淺談機(jī)器視覺技術(shù)在選煤廠應(yīng)用的現(xiàn)狀和進(jìn)展

于明明

國家能源新疆能源公司洗選中心烏東選煤廠 新疆烏魯木齊 830027

在選煤廠的生產(chǎn)過程中，諸如高噪音和高煤塵含量等難以避免的問題嚴(yán)重影響了工人的健康。由于缺乏日常保護(hù)，一些工人長時間在惡劣環(huán)境中工作，患有視覺疾病并導(dǎo)致視覺錯誤。機(jī)器視覺可以克服手動錯誤，并且還具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。在一些危險的工作環(huán)境或勞動力難以處理的場合，通常使用機(jī)器視覺而不是人工視覺來確保選煤廠的有效和健康運行。近年來，選煤廠選煤自動化程度不斷提高，機(jī)器視覺技術(shù)因其精度高，智能化程度高而得到廣泛應(yīng)用。

1 機(jī)器視覺技術(shù)應(yīng)用

1.1 煤質(zhì)測定

在選煤廠的生產(chǎn)過程中，煤質(zhì)是評價分選效果的重要指標(biāo)，也是調(diào)整運行條件的關(guān)鍵因素。重介質(zhì)選煤但是，在過去的實際生產(chǎn)過程中，煤質(zhì)信息的測量存在一定的滯后性。重介質(zhì)選煤現(xiàn)場測定潔凈煤灰，首先需要進(jìn)行樣品，粉碎，干燥，樣品制備等工藝，經(jīng)常采用快速灰分法測定灰分，前后至少幾個小時。重介質(zhì)選煤在測量清潔煤灰然后調(diào)整工作設(shè)備參數(shù)后，錯過了最佳時間。重介質(zhì)選煤如果無法在線測量灰分，則無法準(zhǔn)確指導(dǎo)生產(chǎn)[1]。

1.2 重介質(zhì)選煤監(jiān)控系統(tǒng)

重介質(zhì)選煤是一種重力選煤方法，其原理是用密度大小介于凈煤與中煤之間的液體如無機(jī)溶液重懸浮溶液等作為其中的介質(zhì)對煤進(jìn)行分選的一種方法。

1.2.1 采用重介質(zhì)選煤工藝參數(shù)測控系統(tǒng)

重介質(zhì)選煤工藝參數(shù)測控系統(tǒng)在重介質(zhì)選煤中的主要作用是對選煤工藝參數(shù)整個過程中的生產(chǎn)、控制、管理、檢驗集中于一體，實現(xiàn)系統(tǒng)化的操作，在這個過程中會有許多的因素影響工藝系統(tǒng)的運行，其中主要有以下幾個要素：一是介質(zhì)懸浮液中的煤泥含量，二是介質(zhì)懸浮液體自身的密度，三是介質(zhì)容器中的液體高位，四是旋流器入口處的壓力。這幾個因素對工藝系統(tǒng)及工藝參數(shù)具有很大的影響，所以必須對這幾樣因素有合理的控量。

1.2.2 顯示與電視監(jiān)測系統(tǒng)

集中控制室的顯示系統(tǒng)一般采用的是大屏幕墻，可以顯示來自各個控制點的信號，具有穩(wěn)定性強(qiáng)顯示直觀等特點，且使用一體化的處理系統(tǒng)，方便控制人員進(jìn)行操作，電視監(jiān)測系統(tǒng)主要通過多個多方面的監(jiān)控攝像頭實現(xiàn)，這些攝像頭可以防水、防塵，將其安放在各個不同的流程處以及工況條件比較差的地方，實現(xiàn)生產(chǎn)流程全方位的監(jiān)控覆蓋，形成完整的監(jiān)控體系[2]。

1.2.3 采用廣播調(diào)度通信系統(tǒng)

重介質(zhì)選煤自動控制技術(shù)中使用的廣播調(diào)度通信系統(tǒng)是由有線通信、無線通信兩種方式構(gòu)成的，其有專門的控制室，整個系統(tǒng)是由控制室的調(diào)度鍵盤來控制，調(diào)度鍵盤可以通過無線有線相結(jié)合的方式向控制點傳播信號消息，接收點有接收終端，接收終端可以收到通過此方式接收傳來的控制命令，控制室命令的傳播并不是單一的，而是可以同時傳播多條命令，可以進(jìn)行群體呼叫、小組呼叫，控制點與控制點之間的呼叫以及各個操作現(xiàn)場之間的通話，實現(xiàn)多通道的通話，而且在各個控制點上可以將信號消息通過廣播的方式傳播出來。

