一种转运缓冲仓堵料的检测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种转运缓冲仓堵料的检测系统及方法，其特征在于：所述的检测方法包括以下步骤：首先通过高清摄像装置采集转运缓冲仓的给矿皮带机和受矿皮带机上的矿石流图像；之后将图像传输到计算机控制系统，利用深度神经网络模型U

【技术实现步骤摘要】
一种转运缓冲仓堵料的检测系统及方法


[0001]本专利技术属于检测
，具体涉及一种转运缓冲仓堵料的检测系统及方法。

技术介绍

[0002]在矿山生产过程中，皮带运输是矿石运输的主要方式，给矿皮带机和受矿皮带机之间通过转运缓冲仓相连通对接。矿石在输送过程中，由于工作条件、物料特性和皮带机开停等原因，转运缓冲仓容易发生矿石堵料事故，影响生产。
[0003]目前，检测转运缓冲仓是否发生矿石堵料的方法主要是在转运缓冲仓内安装堵料开关，正常下料时转运缓冲仓内的物料面较低，当矿石堵料时物料面升高触碰堵料开关，使控制系统连通报警，给矿皮带机停车，然后处理堵料故障。由于转运缓冲仓内部环境恶劣，堵料开关极易被矿石砸中或被大块矿石卡住，造成堵料开关损坏或失效，发生堵料事故，堵料事故严重时甚至造成划穿皮带等事故；另外，即使堵料开关正常报警，但是由于皮带机运行的惯性，皮带不能马上停下来，同样会造成转运缓冲仓内矿石堆积较多的情况，从而增加岗位处理转运缓冲仓堵料的工作强度。因此，如何实现转运缓冲仓内是否堵料的预判、及时停机来减轻堵料后处理矿石的工作强度、避免由于堵料造成划穿皮带事故的发生，成为目前本领域技术人员亟需解决的疑难问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种转运缓冲仓堵料的检测系统及方法，能够预先判定转运缓冲仓内是否发生矿石堵料。
[0005]本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的：
[0006]本专利技术的一种转运缓冲仓堵料的检测系统，包括转运缓冲仓、设置在转运缓冲仓上方的给矿皮带机、设置在转运缓冲仓下方的受矿皮带机和计算机控制系统，其特征在于：在给矿皮带机尾部上方和受矿皮带机头部上方分别设置高清摄像装置，所述的高清摄像装置与计算机控制系统电性相连。
[0007]本专利技术的一种转运缓冲仓堵料的检测方法，采用如权利要求1所述的检测系统，其特征在于包括以下步骤：
[0008]S1、通过高清摄像装置快速获取给矿皮带机和受矿皮带机上的矿石视频流，并按0.2秒～2秒时间间隔将视频流截取为图像；
[0009]S2、在计算机中对采集到的图像进行预处理；
[0010]在步骤S2中，包括如下具体步骤：
[0011]S2.1、对采集到的图像进行灰度化处理，以减少原始图像的数据量；
[0012]S2.2、对灰度化处理后的图像进行ROI感兴趣区域提取；
[0013]S2.3、对提取出来的感兴趣区域进行中值滤波，以减少图像中的椒盐噪声和随机噪声；
[0014]S2.4、对中值滤波后的图像进行双边滤波，在保留完整矿石边界图像的同时去除
噪声；
[0015]S2.5、对双边滤波后的图像进行直方图均衡化，以重新分布该图像的亮度，增强矿石区域的亮度，并降低非矿石区域的亮度，同时增强该图像的局部对比度，强化矿石的边缘；
[0016]S3、利用深度神经网络模型U-NET对预处理后的图像进行分割；
[0017]S4、通过分割后的矿石图像分别计算出给矿皮带机和受矿皮带机上2～3分钟入仓和出仓的矿石体积量；
[0018]在步骤S4中，包括如下具体步骤：
[0019]S4.1、利用opencv库统计出分割后矿石的特征参数周长lc和面积s，并用公式(1)计算出与矿块等效的最佳匹配椭圆的长短轴a和b：
[0020][0021]再利用Kemeny的经验公式(2)得到矿块的粒径：
[0022][0023]进而利用椭球体积公式(3)建立矿块的体积V模型：
[0024][0025]S4.2、计算入仓和出仓的矿石体积量；
[0026]根据矿块的体积V模型公式(3)分别计算出给矿皮带机和受矿皮带机上2～3分钟内入仓矿石体积量V1和出仓矿石体积量V2；
[0027]S5、逻辑判断转运缓冲仓是否堵料，当逻辑判断存在堵料时，发出指令停止给矿皮带机运行；
[0028]在步骤S5中，包括如下具体步骤：
[0029]S5.1、根据2～3分钟内入仓矿石体积量和出仓矿石体积量之差判断
[0030]设定2～3分钟内入仓矿石体积量和出仓矿石体积量之差的阈值为ΔV，当V
