CN115027903A - 一种用于皮带运输机的实时监控和排障装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于设备运行状态监测领域，提供了一种用于皮带运输机的实时监控和排障装置，包括机器人本体、主控单元、能源模块、检测组件以及无线通讯模块。机器人能实时检测轨道附近的设备及环境，并将信息传输到远程操控中心，工作人员能实时地了解检测到的信息，并可向机器人发送控制指令。本发明的机器人检测结果稳定，无需人员到现场检测，节省了人工；机器人能在危险情况时快速到达现场，获得现场数据和信息。

Description

一种用于皮带运输机的实时监控和排障装置

技术领域

本发明涉及设备运行状态监测的技术领域，特别是涉及一种用于皮带运输机的实时监控和排障装置。

背景技术

在煤炭生产过程中，皮带运输机作为重要的煤炭运输设备，应用十分广泛，然而在皮带运输机运行过程中，需要对环境状态：如现场粉尘浓度、有毒有害气体和可燃性气体含量、环境温、湿度等；设备状态：托辊温度异常、皮带机故障音频定位、电机减速机振动异常、皮带跑偏、撕裂撕边等；安全行为：自动识别现场违规作业、非法人员入侵等不安全动作等进行识别和检测，避免巨型异物、煤流量过载、托辊损坏、皮带损伤等事故，造成设备甚至人员的重大损失。

另一方面，在皮带运输机的巡检与维护中，巡检工人对皮带机进行实时检测和维修时会面临巨大风险，且采煤过程要求皮带机***不能随时或长时间停车。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于皮带运输机的实时监控和排障装置，既具有人工巡检的灵活性和智能性，同时也克服和弥补了人工巡检中存在的一些缺陷和不足，可以实现对皮带运输机进行实时监控和排障，保证煤炭运输线的稳定运行，从而提高生产效率，是智能化和无人化巡检技术的发展方向，具有广阔的应用前景的用于皮带运输机的实时监控和排障装置。

本发明的一种用于皮带运输机的实时监控和排障装置，包括机器人本体、主控单元、能源模块、用于检测设备及周围环境的检测组件以及与远程操控中心进行数据交换的无线通讯模块；

用于皮带运输机的实时监控和排障装置与托辊温度监测***间存在信息交互，所述托辊温度监测***为基于红外热像的托辊温度监测模块，所述托辊温度监测***固定于托辊架。所述托辊温度监测模块利用红外热像仪采集红外图像，对采集的带式输送机红外图像进行处理，通过对托辊区域的温度信息分析并进行故障预警，同时将获取的信息传递于所述用于皮带运输机的实时监控和排障装置的所述主控单元、以及远程操控中心。

所述托辊温度监测模块利用红外热像仪采集运输设备红外图像，对采集的带式输送机红外图像进行处理：利用垂直和水平投影截取托辊所在区域；采用基于连通分量的长短轴比和面积信息对图像边缘进行过滤，消除对上述截取图像进行边缘检测形成的伪边缘，保留托辊的真实边缘；利用形态学闭运算连接托辊边缘缝隙，通过边界跟踪获得托辊闭合轮廓并进行种子区域填充，实现托辊区域的自动分割；最后通过对托辊区域的温度信息分析并进行故障预警。

所述用于皮带运输机的实时监控和排障装置的主控单元、能源模块、检测组件以及无线通讯模块均安装于所述机器人本体上；所述的主控单元接收来自远程操控中心的命令，控制机器人本体在轨道上的移动，执行相关命令和动作；所述机器人本体包括车体单元，所述车体单元包括运动驱动模块以及滑轮组、充电仓；所述运动驱动模块驱动滑轮组于轨道上滚动；通过滑轮组的弹性元件设置使车体稳定行驶；充电仓具有清扫、充电功能。

进一步地，所述壳体包括其周侧开设的圆环形槽轨，壳体呈“冂”字形，以避免所述壳体在行驶过程中与行驶轨道支撑结构干涉。所述车体单元可以行驶于包裹其中的轨道上。所述检测组件包括检测模块和滑动块，所述检测模块与所述滑动块滑动连接，所述滑动块滑移于所述圆环形槽轨内。所述壳体还包括一段与所述圆环形槽轨相切直线导轨，所述检测模块可在滑动块和所述直线导轨衔接处连贯滑动，进而在所述直线导轨上移动。滑块的滑移、检测模块相对滑块和直线导轨的滑动增加了所述检测模块检测范围。

