帶式輸送機智能控制系統(tǒng)分析

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摘要：在實際的煤礦運輸中，帶式輸送機發(fā)揮著主要作用，極大地滿足了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)需要。由于帶式輸送機在高負荷運轉(zhuǎn)和長期處于惡劣環(huán)境的影響下，會出現(xiàn)不同程度的故障和能源浪費，制約了煤礦運輸工作的質(zhì)量和效率。結(jié)合時代的發(fā)展，可以將帶式輸送機和智能化控制系統(tǒng)結(jié)合，不斷優(yōu)化輸送機的運行速度，使其達到降低能耗和磨耗的目的，在充分發(fā)揮變頻器的功能下，幫助煤礦企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：煤礦運輸帶式輸送機智能控制系統(tǒng)

引言

目前在煤礦企業(yè)的生產(chǎn)中，帶式輸送機由于具有運輸效率高、運輸量大和可控制運輸距離的特點，在煤礦生產(chǎn)中被廣泛應用。不過受到井下生產(chǎn)環(huán)境的影響，輸送機會體現(xiàn)出不均勻性，進而出現(xiàn)輕載、空載等現(xiàn)象，井下帶式輸送機仍然保持一定的速度運行時，不僅會出現(xiàn)電能的浪費，而且還會加劇設備的磨損。為此，需要結(jié)合帶式輸送機的運載量，完成對運行速度的智能化控制調(diào)節(jié)，進而保障帶式輸送機的運行效率和質(zhì)量，促進煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1煤量識別控制

在井下帶式輸送機進行煤炭運輸時，帶式輸送機的煤炭運量Q、帶速v和實際功率P三者成正比關系，具體關系如圖1所示。結(jié)合圖1發(fā)現(xiàn)，功率會隨著帶速的提高而提高，且?guī)俨蛔儠r功率隨著運量的增加而增加，不過在實際輸送機的運行中，運量處于變化中，帶速卻處于勻速中，所以無法提高輸送機的功率，造成能源浪費。需要通過煤量識別來完成對帶速的控制，提高設備運行功率。

1.1煤量識別流程在針對輸送機進行智能化控制研究時，需要先對煤量識別功能進行完善，這也是智能化控制系統(tǒng)的重要組成部分。圖2為帶式輸送機的智能控制系統(tǒng)簡圖。為了使井下帶式輸送機精準識別煤炭量及智能化控制，需要利用好視頻識別技術，目前視頻識別技術在煤礦企業(yè)中被廣泛使用，有著整體識別度高的優(yōu)勢。在視頻識別技術的具體應用中，是通過計算機設備完成對視頻中圖像的分析，再通過一定的處理和加工后，實現(xiàn)對圖像視頻的有效識別，幫助煤礦企業(yè)掌握帶式輸送機上煤量的運輸量。通過對視頻圖像進行預處理，會將感興區(qū)域進行特征提取和面積計算，最終得出精確的瞬時煤量。下頁圖3為具體的視頻識別流程。

1.2視頻識別要點分析在實際輸送機的視頻識別運行中，感興趣區(qū)域和煤流區(qū)域是最為關鍵的兩個方面。首先針對感興趣區(qū)域而言，是視頻識別中對帶式輸送機的位置和寬度進行的精確定位，能結(jié)合降低圖像背景的方式，對相關區(qū)域進行精確的識別，以確保對煤炭運輸量的有效識別。其次，將感興趣的區(qū)域作為識別基礎，利用能量、運輸特征和煤流顏色等方面，作為時域和頻域的特點。最后在相關人員對圖像區(qū)域進行具體化的交集運算后，完成對整個煤流區(qū)域面積精準把控[1-2]。

2輸送機梯度調(diào)速智能控制

2.1井下帶式輸送機的梯度調(diào)速上面敘述結(jié)合煤量進行帶式輸送機運轉(zhuǎn)速度調(diào)整的方法，雖然可以起到降低輸送機能耗的目的，不過在降低輸送機磨損問題上的效果并不明顯，且煤量識別過程中，數(shù)據(jù)傳感器容易受到外界各種因素的干擾，從而容易出現(xiàn)輸送機速度調(diào)節(jié)滯后的問題，當煤量增大時帶式輸送機的運轉(zhuǎn)速度沒有發(fā)生變化，會出現(xiàn)不同程度的溢煤和堆煤的問題，這也會加劇輸送機的磨損，降低其使用壽命。為此，下面將提出一種新的調(diào)速控制方式，在煤流量處于A區(qū)域時，如果輸送機的運轉(zhuǎn)速度平穩(wěn)且恒定，在煤炭進入B區(qū)域時，需要將B區(qū)域的輸送機運轉(zhuǎn)速度調(diào)至適合本區(qū)域的運轉(zhuǎn)速度[3]。要結(jié)合煤流量識別結(jié)果和單位長度煤流量來確定輸送機的運行速度，具體煤流量和帶式輸送機的運行速度關系如表1所示。

