皮带运输系统图像识别与保护技术的研究与应用

摘 要： 目前国内煤矿井下皮带运输系统中缺少对大块煤、大矸石、锚杆等易损坏皮带的异物进行预警的装置，因而提出通过研发智能视频监控装置采集皮带运输物体资料，通过图像数据分析，系统自动式预报皮带运输物体的危险性，并报警。

关键词：视频监控；图像数据分析；智能；皮带

1 项目的现状、研究的目的及意义

皮带运输中，煤块堵煤仓长期以来一直影响着皮带运输机运输作业，通常煤仓的深度在50m至100m之间。若有大煤块掉入煤仓至使堵仓，一般需用炸药炸开大煤块来处理堵仓问题，完成整个处理作业一般需1～2天，这会对矿井正常采运作业造成严重影响。当前人们普遍采用的应对策略为各条皮带都安排岗位工进行专人值守拣煤块、矸石、锚杆等，负担很重。

本项目将视频识别用于胶带机保护，通过视频识别，对大煤块、矸石、锚杆等能及时检测识别，通过视频报警和联动装置，可以及时提醒皮带司机，也可以直接控制保护停车，防止堵仓、堆煤、皮带撕裂等事故的发生。

2 研究的关键技术与方案

2.1 研究内容与预期技术指标

（1）主要研究内容。①视频集成控制技术。将皮带运输系统摄像头都接入视频矩阵，可借助矩阵的视频端口与控制端口来合理切换视频以及精准控制摄像头，实现视频集成控制。②智能视频分析系统平台开发。通过本系统的研制，可实现视频动态侦测、视频静态侦测以及重要区域监测。可在摄像头的布设区域，把摄像头实际观测到的视屏信息内容，进一步细分为应重点开展视频动态侦测的区域，及时分析侦测该区域。当视频区域内出现所监控的活动目标时，系统一方面应能发出报警信号，另一方面应能科学、合理的关联活动目标的进入口情况，活动路径情况以及停止位置情况等，并把该活动目标的实际活动轨迹清楚的反应在视频图像上。③视频联动监控接口开发。开发数据交互接口，实现皮带运输视频图像识别系统与井下原煤运输控制系统等自动化系统的联动控制和数据共享。

（2）主要考核指标。①大煤块检测识别：能够对摄像机所拍到的视频画面进行实时分析，设置监控敏感区域以及警报规则，及时对井下设定敏感区域进行预警，识别率≥98%，误报率≤1%。②自动记录事件视频：使用记录服务器记录任何摄像头上的视频。无需用户干涉，系统可以自动进行事件信息记录，可以设置警报后持续记录时间，用户可以决定记录的视频演示的速度。③联动控制：能够对堆煤、撕裂等情况进行识别，同时输出信号给皮带集控系统对皮带机进行操作控制，已到达对皮带的保护。

2.2 项目研究的技术方案与关键技术

本课题主要采用现场调研、理论分析和现场试验观测相结合的研究方法，进行皮带运输系统图像识别与保护技术的研究与应用研究，建立可靠、有效和经济的皮带运输系统图像识别与保护技术，从而实现矿井的安全、高效运转。

系统主要包括三个部分：视频集成控制，视频智能分析和视频联动监控。对于视频集成控制而言，其主要是通过把现有的工业电视摄像头以及皮带监控摄像头进行科学、合理的统一管理来实现集成控制的。

首先用前端摄像头来采集各种视频信息，然后依据某一格式来压缩处理采集到的信息，并进行有线传输或无线传输，让前端摄像头捕获的各种视频信息都进一步统一至视频管理工作站内。系统可按照操作指令，来调整各摄像头的实际监控情况。对于视频智能分析而言，其主要包括三大块内容，具体为视频动态侦测，静态侦测以及重要区域监测等。对于视频联动监控系统而言，其主要包括：视频平台管理、联动监控管理以及数据管理这几部分内容。

2.3 项目技术方案的可行性分析

该系统的研制，是在国内外较成熟与较先进的技术及管理方法的基础上进行的，在技术方面采取“統一规划、统一平台、统一标准、统一接口，先进性和实用性相结合，创新和成熟技术兼顾”的技术原则。

系统共享原有的生产监控系统中的数据，采用C++进行报警服务器端和客户端应用程序的开发。分别建立共享联动数据仓库管理系统和报警识别系统，进行各种异常情况进行分析和预警处理。

3 市场需求情况分析及经济效益预测

3.1 国内外市场推广应用前景分析

煤矿胶带机图像识别与保护技术的研究与应用的实施能够增强煤矿皮带运输装备的运行效率和安全性。系统的建立，将大大提高煤矿皮带运输设备的工作效率，提高运行的安全性、可靠性，降低能耗。该系统引进先进的图像技术、数字化视频技术、图像识别技术等，利用煤矿井下胶带机沿线的视频监控图像，监视和识别皮带运行状况，对锚杆、矸石、堆煤、非法运人等异常情况进行识别，通过视频分析功能智能的转向事件发生地；强大的联动功能，输出报警信号，控制皮带停车，可有效遏制矿井运输重大事故的发生；且易操作，易维护，可以有效提高煤矿皮带生产与安全管理效率。使矿井皮带装备运行降耗性和运行效率大幅提高。具有广阔的应用前景和市场需求。

3.2 项目完成后的预期经济、社会和环境效益。

相对于国内外已有产品，本项目的主要技术优势体现在以下几方面：（1）智能侦测与跟踪：当在重要区域或者禁止进入区域有带识别物体出现，摄像头将自动侦测和跟踪。（2）智能联动控制：实现皮带运输视频图像识别系统与井下原煤运输控制系统等自动化系统的联动控制和数据共享。（3）自动调出画面：报警事件发生时，与事件地临近的摄像机目标视频就会自动的显示在电脑显示器或视频监控器上，提高监控反应速度。（4）自动记录事件视频：系统可以自动进行事件信息记录，可以设置警报后持续记录时间，用户可以决定记录的视频演示的速度。

本项目的经济效益优势体现在以下几方面：（1）提高工作效率。煤矿胶带机图像识别与保护技术的研究与应用，使大量的工作不再受地域和时空的限制。更便于领导科学、合理的监控及处理主煤流运输过程，更好的指挥生产作业。（2）管理决策水平得到提高。管理人员可随时在其办公室内调阅皮带设备的实时动态图形与监测数据，因而大大促进了皮带运输管理决策的科学化及整体科技水平的提高。（3）社会经济效益显著。煤矿胶带机图像识别与保护技术的研究与应用有利于保证矿井皮带设备安全运转，进而促进安全生产，降低成本，减少浪费，提高设备运行寿命。

因此，本项目具有广阔的市场和应用前景，值得推广与应用。

参考文献：

[1]陆建成，雷瑞杰.矿用井下皮带运输机智能控制系统[J].科技创新与应用，2012（28）.

作者简介：林健（1984-），男，工程师，中国矿业大学自动化专业毕业，一直从事机电运输设备管理工作。