基于视频监控的带式输送机运量调节系统研究

2020-08-21悦晨光苏晋鹏

机械管理开发 2020年8期

悦晨光，苏晋鹏

（山西晋煤集团长平洗煤厂，山西晋城 048400）

引言

带式输送机作为一种散料运输的关键设备，凭借着结构简单、运输速度快、效率高的优点已经成为煤矿上最重要的物料输送设备，随着煤矿综采效率的不断提升，对带式输送机运输的效率、稳定性提出了更高的需求，随着带式输送机不断向着高带速、大运量方向发展，在运行过程中消耗的电能也越来越多，特别是目前多数带式输送机不管输送机上的煤炭运量有多少均采用恒带速运行控制的模式，造成了严重的能耗浪费，因此本文提出了一种新的带式输送机运量调节系统。

1 带式输送机运量调节系统

根据煤矿带式输送机的运行控制需求和实际输煤量不断变化的情况，本文所提出的基于视频监控的带式输送机运量调节系统主要包括视频识别监控、运行控制调速、执行单元，共三个部分，其整体结构如图1所示[1]。

图1 带式输送机运量调节系统结构示意图

由图1可知，该运量调节系统中视频识别监控单元主要由位于井下的数字摄像仪构成，摄像仪获取视频监控图形后将其进行压缩并上传到地面控制中心的视频处理单元内，视频解析处理系统利用图像识别技术对其进行解析处理，对输送带上的瞬时煤量和煤量分布情况进行判断。运行调速系统则根据煤量识别结果，结合输送机系统布置模型、煤量分布、运行带速等，对带式输送机下一阶段的运行状态提前进行判别，然后输出运行控制信号，控制变频器的输出电流，实现对带式输送机运行带速的灵活调整。

2 煤量视频监控系统

该运量调速系统的核心在于视频监控系统对煤量识别的准确性，为了精准监视输送带上的煤量，在该监控系统中将输送机机头、落煤点以及转接点均设置煤量监控装置[1]。在视频监控过程中系统首先对数字摄像仪监测到的煤量图形进行初步解析，获取关键区域的煤量分布图形，通过图形分割软件对输送带上的煤量分布面积进行对比，获取到结果后实时发送。在进行煤量识别过程中系统主要抓取输送带上的煤量分布的宽度和位置，通过系统内的高度算法逻辑，确定输送带上煤量分布的截面类型，进而确定截面面积，根据带式输送机的运行速度即可计算出输送带上的煤量分布情况。

利用该煤量监控系统对井下输送带的煤量变化情况进行分析，验证该煤量监控系统对输送带上煤量的分布情况监测的准确性，结果表明该煤量监测系统能够准确识别输送带上的煤量分布情况，具有检测速度快、准确性高、稳定性好的优点，监测结果如下页图2所示。

3 带式输送机运量调节系统的原理及改造

带式输送机的运量调节系统的目的在于根据各落煤点的落煤变化情况来调整输送带的运行带速，满足节能和控制运输量的需求，因此本文选择了根据所获取的煤量变化情况来进行速度调节的控制逻辑，其控制原理如图3所示[3]。

图2 输送机上煤量分布情况

图3 带式输送机运量调节原理示意图

在进行控制的过程中，系统首先根据整个输送机系统各个输送带的长度建立煤流运输模型，根据模型、煤量识别结果、当前各个输送带的运行速度，对输送带上的煤量运输时间进行确定，评估达到下一条输送带上的时间、煤量，然后根据输送机的运行平衡率，进行带速的匹配。若匹配带速大于当前输送带的运行速度，则系统控制变频器提升输送机驱动电机的运行速度，提升带式输送机的运行速度，反之则降低输送带的运行速度。根据实际运行测试，该系统在运行控制过程中具有轻微的滞后性，因此需要设置一定的调节周期，实现变频器在工作过程中的平稳调节控制，对驱动电机的影响降低到最小，避免突然转换时的冲击。

为了对该运行控制系统的控制效果进行分析，对煤矿井下带式输送机运行调节系统进行改造，满足基于视频监控的带速调节控制需求，对输送带在煤量运输过程中的实际转速和额定转速比值[4]进行分析，其结果如图4所示。

由实际监测结果可知，在运行调节时间内，带式输送机的平均带速约为额定转速的89.2%，在调速过程中未出现散料、堆料等异常，系统表现出了较高的稳定性。

由带式输送机系统电机转速分布直方图可知，在运行控制过程中带式输送机的运行转速主要以额定转速的89.2%运行，占据了整个运行期间的41.9%，输送带的平均运行带速降低10.8%，因此其工作时的输送带磨损量降低10.8%，使用寿命也得到了相应的提升，同时输送机运行过程中的平均电能消耗降低了14.6%，极大提升了输送机运行的经济性和稳定性。