CN108986118A - 一种全尾砂膏体搅拌均质性在线监测系统与使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全尾砂膏体搅拌均质性在线监测系统与使用方法，属于矿山充填技术领域。该系统包括搅拌系统、图像获取及分析系统、反馈调节系统，搅拌系统设有连续式搅拌机等组件；图像获取及分析系统设有摄像机及图像分析软件等组件；反馈调节系统包括判定及调节等功能模块。该装置通过在连续式搅拌机出料口，添加图像获取装置，并将获取的图像进行分析判定，实现对膏体均质性实时监测及调控。基于该技术可建立生产远程监控，实现膏体充填的精细化制备。

Description

一种全尾砂膏体搅拌均质性在线监测系统与使用方法

技术领域

本发明涉及矿山充填技术领域，特别是指一种全尾砂膏体搅拌均质性在线监测系统与使用方法。

背景技术

在矿山充填领域中，基于连续式搅拌机制备均质性良好的膏体是一种常见充填技术，一定浓度的尾砂浆进入连续式搅拌机后，通过添加胶结剂、粗骨料及改性剂，在连续式搅拌机作用下搅拌均质，获得流动性良好且充填强度高的优质膏体。

目前基于连续式搅拌机制备膏体的充填工艺普遍存在如下问题：(1)膏体制备质量波动大；(2)膏体均质性检测困难，常规的流动性及压力测试滞后性严重；(3)制备好的膏体均质性波动大，致使充填质量无法保证；(4)无法形成有效的均质性监测，造成膏体搅拌过程无法实现快速调控。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种全尾砂膏体搅拌均质性在线监测系统与使用方法。该系统及方法基于图像分析，一方面实现了对搅拌过程的远程监控，另一方面该方法通过对搅拌质量转换成图片灰度分布标准偏差，真正实现了对膏体搅拌均质性评价的数字化。

该系统包括搅拌系统、图像获取及分析系统、反馈调节系统，搅拌系统设有连续式搅拌机；图像获取及分析系统设有摄像机及图像分析软件；反馈调节系统包括判定及调节功能模块；图像获取及分析系统连接搅拌系统，反馈调节系统通过图像获取及分析系统的数据对搅拌系统进行调节。

搅拌系统中的连续式搅拌机一端连接物料入料端，另一端为膏体出料端，其中，物料入料端为尾砂浆、胶凝材料及添加剂等的入料口。

图像获取及分析系统包括摄像机、计算机及图像分析软件等，其中，摄像机安装在连续式搅拌机膏体出料端，对准拍摄制备好后的膏体表观视频；计算机及图像分析软件用于存储数据，将摄像机拍摄的图像转换成图片，并且进行图片灰度分布标准偏差计算。

反馈调节系统用于调取图像获取及分析系统中计算得到的不同时间点图片灰度分布标准偏差，显示随时间变化的标准偏差散点图，并判定标准偏差是否超出稳定范围。

其中，调取不同时间点图片灰度分布标准偏差的时间间隔为8-15s；标准偏差散点图为以时间为X轴，标准偏差为Y轴，相邻点之间X轴增量为8-15s。

稳定范围是指连续两个及以上监测点的标准偏差不超过0.7-0.8，否则断定为膏体搅拌均质性差。

该全尾砂膏体搅拌均质性在线监测系统的使用方法，包括步骤如下：

1)图片获取：通过安设在连续式搅拌机膏体出料端的摄像机获取物料图像，并将图像按8-15s间隔分割成图片；

2)图片处理：将步骤1)中分割好的图片导入到图像分析软件中，分析图片灰度分布，并计算图片灰度分布标准偏差；

3)均质判断：利用步骤2)中获得的图片灰度分布标准偏差建立以时间为X轴、标准偏差为Y轴的标准偏差散点图，根据散点图的Y值变化作为膏体是否均质的判断标准。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案完全解决了矿山膏体搅拌均质性监测问题。该方法实现了对目前矿山主流的连续式膏体搅拌设备进行可视化、数字化搅拌质量监测，具有自动化程度高、速度快、实用性强，可为矿山膏体充填料浆制备质量控制提供技术指导，具有重要的实用价值和理论意义。适用于有色、黑色、贵金属、稀有金属等各种采用胶结充填的矿山企业。

附图说明

图1为本发明的全尾砂膏体搅拌均质性在线监测系统与使用方法示意图；

图2为本发明全尾砂膏体搅拌均质性在线监测系统与使用方法所涉及装备与系统图。

其中：1-尾矿浆；2-胶凝材料；3-摄像机；4-图片分割；5-图像分析软件；6-反馈调节系统；7-图像获取及分析系统；8-搅拌系统。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种全尾砂膏体搅拌均质性在线监测系统与使用方法。

如图2所示，该系统包括搅拌系统8、图像获取及分析系统7、反馈调节系统6，搅拌系统8设有连续式搅拌机；图像获取及分析系统7设有摄像机3及图像分析软件5；反馈调节系统6包括判定及调节功能模块；图像获取及分析系统7连接搅拌系统8，反馈调节系统6通过图像获取及分析系统7的数据对搅拌系统8进行调节。

