專利名稱：一種用于監(jiān)控輸煤系統(tǒng)的輸煤皮帶的智能監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種用于監(jiān)控輸煤系統(tǒng)的輸煤皮帶的智能監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在需要傳輸大量煤的行業(yè)中，例如火力發(fā)電、鋼鐵冶煉廠、煤礦開采廠、煤化工等行業(yè)，廣泛使用輸煤皮帶。將煤從煤堆或煤庫運(yùn)送到指定位置，如燃燒鍋爐，一般是通過兩級輸煤皮帶傳輸來實(shí)現(xiàn)的。一級輸煤皮帶也稱為懸臂皮帶，通常是安裝在懸臂皮帶機(jī)上， 該懸臂皮帶機(jī)是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的，其底部是可移動(dòng)，上部主要包括取煤裝置、滾筒、托輥、運(yùn)輸皮帶、傳動(dòng)裝置等，取煤裝置從煤堆里盛起大量煤并將其倒在運(yùn)輸皮帶上，該皮帶在滾筒、托輥和傳動(dòng)裝置的作用下將煤輸送到卸煤口并將煤從該卸煤口倒下，使煤落在二級輸煤皮帶上，由于一級輸煤皮帶安裝在可自由移動(dòng)的懸臂皮帶機(jī)上，所以其長度很短，一般在20-30米。而該二級輸煤皮帶通常是固定安裝在如燃燒鍋爐入口到煤庫之間，其長度很長，根據(jù)工廠建設(shè)規(guī)模，該二級輸煤皮帶一般可以在500米以上，甚至可以在1000米以上。該二級輸煤皮帶的作用就是將煤庫或煤堆的煤運(yùn)輸?shù)教囟ㄎ恢茫缛紵仩t。該二級輸煤皮帶的安裝和作用也是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的。由于該二級輸煤皮帶所承擔(dān)的負(fù)荷大，運(yùn)行環(huán)境惡劣，在長期使用過程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生磨損、撕裂、甚至斷帶等問題。造成皮帶磨損的原因，除了自身與滾筒或托輥的摩擦之外，就是大塊煤(一般情況下其直徑大于20 厘米)或煤矸石(其尺寸屬于大塊煤的范疇)對皮帶帶來的磨損。而且大塊煤或煤矸石還是造成卸煤口阻塞、導(dǎo)致皮帶撕裂的重要危險(xiǎn)因素，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使得整條皮帶報(bào)廢，這將會(huì)造成百萬元以上的直接經(jīng)濟(jì)損失；若因皮帶撕裂而引發(fā)火災(zāi)等生產(chǎn)安全，其造成的損失將無法估量。所以，有效的保護(hù)輸煤皮帶對保證安全生產(chǎn)和避免經(jīng)濟(jì)損失都具有重要意義?，F(xiàn)有技術(shù)中有很多關(guān)于輸煤皮帶的保護(hù)和檢測方法，例如皮帶改造法、壓力檢測法、拉線開關(guān)檢測、X光探測法等，但這些辦法均存在諸多問題，例如1、只有皮帶撕裂后才能檢測到故障，不能防患于未然；2、需要改造皮帶，成本非常高，用戶無法接受；3、技術(shù)手段單一，不能應(yīng)對實(shí)際運(yùn)行過程中造成輸煤皮帶損傷的各種因素，保護(hù)作用不明顯，輸煤皮帶的壽命沒有明顯提高；4、檢測指標(biāo)不穩(wěn)定，不能準(zhǔn)確區(qū)分出常態(tài)與故障態(tài)，因其誤報(bào)率高而無法實(shí)際應(yīng)用；5、皮帶接觸式檢測法，增加了皮帶破損的危險(xiǎn)因素。由于現(xiàn)有技術(shù)對輸煤皮帶的監(jiān)控作用不明顯，輸煤皮帶的壽命沒有得到實(shí)質(zhì)性的延長，因此，需要一種用于輸煤皮帶的智能監(jiān)控系統(tǒng)，對輸煤皮帶無改造、不接觸，可進(jìn)行大塊煤識別、皮帶跑偏、斷帶和撕裂監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對輸煤皮帶的全方位監(jiān)測和保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上問題，本發(fā)明提供一種用于監(jiān)控輸煤系統(tǒng)的輸煤皮帶的智能監(jiān)控系統(tǒng)， 所述系統(tǒng)能夠識別大塊煤，以及監(jiān)控皮帶受大塊煤重壓或異物摩擦、皮帶跑偏、和皮帶撕裂故障并及時(shí)制動(dòng)皮帶，實(shí)現(xiàn)對輸煤皮帶的全方位監(jiān)測和保護(hù)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于監(jiān)控輸煤系統(tǒng)的輸煤皮帶的智能監(jiān)控系統(tǒng)，其包括煤顆粒識別模塊、皮帶下沉度檢測模塊、皮帶橫向位移檢測模塊、皮帶機(jī)振動(dòng)檢測模塊和控制器，該控制器以有線或無線方式與各模塊連接；其中煤顆粒識別模塊包括第一激光傳感器、第一圖像獲取裝置和煤顆粒識別裝置，該煤顆粒識別裝置以有線或無線方式與該第一激光傳感器和該第一圖像獲取裝置相連，該第一激光傳感器和第一圖像獲取裝置并排位于該輸煤皮帶的上方，該第一激光傳感器和該第一圖像獲取裝置之間間隔20cm，其中該第一激光傳感器用于測量該輸煤皮帶上的煤層高度并將煤層高度值傳送給該該煤顆粒識別裝置，該第一圖像獲取裝置以一定速率對煤層進(jìn)行拍照并將圖像傳送給該煤顆粒識別裝置；該煤顆粒識別裝置首先接收到所述煤層高度值并將其與煤斷流閾值進(jìn)行比較以判斷是否出現(xiàn)煤斷流，當(dāng)該煤顆粒識別裝置識別出煤斷流時(shí)不對隨后接收的N個