基于人工智能图像识别的选煤系统及方法技术方案

本发明专利技术的基于人工智能图像识别的选煤系统及方法，设置传送带，煤料单行跟随传送带移动，在移动过程中，用喷枪冲刷煤料上的煤灰，露出部分固体表面，摄像装置实时拍摄并发送拍摄图像至控制模块，通过人工智能图像识别技术实时识别出矸石和煤块，再控制传送带下游的导流分选机构动作，将矸石和煤块分离。通过设置喷枪冲洗煤料上的煤灰，增加了煤和矸石的视觉区分度，再运用深度学习的人工智能视觉图像识别技术，识别出矸石和煤块，可大大提高机器视觉辨识的准确率，分选精度高，设备成本低，处理粒级宽，处理能力大，可替代大部分的人工，节约人力成本，减少煤矿污染及耗水，减少煤损；利于部署在井下，有效降低矸石出井量，有利于环境保护。

【技术实现步骤摘要】
基于人工智能图像识别的选煤系统及方法
本专利技术属于煤矿开采
，具体涉及一种基于人工智能图像识别的选煤系统及方法。
技术介绍
长期以来，中国煤炭资源的开采量居高不下，每年达到几十亿吨，全国有大小煤矿5000余座。近年来采煤机械化自动化程度在不断提高，但是煤矸石的分选一直是难题。矸石的存在，一方面增加了煤料中的灰分，降低了原煤的品质，另一方面，在后续生产运输的各个环节，都会对设备的运转带来过度磨损，甚至卡链停机等危害。因此，原煤升井后，第一步就需要在煤料中分离并捡出矸石，保留煤，即选煤。传统使用的主要选煤工艺，都是基于煤块与矸石在基本物理属性上的差异，例如密度不同、表面亲疏水性不同等差异，基本可分为水洗法和干洗法。其中，水洗工艺是根据煤块和矸石在水中的不同表现，使用大量的水，通过包括浮选机、跳汰机、重介质旋流器等设备，对煤块和矸石进行分离的方法。但是，很多煤资源都蕴藏在干旱缺水地区，而水资源匮乏已经成为对当地煤资源开发和加工的制约因素。并且，年轻煤质遇水容易泥化，另外在严寒地区，水洗还会带来产品冻结等诸多问题。而干洗工艺，则是通过制造强空气对流，即风选工艺，根据煤块与矸石的不同比重，对其加以分离的技术，包括碎选、空气中介旋流器、复合干选等方式。但是，其所能处理的粒极很窄，只能处理小于80毫米的物料；且分选精度很低，风选的排矸率一般为80-90％，矸中带煤率大于5％，通常为6-8％；水分影响也大，原煤水分大时，会堵塞床面风孔，破坏正常供风，恶化分选效果，乃至无法进行，故通常要求外水小于7％；并且含矸量增加时，矸石混入的几率也相应增加。而风选设备的功耗却很高，一台每小时处理240吨原煤的风选机，其装机功率为650千瓦，即平均每吨原煤需要消耗2.5-3度电来进行分选。并且，因为其自动化程度较低，故操作人员的经验和责任心对分选效果影响较大。近年随着人工智能技术的发展，发展出一些人工智能选煤技术，例如采用X光透射成像，来进行煤块和矸石的区分。这种技术不但成本高，还有较大的安全性问题，设备也比较复杂。因此，现有技术有待于进一步改进和提高。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于人工智能图像识别的选煤系统及方法，以解决现有技术的选煤工艺，需要人工，以及浪费资源和能源的技术缺陷，且比其他智能选煤设备的结构更加简单，容易维护，易于部署在井下。本专利技术提供了一种基于人工智能图像识别的选煤系统，包括：传送带，所述传送带的起始端正对一进煤口，煤料从所述进煤口进入传送带，单行跟随所述传送带移动至末端；所述传送带的上方，设有喷枪，所述喷枪用于喷出空气喷洗所述煤料；所述传送带的上方，在喷枪喷洗点的下游，还设有摄像装置，所述摄像装置实时拍摄煤料并传送拍摄图像至控制模块，所述控制模块通过深度学习的人工智能视觉图像识别技术识别矸石和煤块；所述传送带上还设有导流分选机构，所述控制模块发送识别结果至所述导流分选机构，所述导流分选机构动作，将矸石和煤块导向不同的收集点。优选地，所述起始端的上方，贴近所述传送带，设置有喇叭形的导流槽，所述导流槽的较大开口朝向所述进煤口，所述导流槽的较小开口朝向所述末端；所述较小开口的两侧挡板在内部弹力或外部压力的作用下，趋于闭合；所述导流槽用于引导煤料成单行行进。更优选地，所述导流槽的两侧挡板具有向中间方向的压迫力，用于迫使煤料尽可能成单行且沿行进路线中间前进。优选地，所述喷枪喷出的高压空气中添加水雾，用于降低空气中的粉尘，和使得煤料表面适度湿润，以增加视觉辨识度。优选地，采用不同大小型号的导流槽，并相应配置不同尺寸的传送带，调配其操作功率，可以处理不同粒度范围的煤料。优选地，所述摄像装置和控制模块还同时监测传送带上的煤料是否中断，在中断时可控制传送带停止运转，并发出告警。优选地，所述控制模块包括图像照度提升算法，用于对传入的所述拍摄图像作数字化照度提升，帮助人工智能视觉分析提高识别准确率，利于昏暗条件下尤其是井下工况下，提高人工智能图像识别的准确度。优选地，所述控制模块包括图像去雾除霾算法，用于对传入的所述拍摄图像作数字化处理去雾除霾除尘，利于空气灰尘较高环境下尤其是井下工况下，提高人工智能图像识别的准确度。