基于煤流量监测的带式输送机节能控制系统研究

采用机器视觉技术获取带式输送机煤流量并预测煤流变化趋势,通过模糊控制调节带式输送机变频器输出电流频率,从而使得实际带速接近期望带速;采用阶梯调速方式避免频繁调速问题,提高节能控制系统运行可靠性并降低带式输送机故障率。现场应用后,该节能控制系统运行平稳,煤流量监测精度较高,带式输送机平稳运行,在节能降耗方面表现出明显优势。

基于煤流量监控的带式输送机监测方案设计

针对煤矿智能输送系统中煤流负载体积的测量,基于激光散斑方法提出一种带式输送机煤流负载测量方案,建立实验仪器对带式输送机煤流量测量方案验证,采用RGB-D相机拍取各种带速下的实验数据,对比研究各种带速下煤流负载的监测结果。研究表明,采用RGB-D相机的带式输送机煤流负载测量方案的准确率大于95%。

煤矿井下带式输送机煤流量检测系统设计及应用

为了让煤矿带式输送机运行更顺畅,降低能耗,设计了一种先进的煤流量检测系统。通过西门子开放用户通信的建立,能够更好地对输送带煤炭流动进行检测。现场应用后,当输送机的负荷发生若干变化时,行驶速度保持不变;负荷发生较大变化时,采用调整输送机行驶速度的方法,降低输送机的能耗和磨损,充分发挥变频器功能的梯形速度调整策略。

激光煤流量测量中光斑条纹过饱和问题研究

为解决煤流量三维扫描过程中亮度过饱和激光条纹中心线提取精度的问题,提出了一种对应的中心线提取算法。根据斜射式激光三角法测量原理,搭建了视觉测量系统平台,获取亮度过饱和的煤堆表面激光条纹数字图像并进行预处理。探究激光光强的分布规律,深度剖析激光光条亮度产生过饱和的原因。在分析传统结构光中心线提取方法不适用于本研究的基础之上,针对部分过饱和提出了基于高斯曲线拟合法的中心点提取算法,而针对全部过饱和则提出了一种基于邻域块思想的中心点提取算法。最后确定以激光条纹截面上过饱和采样点数量作为判别依据的中心线提取策略,得到亚像素级坐标精度的条纹中心线。通过设置与灰度重心法、曲线拟合法的对照模拟试验,发现该算法绝对偏差均值更小,提取精度要优于传统算法。最终在煤堆激光条纹图像上开展了试验验证,表明该算法在实际工作环境下抗噪声干扰性能力更强,减少了亮度过饱和现象给煤堆表面激光条纹中心线提取所带来的影响。

基于双激光雷达的带式输送机煤流量检测系统

带式输送机煤流运输过程中由于堆积角的存在,使得煤流形状呈近似三角形,易出现检测盲区。针对该问题,提出了一种基于双激光雷达的带式输送机煤流量检测系统。将2个单线激光雷达分别放置在带式输送机上方左右两侧,各测量半个区域内的煤流外轮廓特征点,通过融合算法对左右区域内的煤流外轮廓特征点进行融合,再通过最小二乘多项式拟合算法解算出整个区域内的煤流外轮廓,从而实现对煤流轮廓的无盲区测量。使用光电编码器实时检测输送带运行速度,采用梯形面积累计法计算煤流断面面积,采用面元积分法计算带式输送机的煤流量。现场试验结果表明:无煤料偏置时,单/双激光雷达扫描结果基本一致,系统测量误差为2%~3%,满足煤流量检测要求;有煤料偏置时,基于单激光雷达的系统误差较大,无法满足煤流量检测要求,而基于双激光雷达的系统测量误差依然能够保持在2%~3%。提出了单/双激光雷达选择判据,得出存在煤料偏置或大块煤料的工况下,基于双激光雷达的带式输送机煤流量检测系统更加适用。

基于煤流量识别的带式输送机节能控制系统设计与研究

针对带式输送机控制系统存在的节能效果不明显、煤流量检测精度不高等问题,研究了一种基于煤流量识别的带式输送机节能控制系统。试验结果表明,该节能控制系统煤流量检测误差可保持在5%以内,24 h能耗下降了30.19%,电费下降了43.23%,实现了带式输送机节能降耗、经济运行的目标。

基于结构光的井下输送带煤流量监测研究

为了监测井下带式输送机煤流量,进一步调控输送带速度,减少带式输送机能量损耗和设备磨损,提出了一种基于结构光扫描的煤流量监测技术。搭建实验平台,采用直射式激光三角测量法采集输送带上煤流轮廓信息,首先对图像进行导向滤波处理,其次将灰度值梯度作为阈值提取光斑区域,利用Steger算法求取亚像素精度的激光中心线,最后在软件Halcon中重建煤流三维点云模型,计算煤流体积。系统静态测量平均误差率为0.6%,基于速度、体积双变量的原煤体积测量偏差可控制在6%以内,验证了激光扫描法在井下带式输送机高速运行时煤流量监测的可行性,对减少带式输送机能耗有一定意义。

