一种基于人工智能图像识别的煤矸石筛选系统技术方案

本发明专利技术的基于人工智能图像识别的煤矸石筛选系统，在一定高度处设置传送带，在煤料跟随所述传送带移动及越过末端下落的过程中，首先由摄像装置实时拍摄所述煤料，并发送拍摄图像至控制模块，控制模块通过人工智能图像识别技术实时识别出所述拍摄图像中的矸石，并至少记录识别出的矸石的坐标位置，作为识别结果发送至矸石剔除机构，矸石剔除机构根据接收到的识别结果动作，将矸石从煤块中剔除。本发明专利技术对矸石的分选准确率高，设备简单，处理粒级宽，处理能力大，矸石剔除机构可同时工作，剔除矸石，处理速度快，可以替代大部分的人工；设备简单易维护，便于部署在井下，在煤料起吊出井之前即将矸石筛选出来并留在井下，更可有效地降低矸石出井量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于人工智能图像识别的煤矸石筛选系统
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煤矸石筛选系统。
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600千瓦，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煤矸石筛选系统，以解决现有技术的选煤工艺，需要人工识别和拾取，或者浪费资源和能源的技术缺陷。本专利技术公开了一种基于人工智能图像识别的煤矸石筛选系统，包括：在一定高度位置上接近水平设置的传送带，煤料在所述传送带上单层铺开并跟随传送带移动，从传送带的起始段移动至传送带的末端后，向下飞落；摄像装置，所述摄像装置正对并实时拍摄所述煤料，并传送拍摄图像至一控制模块，所述控制模块用于通过深度学习的人工智能视觉图像识别技术识别所述拍摄图像中的矸石和煤块；矸石剔除机构，用于接受从所述控制模块发送来的识别结果后动作，将矸石从煤块中剔除；所述识别结果，至少包括所识别出的矸石的坐标位置。优选地，所述起始段还设有摊煤装置，用于将煤料在所述传送带上摊开为单层。更优选地，所述传送带的上方，所述摊煤装置的下游，还设置喷枪，所述喷枪喷出高压空气，用于喷洗位于所述传送带上的经过摊铺之后的所述煤料。进一步优选地，所述喷枪接近垂直正对所述传送带的传送面，以降低吹移堆积的可能性。进一步优选地，高压空气中还添加水雾，用于降低空气中的粉尘，并使得煤料表面适度湿润，以增加煤料的视觉辨识度。优选地，所述矸石剔除机构包括靠近所述煤料的下落路线、且沿所述传送带的宽度方向排列的至少一排击打器。更优选地，所述摄像装置正对并拍摄刚离开所述传送带的煤料；所述控制模块根据所述击打器的对矸石的击打位置和传送带表面的高度落差，计算出所述矸石从所述传送带掉落至所述击打位置的掉落时间，再减去所述击打器从启动到接触所述矸石的准备时间，即计算出所述击打器开始动作之前的延迟时间；所述识别结果还包括所述延迟时间和矸石在传送带的宽度方向上的矸石宽度位置，在等待所述延迟时间后，对应于所述矸石宽度位置的全部击打器一起工作，将掉落的矸石击出。优选地，所述矸石剔除机构包括靠近所述煤料的下落路线、且沿所述传送带的宽度方向排列的至少一排击打器；所述下落路线由传送带的传送速度和安装时的传送方向确定，具体是由所述传送带的传送速度与所述煤料的自由落体运动相合成所决定的一条抛物线；所述击打器包括击锤和驱动器，当所述矸石下落时，与该矸石在所述传送带的宽度方向相同位置的击打头同时击出，击打矸石后收回。或优选地，所述击打器为所述末端的下方沿所述传送带的宽度方向排列的一排高压气体喷口，当判断为矸石时，与所述矸石在所述传送带的宽度方向相同位置的高压气体喷口喷出高压气体，击打并推动所述矸石偏离原来的抛物线路径。进一步优选地，所述控制模块还根据识别出的矸石在所述拍摄图像中的形状，计算矸石在所述传送带的长度方向上的几何中心位置，作为所述坐标位置，存入所述识别结果；所述几何中心位置用于估算为矸石的重心位置；相应地，所述延迟时间为从所述几何中心位置传送至所述末端、及从所述末端掉落至所述击打器的安装高度位置的时间之和，再减去所述击打器从出发到接触所述矸石的准备时间。