[發(fā)明專利]基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法輸送帶跑偏預(yù)測預(yù)警的系統(tǒng)及預(yù)測預(yù)警方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011040594.0
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112215352A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾飛;胡文祥;高彥鑫;陳穎;郭巡;陳晉
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類號: G06N3/08
• 分類號: G06N3/08;G06Q10/04;G06F17/18;B65G43/02
• 代理公司: 南通市永通專利事務(wù)所(普通合伙) 32100
• 代理人: 葛雷

本發(fā)明公開了一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法輸送帶跑偏預(yù)測預(yù)警的系統(tǒng)及預(yù)測預(yù)警方法，包括用于監(jiān)測滾筒與輸送帶邊緣激光點(diǎn)距離的激光采集裝置；速度檢測儀用于監(jiān)測傳輸皮帶轉(zhuǎn)速以及托輥的速度；電源控制裝置控制電源的開關(guān)；通訊裝置一，作為終端，作用為將速度檢測儀和單片機(jī)處理得到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵ㄓ嵮b置二中；通訊裝置二，起到樞紐的作用，將通訊裝置一中的信號上傳給上位機(jī)和監(jiān)控器中；還包括輸送帶拉力檢測裝置，用于采集輸送帶的拉力。本發(fā)明系統(tǒng)和方法簡單、使用方便、可實(shí)施性強(qiáng)、自動化程度高、安全可靠，可以實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)輸送帶橫向跑偏的預(yù)測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法輸送帶跑偏預(yù)測預(yù)警的系統(tǒng)及預(yù)測預(yù)警方法。

背景技術(shù)

帶式輸送機(jī)又稱膠帶輸送機(jī)，廣泛應(yīng)用于家電、電子、電器、機(jī)械、煙草、注塑、郵電、印刷、食品等各行各業(yè)，物件的組裝、檢測、調(diào)試、包裝及運(yùn)輸?shù)取?/p>

帶式輸送機(jī)是煤礦最理想的高效連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，與其他運(yùn)輸設(shè)備(如機(jī)車類)相比，具有輸送距離長、運(yùn)量大、連續(xù)輸送等優(yōu)點(diǎn)，而且運(yùn)行可靠，易于實(shí)現(xiàn)自動化和集中化控制，尤其對高產(chǎn)高效礦井，帶式輸送機(jī)已成為煤炭開采機(jī)電一體化技術(shù)與裝備的關(guān)鍵設(shè)備。

帶式輸送機(jī)廣泛地應(yīng)用在冶金、煤炭、交通、水電、化工等部門，是因?yàn)樗哂休斔土看蟆⒔Y(jié)構(gòu)簡單、維修方便、成本低、通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。同時帶式輸送機(jī)還應(yīng)用于建材、電力、輕工、糧食、港口、船舶等部門。

帶式輸送機(jī)跑偏是帶式輸送機(jī)的最常見故障，，不僅影響工程進(jìn)度，還會影響輸送機(jī)使用壽命，嚴(yán)重時導(dǎo)致人員傷亡。因此，實(shí)時檢測輸送帶橫向跑偏并報警對于帶式輸送機(jī)完全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

目前，國內(nèi)外雖已研制出輸送帶橫向跑偏檢測裝置，但其精度和應(yīng)用條件均有一定的限制。現(xiàn)有的在線檢測方法有基于視覺方法，該方法利用線陣CCD相機(jī)采集輸送帶運(yùn)行圖像，經(jīng)二值化處理后得到輸送帶二值圖像，然后將二值圖像影射為一維故障特征函數(shù)，再從一維故障特征函數(shù)中提取跑偏角和偏移量進(jìn)行跑偏故障識別。該方法可實(shí)時采集輸送帶圖像，但跑偏識別準(zhǔn)確性受高粉層環(huán)境影響較大。基于光電檢測，該系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)、精度高、反應(yīng)快，但系統(tǒng)較為復(fù)雜，無法準(zhǔn)確獲知跑偏距離。因此，探索一種精度高、不受運(yùn)行工況影響的高精度實(shí)時在線帶式輸送機(jī)輸送帶橫向跑偏預(yù)測方法，并將其應(yīng)用于輸送帶橫向跑偏預(yù)測系統(tǒng)中，將具有很強(qiáng)的實(shí)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種使用方便、可實(shí)施性強(qiáng)、自動化程度高、安全可靠的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法輸送帶跑偏預(yù)測預(yù)警的系統(tǒng)及預(yù)測預(yù)警方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法輸送帶跑偏預(yù)測預(yù)警的系統(tǒng)，其特征是：包括用于監(jiān)測滾筒與輸送帶邊緣激光點(diǎn)距離的激光采集裝置；速度檢測儀用于監(jiān)測傳輸皮帶轉(zhuǎn)速以及托輥的速度；電源控制裝置控制電源的開關(guān)；通訊裝置一，作為終端，作用為將速度檢測儀和單片機(jī)處理得到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵ㄓ嵮b置二中；通訊裝置二，起到樞紐的作用，將通訊裝置一中的信號上傳給上位機(jī)和監(jiān)控器中；還包括輸送帶拉力檢測裝置，用于采集輸送帶的拉力；

電源控制模塊和報警模塊，用于根據(jù)BP算法預(yù)測的輸送帶跑偏量來發(fā)出報警或者斷開電源；

系統(tǒng)運(yùn)行過程中，信號采集與處理模塊不斷將激光采集裝置檢測的和光電編碼器檢測的輸送帶偏移量信號采集、處理后，再無線傳輸至上位機(jī)，經(jīng)過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法預(yù)測后，即可決定是否啟動報警和斷開電源判斷程序，從而得到當(dāng)前級及后續(xù)報警，斷開電源信號；電源控制模塊和報警模塊根據(jù)上位機(jī)信號啟動或關(guān)閉。

一種采用所述的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法輸送帶跑偏預(yù)測預(yù)警的系統(tǒng)的預(yù)測預(yù)警方法，其特征是：包括下列步驟：

步驟1：初始化，激光掃描儀當(dāng)前幀為k＝0，采集時間為t＝0，托輥速度vt＝0，帶速為vd＝0，當(dāng)前周期n＝0每幀截面激光掃描點(diǎn)數(shù)m＝0；