李志
杭州华电能源工程有限公司 浙江 杭州 310030
摘要：无人值守是建立火力发电厂输煤系统智能化的重要课题。由于输煤皮带工作环境恶劣，沿线较长，值班人员不可能一直待在皮带机头、机尾进行蹲点观察，非常有必要建立基于视频分析的智能检测和监控系统，能够将皮带机实时画面；以及温度、震动等相关信息进行实时传输和统一管理，实现多点实时检测和远程控制，达到“减员提效、人少则安”的最终目的。本文主要分析了输煤皮带机现场智能检测保护系统的研究与应用。
关键词：输煤皮带机；现场智能检测；保护系统的研究与应用
引言
输煤系统生产环境过于潮湿、粉尘大、开关的磨损等都会使输煤皮带机现场智能检测保护系统工作出现问题，并且使其寿命缩短。而且很多时候因为粉尘大的缘故，也会导致红外类传感器等部分设备不能正常投入工作；特别是在皮带上面存在异物时（比较多的非铁质物体如:木块、石头、铝块、小动物等），目前的检测设备都无法正常投入到检测工作当中，只能凭借工业化电视监控系统的摄像机监控界面，从值班人员处接收到的视频画面来判断设备的运营工作开展的是否正常。由于长时间的盯盘很容易出现视觉疲劳，设备在操作时往往都会出现异常情况；而倘若操作人员没有能够及时停机保护，这时候就没有办法保证设备的正常工作。这样一来就需要一种智能检测性设备来完成整个工作流程。
1、带式输送机工作原理与结构分析
带式输送机构主要分成4部分，即驱动系统、输送带、托辊组机架和清扫装置。结构详见图1
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图1带式输送机结构示意图
其中驱动系统是带式输送机最主要的子系统，提供设备运行动力，主要由驱动电机、减速器与传动滚筒组成；利用遍布全身的托辊组机架支撑输送带，绕过机头部位的传动滚筒与机尾的改向滚筒，组成一个运行的闭合线路；托辊组的存在可以减少运行摩擦，清扫装置可以减少输煤皮带上煤炭中的异物。
2、改造后的系统结构情况
2.1视频监控系统布置
如图2所示，视频监控系统由前端摄像仪通过光缆接入配电室的光缆接线盒，经过接线盒后通过尾纤接入光电交换机，通过硬盘录像机和视频解码器通过网线接入交换机，实现对视频信号的访问、存储、解码；然后解码器再通过BNC接口输出给电视墙，实现画面上墙、分割等操作。
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图 2 视频监控系统连接示意图
11台摄像仪的安装位置情况，5305皮带机尾放置1台摄像仪，2002皮带驱动机房放置3台摄像仪，2002皮带机头放置1台摄像仪，2002机尾放置1台摄像仪，5306皮带机尾放置1台摄像仪，5306皮带机头放置1台摄像仪，5605皮带上灰分仪放置1台摄像仪，汽运装车放置2台摄像仪，每组防爆网络摄像仪均需敷设1根8芯光缆至就近的光缆接线盒。所有摄像仪供电220V，电源线就近敷设即可。
2.2温度振动监测系统
2.2.1系统架构
在57、58号皮带机的主驱动滚筒和减速器上分别安装振动和温度一体式传感器，其中，57A皮带滚筒和减速器上面各安装1个，共计2个；57B皮带滚筒和减速器上面各安装1个，共计2个；58号A、B皮带为三驱系统，分别在滚筒和减速器上面各安装1个，共计6个；整个系统合计安装10个一体化传感器。该传感器可嵌入至原结构的螺栓上，不需要打孔，安装方便，传感器为无线式。无线采集仪就近安装在传感器附近，最大距离不超过60m即可。采集仪需要127V交流电源供电。采集仪输出为SC光口以太网信号，可接入驱动机房的光端机或者与已布置好的光缆熔接，将数据传输至集控室，通过交换机进入上位机。上位机可对温度和振动信号实施显示、查询、存储、报警等功能，同时该局域网内的其他上位机也可对数据进行访问。