如图1所示，该系统的应用方法大致如下：

1)图片获取：尾矿浆1和胶凝材料2等进入连续式搅拌机，通过安设在连续式搅拌机膏体出料端的摄像机3获取物料图像，并将图像按8-12s间隔进行图片分割4；

2)图片处理：将步骤1)中分割好的图片导入到图像分析软件5中，分析图片灰度分布，并计算图片灰度分布标准偏差；

3)均质判断：利用步骤2)中获得的图片灰度分布标准偏差建立以时间为X轴、标准偏差为Y轴的标准偏差散点图，根据散点图的Y值变化作为膏体是否均质的判断标准。

下面结合具体实施例予以说明。

实施例1

某矿全尾砂比重较小(γ＝2.11)，-37μm为55.7％，属细粒含量高的尾砂，全尾砂含泥质成分较高，均质化制备难。矿山选用深锥浓密机+两级连续式搅拌+柱塞泵组合的充填工艺流程，由于矿山对搅拌均质性缺乏有效监控手段，经常出现搅拌不均造成充填质量不达标，甚至部分团块未打散造成堵管事故。通过采用上述一种全尾砂膏体搅拌均质性在线监测系统与使用方法，先在二级搅拌机出料口安装摄像机，拍摄视频传输至控制中心，控制中心计算机按照10s左右间隔完成图像分割成图片，并利用图像分析软件对图片完成灰度分布统计，利用统计学公式计算出灰度分布标准方差。将灰度分布标准方差与时间的关系函数输入充填控制中心的反馈调节系统，并设定稳定范围为2，稳定值为0.75。当连续出现2个点其灰度分布标准方差大于等于0.75时，控制中心出现预警，并反馈搅拌机系统强化搅拌，例如提高搅拌速度、减小充填流量以延长搅拌时间。当连续出现5个点其灰度分布标准方差大于等于0.75时，充填作业停止并查找原因，解决后再继续。

采用此发明技术后，充填搅拌车间可实现无人化，大大降低了人工成本，并提高了监控效率。由于该技术解决膏体制备质量的在线监测难题，建立了充填车间远程监控网络，提高了膏体制备质量，实现了膏体的精细化制备。该发明涉及的设备及技术成熟，应用简单方便，为矿山带来可观的经济效益。

实施例2

某矿山尾砂采用全尾砂+粗骨料胶结充填，全尾砂通过浓密机浓密脱水，脱水后的尾砂、水泥、粗骨料一起加入两段连续式搅拌机。通过采用上述一种全尾砂膏体搅拌均质性在线监测系统与使用方法，在搅拌卸料口位置安装图像获取装置，获取制备好的膏体图像特征，并反馈到控制中心，在控制中心完成对图像的分析及相应的现场调控。一般情况下由于膏体中加入了粗骨料，制备的膏体其图像特征的灰度分布标准方差比无出骨料膏体大。通过前期的标定试验结果，设定图像获取间隔为15s，设定稳定范围为2，稳定值为0.8。当监测到连续出现2个点其灰度分布标准方差大于等于0.8时，控制中心出现预警，并反馈搅拌机系统强化搅拌，工作人员加强现场管理。

采用此发明技术后，提升了充填过程自动化管理水平，代替了现场工人频繁取样的劳动。另一方面，由于该图像监测技术具有可靠性高、实时监测等优点，提高了制备的膏体质量，保证了充填料浆的高质量制备。该技术具有耗能低、快速精准、自动化水平高等优势，可以降低了充填管理成本。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种全尾砂膏体搅拌均质性在线监测系统，其特征在于：包括搅拌系统、图像获取及分析系统、反馈调节系统，搅拌系统设有连续式搅拌机；图像获取及分析系统设有摄像机及图像分析软件；反馈调节系统包括判定及调节功能模块；图像获取及分析系统连接搅拌系统，反馈调节系统通过图像获取及分析系统的数据对搅拌系统进行调节。

2.根据权利要求1所述的全尾砂膏体搅拌均质性在线监测系统，其特征在于：所述搅拌系统中的连续式搅拌机一端连接物料入料端，另一端为膏体出料端，其中，物料入料端为尾砂浆、胶凝材料及添加剂的入料口。

3.根据权利要求1所述的全尾砂膏体搅拌均质性在线监测系统，其特征在于：所述图像获取及分析系统包括摄像机、计算机及图像分析软件，其中，摄像机安装在连续式搅拌机膏体出料端，对准拍摄制备好后的膏体表观视频；计算机及图像分析软件用于存储数据，将摄像机拍摄的图像转换成图片，并且进行图片灰度分布标准偏差计算。

4.根据权利要求1所述的全尾砂膏体搅拌均质性在线监测系统，其特征在于：所述反馈调节系统用于调取图像获取及分析系统中计算得到的不同时间点图片灰度分布标准偏差，显示随时间变化的标准偏差散点图，并判定标准偏差是否超出稳定范围。

5.根据权利要求4所述的全尾砂膏体搅拌均质性在线监测系统，其特征在于：所述调取不同时间点图片灰度分布标准偏差的时间间隔为8-15s；标准偏差散点图为以时间为X轴，标准偏差为Y轴，相邻点之间X轴增量为8-15s。

6.根据权利要求4所述的全尾砂膏体搅拌均质性在线监测系统，其特征在于：所述稳定范围是指连续两个及以上监测点的标准偏差不超过0.7-0.8，否则断定为膏体搅拌均质性差。

7.根据权利要求1所述的全尾砂膏体搅拌均质性在线监测系统的使用方法，其特征在于：包括步骤如下：

1)图片获取：通过安设在连续式搅拌机膏体出料端的摄像机获取物料图像，并将图像按8-15s间隔分割成图片；

2)图片处理：将步骤1)中分割好的图片导入到图像分析软件中，分析图片灰度分布，并计算图片灰度分布标准偏差；

3)均质判断：利用步骤2)中获得的图片灰度分布标准偏差建立以时间为X轴、标准偏差为Y轴的标准偏差散点图，根据散点图的Y值变化作为膏体是否均质的判断标准。