摘要：输煤皮带相对比较长，其运行过程中伴随粉尘、噪音等恶劣环境，人工难以及时发现并处理皮带打滑、跑偏、撕裂和煤层温度异常等故障。因此研发输煤皮带运行状态自动检测系统以提升输煤皮带安全稳定运行的可控、在控、能控的能力水平。
关键词：输煤皮带;运行状态;自动检测系统;
引言
煤炭在我国经济发展中占有举足轻重的地位。带式输送机是煤炭生产运输的关键设备，其运行状况的好坏直接影响着企业的安全生产与经济效益。在带式输送机的运行过程中经常会发生输送带打滑、撕裂、跑偏，托辊卡死、磨损等故障。传统的人工巡检具有一定的危险性，且工人劳动强度大，检测效果不稳定。为了降低用人成本、提高巡检效率，开发了一种轨道式巡检机器人系统，该系统是集自动化、多传感器、计算机、网络通信于一体的多功能巡检机器人，具有一定的智能化程度，且行走灵活、稳定性强，解决了人工巡检带来的种种问题，对煤矿的安全高效生产及发展前景有着重要的意义。
1输煤皮带机的造型选型原则及注意事项
①对于皮带的撕落问题，许多时候都发生在落料斗的出口处，而对此最有效的方法就是选择使用活动挡扳式的撕裂开关，并且将其安装于落料斗的出口处。它的优点是能够在很短的时间内完成检测，或者是在撕裂发生之前就将检测工作做完；它的缺点则体现在只能用于检测大尺寸硬物导致的撕裂问题，并且安装起来也比较麻烦，容易出现卡堵的问题。②针对那些皮带接头比较多且脱皮严重的皮带机，不能选择下托式的撕裂检测开关，皮带机上翘起的脱皮也很有可能会导致开关误动。③要选择在比较短时间内扰动情况下能够自动复位的产品，而且要把非撕裂扰动过滤掉。受到输煤现场环境、皮带机脱皮等问题的影响，要选择能在短时间内自动复位的产品，这样可以很好地避免不必要的保护停机问题发生。
安装方法及注意事项：①需要对活动挡板式撕裂开关活动做耐磨处理，而且要求方便拆卸更换。②在下拖式撕裂检测开关上的钢丝绳和导电橡胶管等这些检测内容要和皮带保持一定的安装距离，不仅要保证检测到撕裂的发生，同时还要尽量避免因为距离太近导致皮带晃动，最终引起误机。
2关键技术
2.1基于长距离轨道机器人运行技术
输煤皮带长度在几十米至数百米不等，上下坡、阻碍物等导致机器人轨道安装比较复杂，轨道的牢固、稳定、粉尘对轨道自身和搭载设备可靠性的影响等是长距离轨道安装重要考虑的因素，根据不同现场情况的勘察、煤炭输线线的作业环境、使用的工具等多方面的考虑既不能影响煤炭输线线检修工作也不能影响现场其它设备的运行，设计人员采用轨道设计安装问题分析表等工具能很好避免设计失误。另外，长轨道对供电要求非常严格，供电对现场危险系数的影响也是考虑的重要因素，因此本方案采用无线电源传输，能预防危险的电源火花导致的爆炸、火灾，从而避免检测系统自身给煤输线带来的风险。
2.2基于联合信息的前景的输煤皮带异物检测技术
这是一种基于IFCM聚类算法的自适应背景建模与更新。同时为杆的背景建立模型。此外，通过背景差与帧间距和空间数据相结合而开发的前景验证算法可以计算皮带上方对象的面积。当它基于系统配置的不同曲面区域时，它最终可以确定某个对象是否位于皮带上。
2.3基于多设备数据集成实现方法
煤炭传输系统涉及传感器、机器人、摄像头、撕裂检测设备、犁煤器等相关设备设施，同时需具备数据采集模块、数据传输模块、数据计算模块、图像分析模块等涉及软件之间、软件硬件之间的数据交互集成，需多设备数据交互技术的使用方可完成系统的建设，目前主要的集成技术支持包括XML、WebService、DLL、数据库底层、中间件、ESB企业总线等集成方式。本文主要采用OPC技术、消息总线技术、文件传输技术与设备数据进行交互。
2.4基于光流法的输煤皮带跑偏检测技术
必须为图像中的每个像素点指定特定的速度向量，才能形成运动向量场。在特定的时间点，影像上方的点对应于3D物件上方可透过投影计算的1点。动态分析图像，合并每个像素点的速度矢量元素。如果图像中没有运动目标，则流矢量通常会在整个图像区域中不断变化。当运动主体在图像中可见时，图像目标和背景保持相对运动。相对于运动主体形成的速度向量和速度向量也不同，因此可以轻松计算运动主体的位置。
3巡检机器人控制系统设计
控制系统是巡检机器人的大脑，它决定着巡检机器人能否安全可靠地完成巡检任务，真正取代人工巡检，将工人从危险枯燥的工作中解放出来。控制系统主要功能：①运动控制功能控制巡检机器人的运行、查看机器人的运行速度及运行位置、规划巡检路线、修改巡检点位置及速度；②数据采集存储功能实时采集存储巷道中的气体数据、音视频图像、红外热像图，并支持图像自动对焦，支持视频的播放、停止、抓图、录像、全屏显示等功能；③异常检测及报警功能当控制系统检测数据超出设定阈值后，巡检机器人本体的声光报警灯发出警报，控制室上位机系统同样发出警报，并生成报警日志及关联于位置的音视频文件；④自主充电功能巡检机器人自主充电功能是巡检系统智能化的标志之一。机器人本体搭载本安型可充电电池，巡检轨道起点装有充电桩，当机器人本体检测到电量低于阈值时，控制系统便通过驱动电机牵引机器人快速返回充电桩进行充电，避免电量耗尽导致的无效巡检；⑤输送带故障检测功能经煤矿实地调查得知，带式输送机输送带故障中超过95％为横向断裂、纵向撕裂、跑偏、打滑和堆煤。机器人本体搭载激光雷达，具有较高的分辨率和抗干扰能力，不受巷道内低光照、大粉尘的影响，对检测输送带跑偏、打滑、堆煤故障有良好的效果，同时对横向断裂、纵向撕裂故障有一定的识别作用。⑥智能读取仪表示数功能带式输送机巷道内空间狭小，安装有大量检测设备，它们相对位置固定，控制系统可以将带有仪表的设备位置设为巡检点，当巡检机器人经过该位置时，自动捕获显示面板的图像，并经无线传输到控制室内，从而方便设备维护，达到减员增效的功能。
结束语
得出以下结论：1）采用智能巡检机器人代替人工在恶劣环境下执行独立巡检作业是可行有效的。2)设计的轨道式带式输送机巡检机器人，以其非接触、检测手段齐全、智能化程度高等优点，具备了在煤炭行业以及其他相关行业应用的潜力，应用该系统能够帮助企业实现高产高效、少人无人的建设目标，也能帮助煤炭行业朝安全生产、健康发展迈进更大的一步；3)智能化数据采集系统为大数据分析和机器学习提供多角度、多维度、全面的原始数据。基于多设备数据集成的决策处理系统能大幅提高智能检测系统报警动作处理的响应率和准确率，有效避免保护装置误动或拒动。
参考文献
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