[發明專利]一種基于視覺算法的煤礦皮帶轉運機頭堵塞檢測方法

有效

• 申請號: 201910341880.1
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN110065790B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 胡延軍;崔海尚;徐志偉;李世銀;宋金玲
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: B65G43/08
• 分類號: B65G43/08;B65G43/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 李悅聲

一種基于視覺算法的煤礦皮帶轉運機頭堵塞檢測方法，適用于煤炭井下皮帶運輸使用。首先，該模型對攝影機拍下的圖像進行處理，并對皮帶機A和皮帶機B運煤進行速度估計，初步判斷皮帶是否正常運煤，并計算皮帶機A和皮帶機B速度差值；然后，基于視覺分割算法與基于視覺測量的煤量估計，計算出煤量；最后，通過比較煤量入和煤量出差值，皮帶機A的速度差值和電流參數輔助決策，對煤礦皮帶轉運機頭進行堵塞判斷。其步驟簡單，檢測效果好，有效解決使用兩個帶式輸送機，即皮帶機A輸送到皮帶機B時，煤塊堵塞檢測問題。

技術領域

本發明涉及一種煤礦皮帶轉運機頭堵塞檢測方法，尤其適用于一種煤礦生產中使用的基于視覺算法的煤礦皮帶轉運機頭堵塞檢測方法。

背景技術

隨著我國煤炭生產的不斷發展，礦井運輸已趨于皮帶化、高速化、大運量的皮帶運輸機已經成為我國煤礦井運輸的主要工具。皮帶轉運在煤炭生產運輸中扮演著重要環節，如果皮帶轉運時出現堵塞則會嚴重影響煤礦運輸的的穩定性和安全性。現有的技術發現堵塞故障時間長，影響皮帶的正常運轉，影響運煤效率，影響產煤效率。當發現堵塞之后，只能先啟動下皮帶放煤，然后由下皮帶帶動機頭皮帶，將堵在機頭的煤全部放掉。然后再將堵塞傳感器重新復位，極大程度的影響產煤效率，至少耗時30min。現有的技術不僅發現堵塞故障時間長，而且準確率不高，有時會因為在礦井下情況，造成錯誤堵塞預警，使工人需要當場去確認檢測。有的則是受環境干擾，需要定期去維護，極大的增加了維修成本，有的甚至會與煤產生火花，造成事故。

皮帶轉運主要有人工檢測、傳感器檢測以及圖像處理檢測3種方式。目前大多采用堆煤傳感器進行檢測，大致分為3類：(1)基于行程開關的堆煤傳感器；(2)基于水銀開關或煤油開關的堆煤傳感器；(3)基于電極式原理的堆煤傳感器；以上都是基于碰觸檢測方式來實現皮帶堵塞檢測，難免會發生大的煤塊經過，或工人誤碰時容易發生警報。還有以下不足之處：(1)煤礦環境復雜，行程開關受煤塵濕氣等外部環境影響常常不能及時堵塞預警，其耐用性、靈敏度、可靠性不理想；(2)水銀或煤油開關沒法高精度檢測，抗干擾能力弱；(3)電極式堆煤傳感器需定期清理電極座，維護頻率高，準確率和誤報率都與煤的干濕度有關。(4)使用接觸式傳感器，存在機械磨損同時煤塊與傳感器摩擦容易產生火花，影響安全。(5)檢測不可視化，只能看到一些數字化指標，檢測效果差。

發明內容

本發明的目的：針對上述技術的不足之處，提供一種方法簡單，檢測效果好，精度高的基于視覺算法的煤礦皮帶轉運機頭堵塞檢測方法。

為實現上述技術目的，本發明的基于視覺算法的煤礦皮帶轉運機頭堵塞檢測，步驟如下：

a.在距離皮帶機A皮帶頭部10米處、正上方2.5米、夾角為60°處安裝礦用攝像機C1和礦用攝像機C2，礦用攝像機C1和礦用攝像機C2距離間隔為30-50cm；在距離皮帶機B皮帶尾部5米處、正上方2.5米處、夾角為60°處安裝礦用攝像機C3和礦用攝像機C4，礦用攝像機C3和礦用攝像機C4距離間隔為30-50cm，利用礦用攝像機采集皮帶機上運輸煤堆的視頻圖像；

b.由于煤堆的反射率明顯高于皮帶機，因此煤堆總處在視頻的最亮位置；將采集到的視頻圖像轉換為灰色視頻圖像，從礦用攝像機C1的視頻圖像中截取相鄰兩幀時間記錄為t1和t2的圖片，因為當前礦用攝像機的幀速率FPS保持在30幀，兩幀之間的時間間隔為Δt＝t2-t1＝0.033s。

c.利用灰度切割法將時間記錄為t1和t2的兩幀圖片中各個像素的灰度值進行判定，當像素的灰度值大于預設閾值max時，判斷此像素為煤堆區域；若時間記錄為t1和t2的兩幀圖片中任意一幀圖片中沒有大于預設閾值max的像素存在則重新隨機尋找相鄰兩幀圖片；