带式输送机运量的图像分割监控系统

巩卫国

（霍州煤电薛虎沟煤业公司）

随着煤炭产量的不断提高，煤炭生产企业对煤炭的运输效率和经济性提出了更高的要求，作为煤矿上煤炭运输的核心设备，带式输送机在运行过程中的稳定性和经济性，直接决定了企业的煤炭运输成本和利润由于煤炭开采过程中的不均衡性，导致单位时间内放置到带式输送机上的煤炭量存在着较大差异，使输送机系统常常处于不均衡运载的状态，不仅极易导致带式输送机运行过程中的跑带、撒料现象，而且也使各驱动电机的载荷分布不均，严重影响输送机运行过程中的安全性和电机的使用寿命［1］。目前所采用的依靠张力对输送机的煤量进行判断的方法在实际应用过程中极易受到动张力的影响，使系统无法准确判断输送带上的煤量，造成调节失效，因此，在深入分析的基础上提出了一种基于图像分割的带式输送机运量监控系统，实现了对输送带上煤炭分布情况的精确监控，并根据监测结果，合理调整输送带的运行速度和不同时间内的装煤量。实际应用表明，该方案极大地提升了输送机系统运行的稳定性和单位时间内的运量，具有较大的应用推广价值。

1 图像分割法技术原理

图像分割就是把图像分成若干个特定的、具有独特性质的区域并提取出感兴趣目标的技术和过程，采用模糊集理论［2］对所提取到的数据图像进行轮廓分割和识别，具有图像识别率高、识别速度快、稳定性好的优点。本研究所提出的基于图像分割的带式输送机运量监控系统的图像抓取和识别流程如图1所示［3］。

由图1可知，在该煤量识别系统中，首先使用工业摄像机对定点的输送带上的煤炭堆积状态进行拍照，通过模糊C均值聚类图像增强和模糊边缘检测技术［4-5］，实现对输送带上煤料边界条件的确定，然后通过图像分割方法对不同块度大小的煤炭进行分割抓取，再采用立体匹配的方案进行二次煤料的图像分割抓取，获取输送带上煤料的三维数据信息，通过控制中心的方案，对煤料的初始体积进行计算和动态修正，最终获取所拍摄图片上煤量的质量数据。通过对监控点位输送带上的煤料连续跟踪监测，即可获取输送带上煤料的动态数据。

2 图像分割法煤量识别效果分析

为了对该方案下连续运行输送机的煤炭输送量监测效果进行分析，本研究以带式输送机系统为分析对像，输送机以正常运行的带速3.15 m/s进行物料输送作业，在一定时间内分别采用胶带秤、张力物料质量判定以及基于图像分割的带式输送机运量监控系统对输送带上的物料进行判断，其中胶带称所测数值最为精确，但由于无法对输送带动态运行过程中的物料质量进行检测，因此实际生产中无法应用，只能用于试验测定。3种检测方案的检测结果如图2所示，图2中横坐标表示10组采样结果，纵坐标表示物料质量。

由实际监测结果可知，当采用基于图像分割的带式输送机运量监控系统对输送带输送过程中的物料质量进行监控，其监测结果和用胶带称所测得的煤炭运量基本一致，最大偏差仅为2.3%，而采用张力检测时，其偏差巨大，最大偏差量达到了49.8%。由此可知，采用基于图像分割的带式输送机运量监控系统能够极大地提升对输送机运量的检测精度，可靠性好。

3 图像分隔法对输送机运量的影响分析

在基于图像分割的带式输送机运量监控系统中，能够根据所识别的带式输送机上煤炭的运量，自动调整上煤的速度和煤量，从而确保输送机在整个运行过程中物料量的分布均匀性，有效避免了物料分布不均而导致的输送带跑偏、物料散料、各驱动电机输出功率分布不均的现象。根据对输送机优化前后的煤炭输送量的对比可知，优化前输送带单位长度上物料质量约为181.2 kg，优化后输送带单位长度上物料的质量增加到207.6 kg，优化后比优化前的单元长度运量增加了12.7%，极大地提升了输送机在运行过程中的经济性和稳定性，有效地提升了带式输送机在运行过程中的可靠性，具有极大的应用推广价值。

4 结论

（1）图像分割就是把图像分成若干个特定的、具有独特性质的区域并提取出感兴趣目标的技术和过程，首先工业摄像机对定点的输送带上的煤炭堆积状态进行拍照，然后用立体匹配的方案进行二次煤料的图像分割抓取，通过控制中心的方案计算对煤料的初始体积进行计算，最终获取精确的物料质量。

（2）基于图像分割的带式输送机运量监控系统其监测结果和用胶带称所测得的结果基本一致，最大偏差仅为2.3%，能够极大地提升对输送机运量的检测效果，精度高，可靠性好。

（3）优化后比优化前的单元长度运量增加了12.7%，极大地提升了输送机在运行过程中的经济性和稳定性，有效地提升了带式输送机在运行过程中的可靠性，具有极大的应用推广价值。