陳 濤

（晉能控股煤業(yè)集團忻州窯礦，山西 大同 037001）

引言

在礦井采用的帶式輸送機中，輸送皮帶是其最核心的部分，該設備需要較高的成本，因此，撕裂檢測技術有著十分重要的意義。通過運用該技術可以將輸送帶的撕裂狀況進行及時檢測，并有效避免撕裂情況的持續(xù)進展，但是從現(xiàn)階段的縱撕檢測技術來看，其大多是接觸式的，需要事后管理。由于礦井生產(chǎn)環(huán)境的復雜性，大部分縱撕檢測系統(tǒng)的功能都沒有得到充分發(fā)揮，導致縱撕事故的發(fā)生。

1 帶式輸送機主要結構與智能監(jiān)測調控分析

1.1 帶式輸送機整體結構及工作原理

以DTL 型帶式輸送機為例進行分析，對于該型帶式輸送機而言，其整體結構情況如圖1 所示。由圖1 可知，該種帶式輸送機主要由驅動滾筒部分、改向滾筒部分、托輥部分、皮帶部分與張緊部分五大部分組成[1-2]。該種帶式輸送機的工作原理主要是通過電動機來進行驅動，由電機輸出動力，輸出的該動力通過減速器逐步向帶式輸送機的驅動滾筒部分傳輸，而驅動滾筒與帶式輸送機輸送帶間有一定的摩擦力，進而借助這種摩擦力來促使皮帶運行，在這過程中帶式輸送機托輥的所起的作用，主要是支撐輸送帶，帶式輸送機張緊裝置起到的作用主要是讓輸送帶實時為張緊狀態(tài)，以驅動皮帶與運動的滾筒間存在足夠的驅動摩擦力。

圖1 帶式輸送機的整體結構示意圖

1.2 帶式輸送機智能監(jiān)測調控分析

當前，很多礦井所用的帶式輸送機都裝設了變頻調控裝置，可依據(jù)對帶式輸送機運行的情況監(jiān)測監(jiān)控結果，及時合理調整帶式輸送機的運行速度。但帶式輸送機在運行速度發(fā)生改變的過程中，呈現(xiàn)出的動態(tài)特性通常相對較復雜，造成速度不好調整，若調整不科學、不合理、帶式輸送機輸送帶與運行的滾筒間變易產(chǎn)生打滑問題，如果速度變化過快，還有可能引發(fā)帶式輸送機出現(xiàn)斷帶事故，傳統(tǒng)的帶式輸送機變頻調速控制系統(tǒng)，通常不考慮速度變化對帶式輸送機造成的影響，易造成帶式輸送機出現(xiàn)運行不穩(wěn)定的情況，因此必須重視做好帶式輸送機運行情況的智能監(jiān)測監(jiān)控工作，調整帶式輸送機運行情況時，應把高階次動態(tài)特性考慮其中，進行科學合理的調整[3]。

2 系統(tǒng)總體設計

系統(tǒng)部分主要包含了客戶端的電腦、帶式輸送機的視頻檢測報警系統(tǒng)、平臺軟件等，其具體組成部分詳見圖2。

圖2 系統(tǒng)總體設計情況圖

系統(tǒng)之中所運用的技術為智能化視頻分析技術，通過在煤倉口的上方配置隔爆型攝像儀，對其內(nèi)部的實際狀況進行監(jiān)測。煤倉的監(jiān)測區(qū)域可以利用在調度室中安裝的上位機軟件來進行規(guī)劃，同時也可以對停機與報警進行設置。

在帶式輸送機的工作中，錨桿或者矸石掉落到可監(jiān)測范圍之內(nèi)，若停留的時間大于預先設定的時間，上位機平臺軟件則會發(fā)出語音警報，以此來提醒相關人員，同時視頻監(jiān)測報警主機會將相關信息及時傳輸?shù)絇LC 系統(tǒng)之內(nèi)，形成一種報警停機信號[4-5]。

3 功能設計

3.1 異物檢測

這一報警系統(tǒng)是通過在下料倉口的上端安裝隔爆型攝像儀，對其內(nèi)部的實際狀況進行監(jiān)控，監(jiān)控區(qū)域的規(guī)劃則是利用調度室安裝的上位機平臺軟件來實現(xiàn)，同時可以對停機及報警進行設置。在帶式輸送機正常運行的時候，錨桿或者矸石掉落到倉口所監(jiān)測的范圍之內(nèi)，當期停留的時間超出預先設定的時間，平臺軟件將會發(fā)出警報，以此來提醒值班人員，同時PLC 系統(tǒng)在接收到報警信號之后，將會發(fā)出停機信號。

