CN102320457A - 一种用于监控输煤系统的输煤皮带的智能监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于监控输煤系统的输煤皮带的智能监控系统，其包括煤颗粒识别模块、皮带下沉度检测模块、皮带横向位移检测模块、皮带机振动检测模块和控制器，该控制器以有线或无线方式与各模块连接；其中：该煤颗粒识别模块用于通过先检测是否出现煤断流再利用颗粒图像识别技术来监视输煤皮带上是否存在大块煤，该皮带下沉度检测模块用于通过判断皮带下沉的程度来监视输煤皮带上是否存在大块煤，该皮带横向位移检测模块用于监视输煤皮带是否跑偏或撕裂，该皮带机振动检测模块用于通过检测皮带机的振动频率来监视输煤皮带是否被大块煤重击或与其摩擦，该控制器接收到需要制动皮带机的指令后发出制动指令以使皮带机制动。

Description

一种用于监控输煤系统的输煤皮带的智能监控系统

技术领域

本发明涉及检测领域，尤其涉及一种用于监控输煤系统的输煤皮带的智能监控系统。

背景技术

在需要传输大量煤的行业中，例如火力发电、钢铁冶炼厂、煤矿开采厂、煤化工等行业，广泛使用输煤皮带。将煤从煤堆或煤库运送到指定位置，如燃烧锅炉，一般是通过两级输煤皮带传输来实现的。一级输煤皮带也称为悬臂皮带，通常是安装在悬臂皮带机上，该悬臂皮带机是本领域的技术人员所公知的，其底部是可移动，上部主要包括取煤装置、滚筒、托辊、运输皮带、传动装置等，取煤装置从煤堆里盛起大量煤并将其倒在运输皮带上，该皮带在滚筒、托辊和传动装置的作用下将煤输送到卸煤口并将煤从该卸煤口倒下，使煤落在二级输煤皮带上，由于一级输煤皮带安装在可自由移动的悬臂皮带机上，所以其长度很短，一般在20-30米。而该二级输煤皮带通常是固定安装在如燃烧锅炉入口到煤库之间，其长度很长，根据工厂建设规模，该二级输煤皮带一般可以在500米以上，甚至可以在1000米以上。该二级输煤皮带的作用就是将煤库或煤堆的煤运输到特定位置，如燃烧锅炉。该二级输煤皮带的安装和作用也是本领域的技术人员所公知的。由于该二级输煤皮带所承担的负荷大，运行环境恶劣，在长期使用过程中经常会发生磨损、撕裂、甚至断带等问题。造成皮带磨损的原因，除了自身与滚筒或托辊的摩擦之外，就是大块煤(一般情况下其直径大于20厘米)或煤矸石(其尺寸属于大块煤的范畴)对皮带带来的磨损。而且大块煤或煤矸石还是造成卸煤口阻塞、导致皮带撕裂的重要危险因素，严重时会使得整条皮带报废，这将会造成百万元以上的直接经济损失；若因皮带撕裂而引发火灾等生产安全，其造成的损失将无法估量。所以，有效的保护输煤皮带对保证安全生产和避免经济损失都具有重要意义。

现有技术中有很多关于输煤皮带的保护和检测方法，例如皮带改造法、压力检测法、拉线开关检测、X光探测法等，但这些办法均存在诸多问题，例如：1、只有皮带撕裂后才能检测到故障，不能防患于未然；2、需要改造皮带，成本非常高，用户无法接受；3、技术手段单一，不能应对实际运行过程中造成输煤皮带损伤的各种因素，保护作用不明显，输煤皮带的寿命没有明显提高；4、检测指标不稳定，不能准确区分出常态与故障态，因其误报率高而无法实际应用；5、皮带接触式检测法，增加了皮带破损的危险因素。

由于现有技术对输煤皮带的监控作用不明显，输煤皮带的寿命没有得到实质性的延长，因此，需要一种用于输煤皮带的智能监控系统，对输煤皮带无改造、不接触，可进行大块煤识别、皮带跑偏、断带和撕裂监控，实现对输煤皮带的全方位监测和保护。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种用于监控输煤系统的输煤皮带的智能监控系统，所述系统能够识别大块煤，以及监控皮带受大块煤重压或异物摩擦、皮带跑偏、和皮带撕裂故障并及时制动皮带，实现对输煤皮带的全方位监测和保护。

