浅谈机器视觉技术在选煤厂应用的现状和进展

2019-11-28于明明

商品与质量 2019年16期

于明明

国家能源新疆能源公司洗选中心乌东选煤厂新疆乌鲁木齐 830027

在选煤厂的生产过程中，诸如高噪音和高煤尘含量等难以避免的问题严重影响了工人的健康。由于缺乏日常保护，一些工人长时间在恶劣环境中工作，患有视觉疾病并导致视觉错误。机器视觉可以克服手动错误，并且还具有很强的环境适应性。在一些危险的工作环境或劳动力难以处理的场合，通常使用机器视觉而不是人工视觉来确保选煤厂的有效和健康运行。近年来，选煤厂选煤自动化程度不断提高，机器视觉技术因其精度高，智能化程度高而得到广泛应用。

1 机器视觉技术应用

1.1 煤质测定

在选煤厂的生产过程中，煤质是评价分选效果的重要指标，也是调整运行条件的关键因素。重介质选煤但是，在过去的实际生产过程中，煤质信息的测量存在一定的滞后性。重介质选煤现场测定洁净煤灰，首先需要进行样品，粉碎，干燥，样品制备等工艺，经常采用快速灰分法测定灰分，前后至少几个小时。重介质选煤在测量清洁煤灰然后调整工作设备参数后，错过了最佳时间。重介质选煤如果无法在线测量灰分，则无法准确指导生产[1]。

1.2 重介质选煤监控系统

重介质选煤是一种重力选煤方法，其原理是用密度大小介于净煤与中煤之间的液体如无机溶液重悬浮溶液等作为其中的介质对煤进行分选的一种方法。

1.2.1 采用重介质选煤工艺参数测控系统

重介质选煤工艺参数测控系统在重介质选煤中的主要作用是对选煤工艺参数整个过程中的生产、控制、管理、检验集中于一体，实现系统化的操作，在这个过程中会有许多的因素影响工艺系统的运行，其中主要有以下几个要素：一是介质悬浮液中的煤泥含量，二是介质悬浮液体自身的密度，三是介质容器中的液体高位，四是旋流器入口处的压力。这几个因素对工艺系统及工艺参数具有很大的影响，所以必须对这几样因素有合理的控量。

1.2.2 显示与电视监测系统

集中控制室的显示系统一般采用的是大屏幕墙，可以显示来自各个控制点的信号，具有稳定性强显示直观等特点，且使用一体化的处理系统，方便控制人员进行操作，电视监测系统主要通过多个多方面的监控摄像头实现，这些摄像头可以防水、防尘，将其安放在各个不同的流程处以及工况条件比较差的地方，实现生产流程全方位的监控覆盖，形成完整的监控体系[2]。

1.2.3 采用广播调度通信系统

重介质选煤自动控制技术中使用的广播调度通信系统是由有线通信、无线通信两种方式构成的，其有专门的控制室，整个系统是由控制室的调度键盘来控制，调度键盘可以通过无线有线相结合的方式向控制点传播信号消息，接收点有接收终端，接收终端可以收到通过此方式接收传来的控制命令，控制室命令的传播并不是单一的，而是可以同时传播多条命令，可以进行群体呼叫、小组呼叫，控制点与控制点之间的呼叫以及各个操作现场之间的通话，实现多通道的通话，而且在各个控制点上可以将信号消息通过广播的方式传播出来。

1.3 煤泥水浓度测定

选煤厂的煤浆浓度直接决定了絮凝剂的添加量。国内选煤厂通常使用浓缩罐来测量煤浆水的浓度。该方法具有一定的滞后和低精度。近年来，王峰等学者利用机器视觉技术确定了煤泥水的浓度。由于水和煤泥的反射特征不同，图像中煤与水之间存在不同的灰色区间，因此可以通过阈值法分离不同灰度的煤和水，以及煤的面积比。水的面积可以被认为是煤泥水的浓度。然而，由于粘泥水容易沉降且状态不稳定，并且粘泥水的反射对图像拍摄有一定的阻碍，如何获得相对稳定的状态是影响测量精度的重要因素。

1.4 煤仓料位检测

煤仓是选煤厂不可缺少的煤炭储存场所。当仓库中的煤满了时，必须及时停止加煤以防止溢出。目前，有多种方法可以测量煤仓的水平。常用方法包括重锤定位，红外传感定位和超声定位。所有这些方法都具有不能反映煤仓中的实时图像的共同缺点。如果使用机器视觉技术来解决这个问题，也可以实现高精度测量。如文章所述，一些现有的选煤厂已经开始使用机器视觉来测量煤仓水平并取得了良好的效果。具体方法是在煤仓顶部安装高强度点源。随着煤材料的高度增加，摄像机捕获上升点，提取斑点的高度和面积信息，并引入SIFT和K-means聚类算法，该算法结合匹配算法解决煤仓煤炭图像的匹配问题，从而获得煤仓高度，实现对煤仓水平的实时检测。新增加，设备故障检测，视频识别（例如刮板机保护、分级筛跑粗报警，溜槽堵料报警识别、人员识别，人员定位，故障点自动切换视频系统等等）多项视频识别系统在近些年发展迅速，可以有效提高现场故障识别能力，现有智能化选煤厂建设过程中必不可少的技术之一。