优选地，所述传送带上设置有凸起的网格，煤料单层分散于所述网格中。优选地，所述传送带上设置有不规则凸起的网纹，用于增加煤料与所述传送带之间的摩擦阻力。优选地，所述摄像装置的镜头设有用于清洁镜头的清洁装置。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，所述传送带之前，还包括震动煤筛，用于将过小的煤料在进入所述传送带之前筛选掉，不进入所述传送带。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。更优选地，所述通风系统的通风方向逆着所述传送带的传送方向。本专利技术还公开了所述煤矸石筛选系统的工作方法，包括步骤：a.煤料单层铺开在所述传送带上跟随所述传送带传动；b.摄像装置实时拍摄所述煤料；c.摄像装置实时传送拍摄图像至控制模块；d.控制模块识别出矸石或煤块后，发送识别结果至矸石剔除机构；e.矸石剔除机构根据识别结果动作，将矸石从煤块中剔除。本专利技术的基于人工智能图像识别的煤矸石筛选系统，在一定高度处设置传送带，在煤料跟随所述传送带移动的过程中，或者在煤料越过所述传送带的末端后沿抛物线下落的过程中，首先由摄像装置实时拍摄所述煤料，并发送拍摄图像至控制模块，控制模块通过人工智能图像识别技术实时识别出所述拍摄图像中的矸石，并至少记录所识别出的矸石的坐标位置，作为识别本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于人工智能图像识别的煤矸石筛选系统，其特征在于，包括：/n在一定高度位置上接近水平设置的传送带，煤料在所述传送带上单层铺开并跟随传送带移动，从传送带的起始段移动至末端后，向下掉落；/n摄像装置，所述摄像装置正对并实时拍摄所述煤料，并传送拍摄图像至一控制模块，所述控制模块用于通过深度学习的人工智能视觉图像识别技术识别所述拍摄图像中的矸石和煤块；/n矸石剔除机构，用于接受从所述控制模块发送来的识别结果后动作，将矸石从煤块中剔除；/n所述识别结果，至少包括所识别出的矸石的坐标位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于人工智能图像识别的煤矸石筛选系统，其特征在于，包括：
在一定高度位置上接近水平设置的传送带，煤料在所述传送带上单层铺开并跟随传送带移动，从传送带的起始段移动至末端后，向下掉落；
摄像装置，所述摄像装置正对并实时拍摄所述煤料，并传送拍摄图像至一控制模块，所述控制模块用于通过深度学习的人工智能视觉图像识别技术识别所述拍摄图像中的矸石和煤块；
矸石剔除机构，用于接受从所述控制模块发送来的识别结果后动作，将矸石从煤块中剔除；
所述识别结果，至少包括所识别出的矸石的坐标位置。


2.根据权利要求1所述的煤矸石筛选系统，其特征在于，所述起始段还设有摊煤装置，用于将煤料在所述传送带上铺开为单层。


3.根据权利要求2所述的煤矸石筛选系统，其特征在于，所述传送带的上方，所述摊煤装置的下游，还设置喷枪，所述喷枪喷出高压空气，用于喷洗位于所述传送带上的所述煤料。


4.根据权利要求3所述的煤矸石筛选系统，其特征在于，所述高压空气中还添加水雾，用于降低空气中的粉尘，并适度侵润煤料，以增加煤料的视觉辨别度。


5.根据权利要求1所述的煤矸石筛选系统，其特征在于，所述矸石剔除机构包括靠近所述煤料的下落路线、且沿所述传送带的宽度方向排列的至少一排击打器。


6.根据权利要求5所述的煤矸石筛选系统，其特征在于，所述摄像装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑鸿，殷卫峰，陈文生，陈百川，
申请(专利权)人：郑鸿，
类型：发明
国别省市：上海;31