基于语义分割的带式输送机煤料运输区域检测算法

针对煤炭运输过程中,经常无法保持煤炭在带式输送机上的运量均匀,使得带式输送机长时间全速运转而造成电能浪费和设备无效磨损的问题,提出一种基于语义分割的带式输送机煤料运输区域检测算法。该算法在DeeplabV3+的基础上,根据特征通道之间的相互依赖关系,引入注意力机制,使用不同扩张率的卷积核获得多种尺度的语义信息,来精确分割出煤炭在带式输送机的运输区域。实验结果表明,该算法平均交并比(Mean Intersection over Union,MIoU)相比于DeeplabV3+算法提高1.24百分点,能够有效精准地分割出煤料的运输区域,为煤量估计工作提供有效的保障。

刮板输送机技术发展历程(一)——国外技术

刮板输送机是井下采煤工作面的“脊梁”装备,它经历了6次技术变革,持续推动采煤工艺变革及生产效率持续提升。刮板输送机第1次技术变革发生于1900-1940年,诞生了可拆卸刮板输送机,煤矿开启半机械化开采时代;第2次技术变革产生于1940-1950年,创制了可弯曲刮板输送机,煤矿进入机械化开采时代;第3次技术变革形成于1950-1985年,创设了可自移刮板输送机,煤矿跨入综合机械化开采时代;第4次技术变革出现在1985-2000年,已发展成为重型化刮板输送机,煤矿走向高产高效综采时代;第5次技术变革形成于2000-2010年,研发出自动化刮板输送机,煤矿迈向数字化综采时代;第6次技术变革始于2010年,创新推出智能化刮板输送机,煤矿开启少人化智采时代。英国和德国为刮板输送机初创做出巨大贡献,研制出多种早期的刮板输送机机型。苏联对刮板输送机的系列化,以及对机械化采煤机的配套起到重要的创新推动作用。在此基础上,1954年,英国把安德顿滚筒采煤机与垛式支架、可弯曲刮板输送机组合为综合机械化采煤机组,建成世界上第一个综采工作面。21世纪以来,世界煤炭开采的重心逐步转向我国,国外刮板输送机研发与制造影响力逐年衰减,我国逐渐成为刮板输送机的制造强国。

基于改进YOLOv5s的煤矿输送带异物检测算法

为了解决现有煤矿输送带异物检测模型存在的参数量大、占用计算机资源多、检测异物种类少等问题,对YOLOv5s目标检测算法进行了优化。首先,将轻量化卷积神经网络ShuffleNetv2作为YOLOv5s骨干网络并对异物图像进行了特征提取,进而减少了模型参数量,提高了网络并行度;其次,将双向特征金字塔网络作为特征融合网络,融合了不同特征图尺度中的细节信息;最后,添加了坐标注意力机制,增强了特征提取能力,强化了异物目标关注度,从而提高了网络模型检测精度。实验结果显示,与原始模型相比,基于改进YOLOv5s的目标检测网络模型其参数量压缩为3.60×106个,检测帧率提升了8.4%,表明该算法能够在计算资源较少的情况下实现快速、准确的煤矿输送带异物检测。

采面刮板输送机与采煤机协同控制技术研究

通过实时监测采煤机牵引速度、负载及刮板输送机负载等实现刮板输送机与采煤机协同控制,具体采煤机牵引速度快时且刮板输送机负载呈增加趋势时适当增大刮板输送机运行速度,反之则适当降低运行速度。对协同控制使用的硬件设备结构及控制方式等进行分析。现场应用后,刮板输送机运行速度可随采煤机牵引速度改变而改变,在一定程度提高了刮板输送机运行效率。

