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煤矿主煤流运输系统AI视频识别技术的创新与实践

发布时间：

2024-07-15

来源：

郑州市恒宇自动化设备有限公司

作者：

吴

考虑到“煤矿主煤流运输 AI 视频识别系统”的实际应用状况和将来的发展趋势，同时兼顾技术新旧更替不断加快的特点，以“整体设计，分布实施”为原

则，建设煤矿智能化管理系统，实现煤矿企业的规范化、标准化和智能化管理；达到监、管、控一体化及减员增效的目的。提高煤矿企业的综合管理水平，降低

管理成本，提高管理质量。整体方案设计遵循以下设计原则：

1、先进性

智能化涉及面广、内容丰富，产品以实用性为原则，信息取舍既考虑了管理需要，又防止了产品过于庞大。同时，在功能、数据、性能、接口、编码等各方面进行科学规划设计，确保产品实用、好用、易用。

2、系统稳定性

稳定性好、容错能力强，能够长时间、不间断稳定运行，以实现高质量的煤矿各监测监控子系统的监控运行。

3、实用性

在兼顾系统具有先进性能的同时，按照实用性的原则，系统具有高度友好的界面和使用性。提供清晰、简洁、友好的中文操作界面，整个系统的操控直观、简便、灵活、快捷、环节少，易学易用，便于管理和维护，多操作平台整体设计、统一操作，既充分体现快速反应的特点，又便于决策层、管理层及时了解各项统计信息和决策信息，进行业务处理和综合管理；采用科学的联网建设模式，在保障联网功能和作用充分发挥的前提下，减少系统投入，充分利用现有监控信息平台设备资源，降低联网运行成本和费用；同时充分考虑客户需求，分清主次、重点突出，贴近实际，以保证不同文化层次的操作者及有关领导熟练操作系统。

4、可靠性

由于本系统涉及面广，使用环境的特殊性，必须保证系统工作稳定可靠。我们在系统设计、设备选型、调试、安装等环节都严格执行行业的有关标准及计量有关部门技术防范的要求，贯彻质量条例，保证系统的可靠性。采用成熟、稳定、完善和通用的技术设备，系统具有升级能力和技术支持，能够保证全天候长期稳定运行。系统各个软件模块采用分布式设计，每个模块稳定地独立运行，一旦发生故障时不影响其它模块运行；系统的操作及数据库构架采用成熟可靠的体系，并进行备份。有完备的技术培训和质量保证体系。

5、系统安全性

系统自有一套一体化管理的独立体系，应用层相对独立，与其它系统可独立管理，以减少系统之间可能造成的干扰。系统有非常强的容错操作能力，使得在各种可能发生的误操作下，不引起系统的混乱。硬件设备具有防破坏性的安全性功能，整个系统、设备、中心机房和前端，过载、断电和人为破坏。软件不受病毒感染、黑客攻击，能够防止非授权用户的非法入侵、授权用户的越权使用等情况；能够设置各种级别的权限控制、审核、操作日志等功能；能够设置数据备份和恢复功能。本系统运行的数据多为敏感、涉密信息，专业数据采用分布存放相互隔离，数据在相互传输过程中，采用专用的加密传输方式，保证数据信息不被非法泄漏、截获、或篡改，同时考虑数据的异地备份和数据容灾，具有高度的安全和保密性。

6、扩充性

系统在设计之初，充分考虑未来发展的需要，实现功能升级或对接。系统是一个相对开放的系统，根据系统中心设备的授权，对其使用、访问、查询等进行授权，结合工程要求，以及今后发展要求，使系统有较大的扩充余地。

选择标准化的部件，具有很大的灵活性和容量扩展性。遵守各种标准规定、规范进行设计，为系统的扩展提供一个良好的环境。系统设计采用支持并符合国际标准、工业标准及行业标准的产品，使系统具有良好的兼容性，以利于现在和将来的设备选型及远程集成，便与保证各供应商产品的协同运行，便于施工、维护和降低成本。

7、标准性

整个监控系统采用开放式架构，选用标准化接口和协议，并具有良好的兼容性和扩展性，系统建设完全遵守和行业有关标准与规范，参照相关技术规范

要求来组织实施，统一规划，统一标准，依据本地的实际情况和经济情况，从不同层次、不同角度、以点带面地开展整个监控系统的建设工作。

8、经济性

系统建设在实效、先进、经济、可靠和充分满足系统功能的前提下，体现高、性价比。采用经济实用的技术和设备，充分利用现有资源，综合考虑系统的建设、

升级和维护费用。

系统架构

智能主煤流运输AI视频识别系统主要包含井上和井下两类设备，井上设备主要包含客户端主机、流媒体服务器、智能分析主机等；井下设备主要包含工业

AI摄像仪、激光器、PLC调速装置、普通AI摄像仪等。

主要功能

Ø全煤流智能调速及煤量统计功能；

Ø皮带跑偏检测保护功能；

Ø大块煤、异物、锚杆识别保护功能；

Ø堆煤监测保护功能；

Ø人员违规穿越皮带识别及预警功能；

Ø危险区域闯入识别及预警功能；

Ø皮带纵向撕裂保护功能；

Ø局部温度智能识别保护功能；

Ø皮带表面损伤检测功能；

Ø烟雾发火检测。

皮带纵向撕裂保护

通过在上皮带和下皮带中间安装激光器+工业AI摄像仪的组合方式，通过激光器发射一条平直激光束，激光束投射在皮带表面，并发射至摄像头中。摄像

机高速采集这些轮廓图像，经过图像预处理、二值化、轮廓提取等算法，提取出轮廓线。

全煤流智能调速及煤量统计

过在皮带上方安装工业AI摄像仪和激光器，用于煤流量检测，为皮带智能调速提供依据,为皮带上煤量的统计提供基础数据。计量的主要原理：工业AI 摄像仪利用线型激光标定光源，通过图像边缘检测法、阈值分割法等多种算法对图像进行识别处理，结合皮带的宽度，计算皮带上煤的横截面积，再根据皮带的运行速度和运行时间以及密度，通过积分算法计算出皮带上的煤量。利用煤流摄像仪配合专用线型激光标定光源方式，可以精确识别计算出皮带上的煤量，对皮带的运量进行统计。工业AI摄像仪具备报警开关量输出接口和以太网通信接口支持ModBusTCP 协议，根据设设定的规则发出信号给PLC调速装置，PLC调速装置控制变频器，实现变频调速控制，达到“煤多快跑、煤少慢跑”的节能控制。煤量的统计需要依赖于皮带的运行速度，所以通过ModBusTCP协议将皮带运行信号和速度提供给工业AI摄像仪。