3.2 撕裂傳感器檢測

當皮帶受到異物的穿刺而出現(xiàn)撕裂的時候，運用撕裂傳感器的優(yōu)勢，將該傳感器的發(fā)光及接受設備平行安裝在下料倉下端的皮帶輸送機底部的兩側機架之上，輸送機的皮帶寬度應當超出發(fā)光及接收裝置之間存在的距離。當皮帶出現(xiàn)了縱撕之后，撕裂部位就會發(fā)生物料泄漏，進而對撕裂傳感器產(chǎn)生影響，傳感器可以將檢測到信號及時傳輸?shù)揭曨l監(jiān)測報警主機之中，然后該信號就會被傳輸?shù)絇LC 系統(tǒng)，完成報警停機的操作，避免損失持續(xù)擴大。而常規(guī)性的預防皮帶撕裂是經(jīng)過傳感器、皮帶秤及重量感應器來進行判斷，如果皮帶出現(xiàn)撕裂，煤塊將會落在皮帶秤上，重量感應器將會發(fā)出報警信號，及時通知相關人員，這種處理僅僅是事后處理，無法做到事前預防。圖3 所示為撕裂傳感器的檢測裝置圖。

圖3 撕裂傳感檢測裝置

3.3 物料堆積檢測

這種檢測主要是對皮帶中的煤流進行檢測，監(jiān)測范圍之內(nèi)利用調度室內(nèi)安裝的上位機平臺軟件來進行規(guī)劃，同時設置報警及停機。在輸送機正常工作的時候，在下方皮帶運行停止，而上方皮帶依舊運行或者倉口被卡住之時，下料倉口將會出現(xiàn)煤流堆積，當煤流堆積大于軟件預先設定的高度或者停留的時間大于預先設定的時間，上位機軟件會發(fā)出報警信號，以提醒相關人員，同時相關的報警信號將會被傳輸?shù)絇LC 系統(tǒng)中，發(fā)出停機信號，并且及時提醒巡檢人員進行處理，圖4 所示為帶式輸送機的物料堆積檢測圖。

圖4 物料堆積檢測圖

3.4 系統(tǒng)軟件設計

上位機通過PLC 和SE 組態(tài)相結合的方式，研發(fā)出人機交互界面，并將各種傳輸?shù)目刂朴嵦栠M行集成，實現(xiàn)事故報警、輸送機的啟動/停止、保護等一系列操作。

1）視頻信息源。系統(tǒng)的視頻信息可以利用高清的攝像頭來進行實時錄像，保證畫面的品質，達到煤礦的規(guī)程要求。

2）數(shù)據(jù)交換層。其主要作用在對儲存和交換數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫主要分為三種，分別為事件視頻、視頻和物體視頻特征等數(shù)據(jù)庫[6]。

3）圖像處理。智能化視頻分析：通過對相關的視頻圖像進行傳輸，對現(xiàn)場的實際生產(chǎn)問題進行分析，例如，煤倉的倉口出現(xiàn)異物、膠帶出現(xiàn)煤塊堆積、膠帶發(fā)生縱撕等。視頻回放：在事件發(fā)生之后，可以對視頻進行隨時調取及使用，以供事后的分析。

4 工業(yè)性試驗

在晉能控股煤業(yè)的某礦井中，該系統(tǒng)已經(jīng)在七個部位安裝了智能分析攝像機，數(shù)量共有7 臺，在某輸送機的機尾落料點的下方配置了1 臺防撕裂傳感器，且在相應的5 個輸送機的機頭安裝了5 臺視頻監(jiān)測報警裝置主機，實現(xiàn)了本礦井所有的重點崗位的視頻監(jiān)控全覆蓋。在實際運行中，一旦識別出了異物，及時報警，避免了皮帶因異物而出現(xiàn)撕裂的問題。

5 結語

目前，該系統(tǒng)已經(jīng)正式投入到晉能控股煤業(yè)并展開應用，實現(xiàn)對所有重點崗位的視頻監(jiān)控，具有預警預報及智能監(jiān)控的功能，促使生產(chǎn)人員、管理人員及集控人員可以及時掌握到生產(chǎn)現(xiàn)場的實際狀況，保證生產(chǎn)的正常進行，同時及時應對突發(fā)狀況，實現(xiàn)安全生產(chǎn)、節(jié)能增效、預警停機、預防事故的目的。