为实现上述目的，本发明提供一种用于监控输煤系统的输煤皮带的智能监控系统，其包括煤颗粒识别模块、皮带下沉度检测模块、皮带横向位移检测模块、皮带机振动检测模块和控制器，该控制器以有线或无线方式与各模块连接；其中：

煤颗粒识别模块包括第一激光传感器、第一图像获取装置和煤颗粒识别装置，该煤颗粒识别装置以有线或无线方式与该第一激光传感器和该第一图像获取装置相连，该第一激光传感器和第一图像获取装置并排位于该输煤皮带的上方，该第一激光传感器和该第一图像获取装置之间间隔20cm，其中该第一激光传感器用于测量该输煤皮带上的煤层高度并将煤层高度值传送给该该煤颗粒识别装置，该第一图像获取装置以一定速率对煤层进行拍照并将图像传送给该煤颗粒识别装置；该煤颗粒识别装置首先接收到所述煤层高度值并将其与煤断流阈值进行比较以判断是否出现煤断流，当该煤颗粒识别装置识别出煤断流时不对随后接收的N个煤层图像进行识别，否则该煤颗粒识别装置利用颗粒图像识别技术识别煤颗粒的包络尺寸并且将其与煤颗粒阈值进行比较，当该煤颗粒图像的包络尺寸大于煤颗粒阈值时该煤颗粒识别装置向控制器发出需要制动皮带机的指令；

皮带下沉度检测模块包括第二激光传感器，该第二激光传感器包括激光发射器和接收器，该激光发射器和接收器分别位于输煤皮带的落煤区域下方的左右两侧，其中该激光发射器发射的激光束能够刚好从输煤皮带下方的2厘米处通过并且由该接收器接收；当接收器接收不到该激光束时，向控制器发出需要制动皮带机的指令；

皮带横向位移检测模块包括至少两个成对的第三激光传感器、和皮带横向位移检测装置，其中所述第三激光传感器对与该皮带横向位移检测装置通过有线或无线方式连接，该第三激光传感器对位于所述输煤皮带的左右两侧，用以测量该皮带两侧的距离值并将各自检测到的距离值传送给该皮带横向位移检测装置，该皮带横向位移检测装置接收到所述两个距离值后计算出对应的横向位移量并将这两个横向位移量的绝对值分别与横向位移阈值进行比较，当任一个横向位移量的绝对值大于横向位移阈值时，该皮带横向位移检测装置向所述控制器发出需要制动皮带机的指令；

皮带机振动检测模块包括振动传感器和皮带机振动检测装置，该振动传感器位于输煤皮带的皮带机支架上并且以有线或无线方式连接到该皮带机振动检测装置，该振动传感器检测到皮带机的振动频率并将其传送给该皮带机振动检测装置，该皮带机振动检测装置将接收的振动频率与振动频率阈值进行比较，当该振动频率大于该振动频率阈值，则该皮带机振动检测装置向所述控制器发出需要制动皮带机的指令；

该控制器接收到需要制动皮带机的指令后发出制动指令以使皮带机制动。

其中所述煤颗粒阈值等于10cm。

其中N的数量取决于所述输煤皮带的传送速率、所述第一图像获取装置的拍摄率、以及所述第一激光传感器与所述第一图像获取装置之间的间隔距离。

其中所述皮带下沉度检测模块中的第二激光传感器是具有激光测距功能的测距激光传感器，在这种情况下，所述皮带下沉度检测模块还包括以有线或无线传输方式连接该测距激光传感器的皮带下沉度检测器，其接收该测距激光传感器的下沉度数据并将其与下沉度阈值进行比较，当该下沉度数据大于该下沉度阈值时，该皮带下沉度检测器向控制器发出需要制动皮带机的指令。其中所述下沉度阈值是2厘米。

其中所述横向位移阈值是1厘米，和所述振动频率阈值为100Hz。

其中所述控制器还可以包括短信发送功能，当该控制器发出制动皮带机的指令时同时将该指令以手机短信的方式向预先设置的手机号码发送报警短信。

该智能监控系统，还包括报警装置，当所述控制器发出制动皮带机的指令时同时向该报警装置发出报警指令，该报警装置接收到所述报警指令时以声、光或图像等形式实施报警。

该智能监控系统还包括系统管理模块，其以有线或无线方式与所述煤颗粒识别装置、所述皮带横向位移检测装置、所述皮带机振动检测装置和/或所述皮带下沉度检测器或控制器连接，通过该系统管理模块来输入各个阈值。

