带式输送机视频智能调控及防护系统

导语：

矿山智能化是矿业的发展方向，本期转化果推荐的《带式输送机视频智能调控及防护系统》成果，重点介绍了智能机器视觉的皮带组节能控制系统两大功能。一是带式输送机变频调速功能：利用矿用隔爆型摄像仪采集带式输送机上的煤流量信息，实现输送机高、中、低、怠速四速的变频调速，达到主运输系统节能目的；二是在线故障自检功能：自检功能、持续供电功能，当PLC监测到视频检测系统设备故障时系统可自动给出高速运转信号，使带式输送机恢复到无调速运行状态，确保带式输送机系统安全运行。该系统具有语音报警和提示功能，以提醒巡检人员并同步上传至地面服务器、地面客户端。

  一、项目背景

传统操作方式启动时间长、皮带机空转率高、生产效率低，电能消耗大。各部胶带机都加装了许多保护装置（纵撕、堆煤等），它们在生产过程能发挥一定作用。但是由于煤炭生产环境相对恶劣，接触式传感设备零部件容易锈蚀失灵，时常会出现漏报、误报的现象。实际生产中主要依靠人工巡检来发现问题，但是由于人员经验不足、疲劳作业、空当、遗漏等因素无法杜绝事故发生，同时增加了人力成本。因此，要通过现代化手段对现有皮带机系统进行改造，实现煤多快运，煤少慢运，提高生产效率，保障安全生产。

二、研究内容

1.系统组成

智能调速系统主要由矿用隔爆型摄像仪、矿用带式输送机视频监测报警装置、矿用带式输送机视频监测报警装置主机、控制软件、工控机及线缆组成。

2.技术原理

在智能机器视觉流量检测算法的基础上，利用矿用隔爆型摄像仪采集带式输送机上的煤流量信息，并根据带式输送机上实际煤流量实现输送机变频调速，调速分为4级调速，胶带输送机为空煤量时，胶带输送机为怠速；胶带输送机为小煤量时，胶带输送机为低速；胶带输送机为中煤量时，胶带输送机为中速；胶带输送机为大煤量时，胶带输送机为高速。胶带输送机连续怠速运行15分钟后，如未收到调速信号，则胶带输送机组自动停机（可选）。

智能调速系统的核心是改变输送机原有的胶带运输机动态运行方式，即实现输送机的智能运行，实现“煤多快运、煤少慢运、没煤怠速或停机”，从而实现智能调速。

3.系统特点

（1）系统通过自主创新提升了整个企业安全智能化管理水平，缩短了操作周期，提高了系统响应速度，减少了安全事故，达到本质安全；通过远程自动控制、不安全行为的智能报警联动，实现了无人值守，节能降本增效。同时实现了安全管理由“静态监视、时候追溯”向“预先报警与闭所控制”的转变，创新了安全管控模式。

（2）皮带面的煤流量统计由传统的基于二维视频算法的模拟对比计算升级至基于三维视频分析技术的实际流量的实时累加计算，大大增强了皮带机调速基础数据源的真实性和可靠性。

（3）针对煤矿生产特点，提出了将智能机器视觉分析、不间断UPS电源、工业控制等系统集成，利用机器视觉分析设备、PLC控制设备，通过皮带变频器形成一个智能化、多功能、全天候的动态安全智能闭环节电系统的设计思想，做到机器视觉与工业控制相结合，实现对带式输送机自动调速智能控制，达到节电的目标。

该设计思路最大的特点是符合煤矿生产负荷变化较大的实况，利用变频器高效调速控制功能，实现了煤炭运输由“逆流”启动向“智能”启动方式的转变，而且通过PLC和变频器等执行机构实现了皮带机转速根据煤流量变化的“动态”调节。既节约空载电耗，又动态节能。通过降速运行，减少托辊等辅材消耗，延长设备的使用寿命。

三、应用效果

1.系统改造后可有效减少工作人员巡视的工作量和整条皮带严重撕裂所造成的事故，避免损失扩大。

2.系统程序实现远程精准控制，减少了人为操作失误造成的数据失真及设备损坏，实时监测设备状态参数及报警信息，及时发现故障隐患，停机检修，避免了设备故障的扩大化和减少停机事故，加强对生产环节的精准调度和管理，提高生产效率。

3.通过集中监控设备的运行状态，提高了对设备的实时管控能力。集中对设备进行运行操作，合理调度设备的运行时间，减少了设备空转，降低了能耗，提高了设备的运行效率。

4.保障了系统设备完好，动作可靠，程序方可操作运行，避免了设备带病运行，减少胶带磨损、接头老化，延长了设备的使用寿命，提高了设备运行的可靠性。

5.转变了传统的安全管理方式，通过系统数据共享，报警联动，提高了危险源辨识的时效性。为安全生产管理提供一个快速、安全、可靠的管理平台，实现主煤流运输系统本质安全、高效节能的目标，提高矿井安全生产管理水平。

6.减少了人为误操作带来的安全伤害，降低了安全风险，变长时值守为定时巡检，减少长期在噪音、粉尘等环境下工作对人员造成的职业健康伤害。

四、经济效益

1.通过该系统根据煤流量调控皮带运行频率，优化皮带运行速度，降低煤流运输系统电耗，节电量约30%，每年可节约电费约300万元。

2.该系统安全防护等级高，系统设备运行巡检质量高，节约巡检人工费用约10万元/年。

3.该系统实现远程精准控制，根据煤量调控运行速度，减少转动部件磨损提高使用寿命，每年节约材料投入约10万元/年,合计年节约320万元。

该科技成果已在国源矿业公司井下煤流主运输系统带式输送机成功应用，效果显著，具有很好的应用推广价值。

鄂尔多斯市国源矿业开发有限责任公司