1.3 煤泥水濃度測定

選煤廠的煤漿濃度直接決定了絮凝劑的添加量。國內(nèi)選煤廠通常使用濃縮罐來測量煤漿水的濃度。該方法具有一定的滯后和低精度。近年來，王峰等學(xué)者利用機(jī)器視覺技術(shù)確定了煤泥水的濃度。由于水和煤泥的反射特征不同，圖像中煤與水之間存在不同的灰色區(qū)間，因此可以通過閾值法分離不同灰度的煤和水，以及煤的面積比。水的面積可以被認(rèn)為是煤泥水的濃度。然而，由于粘泥水容易沉降且狀態(tài)不穩(wěn)定，并且粘泥水的反射對圖像拍攝有一定的阻礙，如何獲得相對穩(wěn)定的狀態(tài)是影響測量精度的重要因素。

1.4 煤倉料位檢測

煤倉是選煤廠不可缺少的煤炭儲存場所。當(dāng)倉庫中的煤滿了時，必須及時停止加煤以防止溢出。目前，有多種方法可以測量煤倉的水平。常用方法包括重錘定位，紅外傳感定位和超聲定位。所有這些方法都具有不能反映煤倉中的實時圖像的共同缺點。如果使用機(jī)器視覺技術(shù)來解決這個問題，也可以實現(xiàn)高精度測量。如文章所述，一些現(xiàn)有的選煤廠已經(jīng)開始使用機(jī)器視覺來測量煤倉水平并取得了良好的效果。具體方法是在煤倉頂部安裝高強(qiáng)度點源。隨著煤材料的高度增加，攝像機(jī)捕獲上升點，提取斑點的高度和面積信息，并引入SIFT和K-means聚類算法，該算法結(jié)合匹配算法解決煤倉煤炭圖像的匹配問題，從而獲得煤倉高度，實現(xiàn)對煤倉水平的實時檢測。新增加，設(shè)備故障檢測，視頻識別（例如刮板機(jī)保護(hù)、分級篩跑粗報警，溜槽堵料報警識別、人員識別，人員定位，故障點自動切換視頻系統(tǒng)等等）多項視頻識別系統(tǒng)在近些年發(fā)展迅速，可以有效提高現(xiàn)場故障識別能力，現(xiàn)有智能化選煤廠建設(shè)過程中必不可少的技術(shù)之一。

2 應(yīng)用前景

2.1 非接觸性測量的特點

選煤廠工作環(huán)境惡劣，噪聲大，故障頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響選煤廠工人的健康和生命安全。重介質(zhì)選煤機(jī)器視覺具有高度適應(yīng)性，可以使用機(jī)器視覺代替人眼長時間在惡劣環(huán)境中工作[3]。

2.2 直觀的特點

與紅外線和超聲波等現(xiàn)有傳感器相比，機(jī)器視覺具有無可比擬的優(yōu)勢。重介質(zhì)選煤通過視覺反映實時條件，可以提高分析測試的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，并且它們是高效和快速的。

2.3 信息量豐富的特點

選煤廠在實際生產(chǎn)過過程中一些比較有經(jīng)驗的人員可以根據(jù)其自身經(jīng)驗積累，對設(shè)備的狀態(tài)利用經(jīng)驗進(jìn)行分析。重介質(zhì)選煤如果在結(jié)合之前的經(jīng)驗應(yīng)用到機(jī)器視覺技術(shù)當(dāng)中，就可以觀察到更微妙的變化，為了實現(xiàn)對選煤廠的有效控制通過計算機(jī)技術(shù)可以將這些變化以及重介質(zhì)選煤通過數(shù)字量化。

3 結(jié)語

機(jī)器視覺技術(shù)的優(yōu)勢顯著，受到國內(nèi)外眾多專家學(xué)者的關(guān)注。重介質(zhì)選煤但是，現(xiàn)階段仍存在許多不可避免的問題，因此需要對該技術(shù)的進(jìn)一步研究。重介質(zhì)選煤相信隨著計算機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)的進(jìn)一步提高，隨著自動控制領(lǐng)域的要求和選煤廠控制技術(shù)的提高，機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用將具有更廣闊的前景。