本发明的用于监控输煤系统的输煤皮带的智能监控系统，通过在皮带上方和下方、皮带两侧、皮带机支架等各个环节设置多个检测点，利用颗粒图像识别技术、激光测距技术、振动频率检测技术等多种手段，实现大块煤识别，以及皮带受大块煤重压或异物摩擦、皮带跑偏、和皮带撕裂监控，既可在故障发生前排除危险因素而防患于未然，又可在故障发生后及时修理以避免造成生产事故，而且还能够减少输煤皮带被撕裂的风险，进而延长输煤皮带寿命。另外，该系统对输煤皮带无改造、不接触，安装方便，提高输煤皮带运行的安全性和经济性，适于工业应用。

附图说明

下面将结合附图对发明进行详细描述，其中：

图1是本发明的用于输煤皮带的智能监控系统的示意性框图；

图2是本发明的用于输煤皮带的智能监控系统的变型的示意性框图；

图3是本发明的用于输煤皮带的智能监控系统的另一变型的示意性框图；

图4为本发明的智能监控系统的具体应用的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图来详细描述本发明的实施例。下面通过参考附图描述的具体实施例是示例性的，仅用于解释目的而不是对本发明的限制。

图1示出了本发明的用于输煤皮带的智能监控系统的示意性框图。所述智能监控系统包括煤颗粒识别模块、皮带下沉度检测模块、皮带横向位移检测模块、皮带机振动检测模块和控制器。该控制器以有线或无线方式与各功能模块连接。

另外，本发明的智能监控系统还可以包括皮带表层图像识别模块和/或系统管理模块和/或报警装置，如图2和图3所示。

下面将结合图1的结构对本发明的技术方案进行详细描述。

所述煤颗粒识别模块包括：第一激光传感器、第一图像获取装置、煤颗粒识别装置。该第一激光传感器和第一图像获取装置并排位于一级输煤皮带的上方，该第一激光传感器和该第一图像获取装置之间有间隔，从输煤皮带移动的方向(即输煤方向)上看，第一激光传感器被布置在第一图像获取装置的前面，并且先于第一图像获取装置工作以检测输煤皮带上是否出现煤断流。该间隔距离可以依据该一级输煤皮带的运输速度来确定，既不能太大也不能太小，例如可以是20cm。煤颗粒识别装置以有线或无线方式与第一激光传感器和第一图像获取装置相连，以便接收第一激光传感器和第一图像获取装置发送的检测数据。其中第一图像获取装置可以是摄像机或者任何其它具备图像获取功能的装置，本发明对此不作限制，本发明以摄像机为例来进行描述。

所述煤颗粒识别模块的工作过程如下：由于相对于输煤方向，第一激光传感器位于第一摄像机之前，所以其先于第一摄像机对传送过来的煤层进行检测。第一激光传感器实时地检测输煤皮带上是否出现煤断流，这可以通过第一激光器的测距技术来实现。一级输煤皮带上载有不同高度的煤层，该第一激光传感器可以检测其到各煤层的距离值。该第一激光传感器将测得的距离值以有线或无线方式发送给煤颗粒识别装置。煤颗粒识别装置将该距离值与煤断流阈值进行比较。当检测的距离值等于或大于煤断流阈值时，可以得出该输煤皮带上出现煤断流。其中该煤断流阈值就是第一激光传感器都到一级输煤皮带的距离值。换句话说，煤颗粒识别装置预先保存了该第一激光传感器到一级输煤皮带的距离值，当该一级输煤皮带上出现煤断流时，该第一激光传感器发出的激光直接射在该皮带表面上，进而测得的距离值等于预先保存的距离值，即煤断流阈值。

第一摄像机以一定速率(例如每秒25帧)对传送过来的煤块的表层进行拍摄并将视频图像传送给煤颗粒识别装置，该煤颗粒识别装置利用颗粒图像识别技术识别煤颗粒的包络尺寸并且将其与煤颗粒阈值进行比较。当煤颗粒图像的包络尺寸大于煤颗粒阈值时，可以得出该输煤皮带上存在大块煤或煤矸石。因为通常情况下，大煤块或煤矸石的一部分会被掩埋在煤粉里，露出来的另一部分在图像中形成包络尺寸。根据经验值可以知道，本发明的煤颗粒阈值等于10cm。当该煤颗粒识别装置通过颗粒图像识别技术识别出大块煤或煤矸石时，其向控制器发出需要制动皮带机的指令，该控制器发出制动指令以使皮带机制动。