输煤皮带机两侧均布置轨道，即轨道成环形，环形轨道上设置一组所述用于皮带运输机的实时监控和排障装置，对置行驶，对同一段皮带的两侧同时进行监测。

进一步的，轨道两端具有多组检测拨片，当所述机器人经过时，所述检测拨片发送实时信号于所述主控单元，用于判断一对所述机器人同步性。

进一步的，轨道末端具备充电桩，机器人实时监测电量情况和当前位置与充电桩距离，依据自主回充策略，自主导航至充电桩，并自动与充电桩通信启动充电。

机器人能源模块为无线充放电装置，所述能源模块置于所述壳体上部，与“冂”字形上表面形成充电仓，所述充电仓可供滑动于此的检测模块充电供能。

电池容量为7AH，无线充电模块采用100W磁共振原理模组，充电时长3H。可实现充电距离感应检测、负载变化自调节等功能。当机器人巡检完毕需要进行充电时，回到充电桩时会触发到位开关，确认位置后会向充电桩发送开启充电的信号，充电桩此时开启充电，当机器人充满电后，会向充电桩发送停止充电的信号。

进一步地，所述检测模块包括工业相机，以及摄像头、温度传感器、湿度传感器、烟雾、粉尘传感器、AI摄像头、含氧量传感器中的至少一种。

进一步地，所述充电仓上端内表面设置自动清扫装置，当所述检测模块包括摄像头时，所述滑动块在所述驱动齿轮组的驱动下滑动至所述壳体上端，所述自动清扫装置对摄像头进行清洁工作。

进一步地，所述机器人还包括灭火器，所述灭火器固定在所述机器人本体上。

进一步的，所述主控单元包括保障***，包括：

异物识别***，在带式输送机负载情况下，所述用于皮带运输机的实时监控和排障装置的所述检测模块滑移到所述直线导轨最上端，对输送物进行检测，利用工业相机采集的皮带图像中存在的锚杆异物，采用双边滤波和分段线性变换算法分别进行图像去噪和图像增强预处理；采用选代自适应阅值分割法进行图像二值化处理；基于连通分量外接矩形的长宽比进行锚杆异物的形状识别，完成锚杆异物目标的检测和识别；

煤流量监测***，所述用于皮带运输机的实时监控和排障装置的所述检测模块滑移到所述直线导轨最上端，对输送物进行检测，通过二维激光雷达获得煤流上截面轮廊，通过速度传感器测得速度信息，然后由煤流截面面积和速度信息积分求得煤流量；

皮带监测***，当皮带运输机在带负载的情况下，当接收到托辊温度监测模块检测到异常信息，所述用于皮带运输机的实时监控和排障装置的所述检测模块滑移到所述滑块上，利用皮带损伤监测***对下层输送带进行实时监测；当皮带运输机在停机或空载的检测情况下，所述用于皮带运输机的实时监控和排障装置的所述检测模块滑移到所述直线导轨最上端，对皮带进行检测，利用皮带损伤监测***对皮带运输机的皮带进行检测。

其中，所述基于机器视觉信息的皮带损伤在线监测***在带式输送机负载情况下，利用工业相机采集的皮带图像中存在的裂缝，采用双边滤波和直方图均衡化分别进行图像滤波和图像增强预处理；采用选代自适应阅值分割法进行图像二值化处理；基于连通分量的形态学区域特征去除小面积杂点噪声，完成裂缝目标的检测和识别；

所述基于机器视觉信息的皮带损伤在线监测***在带式输送机停机或空载情况下，利用线结构光图像采集***读取输送带线结构光图像，对图像进行裁剪和灰度化增强处理，提取线结构光中心线，拟合计算优化中心线线条后分割中心线图像连通域根据所得连通域及连通域数目确定皮带裂缝是否发生，同时确定皮带裂缝发生精确位置。

与现有技术相比本发明的有益效果为：利用机器视觉传感器实时采集皮带运输机运行中的各种数据信息，计算机通过一定的算法对相关数据信息进行处理，对出现巨型异物、煤流量过载、托辊损坏、皮带损伤等常见问题进行判断及分析，最后制定其故障类型的判定依据，当皮带运输机出现这些特征故障时，计算机会针对皮带运输机故障类型对驱动电机制定相应的安全保障控制决策，从而保障皮带运输机的安全生产，同时最大程度的减少故障、检测引起的停机时段。