(gè)煤層圖像進(jìn)行識別，否則該煤顆粒識別裝置利用顆粒圖像識別技術(shù)識別煤顆粒的包絡(luò)尺寸并且將其與煤顆粒閾值進(jìn)行比較，當(dāng)該煤顆粒圖像的包絡(luò)尺寸大于煤顆粒閾值時(shí)該煤顆粒識別裝置向控制器發(fā)出需要制動(dòng)皮帶機(jī)的指令；皮帶下沉度檢測模塊包括第二激光傳感器，該第二激光傳感器包括激光發(fā)射器和接收器，該激光發(fā)射器和接收器分別位于輸煤皮帶的落煤區(qū)域下方的左右兩側(cè)，其中該激光發(fā)射器發(fā)射的激光束能夠剛好從輸煤皮帶下方的2厘米處通過并且由該接收器接收；當(dāng)接收器接收不到該激光束時(shí)，向控制器發(fā)出需要制動(dòng)皮帶機(jī)的指令；皮帶橫向位移檢測模塊包括至少兩個(gè)成對的第三激光傳感器、和皮帶橫向位移檢測裝置，其中所述第三激光傳感器對與該皮帶橫向位移檢測裝置通過有線或無線方式連接，該第三激光傳感器對位于所述輸煤皮帶的左右兩側(cè)，用以測量該皮帶兩側(cè)的距離值并將各自檢測到的距離值傳送給該皮帶橫向位移檢測裝置，該皮帶橫向位移檢測裝置接收到所述兩個(gè)距離值后計(jì)算出對應(yīng)的橫向位移量并將這兩個(gè)橫向位移量的絕對值分別與橫向位移閾值進(jìn)行比較，當(dāng)任一個(gè)橫向位移量的絕對值大于橫向位移閾值時(shí)，該皮帶橫向位移檢測裝置向所述控制器發(fā)出需要制動(dòng)皮帶機(jī)的指令；皮帶機(jī)振動(dòng)檢測模塊包括振動(dòng)傳感器和皮帶機(jī)振動(dòng)檢測裝置，該振動(dòng)傳感器位于輸煤皮帶的皮帶機(jī)支架上并且以有線或無線方式連接到該皮帶機(jī)振動(dòng)檢測裝置，該振動(dòng)傳感器檢測到皮帶機(jī)的振動(dòng)頻率并將其傳送給該皮帶機(jī)振動(dòng)檢測裝置，該皮帶機(jī)振動(dòng)檢測裝置將接收的振動(dòng)頻率與振動(dòng)頻率閾值進(jìn)行比較，當(dāng)該振動(dòng)頻率大于該振動(dòng)頻率閾值，則該皮帶機(jī)振動(dòng)檢測裝置向所述控制器發(fā)出需要制動(dòng)皮帶機(jī)的指令；該控制器接收到需要制動(dòng)皮帶機(jī)的指令后發(fā)出制動(dòng)指令以使皮帶機(jī)制動(dòng)。其中所述煤顆粒閾值等于10cm。其中N的數(shù)量取決于所述輸煤皮帶的傳送速率、所述第一圖像獲取裝置的拍攝率、以及所述第一激光傳感器與所述第一圖像獲取裝置之間的間隔距離。其中所述皮帶下沉度檢測模塊中的第二激光傳感器是具有激光測距功能的測距激光傳感器，在這種情況下，所述皮帶下沉度檢測模塊還包括以有線或無線傳輸方式連接該測距激光傳感器的皮帶下沉度檢測器，其接收該測距激光傳感器的下沉度數(shù)據(jù)并將其與下沉度閾值進(jìn)行比較，當(dāng)該下沉度數(shù)據(jù)大于該下沉度閾值時(shí)，該皮帶下沉度檢測器向控制器發(fā)出需要制動(dòng)皮帶機(jī)的指令。其中所述下沉度閾值是2厘米。其中所述橫向位移閾值是1厘米，和所述振動(dòng)頻率閾值為100Hz。
其中所述控制器還可以包括短信發(fā)送功能，當(dāng)該控制器發(fā)出制動(dòng)皮帶機(jī)的指令時(shí)同時(shí)將該指令以手機(jī)短信的方式向預(yù)先設(shè)置的手機(jī)號碼發(fā)送報(bào)警短信。該智能監(jiān)控系統(tǒng)，還包括報(bào)警裝置，當(dāng)所述控制器發(fā)出制動(dòng)皮帶機(jī)的指令時(shí)同時(shí)向該報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警指令，該報(bào)警裝置接收到所述報(bào)警指令時(shí)以聲、光或圖像等形式實(shí)施報(bào)警。該智能監(jiān)控系統(tǒng)還包括系統(tǒng)管理模塊，其以有線或無線方式與所述煤顆粒識別裝置、所述皮帶橫向位移檢測裝置、所述皮帶機(jī)振動(dòng)檢測裝置和/或所述皮帶下沉度檢測器或控制器連接，通過該系統(tǒng)管理模塊來輸入各個(gè)閾值。本發(fā)明的用于監(jiān)控輸煤系統(tǒng)的輸煤皮帶的智能監(jiān)控系統(tǒng)，通過在皮帶上方和下方、皮帶兩側(cè)、皮帶機(jī)支架等各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)置多個(gè)檢測點(diǎn)，利用顆粒圖像識別技術(shù)、激光測距技術(shù)、振動(dòng)頻率檢測技術(shù)等多種手段，實(shí)現(xiàn)大塊煤識別，以及皮帶受大塊煤重壓或異物摩擦、皮帶跑偏、和皮帶撕裂監(jiān)控，既可在故障發(fā)生前排除危險(xiǎn)因素而防患于未然，又可在故障發(fā)生后及時(shí)修理以避免造成生產(chǎn)事故，而且還能夠減少輸煤皮帶被撕裂的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而延長輸煤皮帶壽命。另外，該系統(tǒng)對輸煤皮帶無改造、不接觸，安裝方便，提高輸煤皮帶運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，適于工業(yè)應(yīng)用。