需指出的是，第一激光传感器用于识别煤断流，尽管煤断流的出现并不会对一级输煤皮带造成伤害，但是当出现煤断流时，暴露的输煤皮带部分的图像被传送给煤颗粒识别装置后，该部分的尺寸在煤颗粒识别装置中会被误识别为大块煤的包络尺寸。而该包络尺寸通常大于10cm，即大于煤颗粒阈值，因此暴露的输煤皮带部分常会被误识别为大块煤，进而制动皮带机，造成不必要的工作停止，降低了工作效率。因此，当煤颗粒识别装置通过激光测距技术识别出煤断流时不对随后接收的煤块表层的图像进行识别，以避免误识别。根据输煤皮带的传送速率和第一图像获取装置的拍摄率、以及第一激光传感器与该第一图像获取装置之间的间隔距离，煤颗粒识别装置可以知道无需对随后接收的N个图像进行识别，N为大于等于1的整数。在本发明中，该第一激光传感器和该第一图像获取装置之间的间隔距离为20cm，第一图像获取装置的拍摄率可以是每秒25帧。

综上所述，大块煤或煤矸石是造成输煤口阻塞、导致皮带撕裂的重要危险因素。本发明一方面利用颗粒图像识别技术识别大块煤，另一方面结合激光测距技术来弥补颗粒图像识别技术自身存在的不足。通过该两者技术的结合，既能检测出大块煤或煤矸石的存在并予以排除，又不会产生因煤断流造成的误判断，降低工作效率。

使用颗粒图像识别技术来识别大块煤或煤矸石时，首先需要先对接收的图像数据进行处理。为了解决单帧图像处理速度过慢的问题，在本发明实施例中，煤颗粒识别装置处理图像的方法优选地采用视频抽帧技术，即煤颗粒识别装置按一定的帧间隔将接收到的视频图像依次保存到帧缓存中，同时采用多线程技术，对多帧图像进行并行处理，以提高图像识别效率。视频抽帧技术的主要参数如抽帧间隔、帧缓存、线程数可以根据实际需要进行匹配设置以达到图像最优处理。所述“对多帧图像进行并行处理”具体指：采用颗粒图像识别技术识别煤颗粒的尺寸。所述颗粒图像识别技术包括：从所述帧缓存中获取图像数据，进行灰度化处理；去除处理后的图像数据中的噪声信号、保留低频信号；计算灰度的方向导数与幅度，以及进行非极大值抑制处理；通过动态双阈值识别灰度边界，并对所述边界进行膨胀处理，得到仅保留颗粒信息的二值化图像，分别计算每个颗粒的面积，以得到最大颗粒面积。本发明笼统地介绍了一下颗粒图像识别技术，因为其不是本发明的重点，可以采用任何公知的颗粒图像识别技术来实现本发明的大块煤的图像识别。

另外，上面介绍了煤颗粒识别模块用于检测一级输煤皮带上的大块煤。但是本领域的技术人员都知道，其也可以检测二级输煤皮带上的大块煤，只要将第一激光传感器和第一图像获取装置并排安置在二级输煤皮带的上方，并且适当安排好它们之间的间隔距离即可。

皮带下沉度检测模块包括第二激光传感器，其位于一级和/或二级输煤皮带的下方或者侧面下方处。另外，该皮带下沉度检测模块还包括皮带下沉度检测器，该检测器以有线或无线方式与所述第二激光传感器连接。该第二激光传感器可以是具有激光测距功能的测距激光传感器，其采用上述的激光测距技术来探测皮带的下沉度。当一级和/或二级输煤皮带的落煤区域受到大块煤或煤矸石等重压时，该处皮带的下沉度会大于无大块煤或煤矸石重压时的下沉度，因此可以通过设定一个下沉度阈值来判断一级和/或二级输煤皮带上是否存在大块煤或煤矸石。因为一级和/或二级输煤皮带下面有很多个托辊支撑，所以落煤区域的皮带下沉的幅度不会很大。根据经验值可以知道，该下沉度阈值为2厘米。该第二激光传感器可以将检测到的下沉度数据以有线或无线传输的方式发送给皮带下沉度检测器，该皮带下沉度检测器将接收的下沉度数据与预设的下沉度阈值进行比较，若接收到的下沉度数据大于下沉度阈值，则可以判断出输煤皮带上存在大块煤或煤矸石，该皮带下沉度检测器向控制器发出需要制动皮带机的指令，该控制器发出制动指令以使皮带机制动。