1-V2＞ΔV时，逻辑判断转运缓冲仓具有堵料趋势，计算机控制系统发出指令停止给矿皮带机运行；
[0031]S5.2、根据大块矿石的粒径判断
[0032]设定大块矿石的粒径阈值为D
max
，当大块矿石粒径D＞D
max
时，2～3分钟内有大块矿石入仓而没有大块矿石出仓，逻辑判断转运缓冲仓内具有堵料趋势，计算机控制系统发出预警信号，提示值班人员到现场查看确认。
[0033]6、根据权利要求1所述的一种矿石转运缓冲仓堵料的检测方法，其特征在于，所述的计算机控制系统配置有U-NET深度神经网络模型软件。
[0034]与现有技术相比，本专利技术的优点是：
[0035]本专利技术利用设置在转运缓冲仓两侧给矿皮带机和受矿皮带机上方的高清摄像装
置采集的图像，结合U-NET深度神经网络模型软件图像处理技术和相关计算以及逻辑判断，通过对转运缓冲仓大块矿石2～3分钟内入仓和出仓情况进行预警，以及2～3分钟内入仓和出仓矿石体积量的对比来预先判定转运缓冲仓内是否发生堵料故障，及时发出指令停止给矿皮带机，避免转运缓冲仓内堵料故障扩大为事故，减少了岗位处理堵料事故的工作量。
附图说明
[0036]图1为转运缓冲仓堵料检测原理示意图；
[0037]图2为转运缓冲仓堵料检测方法流程图；
[0038]图3为矿石图像预处理模块框图；
[0039]图4为矿石粒度分级U-NET神经网络结构图；
[0040]图5为转运缓冲仓是否堵料逻辑判断图。
具体实施方式
[0041]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：
[0042]本专利技术的一种转运缓冲仓堵料的检测系统，包括转运缓冲仓4、设置在转运缓冲仓4上方的给矿皮带机3、设置在转运缓冲仓4下方的受矿皮带机5和计算机控制系统，其特征在于：在给矿皮带机尾部上方设有高清摄像装置Ⅰ1，在受矿皮带机头部上方设有高清摄像装置Ⅱ2，所述的高清摄像装置Ⅰ1和高清摄像装置Ⅱ2与计算机控制系统电性相连。
[0043]在本实施例的计算机控制系统中，计算机CPU内存容量为32GB，显卡显存为10GB，计算机配置有U-NET深度神经网络模型软件。
[0044]如图1～图5所示，本专利技术的一种转运缓冲仓堵料的检测方法，采用如权利要求1所述的检测系统，其特征在于包括以下步骤：
[0045]S1、通过高清摄像装置快速获取给矿皮带机和受矿皮带机上的矿石视频流，并按1秒时间间隔将视频流截取为图像；
[0046]S2、在计算机中对采集到的图像进行预处理；
[0047]S2.1、对采集到的图像进行灰度化处理，以减少原始图像的数据量；
[0048]S2.2、对灰度化处理后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转运缓冲仓堵料的检测系统，包括转运缓冲仓、设置在转运缓冲仓上方的给矿皮带机、设置在转运缓冲仓下方的受矿皮带机和计算机控制系统，其特征在于：在给矿皮带机尾部上方和受矿皮带机头部上方分别设置高清摄像装置，所述的高清摄像装置与计算机控制系统电性相连。2.一种转运缓冲仓堵料的检测方法，采用如权利要求1所述的检测系统，其特征在于包括以下步骤：S1、通过高清摄像装置快速获取给矿皮带机和受矿皮带机上的矿石视频流，并按0.2秒～2秒时间间隔将视频流截取为图像；S2、在计算机中对采集到的图像进行预处理；S3、利用深度神经网络模型U-NET对预处理后的图像进行分割；S4、通过分割后的矿石图像分别计算出给矿皮带机和受矿皮带机上2～3分钟入仓和出仓的矿石体积量；S5、逻辑判断转运缓冲仓是否堵料，当逻辑判断存在堵料趋势时，发出预警或者停止给矿皮带机运行指令。3.根据权利要求2所述的一种转运缓冲仓堵料的检测方法，其特征在于，在步骤S2中，包括如下具体步骤：S2.1、对采集到的图像进行灰度化处理，以减少原始图像的数据量；S2.2、对灰度化处理后的图像进行ROI感兴趣区域提取；S2.3、对提取出来的感兴趣区域进行中值滤波，以减少图像中的椒盐噪声和随机噪声；S2.4、对中值滤波后的图像进行双边滤波，在保留完整矿石边界图像的同时去除噪声；S2.5、对双边滤波后的图像进行直方图均衡化，以重新分布该图像的亮度，增强矿石区域的亮度，并降低非矿石区域的亮度，同时增强该图像的局部对比度，强化矿石的边缘。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：梁小军，王伟，么增琨，孙亚鑫，张威，
申请(专利权)人：鞍钢集团矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：