基于液压感知的带式输送机煤流量检测系统

针对煤矿生产过程中带式输送机煤流量难以实时、精确测量的问题,利用STM32芯片和W5500芯片,实现了采用液压感知技术对矿井带式输送机煤流量进行实时检测的方法。首先,利用液压缸和压力传感器测量得到传送带上的物料负载量并进行处理和传送;然后,利用光电编码器测量传送带带速;最后,依据模型计算得到传送带上的物料流量。实验结果表明,该方法实现了带式输送机煤流量的实时检测,检测精度为90%,证明了基于液压感知和有限元分析计算煤流量的正确性,为带式输送机变带速控制奠定基础。

基于双目结构光视觉的煤流量测量研究

在常规的双目视觉系统中,常用的加速稳健特征和尺度不变特征转换匹配算法对图像质量要求高,针对煤炭这种颜色纹理比较单一的场景应用时容易失效,且需要消耗大量的计算资源,难以保证实时性;激光雷达在进行煤流量测量时,有效视场范围较小,对应的测量点数较少,扫描频率也较低,在带式输送机运行速度较快时,精度会大幅降低。针对上述问题,提出一种基于双目结构光视觉的煤流量测量方法,将线结构光引入双目视觉系统,利用线结构光的约束,将图像特征点匹配简化成左右2幅图像行之间的匹配。在保证双目系统相机光轴平行度的基础上,采用对应行匹配计算三维坐标点,提高采样频率和分辨率,进而提高煤流量测量精度,降低测量系统对光照和环境的依赖。点云获取:利用线结构光凸显煤料截面曲线,提取煤料截面中心线的图像坐标,利用双目相机获取左右煤料截面线结构光图像,建立双目结构光三维重建模型,左右图像中心线坐标构成匹配点对参与计算煤料截面三维坐标,实现点云的实时获取。煤流量计算:利用空载胶带截面点云和负载胶带截面点云,结合获取煤料点云,利用微元法对煤料三维点云进行采样,分别利用均匀网格化法和三角网格化法求取单位时间内的煤料体积,实现带式输送机煤流量测量。实验结果表明,利用均匀网格化法检测煤料体积平均相对误差为6.758%,利用三角网格化法检测煤料体积平均相对误差为2.791%,三角网格化法测量精度高于均匀网格化法。工业性试验结果表明,基于双目结构光视觉的煤流量测量方法与电子胶带秤相比,绝对误差最大值为87.855 t/h,绝对误差平均值为25.902 t/h,相对误差最大值为2.876%,平均相对误差为0.847%,满足煤矿非接触式煤流量测量使用要求。

基于机器视觉的煤流量快速检测方法

针对传统煤流量检测准确率低、实时性较差等不足,设计了一种基于机器视觉的煤流量快速检测方法。通过分析双目立体视觉成像原理,利用张正友标定法来完成线激光相机的标定,采用灰度重心法来提取煤料表面激光条纹中心线,确保线条的连续性和平滑性,并根据视差原理结合标定后的相机参数,完成二维线条到三维结构的转换,构建煤料轮廓的三维煤料轮廓。根据轮廓的横截面面积以及煤料密度,即可完成煤流量的求解。实验结果表明:基于机器视觉的煤流量检测方法准确率较高,最大误差为3.0%,检测速度较快,能够满足实际应用的需求。

三聚盛矿智能化煤流量监控系统设计

为了实现对皮带输送机的无人值守,实现减员提效,三聚盛矿对皮带输送机进行了智能化改造。在改造时,引入了AI智能识别技术实现了对煤流量的监控,并将监控的结果用于对皮带输送机运输状态进行控制。结果表明,在改造后,皮带输送机值守人员数量下降了50%左右,运输所需电能下降了25%左右,具有明显的减员提效效果。

基于煤流量视觉监测的带式输送机智能调速技术研究

带式输送机应用范围广泛,但常规运行模式容易造成电力浪费问题。基于现有带式输送机调速技术的优势和缺陷,设计一套基于煤流量视觉监测的智能调速方案,并对煤流量视觉监测及反馈过程、煤流量数字计算及转化过程、带式输送机智能调速过程进行设计,然后实施了工业性试验,对调速及节能效果进行测算分析表明,该方案能够有效降低电力消耗,技术经济效益显著。

给料机煤流量控制方法在华亭赤城煤矿的应用

甘肃华亭赤城煤矿洗煤厂装车系统设有5个装车通道,采用地磅称重变频给料的方式进行配煤装车。通过变频给料机频率整定0~50 Hz模拟量输出进行快速配料、慢速配料与精确配料3种配料模式,有效解决了传统煤炭装车中出现的诸多问题。变频给料机给料速度根据筒仓雷达料位计参数进行自适应优化,煤量过多时提高带速增加运力;反之则降低带速减小煤流量。应用DMC(Dynamic Matrix Control)矩阵控制算法优化,并结合机器学习理论配置变频给料机参数,进而优化配置,实现实时控制带式输送机速度,最终达到自适应配料的目的。实际应用表明,该方法有效避免了赤城煤矿由于胶带长度长、胶带秤对胶带输送机上通过的物料吨位统计不精确、配料速度滞后于装车进度等现象的发生。