下面將結(jié)合附圖對發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其中圖1是本發(fā)明的用于輸煤皮帶的智能監(jiān)控系統(tǒng)的示意性框圖；圖2是本發(fā)明的用于輸煤皮帶的智能監(jiān)控系統(tǒng)的變型的示意性框圖；圖3是本發(fā)明的用于輸煤皮帶的智能監(jiān)控系統(tǒng)的另一變型的示意性框圖；圖4為本發(fā)明的智能監(jiān)控系統(tǒng)的具體應(yīng)用的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。下面通過參考附圖描述的具體實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋目的而不是對本發(fā)明的限制。圖1示出了本發(fā)明的用于輸煤皮帶的智能監(jiān)控系統(tǒng)的示意性框圖。所述智能監(jiān)控系統(tǒng)包括煤顆粒識別模塊、皮帶下沉度檢測模塊、皮帶橫向位移檢測模塊、皮帶機(jī)振動(dòng)檢測模塊和控制器。該控制器以有線或無線方式與各功能模塊連接。另外，本發(fā)明的智能監(jiān)控系統(tǒng)還可以包括皮帶表層圖像識別模塊和/或系統(tǒng)管理模塊和/或報(bào)警裝置，如圖2和圖3所示。下面將結(jié)合圖1的結(jié)構(gòu)對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。所述煤顆粒識別模塊包括第一激光傳感器、第一圖像獲取裝置、煤顆粒識別裝置。該第一激光傳感器和第一圖像獲取裝置并排位于一級輸煤皮帶的上方，該第一激光傳感器和該第一圖像獲取裝置之間有間隔，從輸煤皮帶移動(dòng)的方向(即輸煤方向)上看，第一激光傳感器被布置在第一圖像獲取裝置的前面，并且先于第一圖像獲取裝置工作以檢測輸煤皮帶上是否出現(xiàn)煤斷流。該間隔距離可以依據(jù)該一級輸煤皮帶的運(yùn)輸速度來確定，既不能太大也不能太小，例如可以是20cm。煤顆粒識別裝置以有線或無線方式與第一激光傳感器和第一圖像獲取裝置相連，以便接收第一激光傳感器和第一圖像獲取裝置發(fā)送的檢測數(shù)據(jù)。其中第一圖像獲取裝置可以是攝像機(jī)或者任何其它具備圖像獲取功能的裝置，本發(fā)明對此不作限制，本發(fā)明以攝像機(jī)為例來進(jìn)行描述。所述煤顆粒識別模塊的工作過程如下由于相對于輸煤方向，第一激光傳感器位于第一攝像機(jī)之前，所以其先于第一攝像機(jī)對傳送過來的煤層進(jìn)行檢測。第一激光傳感器實(shí)時(shí)地檢測輸煤皮帶上是否出現(xiàn)煤斷流，這可以通過第一激光器的測距技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。一級輸煤皮帶上載有不同高度的煤層，該第一激光傳感器可以檢測其到各煤層的距離值。該第一激光傳感器將測得的距離值以有線或無線方式發(fā)送給煤顆粒識別裝置。煤顆粒識別裝置將該距離值與煤斷流閾值進(jìn)行比較。當(dāng)檢測的距離值等于或大于煤斷流閾值時(shí)，可以得出該輸煤皮帶上出現(xiàn)煤斷流。其中該煤斷流閾值就是第一激光傳感器都到一級輸煤皮帶的距離值。換句話說，煤顆粒識別裝置預(yù)先保存了該第一激光傳感器到一級輸煤皮帶的距離值，當(dāng)該一級輸煤皮帶上出現(xiàn)煤斷流時(shí)，該第一激光傳感器發(fā)出的激光直接射在該皮帶表面上，進(jìn)而測得的距離值等于預(yù)先保存的距離值，即煤斷流閾值。第一攝像機(jī)以一定速率(例如每秒25幀)對傳送過來的煤塊的表層進(jìn)行拍攝并將視頻圖像傳送給煤顆粒識別裝置，該煤顆粒識別裝置利用顆粒圖像識別技術(shù)識別煤顆粒的包絡(luò)尺寸并且將其與煤顆粒閾值進(jìn)行比較。當(dāng)煤顆粒圖像的包絡(luò)尺寸大于煤顆粒閾值時(shí)，可以得出該輸煤皮帶上存在大塊煤或煤矸石。因?yàn)橥ǔＧ闆r下，大煤塊或煤矸石的一部分會(huì)被掩埋在煤粉里，露出來的另一部分在圖像中形成包絡(luò)尺寸。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值可以知道，本發(fā)明的煤顆粒閾值等于10cm。當(dāng)該煤顆粒識別裝置通過顆粒圖像識別技術(shù)識別出大塊煤或煤矸石時(shí)，其向控制器發(fā)出需要制動(dòng)皮帶機(jī)的指令，該控制器發(fā)出制動(dòng)指令以使皮帶機(jī)制動(dòng)。需指出的是，第一激光傳感器用于識別煤斷流，盡管煤斷流的出現(xiàn)并不會(huì)對一級輸煤皮帶造成傷害，但是當(dāng)出現(xiàn)煤斷流時(shí)，暴露的輸煤皮帶部分的圖像被傳送給煤顆粒識別裝置后，該部分的尺寸在煤顆粒識別裝置中會(huì)被誤識別為大塊煤的包絡(luò)尺寸。而該包絡(luò)尺寸通常大于10cm，即大于煤顆粒閾值，因此暴露的輸煤皮帶部分常會(huì)被誤識別為大塊煤， 進(jìn)而制動(dòng)皮帶機(jī)，造成不必要的工作停止，降低了工作效率。因此，當(dāng)煤顆粒識別裝置通過激光測距技術(shù)識別出煤斷流時(shí)不對隨后接收的煤塊表層的圖像進(jìn)行識別，以避免誤識別。 根據(jù)輸煤皮帶的傳送速率和第一圖像獲取裝置的拍攝率、以及第一激光傳感器與該第一圖像獲取裝置之間的間隔距離，煤顆粒識別裝置可以知道無需對隨后接收的N個(gè)圖像進(jìn)行識別，N為大于等于1的整數(shù)。在本發(fā)明中，該第一激光傳感器和該第一圖像獲取裝置之間的間隔距離為20cm，第一圖像獲取裝置的拍攝率可以是每秒25幀。綜上所述，大塊煤或煤矸石是造成輸煤口阻塞、導(dǎo)致皮帶撕裂的重要危險(xiǎn)因素。