当然，也有可能出现下面的情况：一级和/或二级输煤皮带的落煤区域的皮带处被异物戳穿，从而造成煤漏落；或者有尖锐异物戳穿皮带并且卡在皮带上。这些情况都有可能影响正常生产活动。所述激光测距技术不一定能准确检测出上述情况，为此，优选地，该第二激光传感器采用包括激光发射器和接收器的成对激光传感器，该激光发射器和接收器分别位于皮带落煤区域下方的左右两侧。将激光发射器发射的激光束刚好贴着输煤皮带正常下沉的最大值的皮带底部，换句话说，激光束到平展无下沉的水平输煤皮带的距离等于预设的下沉度阈值，即激光束刚好能够从水平皮带下方的2厘米处通过。这样，即便二级输煤皮带正常下沉到阈值时，发射器发射的激光束信号也可以被接收器接收到。而当输煤皮带下沉幅度大于下沉度阈值时，发射器发射的激光束信号被皮带的下沉部分阻挡，接收器接收不到该激光束信号，则向控制器发出需要制动皮带机的指令，该控制器发出制动指令以使皮带机制动。同理，当煤漏落或有尖锐异物卡在皮带上时，漏落的煤或尖锐异物都能够阻挡激光束信号，致使接收器接收不到该激光束信号，从而该接收器向控制器发出需要制动皮带机的指令，该控制器发出制动指令以使皮带机制动。

皮带横向位移检测模块包括至少两个成对的第三激光传感器、和皮带横向位移检测装置，其中所述第三激光传感器与该皮带横向位移检测装置通过有线或无线方式连接。该成对的第三激光传感器位于二级输煤皮带的左右两侧，用以检测该皮带两侧的距离值，并将各自检测到的距离值传送给皮带横向位移检测装置。以处于正常平展状态的输煤皮带的一侧到相应的第三激光器的距离值为参考值，该皮带横向位移检测装置接收到所述两个距离值后计算出该两个距离值分别与所述参考值的差值，该差值就是皮带的横向位移量，将得到的差值的绝对值与横向位移阈值进行比较，以判断是否需要向控制器发出需要制动皮带机的指令。具体而言，在处于正常平展状态的输煤皮带的两侧分别设置一个第三激光传感器，以该两个第三激光传感器为一组来对输煤皮带的横向位移进行检测。输煤皮带很厚，其厚度通常在几厘米以上，因此通过将激光束打在输煤皮带的侧面上可以测量输煤皮带的距离值。例如，当输煤皮带跑偏时，在皮带的一侧测量的距离值一定大于所述参考值，而另一侧测量的距离值一定小于所述参考值。因此，若一侧测量的距离值变大(即差值为正)，另一侧测量的距离值变小(即差值为负)，并且横向位移量(即差值)的绝对值大于横向位移阈值，则说明输煤皮带跑偏较大，需要将输煤皮带复位。根据实际经验值可以知道，该横向位移阈值为1厘米。皮带跑偏的原因是，由于二级输煤皮带的长度一般都大于500米，而落在皮带上的煤的分布也不均匀，使得皮带左右两部分的承重不一样，在长距离的输送过程中皮带就会发生跑偏现象。为了防止皮带在滚筒的边沿上滚动而引起破损或撕裂，此时提醒工作人员及时复位皮带的位置。复位皮带位置的方法是本领域技术人员公知的。当输煤皮带使用时间过长，皮质老化，此时很容易被大块煤划伤，造成皮带表面上被划开一个纵向裂口。在承运煤时，会有两种情况发生：一是直径较大的煤块卡在该裂口处，向外挤压皮带，使得皮带两侧的距离值同时变小；二是煤块或煤粉落在该裂口两侧，致使向内挤压该裂口，造成皮带两侧的距离值同时变大。因此，当测量出皮带两侧的距离值同时变大或变小时，可以知道输煤皮带上出现了撕裂或裂口。根据实际经验值可以知道，在皮带两侧的距离值同时变大或变小的情况下，该皮带两侧的横向位移量(即差值)的绝对值大约1厘米时，就能够证明输煤皮带上出现了撕裂或裂口。结合上述内容，当皮带横向位移检测装置判断出皮带两侧的横向位移量的绝对值大于1厘米时，其向控制器发出需要制动皮带机的指令。即便只是出现皮带跑偏，因为皮带的横向位移量的绝对值大于1厘米，该跑偏较大，此时也需要制动皮带机以将输煤皮带复位。

