史一占

（汾西礦業(yè)新產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限責(zé)任公司，山西 介休 032000）

引言

礦井原煤運(yùn)輸多采用皮帶輸送機(jī)搭接實(shí)現(xiàn)，具有運(yùn)輸距離長、能耗高以及運(yùn)輸環(huán)節(jié)多等特點(diǎn)，同時也面臨管理難度高、輔助運(yùn)輸人員數(shù)量多等問題[1-2]。一般情況下，皮帶輸送機(jī)運(yùn)輸量依據(jù)礦井最大生產(chǎn)能力確定，并選擇與運(yùn)輸能力相匹配的驅(qū)動電機(jī)、減速器等。皮帶輸送機(jī)皮帶鋪設(shè)距離長、沿線托輥多，導(dǎo)致設(shè)備在啟動初期有較大啟動功率，皮帶輸送機(jī)正常運(yùn)行后負(fù)載功率一般小于啟動功率，從而使得驅(qū)動電機(jī)一般處于輕載狀態(tài)，導(dǎo)致輸出效率不高[3-7]。為提高礦井皮帶輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)工作效率，提高安全生產(chǎn)保障能力，并降低運(yùn)行能耗，本文提出一種皮帶運(yùn)輸視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)視頻圖像識別，不僅可滿足皮帶輸送系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控需求，而且可減少相關(guān)輔助人員數(shù)量，提高監(jiān)控效果。

1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

具體構(gòu)建的視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)如圖1 所示，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時煤流監(jiān)測，結(jié)合傳感器獲取到的皮帶輸送機(jī)電流、功率參數(shù)對輸送機(jī)運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便實(shí)現(xiàn)皮帶輸送機(jī)負(fù)載與運(yùn)行速度均衡，最大程度降低皮帶輸送機(jī)運(yùn)行能耗；對堆煤、異物等進(jìn)行實(shí)時檢測；對重要工作場所內(nèi)人員行為進(jìn)行監(jiān)測，并具備闖入識別、報(bào)警等功能；參數(shù)運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)動控制，提高了礦井皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)行效率。

圖1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1）構(gòu)建視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)。對礦井原有的工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造，增加布置隔爆相機(jī)、交換機(jī)、隔爆光終端、管理服務(wù)器、智能分析服務(wù)器以及相關(guān)的安防軟件等。在礦井皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)重要的節(jié)點(diǎn)，如轉(zhuǎn)載點(diǎn)、變坡點(diǎn)、張緊部、防縱撕裂保護(hù)部等各位置均布置隔爆相機(jī)，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控，并對采集到的視頻圖像進(jìn)行分析，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有長矸物體、大塊煤矸、堆煤或者異物等情況時會自動觸發(fā)報(bào)警。地面監(jiān)控中心可依據(jù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)對運(yùn)輸?shù)拿毫髁俊⒃O(shè)備運(yùn)行情況等進(jìn)行智能分析。

2）在皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)沿線布置音頻識別系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)異常時可自動識別并報(bào)警、停機(jī)。

3）在皮帶輸送機(jī)沿線增加設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，對帶式輸送機(jī)驅(qū)動電機(jī)、減速器、滾筒等運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，主要監(jiān)測內(nèi)容包括有電機(jī)溫度、電流、減速器及滾筒溫度等，發(fā)現(xiàn)問題時會自動報(bào)警。

2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 關(guān)鍵技術(shù)

1）皮帶運(yùn)行調(diào)速。實(shí)現(xiàn)皮帶輸送機(jī)順煤流啟動，并依靠原有的PLC 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備連鎖，從而避免在啟動過程中出現(xiàn)堆煤事故；在地面監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)對沿線皮帶輸送機(jī)運(yùn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)故障后可及時確認(rèn)并停止相關(guān)皮帶輸送機(jī)運(yùn)行。在實(shí)現(xiàn)對皮帶輸送機(jī)啟動、停機(jī)等控制后，通過沿線布置的視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對煤流量進(jìn)行監(jiān)測，并依靠PLC、變頻器等設(shè)備調(diào)整皮帶輸送機(jī)運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)帶速與煤流量間的動態(tài)平衡。