本發(fā)明一方面利用顆粒圖像識別技術(shù)識別大塊煤，另一方面結(jié)合激光測距技術(shù)來彌補(bǔ)顆粒圖像識別技術(shù)自身存在的不足。通過該兩者技術(shù)的結(jié)合，既能檢測出大塊煤或煤矸石的存在并予以排除，又不會(huì)產(chǎn)生因煤斷流造成的誤判斷，降低工作效率。使用顆粒圖像識別技術(shù)來識別大塊煤或煤矸石時(shí)，首先需要先對接收的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。為了解決單幀圖像處理速度過慢的問題，在本發(fā)明實(shí)施例中，煤顆粒識別裝置處理圖像的方法優(yōu)選地采用視頻抽幀技術(shù)，即煤顆粒識別裝置按一定的幀間隔將接收到的視頻圖像依次保存到幀緩存中，同時(shí)采用多線程技術(shù)，對多幀圖像進(jìn)行并行處理，以提高圖像識別效率。視頻抽幀技術(shù)的主要參數(shù)如抽幀間隔、幀緩存、線程數(shù)可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行匹配設(shè)置以達(dá)到圖像最優(yōu)處理。所述“對多幀圖像進(jìn)行并行處理”具體指采用顆粒圖像識別技術(shù)識別煤顆粒的尺寸。所述顆粒圖像識別技術(shù)包括從所述幀緩存中獲取圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行灰度化處理；去除處理后的圖像數(shù)據(jù)中的噪聲信號、保留低頻信號；計(jì)算灰度的方向?qū)?shù)與幅度，以及進(jìn)行非極大值抑制處理；通過動(dòng)態(tài)雙閾值識別灰度邊界，并對所述邊界進(jìn)行膨脹處理，得到僅保留顆粒信息的二值化圖像，分別計(jì)算每個(gè)顆粒的面積，以得到最大顆粒面積。本發(fā)明籠統(tǒng)地介紹了一下顆粒圖像識別技術(shù)，因?yàn)槠洳皇潜景l(fā)明的重點(diǎn)，可以采用任何公知的顆粒圖像識別技術(shù)來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的大塊煤的圖像識別。另外，上面介紹了煤顆粒識別模塊用于檢測一級輸煤皮帶上的大塊煤。但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員都知道，其也可以檢測二級輸煤皮帶上的大塊煤，只要將第一激光傳感器和第一圖像獲取裝置并排安置在二級輸煤皮帶的上方，并且適當(dāng)安排好它們之間的間隔距離即可。皮帶下沉度檢測模塊包括第二激光傳感器，其位于一級和/或二級輸煤皮帶的下方或者側(cè)面下方處。另外，該皮帶下沉度檢測模塊還包括皮帶下沉度檢測器，該檢測器以有線或無線方式與所述第二激光傳感器連接。該第二激光傳感器可以是具有激光測距功能的測距激光傳感器，其采用上述的激光測距技術(shù)來探測皮帶的下沉度。當(dāng)一級和/或二級輸煤皮帶的落煤區(qū)域受到大塊煤或煤矸石等重壓時(shí)，該處皮帶的下沉度會(huì)大于無大塊煤或煤矸石重壓時(shí)的下沉度，因此可以通過設(shè)定一個(gè)下沉度閾值來判斷一級和/或二級輸煤皮帶上是否存在大塊煤或煤矸石。因?yàn)橐患壓?或二級輸煤皮帶下面有很多個(gè)托輥支撐，所以落煤區(qū)域的皮帶下沉的幅度不會(huì)很大。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值可以知道，該下沉度閾值為2厘米。該第二激光傳感器可以將檢測到的下沉度數(shù)據(jù)以有線或無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送給皮帶下沉度檢測器，該皮帶下沉度檢測器將接收的下沉度數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的下沉度閾值進(jìn)行比較，若接收到的下沉度數(shù)據(jù)大于下沉度閾值，則可以判斷出輸煤皮帶上存在大塊煤或煤矸石，該皮帶下沉度檢測器向控制器發(fā)出需要制動(dòng)皮帶機(jī)的指令，該控制器發(fā)出制動(dòng)指令以使皮帶機(jī)制動(dòng)。當(dāng)然，也有可能出現(xiàn)下面的情況一級和/或二級輸煤皮帶的落煤區(qū)域的皮帶處被異物戳穿，從而造成煤漏落；或者有尖銳異物戳穿皮帶并且卡在皮帶上。這些情況都有可能影響正常生產(chǎn)活動(dòng)。所述激光測距技術(shù)不一定能準(zhǔn)確檢測出上述情況，為此，優(yōu)選地，該第二激光傳感器采用包括激光發(fā)射器和接收器的成對激光傳感器，該激光發(fā)射器和接收器分別位于皮帶落煤區(qū)域下方的左右兩側(cè)。將激光發(fā)射器發(fā)射的激光束剛好貼著輸煤皮帶正常下沉的最大值的皮帶底部，換句話說，激光束到平展無下沉的水平輸煤皮帶的距離等于預(yù)設(shè)的下沉度閾值，即激光束剛好能夠從水平皮帶下方的2厘米處通過。這樣，即便二級輸煤皮帶正常下沉到閾值時(shí)，發(fā)射器發(fā)射的激光束信號也可以被接收器接收到。而當(dāng)輸煤皮帶下沉幅度大于下沉度閾值時(shí)，發(fā)射器發(fā)射的激光束信號被皮帶的下沉部分阻擋，接收器接收不到該激光束信號，則向控制器發(fā)出需要制動(dòng)皮帶機(jī)的指令，該控制器發(fā)出制動(dòng)指令以使皮帶機(jī)制動(dòng)。