优选地，还包括喇叭形导流槽状态监测和识别系统，拍摄图像并传送至控制模块。控制模块通过人工智能视觉图像识别技术识别进煤口和导流槽状态，包括是否被堵塞，和是否煤料供应中断，是否有过大煤料，以及该煤料是否是需要扔弃的矸石。进一步优选地，还包括在导流槽煤料供应中断时，可控制所述传送带的控制机构停止传送带运转。更优选地，还包括一个导流槽疏通机构，当导流槽被监测到发生堵塞时，疏通机构疏通所述导流槽，在无法疏通时告警，并控制传送带控制机构停止传送带运转；进一步优选地，所述疏通机构还包括过大煤料处理装置，用于在过大煤料无法通过所述导流槽时处理过大煤料，包括捡出或击碎。优选地，还包括煤筛，用于将过小的煤料在进入所述传送带之前筛选掉，不进入传送带。优选地，所述导流分选机构包括一底边可沿所述传送带横向移动的三角形导流板，所述三角形导流板的顶角朝向所述起始端，所述三角形导流板的下底面贴近于所述传送带的上表面移动，当向左或向右移动时，煤料接触导流板的前缘，被引导流向右侧或左侧。优选地，所述导流分选机构包括一根击锤，用于在控制模块的控制下，向对应的收集点方向击打和/或拨出识别出的矸石。优选地，由于物理本质的限制，不可能所有大小的煤料都能在一个型号的导流槽通过。一个型号的导流槽能适应一定尺寸范围的煤料。可以配置多个规格的本专利技术所述的选煤机，所述的过大煤料处理装置，可以将过大煤料捡出到更高一级型号的选煤机处理，或者直接扔弃识别出的矸石。优选地，所述传送带上设有位置标签，所述识别结果还包括所述位置标签的信息；所述导流分选机构还包括用于识别所述位置标签的识别装置。优选地，还包括一通风系统，用于降低空气中粉尘的浓度，增加所述摄像装置所拍摄图像的清晰度。优选地，所述摄像装置的镜头设有清洁装置，用于清洁镜头，增加所述摄像装置所拍摄图像的清晰度。更优选地，所述清洁装置为刃部贴合所述镜头的刮片，并配合一个清洗液喷头。优选地，还包括煤料监测系统，用于监测所述进煤口和导流槽状态。本专利技术还提供了一种基于人工智能图像识别的选煤方法，依次包括步骤：a.煤料呈单行跟随传送带移动；b.喷枪喷射流体冲刷所述煤料；c.摄像装置实时拍摄经过冲刷的所述煤料；d.摄像装置实时传送拍摄图像至控制模块；e.控制模块识别出矸石或煤块后，发送识别结果至导流分选机构；f.导流分选机构根据指令动作，将矸石或煤块导流分送至不同路径或收集点；优选地，当煤料供应中断或堵塞时，所述传送带停止传送，并报警提示人工干预。本专利技术的基于人工智能图像识别的选煤系统及方法，设置有传送带，在使煤料成单行跟随所述传送带移动过程中，首先通过喷枪冲刷喷洗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于人工智能图像识别的选煤系统，其特征在于，包括：/n传送带，所述传送带的起始端正对一进煤口，煤料从所述进煤口进入传送带，单行跟随所述传送带移动至末端；/n所述传送带的上方，设有喷枪，所述喷枪用于喷出空气喷洗所述煤料；/n所述传送带的上方，在喷枪喷洗点的下游，还设有摄像装置，所述摄像装置实时拍摄煤料并传送拍摄图像至控制模块，所述控制模块通过深度学习的人工智能视觉图像识别技术识别矸石和煤块；/n所述传送带上还设有导流分选机构，所述控制模块发送识别结果至所述导流分选机构，所述导流分选机构动作，将矸石和煤块导向不同的收集点。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于人工智能图像识别的选煤系统，其特征在于，包括：
传送带，所述传送带的起始端正对一进煤口，煤料从所述进煤口进入传送带，单行跟随所述传送带移动至末端；
所述传送带的上方，设有喷枪，所述喷枪用于喷出空气喷洗所述煤料；
所述传送带的上方，在喷枪喷洗点的下游，还设有摄像装置，所述摄像装置实时拍摄煤料并传送拍摄图像至控制模块，所述控制模块通过深度学习的人工智能视觉图像识别技术识别矸石和煤块；
所述传送带上还设有导流分选机构，所述控制模块发送识别结果至所述导流分选机构，所述导流分选机构动作，将矸石和煤块导向不同的收集点。


2.根据权利要求1所述的人工智能选煤系统，其特征在于，所述起始端的上方，贴近所述传送带，设置有喇叭形的导流槽，所述导流槽的较大开口朝向所述进煤口，所述导流槽的较小开口朝向所述末端；所述较小开口的两侧挡板在内部弹力或外部压力的作用下，趋于闭合。


3.根据权利要求1所述的人工智能选煤系统，其特征在于，在所述喷枪喷出的高压空气中添加水雾。


4.根据权利要求1所述的人工智能选煤系统，其特征在于，所述控制模块包括图像照度提升算法，用于对传入的所述拍摄图像作数字化照度提升。


5.根据权利要求1所述的人工智能选煤系统，其特征在于，所述控制模...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文生，殷卫峰，郑鸿，
申请(专利权)人：郑鸿，
类型：发明
国别省市：上海;31