[发明专利]一种基于视觉算法的煤矿皮带转运机头堵塞检测方法

说明书

一种基于视觉算法的煤矿皮带转运机头堵塞检测方法，适用于煤炭井下皮带运输使用。首先，该模型对摄影机拍下的图像进行处理，并对皮带机A和皮带机B运煤进行速度估计，初步判断皮带是否正常运煤，并计算皮带机A和皮带机B速度差值；然后，基于视觉分割算法与基于视觉测量的煤量估计，计算出煤量；最后，通过比较煤量入和煤量出差值，皮带机A的速度差值和电流参数辅助决策，对煤矿皮带转运机头进行堵塞判断。其步骤简单，检测效果好，有效解决使用两个带式输送机，即皮带机A输送到皮带机B时，煤块堵塞检测问题。

技术领域

本发明涉及一种煤矿皮带转运机头堵塞检测方法，尤其适用于一种煤矿生产中使用的基于视觉算法的煤矿皮带转运机头堵塞检测方法。

背景技术

随着我国煤炭生产的不断发展，矿井运输已趋于皮带化、高速化、大运量的皮带运输机已经成为我国煤矿井运输的主要工具。皮带转运在煤炭生产运输中扮演着重要环节，如果皮带转运时出现堵塞则会严重影响煤矿运输的的稳定性和安全性。现有的技术发现堵塞故障时间长，影响皮带的正常运转，影响运煤效率，影响产煤效率。当发现堵塞之后，只能先启动下皮带放煤，然后由下皮带带动机头皮带，将堵在机头的煤全部放掉。然后再将堵塞传感器重新复位，极大程度的影响产煤效率，至少耗时30min。现有的技术不仅发现堵塞故障时间长，而且准确率不高，有时会因为在矿井下情况，造成错误堵塞预警，使工人需要当场去确认检测。有的则是受环境干扰，需要定期去维护，极大的增加了维修成本，有的甚至会与煤产生火花，造成事故。

皮带转运主要有人工检测、传感器检测以及图像处理检测3种方式。目前大多采用堆煤传感器进行检测，大致分为3类：(1)基于行程开关的堆煤传感器；(2)基于水银开关或煤油开关的堆煤传感器；(3)基于电极式原理的堆煤传感器；以上都是基于碰触检测方式来实现皮带堵塞检测，难免会发生大的煤块经过，或工人误碰时容易发生警报。还有以下不足之处：(1)煤矿环境复杂，行程开关受煤尘湿气等外部环境影响常常不能及时堵塞预警，其耐用性、灵敏度、可靠性不理想；(2)水银或煤油开关没法高精度检测，抗干扰能力弱；(3)电极式堆煤传感器需定期清理电极座，维护频率高，准确率和误报率都与煤的干湿度有关。(4)使用接触式传感器，存在机械磨损同时煤块与传感器摩擦容易产生火花，影响安全。(5)检测不可视化，只能看到一些数字化指标，检测效果差。

发明内容

本发明的目的：针对上述技术的不足之处，提供一种方法简单，检测效果好，精度高的基于视觉算法的煤矿皮带转运机头堵塞检测方法。

为实现上述技术目的，本发明的基于视觉算法的煤矿皮带转运机头堵塞检测，步骤如下：

a.在距离皮带机A皮带头部10米处、正上方2.5米、夹角为60°处安装矿用摄像机C1和矿用摄像机C2，矿用摄像机C1和矿用摄像机C2距离间隔为30-50cm；在距离皮带机B皮带尾部5米处、正上方2.5米处、夹角为60°处安装矿用摄像机C3和矿用摄像机C4，矿用摄像机C3和矿用摄像机C4距离间隔为30-50cm，利用矿用摄像机采集皮带机上运输煤堆的视频图像；

b.由于煤堆的反射率明显高于皮带机，因此煤堆总处在视频的最亮位置；将采集到的视频图像转换为灰色视频图像，从矿用摄像机C1的视频图像中截取相邻两帧时间记录为t1和t2的图片，因为当前矿用摄像机的帧速率FPS保持在30帧，两帧之间的时间间隔为Δt＝t2-t1＝0.033s。

c.利用灰度切割法将时间记录为t1和t2的两帧图片中各个像素的灰度值进行判定，当像素的灰度值大于预设阈值max时，判断此像素为煤堆区域；若时间记录为t1和t2的两帧图片中任意一帧图片中没有大于预设阈值max的像素存在则重新随机寻找相邻两帧图片；