张旭卿
华晋焦煤有限责任公司沙曲一号煤矿 山西吕梁 033300
摘要：煤矿作为我国经济发展中的主要能源之一，发挥着巨大的作用。伴随着经济的快速发展，对于煤矿需求量也随之增长。各大企业将加强对煤炭工业体系的投资，从而更好的提升经济效益。相比西方发达国家，我国当下的煤矿生产技术依旧停留在人力、机械层面（投入大、消耗大、获利少），对于运用先进的智能手段投用不足，迫切需要在今后的发展中运用新理念、新技术和新思路将智能化、信息化等先进方式对煤矿开采、运输进行远程集中控制，以解决煤炭企业发展遇到的瓶颈，促进煤炭企业精细化、高质量、跨越式发展。本文就煤矿智能化连续运输系统关键技术展开探讨。
关键词：煤流系统；煤量检测；无人巡检；智能控制
引言
煤矿智能化、综合自动化是煤炭工业体系高质量发展的核心技术支撑，将人工智能技术、5G现代网络通信、工业物联网技术、互联网大数据、云计算技术、智能装备等与现代煤炭开发利用深度融合，形成突出风险预控、主动感知、一网承载（传送）、实时互联、分析决策、动态预测、协同控制的智能系统，实现煤矿开拓、采掘、运输、通风、安全保障等环节的智能化运行，对于形成信息融合的智慧矿山系统、助推煤矿安全发展、保障煤炭稳定供应具有里程碑的意义。
1我国煤矿产业当下存在的主要问题
由于井下作业环境复杂、危险因素较多、分级管控落实不到位会造成安全生产问题发生。其次，位于一线的工作人员普遍呈现专业素质不高的实际情况，而这也是导致突发应急事件处理能力不强的主要原因，并且由于当下煤矿安全生产过程中高科技技术处于起步阶段并未得到广泛应用，从而导致煤矿企业一方面无法更好的利用高科技设备提高效率、增加产能，另一方面也无法吸引并留住高端人才。在未来发展中，煤矿产业需要向自动化、信息化、数据化等智慧矿山方向进行华丽转变，坚持将煤矿产业与现代化的信息技术工作进行融合，从而建成集约、安全、高效、共享、绿色的现代煤炭企业，促使企业生产效率、全员劳动工效极大提升，更好的推动现代煤炭工业体系得到发展。
2煤矿智能化连续运输系统关键技术
2.1AI视频识别带式输送机的煤量检测系统
AI视频识别技术是在带式输送机上方安装摄像头采集视频图像，通过对图像进行实时分析与数据处理，检测出带式输送机煤料分布边缘，得到带式输送机煤料分布的宽度，通过智能机器视觉流量监测算法处理后，主控根据煤流量信号实现输送机的智能运行。如图1所示，输送带呈弧形，当煤量不同时，输送带发生的形变也会不同，因此根据煤料堆积轮廓线即可计算出瞬时煤量。此种检测方法的关键是煤料边缘的检测，即分辨出无煤区域的输送带像素值和有煤区域的像素值的差异。首先利用高清摄像头采集煤流视频图像，然后对图像进行预先处理，即对图像的噪声进行滤除和把图像进行不同区域的分割。图像噪声主要是输送机上瞬时煤料增加和减少引起的冲击噪声，对图像采用极值中值滤波，消除图像中噪声，提取有效煤料信号。通过对时间上连续的多帧图像进行处理，有煤区域同一像素点的像素值变化幅度大，而无煤区域同一像素点的像素值变化幅度小。根据这个特点，通过计算同一像素点在多帧图像上像素值标准差即可分辨出煤料的边界。统计学中标准差反映出一组数据的波动情况，灰度值为150时对应标准差的数值变化剧烈，即为有煤区域与无煤区域的边界。
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图1 煤堆积形状
2.2PLC技术在煤矿皮带运输系统中应用
通常煤矿皮带主运输系统智能化控制由多个部分组成，主要包括：网络通信传输、数据采集、控制系统、实时监控以及多媒体等。其中监控部分起着至关重要的作用，其主要是用来分析系统运转基本参数以及检测故障的，能够有效保证PLC技术在无人值守的前提下就可以很好的开展远程监控，并且能够自动进行优化调整，尤其是对设备的异常情况以及故障展开诊断和预警处理，从而保证煤矿皮带运输系统安全可靠的运行。此外，应依据煤矿皮带运输系统的运输特点以及所需功能进行综合性选择。在煤矿皮带运输系统中最为重要的环节就是PLC技术现场监控站，其作用就是用来监控输出、收集信息、数据处理和预警管理的。主要功能详见图2。