2）大塊原煤檢測。大塊原煤與運(yùn)輸?shù)某Ｒ?guī)煤塊間存在明顯的視覺差異，綜合使用機(jī)器視覺、視頻分析技術(shù)提出視頻圖像信息，從而實(shí)現(xiàn)大塊原煤識別。

3）堆煤及跑偏識別。堆煤及跑偏是皮帶輸送機(jī)運(yùn)行過程中常見故障類似，堆煤情況出現(xiàn)后有較為明顯的視覺差異，在皮帶輸送機(jī)沿線搭接點(diǎn)位置、煤倉等處均布置隔爆相機(jī)，實(shí)時監(jiān)測煤流量變化并綜合使用機(jī)器視覺、視頻分析技術(shù)提出堆煤關(guān)鍵視覺特征。跑偏識別是通過使用圖像分割技術(shù)或者直線檢測技術(shù)等對皮帶在檢測區(qū)域內(nèi)是否出現(xiàn)跑偏進(jìn)行分析。

4）違規(guī)入侵檢測。通過視頻圖像圈定皮帶輸送機(jī)區(qū)域，通過目標(biāo)檢測識別附近作業(yè)人員，并智能計(jì)算相關(guān)人員是否與皮帶輸送機(jī)區(qū)域存在交匯，從而判定相關(guān)人員是否存在違規(guī)穿越皮帶輸送機(jī)或者靠著皮帶輸送機(jī)休息等問題。

2.2 系統(tǒng)軟件

具體皮帶運(yùn)輸視頻監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控軟件架構(gòu)如圖2 所示。

圖2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控軟件架構(gòu)

3 現(xiàn)場應(yīng)用效果分析

將視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用到山西某礦30702 綜采工作面原煤運(yùn)輸系統(tǒng)監(jiān)控中，具體視頻監(jiān)控系統(tǒng)獲取到的轉(zhuǎn)載點(diǎn)圖像以及機(jī)頭圖像信息如圖3 所示?，F(xiàn)場使用的防爆相機(jī)型號為KBA12、供電電源型號為KDW127/12B、光端機(jī)型號為KTG12（A），具體設(shè)備參數(shù)見表1～表3。

表1 攝像機(jī)參數(shù)

表2 電源參數(shù)

表3 光端機(jī)參數(shù)

圖3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)畫面

視頻監(jiān)控系統(tǒng)獲取到的井下皮帶輸送機(jī)運(yùn)行畫面清晰，視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)；皮帶輸送機(jī)運(yùn)行速度可依據(jù)煤流量進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)，速度調(diào)節(jié)不頻繁，不會給驅(qū)動系統(tǒng)以及皮帶等帶來不利影響。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用后，地面監(jiān)控中心可實(shí)時掌握井下皮帶輸送機(jī)運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行隱患或者故障時自動發(fā)出報(bào)警信號，提醒相關(guān)人員注意。通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用，礦井皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)可視化以及智能化程度得以提升。

4 結(jié)語

在皮帶輸送機(jī)沿線布置視頻監(jiān)控系統(tǒng)，并通過智能分析監(jiān)控系統(tǒng)采集到的圖像信息、設(shè)備運(yùn)行聲音信息、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)信息等，實(shí)現(xiàn)對皮帶輸送機(jī)堆煤、跑偏、異物等的監(jiān)測，并可依據(jù)輸送煤流量調(diào)節(jié)皮帶輸送機(jī)運(yùn)行速度，降低設(shè)備運(yùn)行能耗。通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)對皮帶輸送機(jī)沿線重點(diǎn)位置實(shí)時監(jiān)控，提高皮帶輸送機(jī)運(yùn)行安全保障能力；視頻監(jiān)控系統(tǒng)與皮帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對皮帶輸送機(jī)運(yùn)行的智能控制，并可減少相關(guān)輔助運(yùn)輸人員數(shù)量，以便提高皮帶輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)工作效率及運(yùn)行可靠性。