掺烧准东煤锅炉的结渣问题分析

某超临界燃煤锅炉掺烧准东系列煤,出现渣块掉落引起捞渣机过载跳闸。从煤质分析、落渣位置、炉膛吹灰试验、空气动力场、燃烧器喷口5个方面进行诊断分析,推断结渣和落渣原因,并停炉检查验证结论。结果表明,掺烧准东系列煤后,入炉煤具有中等结渣倾向,在燃烧器周界风口变形堵塞的诱导下,燃烧后的煤灰在侧边水冷壁结渣,渣块积聚后掉落引起捞渣机跳闸。结合掺烧准东系列煤的煤质特性,从运行和检修的角度提出防控措施,为相似情况的锅炉运行提供参考。

基于视觉技术的胶带输送机煤量检测方法

胶带输送机广范应用于煤炭行业,为了保证设备连续、稳定运行,必须对胶带输送机加装相应的故障检测装置,传统的检测装置检修维护工作量大,保护误动作率高。通过改进YOLOv5s的方法,对胶带输送机煤量进行检测,首先将原本YOLOv5s的骨干网络替换为MobileNetV2,然后在骨干网络之后引入注意力模块,在Neck中引入BiFPN结构,利用迁移学习的方法微调模型参数。结果表明,改进后的YOLOv5s检测速度为32帧/s,mAP50为98.9%,与常见的目标检测算法相比,具有更高的检测精度和速度,可以快速准确地实现输送机“无煤量”“小煤量”“中煤量”“大煤量”检测,进而对输送机进行实时调速,为智能视频监控系统设计提供参考。

基于概率约束的超声相控阵输煤机工伤缺陷检测

输煤机常处于复杂且恶劣的运行环境中,对其外部探伤过程中,存在信息缺失和遮挡干扰,当前以固定阈值为基础的探查方法容易忽略出现各类工伤缺陷的概率波动,单一阈值很难描述这种概率波动,导致检测效果差。针对上述问题,该文提出超声相控阵技术下输煤机工伤缺陷检测方法。分析输煤机工伤缺陷事件类型,计算设备工伤缺陷事件发生概率。以缺陷概率为约束条件,基于超声相控阵列的几何参数,计算平面和凸面超声相控阵聚焦声压,确定回波信号的数据深度。遍历发射阵元和发射通道,通过比较设定阈值的幅度、信号峰值、谷值,判断输煤机是否发生工伤缺陷,实现工伤缺陷检测。实验结果表明,所提方法能够准确检测到输煤机中的所有工伤缺陷。

一种基于B样条曲线拟合的带式输送机煤流量激光检测方法

针对带式输送机运输煤炭过程中煤流量检测难度较大且精度较低的问题,提出了一种基于B样条曲线拟合的带式输送机煤流量激光检测方法。利用激光测距仪获得了输送带上煤流的横向轮廓数据,将数据预处理后,使用三次准均匀B样条曲线拟合方法进行拟合,再通过梯形面积累积法计算出煤流轮廓截面积的瞬时值,并通过面元积分法,结合输送带的运行速度、煤炭密度等参数,实现对输送带煤炭流量的实时检测。搭建了基于LabVIEW2018的数据传输系统和煤流量计算系统,并进行了仿真实验。实验结果表明:该方法能在保证测量稳定的情况下有效减小数据噪声,测量精度达到92%以上,具有较强的可行性和有效性。

基于机器视觉的带式输送机高精度煤流检测研究

针对现有基于机器视觉的带式输送机煤流检测方法存在的图像细节缺失、在多处断裂或断裂间距较大区域拟合效果较差的问题,基于直射斜收式激光三角测量原理,提出了一种基于机器视觉的带式输送机高精度煤流检测系统,将线激光发射器布置在带式输送机测量位置正上方并垂直照射煤堆,煤堆随带式输送机匀速运动,利用相机在斜上方实时拍摄包含激光条纹的煤堆表面图像。对煤流检测系统进行标定,包括相机内参数标定和激光平面标定,得到煤堆的高度信息;对煤流截面激光条纹图像进行处理,从提取精度、算法实时性等角度对比分析了灰度重心法和区域骨架法,根据对比结果选用区域骨架法提取激光条纹中心;针对利用图像膨胀操作进行激光条纹断裂修补拟合效果较差的问题,提出采用最小二乘法作为激光条纹断裂修补算法,相较于闭运算,最小二乘法拟合处理的平滑效果更好,精度较高;建立煤流截面积计算模型,通过计算每一帧上煤堆的横截面积,即可得出不同带速下的煤流体积。实验结果表明,当带速分别为0.25,0.5,1 m/s时,煤流检测系统误差均较小,最大误差分别为2.78%,3.61%和3.89%,验证了煤流检测系统具有较高的准确性。

