基于视觉信息识别的煤流控制系统
时间：2020-10-30 15:12:10 来源：达达文档网 本文已影响 人 
鲍勇豪
摘要：本文研发了一种基于视觉信息识别的智能煤流调速控制系统。该系统在阳煤榆煤矿运行结果表明：该系统运行稳定，在满足实际生产的条件下，有效地将变频带式输送机的平均转速降至85%左右，达到了节能降耗、延长输送带寿命、提高经济效益的目的。
[关键词]煤流监控摄像头节能降耗
在煤炭生产中运输带式输送机机已经成为生产过程中必不可少的设备。由于各种原因导致在煤炭开采的过程中带式输送机的空转率过高，空转率过高导致电能的浪费，其中带式输送机的电费占用了煤矿生产用电量很大的比重，给煤炭运输过程中的成本增加，而靠人为的进行调速无法满足节能增效的目的，同时在正常煤炭运输过程中有可能会随机出现大块矸石和锚杆，如果不及时进行清除处理可能造成运输带式输送机损坏而对煤矿生产造成比较大的损失。
1系统组成与控制原理
智能带式输送机机调速系统由平台软件、矿用隔爆兼本安型摄像机、矿用隔爆兼本安型电气控制箱（核心为监测主机）、矿用隔爆兼本安型补光灯和光缆等部分组成。
2基于图像信息采集的煤流监测原理
2.1煤流量检测
在带式输送机的各个转载点上方安装视频摄像头，将现场实时图像传送回监测主机，监测主机加载摄像头相关SDK函数接口采集到图像帧，然后经过OpenCV图像处理后将真彩图像转换为二值化图像。
若有煤流经过检测区域时，将每一帧画面转换为二值化图像，通过采集当前选定监测区域内的二值化视频像素进行像素扫描，经过算法分析后算出图像中黑色像素的占比，即可判断对应煤炭像素在整体选择像素中的占比，然后输出占比值，结合当前带速值即可反映带式输送机的当前煤量，再经过可编程序控制箱内的PLC后计算后输出预设变频调速装置的给定频率，从而实现带式输送机机的自动调速当监测主机监测到设备故障时，带式输送机将被调为高速，同时隔离视频煤量检测系统，将运输带式输送机调节到无调速的满速运行状态。
2.2矸石监测
监测主机利用监控软件通过探头实时传回的视频信号在选定的视频范围内对体积大的矸石进行轮廓分析，当在二值化图像下采集到的像素内凡是被黑色像素包围的白色像素区域符合等于或者超过设定面积的轮廓，即被认定为矸石，监测主机随后将信号通过MODBUS通讯协议输出至I0设备对应点位进行置位。
2.3锚杆监测
监测主机利用监控软件通过探头传回的画面中，将当前真彩画面转化为二值化图像后分析选定画面中某一位置的像素部分进行分析，在选定像素范围内通过对白色像素的轮廓监测，在黑色像素中如果连续多行出现白色像素并且是连续出现的每行白色像素数量的误差在3-6个像素点，同时连续出现行数达到规定的累计数量后，被判断为锚杆，监测主机随后将信号通过MODBUS通讯协议输出至IO设备对应点位进行置位。
通过摄像头将带式输送机当前现场实时图像传送回控制箱内的服务器，服务器内加载摄像头相关SDK函数接口采集到图像帧，然后经过OpenCV图像处理后将真彩图像转换为二值化图像，再通过相关代码获取客户在图像上所选取的范围像素，经过算法分析后算出图像中黑色像素的占比然后输出对应的IO设备上的点位给PLC来控制变频器给定频率达到控制带式输送机机不同煤量下的速度，以实现节能降耗。
2.4故障报警
当监测主机监测到设备故障时，带式输送机自动调为高速，同时隔离视频煤量检测系统，运输带式输送机调节到无调速的正常运行状态。监控主机所监控的故障如：视频信号丢失，视频模糊，电气控制箱故障等，同时带式输送机沿线的扩音电话以语音的方式报警给带式输送机沿线人员，同时，上传到地面服务器，地面客户端同时语音报警，显示报警故障位置，状态等。
3系统运行结果及效能分析
阳泉煤业集团榆树坡矿运行效果见图1，左图满速状态，右图为怠速状态，图中绿色边框为调速软件读取带式输送机煤量的检测区域。
图2为系统存储的2018年1月9日约1h时的历史数据。可以通过数据曲线查看产煤情况。
数据时长1h;全速累计时长6min;中速累计时长48min;低速累计时长6min。带式输送机平均运行速度比调速前降低10%。
4结语
论述了基于视频识别煤量控制带式输送机速度的方法，并介绍了该方法在阳泉煤业集团榆树坡矿使用的效果。实际应用表明本方法实现了带式输送机根据煤量的自动调速。通过分析历史数据，调速系统使带式输送机平均速度降低15%。
參考文献
[1]望熙荣，望熙贵.OpenCV和VisualStudio图像识别应用开发[M].人民邮电出版社，2017.
[2]《海康SDK开发文档》海康威视，
[3]（美）桑卡，图像处理、分析与机器视觉（第3版）[M].清华大学出版社，2011.
