸送機在運輸?shù)倪^程中,單位輸送煤量在最大數(shù)值的80%,選擇使用智能控制系統(tǒng)后,帶式輸送機在工作的過程中,沒有出現(xiàn)堆煤、溢煤或者其他問題,而導致帶式輸送機停機的情況。帶式輸送機在工作的過程中,根據(jù)輸送帶運輸?shù)拿毫繉崿F(xiàn)對速度的梯形調(diào)整。

從本次數(shù)據(jù)采集的情況來看,帶式輸送機低速、高速運行時間均為12min,中速運行時間為96min,這表明在智能控制狀態(tài)下,將帶式輸送機運行速度控制在中速運行狀態(tài),這種智能控制的方式,不但可以達到煤炭運輸需求,同時也可以防止出現(xiàn)輸送機頻繁調(diào)速,導致設備出現(xiàn)較大磨損的問題,可有效降低帶式輸送機能耗,提升帶式輸送機的使用壽命。

從本次的應用情況來看,為了有效增強帶式輸送機智能化控制水平,最大限度的控制設備能耗問題,選擇使用模糊控制技術、視頻識別技術等智能化控制技術,得到了帶式輸送機智能控制系統(tǒng),該系統(tǒng)通過視頻識別技術得到了帶式輸送機的運煤量,通過煤流的情況,將帶式輸送機運輸狀態(tài)分為幾個區(qū)間,在每個區(qū)域中均有相對應的帶式輸送機運輸速度。

其次,根據(jù)帶式輸送機的煤流信息及帶式輸送機的張力信息等,通過采取模糊控制的方式,輸出梯度調(diào)速命令,根據(jù)調(diào)速指令,智能控制系統(tǒng)輸出對應的電流頻率,從而對帶式輸送機實現(xiàn)階梯調(diào)速控制的效果。

通過本次應用發(fā)現(xiàn),選擇使用智能控制系統(tǒng)后,帶式輸送機整體的能耗相對于先前有了明顯的下降,在對輸送機進行智能控制的過程中,需要從輸送機上煤流量的變化情況著手,對整體的運行速度進行全面的調(diào)整和分析,在出現(xiàn)了整體變化相對較小的情況時,控制輸送機運行速度不變,如果在運行的過程中,出現(xiàn)了煤流量增加較多的情況時,對運行情況進行階梯調(diào)速。帶式輸送機皮帶的磨損情況相對于先前也有了明顯的下降,同時,帶式輸送機出現(xiàn)運輸事故的數(shù)量相對于先前有了下降,這表明智能化控制系統(tǒng)在帶式輸送機上整體取得了較好的應用效果。此外,為了更好提升智能化控制效果,煤礦企業(yè)應當加大對技術人員操控帶式輸送機的整體的培訓和提升,讓技術人員更好掌握帶式輸送機智能控制系統(tǒng)的應用特點,更好提升帶式輸送機整體的控制效果。

結束語

綜上分析,雖然帶式輸送機在煤礦井下運輸中非常關鍵、不可替代,但是從當前帶式輸送機使用的情況來看,運輸載量不均衡的問題突出,全面提升帶式輸送機的智能化控制水平非常重要。很多煤礦也開始推動帶式輸送機智能化控制,但是從控制的情況來看,在具體應用的過程中,還存在突出的問題和難點,因此,這就需要煤礦加大智能化系統(tǒng)在帶式輸送機中的應用力度,不斷提升帶式輸送機整體的智能化控制效果。