基于透视变换和SNc-YOLOv5的大块煤识别方法应用

为了提高带式输送机大块煤识别的准确率,避免大块煤堆积对皮带造成的磨损,延长输送机的使用寿命,提出了基于透视变换和SNc-YOLOv5的大块煤识别方法,该方法首先利用透视变换技术对原始图像进行处理,有效地将图像中的非输送机区域滤除,并对输送机区域进行坐标矫正;然后,采用SNc-YOLOv5模型对经过标准化处理的图像进行深度学习建模,得到大块煤识别模型;最后,通过试验分析和现场应用对该方法进行有效性验证。结果表明:该方法在1号煤矿数据集的试验分析精确率为94.8%,召回率为83.2%,在2号煤矿数据集的试验分析精确率为92.8%,召回率为85.3%,现场应用置信度达到0.9,与其他方法进行比较,精确率和召回率指标均优于其他方法;该方法在图像预处理阶段提取带式输送机区域对图像进行标准化,仅对感兴趣区域进行处理,提高了大块煤识别的准确率。该算法部署到某煤矿现场,能够实现实时监测,为带式输送机的安全运行和延长使用寿命提供了有力保障。

输煤皮带秤技术的优化与应用研究

在传统煤矿测量过程中,容易出现精确度低、稳定性差等问题。因此通过分析传统输煤皮带秤技术,提出了输煤皮带秤技术的优化方法。该方法深入剖析了影响计量皮带秤测量准确度和稳定性的因素,提出了提高计量皮带秤测量准确度和稳定性的电气仪表技术优化改进措施。结果表明,优化后的输煤皮带秤技术能够提高称重准确度和效率,为相关行业的生产和管理提供了有效的建议和改进空间。

工作面高效回采智能化调控技术研究

针对采煤机和刮板输送机连续高速运转造成的能源浪费和运输效率低的问题,基于多传感器信息融合技术,选取采煤机摇臂振动信号、截割电机电流信号以及调高油缸压力信号作为表征信号,利用RBF神经网络识别参数得到采煤机的煤岩截割状态。开展采煤机煤岩截割实验,读取采煤机截割煤、岩时的参数信号进行分析,验证预测效果为97.2%.对采煤机双向割煤过程中刮板输送机载煤量的变化进行分析,探究负载与电机电流的关系,为刮板输送机-采煤机协同调速提供依据和控制策略,有效解决采煤机和刮板输送机恒速运行模式下刮板输送机负载变化过大,避免了煤量短时过度累积和卸载。研究结果为加强矿区的安全建设提供一定的技术依据,避免了各种装置及设备的损失,对提高提煤矿的经济效益具有重要意义。

选煤厂智能巡检机器人的设计与应用

针对陕西某选煤厂运输系统复杂、环境因素影响大等,引起带式输送机频繁出现胶带跑偏、撕裂、打滑、堆煤等故障,造成洗选生产中断,甚至采掘工作或全矿井作业瘫痪等严重问题,本文设计了一种智能巡检机器人系统。该系统主要由巡检机器人本体、行走轨道、网络通信系统、后台操作软件以及人工智能识别与检测系统组成,通过视频监控、红外成像、声学阵列等手段,实现运输系统实时监测监控。经应用表明,该系统检测精准、运行可靠,取得了较好的应用效果。