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图2 PLC技术现场监控站主要功能
2.3煤流输送系统无人巡检技术
煤流输送系统在运行过程中，容易发生托辊损坏、断带、纵撕、打滑、跑偏、堆煤、火灾等各种事故，对现场人员和机械设备造成极大的安全隐患。在这些事故中，设备故障、人为因素占较大比例，因而有效地开展监控和预防工作显得必不可少。传统的监控方式常采用人工巡检或固定摄像头定点监视，前者浪费人力，工作效率较低，且工作环境中粉尘、噪声等对人身安全存在威胁；后者属于定点监视，监视范围有限，且需要在运输沿线布置一定数量的摄像头，存在着图像切换、存储量大，布线多、功耗大，维护任务较大等弊端。为解决上述问题，提出一种行走式的煤流智能监控系统，即具有防爆功能的轨道式巡检机器人。机器人通过免维护的钢丝绳、轨道复合式的行走驱动方式，搭载高清摄像装置、热成像仪及多种有害气体传感器等，可执行诸多煤流输送系统井下巡检任务，取代传统的人工巡检，实现智能化监控预警，为设备保护和安全生产提供保障。该巡检机器人的功能主要有:（1）托辊监测。一方面通过图像识别处理技术，智能识别停止转动的托辊;另一方面通过热成像仪实时监测托辊的温度，当其温度低于或高于正常工作的温度范围，则认定其已损坏，及时定位损坏位置并上报主控制台。（2）输送带跑偏监测。可利用卷积神经网络在图像中具有优异特征学习能力的特点，通过图像智能识别输送带跑偏。（3）有害气体监测预警。机器人搭载粉尘、CH4、CO、温湿度等多种传感器，全天候全时段的实时监测有害气体浓度与环境温度，建立阈值报警功能。（4）人员监测。智能识别人员走动信息，及时定位并上报主控制台，防止工作人员进入危险区域而造成安全问题。（5）异物监测。通过图像识别技术对带式输送机在运料过程中拉运大块矸石、掉落的锚杆等异物进行识别和预警。
3煤矿皮带主运输技术应用的完善措施
3.1需要加强对于煤矿监测网络的建设
在井下工作过程中，监测网络往往需要着较大的流量，这是因为工作人数较多，传输距离过长。在未来发展中需要提升煤矿监测网络的整体运行水平，利用5G技术大带宽、广连接、低延时的优点重构网络整体架构、创新应用场景。同时煤矿监测网络需要重视电源、电压的防护适应能力，从而对传输网络达到双层保护，提高监测监控系统的抗干扰能力，以便满足智能化对网络高效利用和数据安全传输的需求。
3.2推进科技创新，提高智能化技术与装备水平
加强煤矿智能化基础理论研究，推进建设国家级重点实验室和工程（研究）中心，支持建设煤矿智能化技术创新研发平台，加强对核心基础零部件、先进基础工艺、关键基础材料等关键技术的研发；重点突破精准地质探测、精确定位与数据高效连续传输、智能快速掘进、复杂条件智能综采、连续化辅助运输、无人化智能作业、重大危险源智能感知与预警、煤矿机器人巡检及井下数码电子等技术与装备。加快智能化信息技术与传统煤炭行业融合创新，推进大型煤机装备、矿山机器人研发及产业化应用，实施机械化换人、自动化减人、智能化提质增效专项行动，提高煤矿智能装备的成套化和国产化水平。
结语
煤矿皮带运输系统中应用智能化技术在生产运输环节的智能决策和自动化协同运行方面是对系统的不断优化，不仅有效地促进煤矿皮带运输系统的发展和进步，而且极大程度的提高了煤矿主运输效率，具有非常显著的效果。因此，对煤矿皮带运输系统中智能化技术的应用展开研究是非常有必要的，能够有效促进煤矿领域的发展和壮大。
参考文献
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［2］郗存根．煤矿运输自适应控制系统的设计和应用［J］．煤矿机械，2019，40(1)124－126.
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