附图说明

图1是本发明实施例提供的用于皮带运输机的实时监控和排障装置的工作示意图；

图2是图1中的用于皮带运输机的实时监控和排障装置在轨道上运行的主视图；

附图中标记：1、用于皮带运输机的实时监控和排障装置；2、用于皮带运输机的实时监控和排障装置；3、侧托辊；4、主托辊；5、上输送带；5’、下输送带；6、滑动块；7、圆环形槽轨；8、驱动模块驱动驱动齿轮组；9、弹簧；10、第二稳定滑轮；11、环形轨道；12、第一驱动轮；13、直线导轨。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

如图1所示，一种用于皮带运输机的实时监控和排障装置的工作方式，包括一对对称布置的机器人1、机器人2，所述用于皮带运输机的实时监控和排障装置包括主控单元、能源模块、用于检测设备、周围环境的检测组件、与远程操控中心进行数据交换的无线通讯模块(图中均未示出)；上输送带5、下输送带5’；以及上输送带5两侧的侧托辊3、下端的主托辊4。

所述机器人1上配置的检测组件对机器人1中间的所述上输送带5、下输送带5’进行监测，分别具有监测视角α1、α2。

主控单元接收来自远程操控中心的命令，控制机器人1在轨道11上移动、执行相关命令和动作。能源模块给机器人1上的主控单元、无线通讯模块等提供电源。无线通讯模块与主控单元连接，其用于把检测组件检测到的信息以及机器人自身状态信息发送给远程操控中心，以及接收来自远程操控中心的动作指令，进而控制整个机器人1的具体操作。

本实施例的机器人1穿梭在轨道11上，能对轨道11附近的设备及环境进行实时的检测，并将检测到的信息通过无线通讯模块传输到远程的操控中心，工作人员在操控中心即可实时地了解设备及其周围环境的具体情况，并可向机器人1发送指令，控制其具体操作动作。

相比于采用人工巡检，本发明的机器人检测结果稳定，操作人员只需在远程操控中心控制，无需到现场检测，节省了人工；同时，机器人能在发生火灾等危险情况下深入到现场中进行检测。和地面移动巡检机器人相比较，本发明的机器人具有快速高效的优点，且不受地面特征制约。

所述机器人本体包括车体单元，所述车体单元包括运动驱动模块以及滑轮组、充电仓；所述运动驱动模块驱动滑轮组于轨道11上滚动；通过滑轮组的弹性元件设置使车体稳定行驶；充电仓具有清扫、充电功能。

用于皮带运输机的实时监控和排障装置与托辊温度监测***间存在信息交互，所述托辊温度监测***为基于红外热像的托辊温度监测模块，所述若干组托辊温度监测***均匀分布，于托辊架(图中均未示出)。所述托辊温度监测模块利用红外热像仪采集红外图像，对采集的带式输送机红外图像进行处理，通过对托辊区域的温度信息分析并进行故障预警，同时将获取的信息传递于所述用于皮带运输机的实时监控和排障装置的所述主控单元、以及远程操控中心。

所述托辊温度监测模块利用红外热像仪采集运输设备红外图像，对采集的带式输送机红外图像进行处理：利用垂直和水平投影截取托辊所在区域；采用基于连通分量的长短轴比和面积信息对图像边缘进行过滤，消除对上述截取图像进行边缘检测形成的伪边缘，保留托辊的真实边缘；利用形态学闭运算连接托辊边缘缝隙，通过边界跟踪获得托辊闭合轮廓并进行种子区域填充，实现托辊区域的自动分割；最后通过对托辊区域的温度信息分析并进行故障预警。

进一步地，所述滑轮组包括第一驱动轮12、第二稳定滑轮10组。所述第一驱动轮12安装于所述车体单元的壳体上，并且，由所述操控中心控制所述驱动模块对所述第一驱动轮12进行驱动。所述壳体包括其周侧开设的圆环形槽轨7，壳体呈“冂”字形，以避免所述壳体在行驶过程中与行驶轨道11支撑结构干涉。所述车体单元可以行驶于包裹其中的轨道11上。所述第二稳定滑轮10组包含两个对置的第二稳定滑轮10。所述第二稳定滑轮10与弹簧9一端固定连接，所述弹簧9另一端固定连接于所述壳体内侧；所述第二稳定滑轮10组与所述轨道11两侧滚动摩擦，所述弹簧9压紧所述第二稳定滑轮10组，与轨道11的侧面保持紧密接触。