皮带机振动检测模块包括振动传感器和皮带机振动检测装置。振动传感器位于二级输煤皮带的皮带机支架上并且以有线或无线方式连接到皮带机振动检测装置。位于皮带机支架上的振动传感器检测皮带机的振动频率并将检测数据传送给皮带机振动检测装置。在正常情况下，皮带机振动频率会处在一定范围之内，然而当皮带受到重击或有异物与皮带发生剧烈摩擦，频率波动出现明显变化，偏离正常范围。在本发明中，皮带受到重击指在采用颗粒图像识别技术识别一级输煤皮带上的大块煤或煤矸石时被漏检的大块煤或煤矸石从卸煤口落在二级输煤皮带上对该皮带产生的重击；而异物与皮带发生剧烈摩擦的情况分为两种：一是大块煤或煤矸石被卡在卸煤口的下端出口，露出的煤块部分有可能与皮带产生摩擦；二是在二级输煤皮带的两侧各有一个漏煤槽，该槽宽不大，槽底是空的，其主要目的是防止皮带严重跑偏并且还可以使得从皮带上滑落的煤粉或小块煤可以从槽底部落下以便于收集再利用。由于大块煤或煤矸石的尺寸大于该槽宽，所以如果该大块煤或煤矸石从皮带上滑落到该漏煤槽上，就会被卡在皮带侧面与该槽之间，由此与皮带发生剧烈摩擦。

根据经验值知道，在正常情况下，二级输煤皮带的皮带机的振动频率在例如50-100Hz之间。然而，当输煤皮带受到大块煤或煤矸石等下落的重击或者该大块煤或煤矸石与皮带发生剧烈摩擦，致使该皮带机的振动频率出现显著的波动，通常会大于100HZ。本发明的振动传感器通过测量皮带机的振动频率并将其传送给皮带机振动检测装置，该皮带机振动检测装置将接收到的振动频率与振动频率阈值进行比较，在本发明里，该振动频率阈值为100Hz。如果该振动频率大于该振动频率阈值，则该皮带机振动检测装置就向控制器发出需要制动皮带机的指令。

综上所述，本发明通过包含上述煤颗粒识别模块、皮带下沉度检测模块、皮带横向位移检测模块、皮带机振动检测模块和控制器的智能监控系统，可以实时地监测一级输煤皮带和二级输煤皮带上是否有大块煤或煤矸石存在，以及由其带来的一些潜在危险，例如皮带撕裂、皮带机的振动频率过大等等。

另外，本发明的技术方案还可以包括任何报警装置，其可以是以例如声、光或图像等形式实施报警的装置，如图2所示。当控制器发出制动皮带机的指令时，可以同时向报警装置发出报警指令，该报警装置发出报警信号以提醒工作人员及时清除潜在的危险。另外，图2还示出了本发明的技术方案还可以包括皮带表层图像识别模块，由该模块实施监测皮带的损坏或老化程度，例如皮带表层上是否有划痕、裂口、破损或断裂口等。该皮带表层图像识别模块包括第二图像获取装置和皮带表层检测器。第二摄像机(即第二图像获取装置)位于二级输煤皮带的下方，其以一定速率(例如每秒25帧)对皮带表层进行拍照，并将拍摄的图像数据实时地发送给皮带表层检测器，其采用上述的视频抽帧技术识别划痕、裂口、破损或断裂口等。该图像识别皮带的划痕和裂口的具体方法可以采用公知的方法。当输煤皮带上出现划痕、裂口、破损或断裂口等，该皮带表层检测器向控制器发出需要制动皮带机的指令。由控制器发出制动皮带机的指令，同时还可以向报警装置发出报警指令。