2.2.2传感结构
传感器壳体采用紧固螺栓固定的结构，传感器由温度、振动传感器和信号转换发射电路组成，采用直流3V电源Li－SOCl2锂电池，型号:LS14500，容量:2600mAh，电压3.6V，电池开路电压≤3.7V。传感器电路为本质安全电路，无线发射有效传输距离达60m。传感器温度探头选用PT100，其输出电阻随温度变化；探头与采样电阻及电位器组成检测电桥，电位器用来调整电桥平衡；电桥输出信号经由直流同相放大器放大后经处理器的AD转换。振动信号通过ADXL345三轴加速度计进行测量，可对X、Y、Z轴三个方向加速度进行检测，最终运算处理后，输出433MHz的无线频率信号。
2.2.3采集结构
采集仪为矿用隔爆兼本质安全型结构，壳体为1个隔爆腔体。盖与壳体采用螺栓结构;门盖与壳体有铰链联接，门盖上开有观察窗，可以反映出被控设备的运行工况。127V外部输入交流电源通过电源控制单元转为供内部各单元所需的电压；信号处理单元对无线采集数据进行处理、显示及变换，通过485转以太网变换为网口输出，然后通过光纤收发器变换为光口输出。一体化传感器直接通过滚筒或者减速器上的紧固螺钉安装，方便快捷，采集仪下方喇叭口一个进电源线一个出信号线。
2.2.4上位机软件
上位机软件基于SQLServer数据库，建立轴承温度和振动参数关系数据库，从而可以实现数据保存、数据查询、数据删除等操作，数据库稳定可靠。可将系统传感器前20个温度高值由高到低顺序排列，滚动显示在软件下方，供运行加强巡视。服务器监控软件将轴承温度及振动分为三级，分别用三种颜色来代表，正常温度用绿色代表，温度预警用黄色代表，温度报警用红色代表；将轴承振动级别分为三级，分别是振动正常、振动预警和振动报警；颜色分别为绿、黄、红表示。根据不同级别，可采用声光报警、图形界面报警、短信发送报警，根据用户需求，对系统中所有测温点进行温度报警和振动报警。
3、工业性试验
1）通过在2002、5305、5306皮带机滚筒和减速器上安装温度振动一体化传感器实现了数据采集，根据现场条件在就近位置放置无线采集仪实现数据汇总查看，并通过光纤通讯网络将数据传输到集控室进行数据存储和上位机显示以及管理，最终实现了2002、5305、5306皮带输送设备运行的智能检测与安全预警。
2）通过在2002、5305、5306皮带机机头、机尾、驱动5605灰分仪，汽运装车等关键位置安装防爆摄像仪并通过光纤环网实现图像上传，对工业电视模拟系统进行改造，采用视频综合平台实现大屏显示及画面分割，安装硬盘录像机实现视频画面的存储，实现了对关键设备与关键过程的视频监控。
3）输煤皮带现场实施后，2002、5305、5306皮带机由原本的3位皮带值班人员变成1位巡检人员。
结束语
最后，在完成安装、调试并投入使用，升级后的输煤系统；实现了对输煤皮带关键设备、关键部位的设备监控；实现了对2202、5305、5306皮带输送设备运行的智能检测和安全预警；实现了对皮带机关键设备如滚筒、减速器，和关键过程如皮带启动、煤量情况的视频监控和智能警告提示，并具备存储、调阅功能；实现了人员现场测量温度和振动数据变为在值班室上位机查看操作；实现了真正意义上的无人值守。
参考文献
[1]耿杰龙.基于机器视觉技术的输送带撕裂检测应用研究[J].煤矿现代化,2018(04):59-61.
[2]李龙.PLC自动化集中控制技术在焦化分厂皮带机中的应用浅析[J].山东工业技术,2017(02):7.