进一步的，所述检测组件包括检测模块和滑动块6，所述检测模块与所述滑动块6滑动连接，所述滑动块6滑移于所述圆环形槽轨7内，滑块的滑移与检测模块相对滑块的滑动增加了所述检测模块检测范围。所述滑动块6内侧与驱动齿轮啮合，所述驱动齿轮间隔排列在壳体内部，由所述驱动模块驱动驱动齿轮组8，驱动齿轮组8接力驱动所述滑动块6在所述槽轨7滑动。所述驱动齿轮组8间隔小于所述滑动块6弧度角即可。优选的，所述驱动齿轮组8间隔1/5圆弧，所述滑动块6弧度角为120°。所述壳体还包括一段与所述圆环形槽轨7相切直线导轨13，所述检测模块可在滑动块6和所述直线导轨13衔接处连贯滑动，进而在所述直线导轨13上移动。滑动块6的滑移、检测模块相对滑动块6和直线导轨13的滑动增加了所述检测模块检测范围。

进一步地，所述轨道11为工字形4#角钢，管带机整体结构复杂，为了检测的更加全面，需要在管带机两侧均布置轨道11，即轨道11成环形，环形轨道11上设置一组所述机器人，对置行驶，对同一段皮带的两侧同时进行监测。

进一步的，轨道11两端具有多组对称设置的检测拨片，当所述机器人经过时，所述检测拨片发送实时信号于所述主控单元，用于判断一对所述机器人同步性。

进一步的，轨道11末端具备充电桩，机器人实时监测电量情况和当前位置与充电桩距离，依据自主回充策略，自主导航至充电桩，并自动与充电桩通信启动充电。

机器人能源模块为无线充放电装置，所述能源模块置于所述壳体上部，与“冂”字形上表面形成充电仓，所述充电仓可供滑动于此的检测模块充电供能。

电池容量为7AH，无线充电模块采用100W磁共振原理模组，充电时长3H。可实现充电距离感应检测、负载变化自调节等功能。当巡检机器人巡检完毕需要进行充电时，回到充电桩时会触发到位开关，确认位置后会向充电桩发送开启充电的信号，充电桩此时开启充电，当巡检机器人充满电后，会向充电桩发送停止充电的信号。

进一步地，所述检测模块包括工业相机，以及摄像头、温度传感器、湿度传感器、烟雾、粉尘传感器、AI摄像头、含氧量传感器中的至少一种。

进一步地，所述充电仓上端内表面设置自动清扫装置，当所述检测模块包括摄像头时，所述滑动块6在所述驱动齿轮组8的驱动下滑动至所述壳体上端，所述自动清扫装置对摄像头进行清洁工作。优选的，所述清扫装置包括包裹弹性填充物的超细纤维镜头布，当所述摄像头在所述滑动块6带动，滑动至所述自动清扫装置下方时，由于填充物的厚度，镜头布高度低于所述摄像头，弹性驱使下镜头布擦拭经过的摄像头，实现简单自洁效果。

进一步地，所述机器人还包括灭火器，所述灭火器固定在所述机器人本体上。

进一步地，每一所述车体单元上安装有至少一滑轮组，每一滑轮组包括两个分布在轨道11两侧的第二稳定滑轮10，所述滑轮组中至少一个是第一驱动轮12，所述滑轮组吊挂于机器人运行轨道11的上表面，所述每一组滑轮组中的三个滑轮的间隔小于轨道11的宽度。

进一步的，所述主控单元包括保障***，包括：

异物识别***，在带式输送机负载情况下，所述用于皮带运输机的实时监控和排障装置的所述检测模块滑移到所述直线导轨最上端，对输送物进行检测，利用工业相机采集的皮带图像中存在的锚杆异物，采用双边滤波和分段线性变换算法分别进行图像去噪和图像增强预处理；采用选代自适应阅值分割法进行图像二值化处理；基于连通分量外接矩形的长宽比进行锚杆异物的形状识别，完成锚杆异物目标的检测和识别；