同理，當(dāng)煤漏落或有尖銳異物卡在皮帶上時(shí)，漏落的煤或尖銳異物都能夠阻擋激光束信號，致使接收器接收不到該激光束信號，從而該接收器向控制器發(fā)出需要制動(dòng)皮帶機(jī)的指令，該控制器發(fā)出制動(dòng)指令以使皮帶機(jī)制動(dòng)。皮帶橫向位移檢測模塊包括至少兩個(gè)成對的第三激光傳感器、和皮帶橫向位移檢測裝置，其中所述第三激光傳感器與該皮帶橫向位移檢測裝置通過有線或無線方式連接。該成對的第三激光傳感器位于二級輸煤皮帶的左右兩側(cè)，用以檢測該皮帶兩側(cè)的距離值， 并將各自檢測到的距離值傳送給皮帶橫向位移檢測裝置。以處于正常平展?fàn)顟B(tài)的輸煤皮帶的一側(cè)到相應(yīng)的第三激光器的距離值為參考值，該皮帶橫向位移檢測裝置接收到所述兩個(gè)距離值后計(jì)算出該兩個(gè)距離值分別與所述參考值的差值，該差值就是皮帶的橫向位移量， 將得到的差值的絕對值與橫向位移閾值進(jìn)行比較，以判斷是否需要向控制器發(fā)出需要制動(dòng)皮帶機(jī)的指令。具體而言，在處于正常平展?fàn)顟B(tài)的輸煤皮帶的兩側(cè)分別設(shè)置一個(gè)第三激光傳感器，以該兩個(gè)第三激光傳感器為一組來對輸煤皮帶的橫向位移進(jìn)行檢測。輸煤皮帶很厚，其厚度通常在幾厘米以上，因此通過將激光束打在輸煤皮帶的側(cè)面上可以測量輸煤皮帶的距離值。例如，當(dāng)輸煤皮帶跑偏時(shí)，在皮帶的一側(cè)測量的距離值一定大于所述參考值， 而另一側(cè)測量的距離值一定小于所述參考值。因此，若一側(cè)測量的距離值變大(即差值為正)，另一側(cè)測量的距離值變小(即差值為負(fù))，并且橫向位移量(即差值)的絕對值大于橫向位移閾值，則說明輸煤皮帶跑偏較大，需要將輸煤皮帶復(fù)位。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)值可以知道， 該橫向位移閾值為1厘米。皮帶跑偏的原因是，由于二級輸煤皮帶的長度一般都大于500 米，而落在皮帶上的煤的分布也不均勻，使得皮帶左右兩部分的承重不一樣，在長距離的輸送過程中皮帶就會(huì)發(fā)生跑偏現(xiàn)象。為了防止皮帶在滾筒的邊沿上滾動(dòng)而引起破損或撕裂， 此時(shí)提醒工作人員及時(shí)復(fù)位皮帶的位置。復(fù)位皮帶位置的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。 當(dāng)輸煤皮帶使用時(shí)間過長，皮質(zhì)老化，此時(shí)很容易被大塊煤劃傷，造成皮帶表面上被劃開一個(gè)縱向裂口。在承運(yùn)煤時(shí)，會(huì)有兩種情況發(fā)生一是直徑較大的煤塊卡在該裂口處，向外擠壓皮帶，使得皮帶兩側(cè)的距離值同時(shí)變?。欢敲簤K或煤粉落在該裂口兩側(cè)，致使向內(nèi)擠壓該裂口，造成皮帶兩側(cè)的距離值同時(shí)變大。因此，當(dāng)測量出皮帶兩側(cè)的距離值同時(shí)變大或變小時(shí)，可以知道輸煤皮帶上出現(xiàn)了撕裂或裂口。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)值可以知道，在皮帶兩側(cè)的距離值同時(shí)變大或變小的情況下，該皮帶兩側(cè)的橫向位移量(即差值)的絕對值大約1厘米時(shí)，就能夠證明輸煤皮帶上出現(xiàn)了撕裂或裂口。結(jié)合上述內(nèi)容，當(dāng)皮帶橫向位移檢測裝置判斷出皮帶兩側(cè)的橫向位移量的絕對值大于1厘米時(shí)，其向控制器發(fā)出需要制動(dòng)皮帶機(jī)的指令。即便只是出現(xiàn)皮帶跑偏，因?yàn)槠У臋M向位移量的絕對值大于1厘米，該跑偏較大，此時(shí)也需要制動(dòng)皮帶機(jī)以將輸煤皮帶復(fù)位。 皮帶機(jī)振動(dòng)檢測模塊包括振動(dòng)傳感器和皮帶機(jī)振動(dòng)檢測裝置。振動(dòng)傳感器位于二級輸煤皮帶的皮帶機(jī)支架上并且以有線或無線方式連接到皮帶機(jī)振動(dòng)檢測裝置。位于皮帶機(jī)支架上的振動(dòng)傳感器檢測皮帶機(jī)的振動(dòng)頻率并將檢測數(shù)據(jù)傳送給皮帶機(jī)振動(dòng)檢測裝置。 在正常情況下，皮帶機(jī)振動(dòng)頻率會(huì)處在一定范圍之內(nèi)，然而當(dāng)皮帶受到重?fù)艋蛴挟愇锱c皮帶發(fā)生劇烈摩擦，頻率波動(dòng)出現(xiàn)明顯變化，偏離正常范圍。在本發(fā)明中，皮帶受到重?fù)糁冈诓捎妙w粒圖像識別技術(shù)識別一級輸煤皮帶上的大塊煤或煤矸石時(shí)被漏檢的大塊煤或煤矸石從卸煤口落在二級輸煤皮帶上對該皮帶產(chǎn)生的重?fù)?；而異物與皮帶發(fā)生劇烈摩擦的情況分為兩種一是大塊煤或煤矸石被卡在卸煤口的下端出口，露出的煤塊部分有可能與皮帶產(chǎn)生摩擦；二是在二級輸煤皮帶的兩側(cè)各有一個(gè)漏煤槽，該槽寬不大，槽底是空的，其主要目的是防止皮帶嚴(yán)重跑偏并且還可以使得從皮帶上滑落的煤粉或小塊煤可以從槽底部落下以便于收集再利用。由于大塊煤或煤矸石的尺寸大于該槽寬，所以如果該大塊煤或煤矸石從皮帶上滑落到該漏煤槽上，就會(huì)被卡在皮帶側(cè)面與該槽之間，由此與皮帶發(fā)生劇烈摩擦。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值知道，在正常情況下，二級輸煤皮帶的皮帶機(jī)的振動(dòng)頻率在例如 50-100HZ之間。