煤矿带式输送机数字孪生系统的HCPN性能评价方法

为解决带式输送机在复杂工况下难以进行性能评价的问题,提出一种基于排队论和层次颜色Petri网相结合的性能评估方法。通过排队论将带式输送机建模为服务台,将带式输送机的原煤运输等价为一个层次颜色Petri网模型。将基于概率分布的运输时间、故障概率因素纳入建模因素,构建Python仿真算法,提出适用于智慧煤矿系统的带式输送机性能评估体系。实验证明该方法能实现复杂工况下的带式输送机性能评估,弥补了现有研究针对此类系统无法获得性能解的不足。

煤矿带式输送机支架结构优化分析

为解决三角支架因承受过大的载荷,导致支架结构变形和损坏;工作时间过长,降低了支架的工作极限,支架结构严重失效,导致输送系统停机的问题,以带式输送机三角支架为研究对象,建立支架三维实体模型,利用ABAQUS软件对三角支座模型进行结构优化设计,分析荷载作用下三角支座的应力-应变位移,并根据软件分析结果对三角支座进行优化.

煤矿皮带机安装调试常见故障的分析与处理

探讨了煤矿皮带机在安装调试阶段常见的故障问题,总结了跑偏、皮带松驰、电机启动困难、减速机异常、链条断裂等故障类型。通过分析每种故障的原因,提出相应的处理方法,如调整装置、修复部件等,以确保皮带机的安全运行。通过此研究,可提高矿山生产效率,减少设备故障对生产造成的影响。

煤矿带式输送机滚筒结部件应力变形分析

为进一步探究煤矿带式输送机滚筒结构的运行特征,以某型号主斜井带式输送机为研究对象,结合其具体特征建立有限元分析模型,并以此为基础,对滚筒结构部件中的卸载滚筒、驱动滚筒和转向滚筒三类部件进行仿真分析,以明确其应力与应变分布。结果显示,在该带式输送机面临的主要运行工况下,各个滚筒的最大应力值均小于许用应力值,表明该滚筒结构部件质量符合预期要求。

基于PLC的煤炭胶带机智能振打系统设计实现

振打电机的应用可解决胶带机漏斗堵煤问题,从而有效避免造成生产中断、设备损坏等严重后果。针对煤炭胶带机振打电机在实际应用中因启动滞后而导致防堵煤效果不佳的问题,经现场实际分析其主要原因包括振打电机控制方式单一、自动化程度不足、预警机制效果欠佳以及人为影响因素过大等,由此提出1种基于PLC控制系统的煤炭胶带机设备改造方案,通过线路改造和优化编程设计,将原振打电机改造升级为基于PLC的智能振打系统,增加远程控制、大料流预警机制以及煤种黏度预设等功能,实现运行全过程的自动化控制。经改造后的智能振打系统性能可靠、自动化与智能化程度高,投入实际使用后,胶带机堵煤风险得到有效预防和控制,提升了振打电机的运行效率和稳定性,同时减轻人力劳动负担,降低维修、维护成本,为煤炭作业提供重要保障。

刮板输送机常见故障及改进措施研究

刮板输送机是一种运输设备。由于煤矿地质条件复杂,并且运输强度大,刮板输送机在运行时经常出现各种故障,引起一系列安全事故,给煤矿企业造成一定的损失。重点分析了刮板输送机的常见故障,并针对这些故障提出了有效的改进措施,以降低故障发生概率,提高设备运转效率,并延长设备使用年限,为煤矿创造更好的经济效益。

煤矿带式输送机改向滚筒静力学分析

以DLL160/400/4×900煤矿带式输送机为研究对象,对带式输送机改向滚筒静力学分析进行了分析。应用该方法分析时,先要构建出相应的仿真模型,然后分别从静力学、焊缝应力及疲劳寿命等方面着手,全面对带式输送机改向滚筒运行状态进行分析,确定改向滚筒的受力薄弱点,最后通过实例的方式对静力学分析方法应用效果进行评估,以此为煤矿带式输送机改向滚筒的设计提供支持。