煤流量监测***，所述用于皮带运输机的实时监控和排障装置的所述检测模块滑移到所述直线导轨最上端，对输送物进行检测，通过二维激光雷达获得煤流上截面轮廊，通过速度传感器测得速度信息，然后由煤流截面面积和速度信息积分求得煤流量；

皮带监测***，当皮带运输机在带负载的情况下，当接收到托辊温度监测模块检测到异常信息，所述用于皮带运输机的实时监控和排障装置的所述检测模块滑移到所述滑块上，利用皮带损伤监测***对下层输送带进行实时监测；当皮带运输机在停机或空载的检测情况下，所述用于皮带运输机的实时监控和排障装置的所述检测模块滑移到所述直线导轨最上端，对皮带进行检测，利用皮带损伤监测***对皮带运输机的皮带进行检测。

其中，所述基于机器视觉信息的皮带损伤在线监测***在带式输送机负载情况下，利用工业相机采集的皮带图像中存在的裂缝，采用双边滤波和直方图均衡化分别进行图像滤波和图像增强预处理；采用选代自适应阅值分割法进行图像二值化处理；基于连通分量的形态学区域特征去除小面积杂点噪声，完成裂缝目标的检测和识别；

所述基于机器视觉信息的皮带损伤在线监测***在带式输送机停机或空载情况下，利用线结构光图像采集***读取输送带线结构光图像，对图像进行裁剪和灰度化增强处理，提取线结构光中心线，拟合计算优化中心线线条后分割中心线图像连通域根据所得连通域及连通域数目确定皮带裂缝是否发生，同时确定皮带裂缝发生精确位置。

优选的，当机器人1采集到的实时信号，通过无线通讯模块传输到远程的操控中心前，所述主控单元对采集到的信息进行比较分析。可选的，将两机器人得到的信息进行比对，当监测到的对称布置的所述工作组件3采集的信息、两侧环境监测信息偏差大于预设阈值和/或当监测到的对称布置的所述工作组件3采集的信息、两侧环境监测信息与预设的标准值偏差大于预设阈值，则判定当前监控段工况异常。

如图1至图2所示，本发明所实现的主要功能为：本发明的用于皮带运输机的实时监控和排障装置与托辊温度监测***间存在信息交互，对轨道11附近的设备及环境进行实时的检测，并将检测到的信息通过无线通讯模块传输到远程的操控中心。工作人员在操控中心即可实时地了解设备及其周围环境的具体情况，并可向机器人发送指令，控制其具体操作动作，例如根据监测工况、充电以及清扫需要对所述滑动块6的位置、所述检测模块位置进行调整、根据监测区段需要对车体单元进行轨道行驶驱动。

用于皮带运输机的实时监控和排障装置与托辊温度监测***间存在信息交互，所述托辊温度监测***为基于红外热像的托辊温度监测模块，所述若干组托辊温度监测***均匀分布于托辊架(图中均未示出)。所述托辊温度监测模块利用红外热像仪采集红外图像，对采集的带式输送机红外图像进行处理，通过对托辊区域的温度信息分析并进行故障预警，同时将获取的信息传递于所述用于皮带运输机的实时监控和排障装置的所述主控单元、以及远程操控中心。

本发明采用分级检测思想。首先由于煤矿带式输送机工作区粉尘多，光照变化剧烈随机性大，对于基于几何特征和光照校正进行阈值的检测方法的影响行很大。基于线结构光图像的检测方法在一定程度上降低了恶劣环境的影响，明显提高了检测方法的可靠性；

其次，由于输送带上由于摩擦产生的热量差异比较小，运输期间发生监测数据的显著差异时更需加以重视。因此需要红外检测对负载情况下的设备进行实时监控，一旦检测到明显数据异动则采用更为精确的检测方式进行进一步判断，提高检测可靠性，同时最大程度减少因检测或故障造成的停机/空载工况，提升生产效率。

以下描述用于皮带运输机的实时监控和排障装置的工作过程：

当皮带输送机处于负载情况下，用于皮带运输机的实时监控和排障装置与托辊温度监测***间存在信息交互。

所述用于皮带运输机的实时监控和排障装置的所述检测模块滑移到所述直线导轨最上端，对设备进行异物识别和煤流量监测。

异物识别***对输送物进行检测，利用工业相机采集的皮带图像中存在的锚杆异物，采用双边滤波和分段线性变换算法分别进行图像去噪和图像增强预处理；采用选代自适应阅值分割法进行图像二值化处理；基于连通分量外接矩形的长宽比进行锚杆异物的形状识别，完成锚杆异物目标的检测和识别；