然而，當(dāng)輸煤皮帶受到大塊煤或煤矸石等下落的重?fù)艋蛘咴摯髩K煤或煤矸石與皮帶發(fā)生劇烈摩擦，致使該皮帶機(jī)的振動(dòng)頻率出現(xiàn)顯著的波動(dòng)，通常會(huì)大于100HZ。本發(fā)明的振動(dòng)傳感器通過測量皮帶機(jī)的振動(dòng)頻率并將其傳送給皮帶機(jī)振動(dòng)檢測裝置，該皮帶機(jī)振動(dòng)檢測裝置將接收到的振動(dòng)頻率與振動(dòng)頻率閾值進(jìn)行比較，在本發(fā)明里，該振動(dòng)頻率閾值為IOOHz。如果該振動(dòng)頻率大于該振動(dòng)頻率閾值，則該皮帶機(jī)振動(dòng)檢測裝置就向控制器發(fā)出需要制動(dòng)皮帶機(jī)的指令。綜上所述，本發(fā)明通過包含上述煤顆粒識別模塊、皮帶下沉度檢測模塊、皮帶橫向位移檢測模塊、皮帶機(jī)振動(dòng)檢測模塊和控制器的智能監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)地監(jiān)測一級輸煤皮帶和二級輸煤皮帶上是否有大塊煤或煤矸石存在，以及由其帶來的一些潛在危險(xiǎn)，例如皮帶撕裂、皮帶機(jī)的振動(dòng)頻率過大等等。另外，本發(fā)明的技術(shù)方案還可以包括任何報(bào)警裝置，其可以是以例如聲、光或圖像等形式實(shí)施報(bào)警的裝置，如圖2所示。當(dāng)控制器發(fā)出制動(dòng)皮帶機(jī)的指令時(shí)，可以同時(shí)向報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警指令，該報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號以提醒工作人員及時(shí)清除潛在的危險(xiǎn)。另外， 圖2還示出了本發(fā)明的技術(shù)方案還可以包括皮帶表層圖像識別模塊，由該模塊實(shí)施監(jiān)測皮帶的損壞或老化程度，例如皮帶表層上是否有劃痕、裂口、破損或斷裂口等。該皮帶表層圖像識別模塊包括第二圖像獲取裝置和皮帶表層檢測器。第二攝像機(jī)(即第二圖像獲取裝置)位于二級輸煤皮帶的下方，其以一定速率(例如每秒25幀)對皮帶表層進(jìn)行拍照，并將拍攝的圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地發(fā)送給皮帶表層檢測器，其采用上述的視頻抽幀技術(shù)識別劃痕、裂口、破損或斷裂口等。該圖像識別皮帶的劃痕和裂口的具體方法可以采用公知的方法。當(dāng)輸煤皮帶上出現(xiàn)劃痕、裂口、破損或斷裂口等，該皮帶表層檢測器向控制器發(fā)出需要制動(dòng)皮帶機(jī)的指令。由控制器發(fā)出制動(dòng)皮帶機(jī)的指令，同時(shí)還可以向報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警指令。另外，如圖3所示，本發(fā)明的智能監(jiān)控系統(tǒng)還可以包括系統(tǒng)管理模塊，其以有線或無線方式與煤顆粒識別裝置、皮帶橫向位移檢測裝置、皮帶機(jī)振動(dòng)檢測裝置和/或皮帶下沉度檢測器或控制器連接，可以通過向該系統(tǒng)管理模塊輸入所述各個(gè)閾值來改變煤顆粒識別裝置、皮帶橫向位移檢測裝置、皮帶機(jī)振動(dòng)檢測裝置、和皮帶下沉度檢測器或控制器內(nèi)保存的閾值。而且，所述系統(tǒng)管理模塊還可以積累歷史數(shù)據(jù)，即積累煤顆粒識別裝置、皮帶橫向位移檢測裝置、皮帶機(jī)振動(dòng)檢測裝置、和皮帶下沉度檢測器或和控制器傳送的各項(xiàng)檢測數(shù)據(jù)，并且自動(dòng)對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行最大值域概率統(tǒng)計(jì)，將小概率的最大值設(shè)置為閾值，或者向操作人員推薦為參考值，以供操作人員重新設(shè)置各項(xiàng)閾值。所述控制器還可以包括短信發(fā)送功能。當(dāng)該控制器發(fā)出制動(dòng)皮帶機(jī)的指令時(shí)，同時(shí)將該制動(dòng)指令以手機(jī)短信的方式向預(yù)先設(shè)置的手機(jī)號碼發(fā)送報(bào)警短信，以使管理人員可以及時(shí)調(diào)動(dòng)資源、確認(rèn)故障、排除故障、協(xié)調(diào)生產(chǎn)，從而提高工作效率，降低經(jīng)濟(jì)損失。上面講述了各模塊內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸可以通過有線或無線方式進(jìn)行，因此各模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)處理裝置，即煤顆粒識別裝置、皮帶橫向位移檢測裝置、皮帶機(jī)振動(dòng)檢測裝置和皮帶下沉度檢測器既可以通過有線連接方式安置在現(xiàn)場，也可以通過無線連接方式布置在后臺控制室。同理，控制器也是既可以安置在現(xiàn)場，也可以布置在后臺控制室。優(yōu)選的，所述連接方式采用無線連接。圖4為本發(fā)明的智能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于一級和二級輸煤皮帶的結(jié)構(gòu)示意圖，其示出了一級輸煤皮帶、二級輸煤皮帶、以及之間的卸煤口。