另外，如图3所示，本发明的智能监控系统还可以包括系统管理模块，其以有线或无线方式与煤颗粒识别装置、皮带横向位移检测装置、皮带机振动检测装置和/或皮带下沉度检测器或控制器连接，可以通过向该系统管理模块输入所述各个阈值来改变煤颗粒识别装置、皮带横向位移检测装置、皮带机振动检测装置、和皮带下沉度检测器或控制器内保存的阈值。而且，所述系统管理模块还可以积累历史数据，即积累煤颗粒识别装置、皮带横向位移检测装置、皮带机振动检测装置、和皮带下沉度检测器或和控制器传送的各项检测数据，并且自动对历史数据进行最大值域概率统计，将小概率的最大值设置为阈值，或者向操作人员推荐为参考值，以供操作人员重新设置各项阈值。

所述控制器还可以包括短信发送功能。当该控制器发出制动皮带机的指令时，同时将该制动指令以手机短信的方式向预先设置的手机号码发送报警短信，以使管理人员可以及时调动资源、确认故障、排除故障、协调生产，从而提高工作效率，降低经济损失。

上面讲述了各模块内部的数据传输可以通过有线或无线方式进行，因此各模块内的数据处理装置，即煤颗粒识别装置、皮带横向位移检测装置、皮带机振动检测装置和皮带下沉度检测器既可以通过有线连接方式安置在现场，也可以通过无线连接方式布置在后台控制室。同理，控制器也是既可以安置在现场，也可以布置在后台控制室。优选的，所述连接方式采用无线连接。

图4为本发明的智能监控系统应用于一级和二级输煤皮带的结构示意图，其示出了一级输煤皮带、二级输煤皮带、以及之间的卸煤口。正如本领域的技术人员知道的那样，一级输煤皮带也称为悬臂皮带，其被安装在悬臂皮带机上，用于从煤库或煤堆取煤并放在输送皮带上。二级输煤皮带被事先固定安装在输送至目的地的路径上，用于将煤输送到目标位置，例如燃烧锅炉入口。该一级输煤皮带和二级输煤皮带之间有高度差，该二者的衔接处设置有卸煤口。

本发明的智能监控系统在该一级和二级输煤皮带上的布置如下：在一级输煤皮带的上方的①处安置第一激光传感器，在②处安置第一摄像机，该第一激光传感器与第一摄像机并排放置并且两者之间间隔20cm，在一级输煤皮带的下方的③处安置第二激光传感器以检测一级输煤皮带的下沉度，在一级输煤皮带的下方的④处安置第二摄像机以检测一级输煤皮带的老化度；在对应卸煤口之下的二级输煤皮带下方的③处安装第二激光传感器以检测二级输煤皮带的下沉度，在④处安装第二摄像机以检测二级输煤皮带的老化度；在皮带机支架上的⑤处振动传感器以检测皮带机的振动情况；在二级输煤皮带的⑥处安装成对的第三激光传感器组以检测二级输煤皮带的跑偏问题。在图4中所示的虚线框中的⑦处安置煤颗粒识别装置，在虚线框中的⑧处安置皮带下沉度检测器和皮带表层检测器，在虚线框中的⑨处安置皮带机振动检测装置和皮带横向位移检测装置，在虚线框中的⑩处安置控制器。用虚线框的含义就是表示煤颗粒识别装置、皮带横向位移检测装置、皮带机振动检测装置、皮带下沉度检测器、皮带表层检测器和控制器既可以通过有线连接方式安置在现场，也可以通过无线连接方式布置在后台控制室。图4中没有示出报警装置和系统管理模块，但是本领域的技术人员都知道根据现场需要而把它们安置在合适的地方。优选的，系统管理模块被安置在后台控制室。

尽管图中仅示出了在一级输煤皮带的上方安置第一激光传感器和第一摄像机，但是本领域的技术人员都知道，还可以在二级输煤皮带的上方安置第一激光传感器和第一摄像机，用于进一步检测大块煤或煤矸石的存在。

利用本发明的智能监控系统，可以实现大块煤识别，以及皮带受大块煤重压或异物摩擦、皮带跑偏、和皮带撕裂监控，既可在故障发生前排除危险因素而防患于未然，又可在故障发生后及时修理以避免造成生产事故，而且还能够减少输煤皮带被撕裂的风险，进而延长输煤皮带寿命。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (9)

1.一种用于监控输煤系统的输煤皮带的智能监控系统，其包括煤颗粒识别模块、皮带下沉度检测模块、皮带横向位移检测模块、皮带机振动检测模块和控制器，该控制器以有线或无线方式与各模块连接；其中：