煤流量监测***通过二维激光雷达获得煤流上截面轮廊，通过速度传感器测得速度信息，然后由煤流截面面积和速度信息积分求得煤流量。

所述托辊温度监测模块利用红外热像仪采集运输设备红外图像，对采集的带式输送机红外图像进行处理：利用垂直和水平投影截取托辊所在区域；采用基于连通分量的长短轴比和面积信息对图像边缘进行过滤，消除对上述截取图像进行边缘检测形成的伪边缘，保留托辊的真实边缘；利用形态学闭运算连接托辊边缘缝隙，通过边界跟踪获得托辊闭合轮廓并进行种子区域填充，实现托辊区域的自动分割；最后通过对托辊区域的温度信息分析并进行故障预警。

所述故障预警判断步骤包括：

一定时间阈值内，当仅其中一组托辊温度监测模块监测到：同一组内的左右侧托辊3的温度数据差值大于第一阈值，则判断监测到的侧托辊3存在故障，所述托辊温度监测模块发送交互信息至主控单元，所述主控单元控制一对用于皮带运输机的实时监控和排障装置移动到问题段托辊处，所述检测模块滑移到所述异常工况左右侧托辊3两侧合适位置进行检测识别。当识别到左右侧托辊3工位不对称或滚动速率差异则判定托辊故障，远程操控中心接受到故障信息后操控紧急停机并报警通知工作人员进行维护操作；当同一组内的左右侧托辊3的温度数据差值大于第二阈值，则判断监测到的侧托辊3存在故障，发送故障信号至远程操控中心，紧急停机(所述时间阈值、第一阈值、第二阈值根据实际工况进行适应性设置，第一阈值＜第二阈值)；

一定时间阈值内，当仅其中一组托辊温度监测模块监测到：同一组内的左右侧托辊3或主托辊4的温度数据，与预设标准温度差值相应的大于第三阈值、第四阈值，则判断监测到的侧托辊3或主托辊4存在故障，所述托辊温度监测模块发送交互信息至主控单元，所述主控单元控制一对用于皮带运输机的实时监控和排障装置移动到问题段托辊处，所述检测模块滑移到所述异常工况托辊两侧合适位置进行检测识别。当识别到托辊与上下游的托辊姿态不同或滚动速率存在差异则判定托辊故障，远程操控中心接受到故障信息后操控紧急停机并报警通知工作人员进行维护操作；同一组内的左右侧托辊3或主托辊4的温度数据，与预设标准温度差值相应的大于第五阈值、第六阈值，则判断监测到的侧托辊3或主托辊4存在故障，并发送故障信号至远程操控中心，紧急停机(所述预设标准温度、第三阈值、第四阈值、第五阈值、第六阈值根据实际工况进行适应性设置，通常情况下所述预设标准温度为正常工况下相应温度均值，第三阈值＜第五阈值，第四阈值＜第六阈值)；

一定时间阈值内，当上下游的托辊依次收集到异常监控信息，且与预设标准温度差值大于第七阈值则判断皮带出现撕裂/跑偏故障。所述托辊温度监测模块发送交互信息至主控单元，所述主控单元控制一对用于皮带运输机的实时监控和排障装置移动到问题段托辊处，所述检测模块滑移到所述滑块上，利用皮带损伤监测***对下层输送带进行实时监测。所述基于机器视觉信息的皮带损伤在线监测***在带式输送机负载情况下，利用工业相机采集的下输送带5’图像中存在的裂缝，采用双边滤波和直方图均衡化分别进行图像滤波和图像增强预处理；采用选代自适应阅值分割法进行图像二值化处理；基于连通分量的形态学区域特征去除小面积杂点噪声，完成裂缝目标的检测和识别。当识别到下输送带5’存在撕裂，远程操控中心接受到故障信息后操控紧急停机并报警通知工作人员进行维护操作；当上下游的托辊依次收集到异常监控信息，且与预设标准温度差值大于第八阈值则判断皮带出现撕裂/跑偏故障，并发送故障信号至远程操控中心，紧急停机(所述第七阈值、第八阈值根据实际工况进行适应性设置，第七阈值＜第八阈值)。