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道的那樣， 一級輸煤皮帶也稱為懸臂皮帶，其被安裝在懸臂皮帶機(jī)上，用于從煤庫或煤堆取煤并放在輸送皮帶上。二級輸煤皮帶被事先固定安裝在輸送至目的地的路徑上，用于將煤輸送到目標(biāo)位置，例如燃燒鍋爐入口。該一級輸煤皮帶和二級輸煤皮帶之間有高度差，該二者的銜接處設(shè)置有卸煤口。本發(fā)明的智能監(jiān)控系統(tǒng)在該一級和二級輸煤皮帶上的布置如下在一級輸煤皮帶的上方的①處安置第一激光傳感器，在②處安置第一攝像機(jī)，該第一激光傳感器與第一攝像機(jī)并排放置并且兩者之間間隔20cm，在一級輸煤皮帶的下方的③處安置第二激光傳感器以檢測一級輸煤皮帶的下沉度，在一級輸煤皮帶的下方的④處安置第二攝像機(jī)以檢測一級輸煤皮帶的老化度；在對應(yīng)卸煤口之下的二級輸煤皮帶下方的③處安裝第二激光傳感器以檢測二級輸煤皮帶的下沉度，在④處安裝第二攝像機(jī)以檢測二級輸煤皮帶的老化度；在皮帶機(jī)支架上的⑤處振動(dòng)傳感器以檢測皮帶機(jī)的振動(dòng)情況；在二級輸煤皮帶的⑥處安裝成對的第三激光傳感器組以檢測二級輸煤皮帶的跑偏問題。在圖4中所示的虛線框中的⑦處安置煤顆粒識別裝置，在虛線框中的⑧處安置皮帶下沉度檢測器和皮帶表層檢測器，在虛線框中的⑨處安置皮帶機(jī)振動(dòng)檢測裝置和皮帶橫向位移檢測裝置，在虛線框中的⑩處安置控制器。用虛線框的含義就是表示煤顆粒識別裝置、皮帶橫向位移檢測裝置、皮帶機(jī)振動(dòng)檢測裝置、皮帶下沉度檢測器、皮帶表層檢測器和控制器既可以通過有線連接方式安置在現(xiàn)場， 也可以通過無線連接方式布置在后臺控制室。圖4中沒有示出報(bào)警裝置和系統(tǒng)管理模塊， 但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員都知道根據(jù)現(xiàn)場需要而把它們安置在合適的地方。優(yōu)選的，系統(tǒng)管理模塊被安置在后臺控制室。盡管圖中僅示出了在一級輸煤皮帶的上方安置第一激光傳感器和第一攝像機(jī)，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員都知道，還可以在二級輸煤皮帶的上方安置第一激光傳感器和第一攝像機(jī)，用于進(jìn)一步檢測大塊煤或煤矸石的存在。利用本發(fā)明的智能監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)大塊煤識別，以及皮帶受大塊煤重壓或異物摩擦、皮帶跑偏、和皮帶撕裂監(jiān)控，既可在故障發(fā)生前排除危險(xiǎn)因素而防患于未然，又可在故障發(fā)生后及時(shí)修理以避免造成生產(chǎn)事故，而且還能夠減少輸煤皮帶被撕裂的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而延長輸煤皮帶壽命。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)控輸煤系統(tǒng)的輸煤皮帶的智能監(jiān)控系統(tǒng)，其包括煤顆粒識別模塊、皮帶下沉度檢測模塊、皮帶橫向位移檢測模塊、皮帶機(jī)振動(dòng)檢測模塊和控制器，該控制器以有線或無線方式與各模塊連接；其中煤顆粒識別模塊包括第一激光傳感器、第一圖像獲取裝置和煤顆粒識別裝置，該煤顆粒識別裝置以有線或無線方式與該第一激光傳感器和該第一圖像獲取裝置相連，該第一激光傳感器和第一圖像獲取裝置并排位于該輸煤皮帶的上方，該第一激光傳感器和該第一圖像獲取裝置之間間隔20cm，其中該第一激光傳感器用于測量該輸煤皮帶上的煤層高度并將煤層高度值傳送給該該煤顆粒識別裝置，該第一圖像獲取裝置以一定速率對煤層進(jìn)行拍照并將圖像傳送給該煤顆粒識別裝置；該煤顆粒識別裝置首先接收到所述煤層高度值并將其與煤斷流閾值進(jìn)行比較以判斷是否出現(xiàn)煤斷流，當(dāng)該煤顆粒識別裝置識別出煤斷流時(shí)不對隨后接收的N個(gè)煤層圖像進(jìn)行識別，否則該煤顆粒識別裝置利用顆粒圖像識別技術(shù)識別煤顆粒的包絡(luò)尺寸并且將其與煤顆粒閾值進(jìn)行比較，當(dāng)該煤顆粒圖像的包絡(luò)尺寸大于煤顆粒閾值時(shí)該煤顆粒識別裝置向控制器發(fā)出需要制動(dòng)皮帶機(jī)的指令；皮帶下沉度檢測模塊包括第二激光傳感器，該第二激光傳感器包括激光發(fā)射器和接收器，該激光發(fā)射器和接收器分別位于輸煤皮帶的落煤區(qū)域下方的左右兩側(cè)，其中該激光發(fā)射器發(fā)射的激光束能夠剛好從輸煤皮帶下方的2厘米處通過并且由該接收器接收；當(dāng)接收器接收不到該激光束時(shí)，向控制器發(fā)出需要制動(dòng)皮帶機(jī)的指令；皮帶橫向位移檢測模塊包括至少兩個(gè)成對的第三激光傳感器、和皮帶橫向位移檢測裝置，其中所述第三激光傳感器對與該皮帶橫向位移檢測裝置通過有線或無線方式連接，該第三激光傳感器對位于所述輸煤皮帶的左右兩側(cè)，用以測量該皮帶兩側(cè)的距離值并將各自檢測到的距離值傳送給該皮帶橫向位移檢測裝置，該皮帶橫向位移檢測裝置接收到所述兩個(gè)距離值后計(jì)算出對應(yīng)的橫向位移量并將這兩個(gè)橫向位移量的絕對值分別與橫向位移閾值進(jìn)行比較，當(dāng)任一個(gè)橫向位移量的絕對值大于橫向位移閾值時(shí)，該皮帶橫向位移檢測裝置向所述控制器發(fā)出需要制動(dòng)皮帶機(jī)的指令；皮帶機(jī)振動(dòng)檢測模塊包括振動(dòng)傳感器和皮帶機(jī)振動(dòng)檢測裝置，該振動(dòng)傳感器位于輸煤皮帶的皮帶機(jī)支架上并且以有線或無線方式連接到該皮帶機(jī)振動(dòng)檢測裝置，該振動(dòng)傳感器檢測到皮帶機(jī)的振動(dòng)頻率并將其傳送給該皮帶機(jī)振動(dòng)檢測裝置，該皮帶機(jī)振動(dòng)檢測裝置將接收的振動(dòng)頻率與振動(dòng)頻率閾值進(jìn)行比較，當(dāng)該振動(dòng)頻率大于該振動(dòng)頻率閾值，則該皮帶機(jī)振動(dòng)檢測裝置向所述控制器發(fā)出需要制動(dòng)皮帶機(jī)的指令；該控制器接收到需要制動(dòng)皮帶機(jī)的指令后發(fā)出制動(dòng)指令以使皮帶機(jī)制動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的智能監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述煤顆粒閾值等于10cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的智能監(jiān)控系統(tǒng)，其中N的數(shù)量取決于所述輸煤皮帶的傳送速率、所述第一圖像獲取裝置的拍攝率、以及所述第一激光傳感器與所述第一圖像獲取裝置之間的間隔距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的智能監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述皮帶下沉度檢測模塊中的第二激光傳感器是具有激光測距功能的測距激光傳感器，在這種情況下，所述皮帶下沉度檢測模塊還包括以有線或無線傳輸方式連接該測距激光傳感器的皮帶下沉度檢測器，其接收該測距激光傳感器的下沉度數(shù)據(jù)并將其與下沉度閾值進(jìn)行比較，當(dāng)該下沉度數(shù)據(jù)大于該下沉度閾值時(shí)，該皮帶下沉度檢測器向控制器發(fā)出需要制動(dòng)皮帶機(jī)的指令。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的智能監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述下沉度閾值是2厘米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的智能監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述橫向位移閾值是1厘米，和所述振動(dòng)頻率閾值為IOOHz。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的智能監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述控制器還可以包括短信發(fā)送功能，當(dāng)該控制器發(fā)出制動(dòng)皮帶機(jī)的指令時(shí)同時(shí)將該指令以手機(jī)短信的方式向預(yù)先設(shè)置的手機(jī)號碼發(fā)送報(bào)警短信。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的智能監(jiān)控系統(tǒng)，還包括報(bào)警裝置，當(dāng)所述控制器發(fā)出制動(dòng)皮帶機(jī)的指令時(shí)同時(shí)向該報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警指令，該報(bào)警裝置接收到所述報(bào)警指令時(shí)以聲、光或圖像等形式實(shí)施報(bào)警。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的智能監(jiān)控系統(tǒng)，還包括系統(tǒng)管理模塊，其以有線或無線方式與所述煤顆粒識別裝置、所述皮帶橫向位移檢測裝置、所述皮帶機(jī)振動(dòng)檢測裝置和/或所述皮帶下沉度檢測器或控制器連接，通過該系統(tǒng)管理模塊來輸入所述各個(gè)閾值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控輸煤系統(tǒng)的輸煤皮帶的智能監(jiān)控系統(tǒng)，其包括煤顆粒識別模塊、皮帶下沉度檢測模塊、皮帶橫向位移檢測模塊、皮帶機(jī)振動(dòng)檢測模塊和控制器，該控制器以有線或無線方式與各模塊連接；其中該煤顆粒識別模塊用于通過先檢測是否出現(xiàn)煤斷流再利用顆粒圖像識別技術(shù)來監(jiān)視輸煤皮帶上是否存在大塊煤，該皮帶下沉度檢測模塊用于通過判斷皮帶下沉的程度來監(jiān)視輸煤皮帶上是否存在大塊煤，該皮帶橫向位移檢測模塊用于監(jiān)視輸煤皮帶是否跑偏或撕裂，該皮帶機(jī)振動(dòng)檢測模塊用于通過檢測皮帶機(jī)的振動(dòng)頻率來監(jiān)視輸煤皮帶是否被大塊煤重?fù)艋蚺c其摩擦，該控制器接收到需要制動(dòng)皮帶機(jī)的指令后發(fā)出制動(dòng)指令以使皮帶機(jī)制動(dòng)。
文檔編號B65G43/02GK102320457SQ201110242369
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者洪太海, 郝敬團(tuán) 申請人:北京縱橫興業(yè)科技發(fā)展有限公司, 洪太海, 郝敬亞, 郝敬團(tuán)