2.2優(yōu)化模糊控制為了實現(xiàn)對調(diào)速控制流程進行簡化，需要在智能控制系統(tǒng)中利用模糊控制策略，將獲得的信息通過模糊處理后轉(zhuǎn)變?yōu)槟：刂屏浚诶媚：?guī)則和模糊量下實現(xiàn)對模糊推理的完成，模糊控制的流程如圖5所示。為了確保帶式輸送機實現(xiàn)平穩(wěn)調(diào)速，需要將單位長度的煤量Q、輸送機張緊力變化率DF作為模糊輸入量，通過模糊處理器處理后，可以將運行速度v作為輸出量。通過試驗單位長度煤量的變化范圍在0~390kg/m、張緊力變化率的變化范圍在-144~145N/s、輸送機運行速度的變化范圍在0~4.8m/s。

2.3智能調(diào)速控制系統(tǒng)智能輸送機的調(diào)速控制系統(tǒng)如圖6所示，利用輸送傳感器可以對輸送帶的運轉(zhuǎn)速度進行實時監(jiān)控，結(jié)合視頻識別技術對輸送帶上的煤流量情況進行掌握。同時要將輸送帶上的煤流量信息和輸送機的運轉(zhuǎn)速度輸入到力學模型中，利用模糊控制器實現(xiàn)模糊決策，這樣可以輸出和煤流量運行對等的速度命令，然后在變頻器的頻率調(diào)整下，完成對帶式輸送機電機轉(zhuǎn)速的控制，最終完成輸送機的職能階梯調(diào)速。

3工程應用分析結(jié)合某煤礦企業(yè)應用

帶式輸送機智能控制系統(tǒng)的效果分析，該煤礦企業(yè)選擇的設備型號DTL-1200，具體參數(shù)如表2所示。在對輸送機煤流量和運行速度的數(shù)據(jù)進行采集后，可以發(fā)現(xiàn)帶式輸送機運行速度會結(jié)合煤流量的進行階梯調(diào)速，在煤流量變化小時輸送機運行速度基本保持不變，在煤流量增加時則階梯增加或者降低設備的運行速度。其次，在進行試驗檢測中發(fā)現(xiàn)帶式輸送機的單位輸送煤量最大值可達到額定值的80%，且在利用智能控制系統(tǒng)后，并未出現(xiàn)溢煤和堆煤等問題，在結(jié)合輸送帶的運輸煤量進行梯形調(diào)整運行速度后，可以滿足煤礦企業(yè)的發(fā)展需要。最后，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計，帶式輸送機的高速和低速累積運行時間為12min，而中速運行的累積時間能達到98min，這說明智能控制系統(tǒng)在應用中主要保持中速運轉(zhuǎn)，另一方面，通過中速運轉(zhuǎn)既可以實現(xiàn)煤炭的運輸要求，也可以降低輸送帶和變頻機的設備磨損，同時也能提高設備的壽命和減低能耗，在積極應用智能控制系統(tǒng)后后，促進了煤礦企業(yè)的健康發(fā)展。

4井下帶式輸送機智能控制系統(tǒng)的優(yōu)勢及應用前景

首先，在應用智能控制系統(tǒng)的優(yōu)勢中，既可以提高煤炭輸送的效率，也可以降低能耗和設備的磨損，有效落實可持續(xù)的發(fā)展理念。從設備故障率和生產(chǎn)問題上看，在利用智能控制系統(tǒng)后，故障發(fā)生率明顯降低，需要煤礦企業(yè)重視智能控制系統(tǒng)的應用。其次，在智能化控制系統(tǒng)的應用前景上，目前各行各業(yè)的競爭壓力都十分巨大，對于煤礦企業(yè)而言，國家在能耗上的要求較高，積極使用智能控制系統(tǒng)可以降低能源的浪費，有利于滿足國家構(gòu)架生態(tài)中國的要求下，實現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展，是未來帶式輸送機的主要升級方向。

參考文獻

[1]米迎春.煤礦井下帶式輸送機智能控制系統(tǒng)應用要點探析[J].科學技術創(chuàng)新，2022（4）：53-56.

[2]王飛.煤礦井下帶式輸送機智能控制系統(tǒng)研究[J].煤礦現(xiàn)代化，2021，30（4）：46-48.

[3]宋俊斌.煤礦井下帶式輸送機智能控制系統(tǒng)研究[J].煤礦現(xiàn)代化，2021，30（2）：184-186.

作者:袁德鵬 單位:晉能控股煤業(yè)集團同發(fā)東周窯煤業(yè)有限公司