煤颗粒识别模块包括第一激光传感器、第一图像获取装置和煤颗粒识别装置，该煤颗粒识别装置以有线或无线方式与该第一激光传感器和该第一图像获取装置相连，该第一激光传感器和第一图像获取装置并排位于该输煤皮带的上方，该第一激光传感器和该第一图像获取装置之间间隔20cm，其中该第一激光传感器用于测量该输煤皮带上的煤层高度并将煤层高度值传送给该该煤颗粒识别装置，该第一图像获取装置以一定速率对煤层进行拍照并将图像传送给该煤颗粒识别装置；该煤颗粒识别装置首先接收到所述煤层高度值并将其与煤断流阈值进行比较以判断是否出现煤断流，当该煤颗粒识别装置识别出煤断流时不对随后接收的N个煤层图像进行识别，否则该煤颗粒识别装置利用颗粒图像识别技术识别煤颗粒的包络尺寸并且将其与煤颗粒阈值进行比较，当该煤颗粒图像的包络尺寸大于煤颗粒阈值时该煤颗粒识别装置向控制器发出需要制动皮带机的指令；

皮带下沉度检测模块包括第二激光传感器，该第二激光传感器包括激光发射器和接收器，该激光发射器和接收器分别位于输煤皮带的落煤区域下方的左右两侧，其中该激光发射器发射的激光束能够刚好从输煤皮带下方的2厘米处通过并且由该接收器接收；当接收器接收不到该激光束时，向控制器发出需要制动皮带机的指令；

皮带横向位移检测模块包括至少两个成对的第三激光传感器、和皮带横向位移检测装置，其中所述第三激光传感器对与该皮带横向位移检测装置通过有线或无线方式连接，该第三激光传感器对位于所述输煤皮带的左右两侧，用以测量该皮带两侧的距离值并将各自检测到的距离值传送给该皮带横向位移检测装置，该皮带横向位移检测装置接收到所述两个距离值后计算出对应的横向位移量并将这两个横向位移量的绝对值分别与横向位移阈值进行比较，当任一个横向位移量的绝对值大于横向位移阈值时，该皮带横向位移检测装置向所述控制器发出需要制动皮带机的指令；

皮带机振动检测模块包括振动传感器和皮带机振动检测装置，该振动传感器位于输煤皮带的皮带机支架上并且以有线或无线方式连接到该皮带机振动检测装置，该振动传感器检测到皮带机的振动频率并将其传送给该皮带机振动检测装置，该皮带机振动检测装置将接收的振动频率与振动频率阈值进行比较，当该振动频率大于该振动频率阈值，则该皮带机振动检测装置向所述控制器发出需要制动皮带机的指令；

该控制器接收到需要制动皮带机的指令后发出制动指令以使皮带机制动。

2.根据权利要求1的智能监控系统，其中所述煤颗粒阈值等于10cm。

3.根据权利要求1的智能监控系统，其中N的数量取决于所述输煤皮带的传送速率、所述第一图像获取装置的拍摄率、以及所述第一激光传感器与所述第一图像获取装置之间的间隔距离。

4.根据权利要求1的智能监控系统，其中所述皮带下沉度检测模块中的第二激光传感器是具有激光测距功能的测距激光传感器，在这种情况下，所述皮带下沉度检测模块还包括以有线或无线传输方式连接该测距激光传感器的皮带下沉度检测器，其接收该测距激光传感器的下沉度数据并将其与下沉度阈值进行比较，当该下沉度数据大于该下沉度阈值时，该皮带下沉度检测器向控制器发出需要制动皮带机的指令。

5.根据权利要求4的智能监控系统，其中所述下沉度阈值是2厘米。

6.根据权利要求1的智能监控系统，其中所述横向位移阈值是1厘米，和所述振动频率阈值为100Hz。

7.根据权利要求1的智能监控系统，其中所述控制器还可以包括短信发送功能，当该控制器发出制动皮带机的指令时同时将该指令以手机短信的方式向预先设置的手机号码发送报警短信。

8.根据权利要求1的智能监控系统，还包括报警装置，当所述控制器发出制动皮带机的指令时同时向该报警装置发出报警指令，该报警装置接收到所述报警指令时以声、光或图像等形式实施报警。

9.根据权利要求1的智能监控系统，还包括系统管理模块，其以有线或无线方式与所述煤颗粒识别装置、所述皮带横向位移检测装置、所述皮带机振动检测装置和/或所述皮带下沉度检测器或控制器连接，通过该系统管理模块来输入所述各个阈值。

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