用传热法测量燃煤锅炉气力输送中煤流量的研究

将一电加热的传感探头置于气固两相流中，不同流速、浓度及颗粒直径的流动介质将与探头产生不同的传热效果，在确定的输送风量（风速）条件下，根据探头的电加热功率和测取探头的表面温度来测取气固两相流中的固相流量。在模拟稀相气力输送的试验台上，对窄筛分石英砂做了大量不同条件下的输送实验及测量。研究结果表明，本文首次提出的传热法为稀相气力输送中固相流量的测量提供了一种简单、可靠的新方法。

基于激光测距原理的带式输送机监控系统对煤流量的检测

为解决带式输送机煤流量难以实时准确检测的问题,为带式输送机监控系统提出一种基于激光测距原理的煤流量检测方案。利用C#语言编写监控系统中的上位机软件,采用TCP/IP协议实现激光测距仪与上位机的通信;利用激光测距仪采集输送带表面和煤流的横向轮廓点云数据,将点云数据通过以太网传输给带式输送机监控系统;由上位机对点云数据进行处理,采用扇形面积积分方法计算输送带上煤的横向轮廓面积,并结合煤的密度和输送带运行速度计算煤流量,实现输送带上煤流量的实时检测。并搭建实验平台对该检测方法进行验证。结果表明:该系统能够准确检测带式输送机的煤流量,检测精度达到95%以上、具有实时性强,准确性、可靠性和安全性高等优点,在煤炭、矿山、港口、电力等领域具有广泛应用前景。

煤流量检测及带式输送机自适应调速技术研究

针对煤矿生产过程中带式输送机电能浪费严重的问题,研究了基于超声波的煤流量检测技术,实现了带式输送机煤流量实时监测,在此基础上进行了带式输送机自适应调速系统设计。实际应用表明,该系统可根据带式输送机中运输煤流量的大小变化自动调节带速、节能效果明显,适于煤矿生产需求。

电厂斗轮机取煤流量与斗轮电流的曲线拟合

介绍了采用三次B样条和最小二乘法多项式拟合电厂斗轮机瞬时煤流量与斗轮电流之间关系的方法。通过拟合函数分析数据变化趋势,计算出斗轮的超载电流;根据实时检测的斗轮电流,推算斗轮瞬时取煤流量;并与视频流量检测装置测到的瞬时煤流量一起共同参与斗轮机回转角速度的控制,确保斗轮机取煤的高效率和运行安全。

基于深度学习的带式输送机煤流量双目视觉测量

煤流量双目视觉测量是实现带式输送机节能安全运行控制的关键技术,但煤料纹理颜色重复单一和煤料颗粒内部间隙分布不均会严重影响煤流量测量精度和实时性。为此,提出基于深度学习的带式输送机煤流量双目视觉测量方法。首先,对煤料图像进行校正、分割和增强预处理;其次,构建基于深度学习的煤料立体匹配PSM-Net模型,运用Fine-tuning学习机制对PSM-Net进行模型训练,获取煤料体积;然后,依据煤料二维平面特征,提出基于离散元法的煤料堆积填充率计算方法,计算煤料堆积密度;最后,依据煤料体积和堆积密度计算带式输送机煤流量。实验结果验证了所提算法的有效性,煤流量双目视觉测量的精度达到98.7043%,计算速率达到1127 ms/帧。

融合激光扫描与机器视觉的煤流量测量研究

煤矿主运输系统煤流量监测是煤矿运输智能化的重要环节,可实现运输系统节能降耗,提高矿井原煤运输的效率和安全性。文章研究了融合激光扫描与机器视觉的输送带煤流量测量方法,与传统接触式测量相比可快速精准地获得煤流的截面全轮廓信息。分析了像素点在图像平面与物理空间内对应点的几何映射关系,通过相机标定实验获得图像系统的转换系数,通过数字图像滤波增强等手段提高采集图像的清晰度,采用图像分割算法对激光光斑条纹的有效区域进行分割,利用图像膨胀操作算法修复激光光斑图像中的断点,进而拟合出光斑区域的边缘骨架轮廓,计算提取激光光斑条纹中心线。采用黎曼和法计算每一幅图像中煤流表面上的激光光斑变形轮廓面积,根据实验系统中激光器的投射角度反求带式输送机上方煤流截面积,最终结合带式输送机速度和图像采集帧率等参数计算获得煤流量信息。

基于超声波的带式输送机多点煤流量监测系统设计

针对高带速、大运量矿用带式输送机煤炭瞬时流量难以实时准确测量的问题,设计了一种基于超声波的带式输送机多点煤流量监测系统,介绍了系统硬件、软件及煤流量检测算法设计。该系统利用超声波传感器和速度传感器获取带式输送机高速运行下的煤高、煤堆截面积、输送带速率等参数信息,并利用煤流量检测算法对数据进行拟合分析,计算出煤流量。测试结果表明,该系统能对输送带煤流量进行准确测量,测量精度达到91%。