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摘要：設計皮帶調速系統，并將具備圖像處理特征的皮帶煤量動態計量技術融入到系統設計當中，確保皮帶調速機在輸送煤炭資源的同時也能將監測到的皮帶煤量情況進行實時圖像處理并傳輸到礦井后臺監測終端當中，達到有效控制皮帶調速機運行成本的目的。

關鍵詞：圖像處理；皮帶煤量動態計量技術；皮帶調速系統

我國主要以開采地下煤炭資源為主，整個開采過程中煤炭運輸是核心環節。由于地下煤炭被開采后從地下被運輸到地面需要花費的時間較長，對皮帶運輸機的皮帶磨損比較嚴重，皮帶運輸機需要消耗的功率也比較大，皮帶運輸機成為整個煤炭開采中功耗最大的設備。隨著我國各項科學技術的完善，變頻調速技術被運用到皮帶輸送機當中，起到明顯的設備節能效果，獲得煤礦企業的青睞。但是，現有皮帶輸送機中配備的變頻調速系統只能達到皮帶軟起軟停的效果，無法在皮帶運輸煤礦期間進行變頻調速。本文提出對皮帶運輸煤炭過程進行圖像監控，經過圖像預處理了解皮帶當中的煤炭量，并將參數闡述到調速系統中，達到皮帶運輸實時變頻調速的目的。

1圖像處理與皮帶煤量動態計量技術概述

圖像處理（imageprocessing），用計算機對圖像進行分析，以達到所需結果的技術，又稱影像處理。圖像處理一般指數字圖像處理。數字圖像是指用工業相機、攝像機、掃描儀等設備經過拍攝得到的一個大的二維數組，該數組的元素稱為像素，其值稱為灰度值[1]。圖像處理技術的一般包括圖像壓縮，增強和復原，匹配、描述和識別3個部分。常見的系統有康耐視系統、圖智能系統等，是正在興起的技術。皮帶煤量動態計量技術主要是指對皮帶輸送機上的煤量進行估算。皮帶在工作時會呈現出弧形狀態，且因為煤量發生變化，皮帶的變形程度也會隨之改變[2]。如圖1所示為皮帶寬度與煤量之間的關系示意圖，從圖中可了解信息，煤量與煤寬之間并不存在線性關系。

2皮帶調速系統設計中基于圖像處理的皮帶煤量動態計量技術的應用

2.1皮帶調速系統平臺搭建

本次所搭建的皮帶調速系統平臺中的硬件平臺包含了海康網絡攝像頭以及普通臺式電腦，其中攝像頭主要用于獲取網絡視頻，網絡開發環境為Win-dows7以及VisualC++2010以及海康視頻庫，而電腦的CPU則是64位雙核Pentium4。經過組裝，形成調速系統。具體結構如圖2所示。從圖2可了解到，本次所設計的監控系統獲取圖像信息以后，將會把圖像數據上傳到監控室電腦當中，以此來等待調節調速系統的命令。整個系統包含3條膠帶，其中1號膠帶上所運輸的煤炭主要是綜采工作面上的煤炭，該條皮帶將不會受到皮帶調速系統的調速，在運行過程中始終保持最大運行速度[3]。2號膠帶上的煤炭主要是由1號膠帶分撥出的煤炭，該條膠帶煤炭量將受到圖像監控系統的影響，經過圖像處理計算出2號膠帶中煤炭含量以及膠帶運行速度，方便后臺系統下達調速命令。3號膠帶中的煤炭主要是從2號膠帶分流來的煤炭，3號膠帶同樣會受到調速系統影響，經過圖像處理技術獲取3號膠帶煤炭含量以后，3號膠帶的運行速度隨之受到調節[4]。

2.2系統各項模塊設計

控制系統的一般工作過程為利用互聯網收集井下攝像機頭的數據信息至調節室電腦；根據所收集的視頻數據并采用計算完成數據處理之后，按照圖像處理的結論以及調速策略測算出了井下運輸皮帶的最高轉速；最后，通過網絡把轉速傳給井下PLC；PLC控制器在收到車速數據信息后控制變頻器調速，讓運輸皮帶以按規定的轉速行駛[5]。軟件系統采取部分模板式的產品設計思想進行產品設計，一般有管理控制模板、錄像提取信息管理控制模塊、錄像信息管理監控模板、通信模塊、調速運算信息管理模板、監控信息管理模板、界面顯示信息管理模板以及特殊信息管理監控模板等構成。其中管理模塊一般用來負責管理攝像機與傳送帶之間的配置信號，而錄像捕獲模組、錄像管理模塊、調速計算模塊，以及監控模組為控制系統的核心模組。數據的傳輸一般使用于網絡通信系統模塊。界面顯示模組和特殊處理模塊用來展示視頻圖像，和進行人機交互。在程序的可擴展性以及對程序的通用性方面考慮后，本系統將攝像頭信息、PLC信息以及調速策略與數據信息統一，使用編程的管理模塊實現統一管理。以上信息內容都保存在數據庫系統中，在要更改或是添加當中的一些信息內容時僅需透過更改數據庫系統，就能夠實現對于攝像頭和PLC信息內容的更改，或是減少和重復對源程序的更改操作。為達到這些目的首先就必須設計數據庫，用來存儲配置消息。經過對系統整體分析，操作系統所要求的基本配置方法一般有攝像頭信號、PIC信號，以及調速策略等信息內容。其中的攝像頭數據信息大句括：設備編碼、IP網址、端口號、使用人名、密碼數據信息。攝像頭信息一般用來連接攝像機或使用互聯網，收集攝像機數據。PLC信息內容包括PLC設備序號、IP網址以及設備站號。PLC信息主要用于控制系統，將速度傳給指定的PLC設備。

3結語

中國為全球煤炭產出大國，煤礦自綜采面到井底煤倉的皮帶運輸是煤礦開發中的一項重點。為在工業生產中節約降耗，根據皮帶輸送機上煤量對皮帶輸送機實行數字變頻器調壓已成某種趨勢。采用皮帶秤對皮帶上煤量動態計數為目前計算的最主要辦法，該辦法具有費用較高、運行維護費時費力等問題。面對這些問題，本文提供了一種無需提高硬件成本的基于圖像處理技術的皮帶上煤量動態識別方法。該文以皮帶監控圖像為研究對象，并著重進行了圖象預處理的研究，由此完成了對煤量估計公式中煤寬比的有效提取，并完成了對一級皮帶工作狀況與圖象異常的鑒定。

參考文獻

[1]劉暢.變頻技術在皮帶機調速系統中的應用研究[J].機械管理開發，2019，34（9）：217-218.

[2]朱志明.變頻技術在皮帶機調速系統中的應用[J].石化技術，2019（12）：78-80.

[3]閆曉棟.變頻技術在礦用皮帶運輸機調速系統中的應用[J].能源與節能，2019（5）：74-75.

[4]滕悅，徐少川，張慶東.基于圖像處理技術的皮帶跑偏監測系統設計[J].燒結球團，2020（2）：10-14.

[5]周洪元，管海民，阮光，等.基于動態修正的原煤倉分爐煤計量系統關鍵技術研究[J].衡器，2019，48（6）：11-14.

作者：杜文卓 單位：山西科達自控股份有限公司