当皮带输送机处于停机/空载情况下，所述用于皮带运输机的实时监控和排障装置1对称设于两侧轨道11上，所述检测模块滑移到所述直线导轨13最上端。利用线结构光图像采集***读取输送带线结构光图像，对图像进行裁剪和灰度化增强处理，提取线结构光中心线，拟合计算优化中心线线条后分割中心线图像连通域根据所得连通域及连通域数目确定皮带裂缝是否发生，同时确定皮带裂缝发生精确位置。并将获取的信息传递于所述用于皮带运输机的实时监控和排障装置的所述主控单元、以及远程操控中心。

本发明利用机器视觉传感器实时采集皮带运输机运行中的各种数据信息，计算机通过一定的算法对相关数据信息进行处理，对出现巨型异物、煤流量过载、托辊损坏、皮带损伤等常见问题进行判断及分析，最后制定其故障类型的判定依据，当皮带运输机出现这些特征故障时，计算机会针对皮带运输机故障类型对驱动电机制定相应的安全保障控制决策，从而保障皮带运输机的安全生产；分级检测判断思想，进一步提高检测可靠性，同时最大程度减少因检测或故障造成的停机/空载工况，提升生产效率。

本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

以上所述仅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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于皮带运输机的实时监控和排障装置，其特征在于包括机器人本体、主控单元、能源模块、用于检测设备及周围环境的检测组件以及与远程操控中心进行数据交换的无线通讯模块，所述检测组件包括检测模块；所述用于皮带运输机的实时监控和排障装置与托辊温度监测***间存在信息交互。

2.如权利要求1所述的一种用于皮带运输机的实时监控和排障装置，其特征在于，当皮带输送机处于负载情况下，用于皮带运输机的实时监控和排障装置与托辊温度监测***间存在信息交互。

3.如权利要求2所述的一种用于皮带运输机的实时监控和排障装置，其特征在于，所述主控单元包括保障***，所述保障***包括异物识别***和煤流量监测***。

4.如权利要求1所述的一种用于皮带运输机的实时监控和排障装置，其特征在于，当皮带输送机处于负载情况下，所述托辊温度监测***利用红外热像仪采集运输设备红外图像，对采集的带式输送机红外图像进行处理，通过对托辊区域的温度信息分析进行故障预警。

5.如权利要求4所述的一种用于皮带运输机的实时监控和排障装置，其特征在于，所述故障预警步骤包括：一定时间阈值内，当仅有一组托辊温度监测模块监测到：同一组内的左右侧托辊3的温度数据差值大于第一阈值，则判断监测到的侧托辊3存在故障，所述用于皮带运输机的实时监控和排障装置及所述检测模块移动到问题段托辊两侧合适位置进行检测识别；当识别到故障信息则紧急停机并报警处理；当同一组内的左右侧托辊3的温度数据差值大于第二阈值，则判断监测到的侧托辊3存在故障，发送故障信号至远程操控中心，并紧急停机。

6.如权利要求4所述的一种用于皮带运输机的实时监控和排障装置，其特征在于，所述故障预警步骤包括：一定时间阈值内，当仅一组托辊温度监测模块监测到：同一组内的左右侧托辊3或主托辊4的温度数据，与预设标准温度差值相应的大于第三阈值、第四阈值，则判断监测到的侧托辊3或主托辊4存在故障，所述用于皮带运输机的实时监控和排障装置及所述检测模块移动到问题段托辊两侧合适位置进行检测识别；当识别到托辊与上下游的托辊姿态不同或滚动速率存在差异则判定托辊故障，紧急停机并报警处理；同一组内的左右侧托辊3或主托辊4的温度数据，与预设标准温度差值相应的大于第五阈值、第六阈值，则判断监测到的侧托辊3或主托辊4存在故障，并发送故障信号至远程操控中心，紧急停机。

7.如权利要求4所述的一种用于皮带运输机的实时监控和排障装置，其特征在于，所述故障预警步骤包括：一定时间阈值内，当上下游的托辊依次收集到异常监控信息，且与预设标准温度差值大于第七阈值则判断皮带出现撕裂/跑偏故障，所述用于皮带运输机的实时监控和排障装置及所述检测模块移动到问题段托辊两侧合适位置进行检测识别；利用工业相机采集的下输送带5’图像中存在的裂缝，当识别到下输送带5’存在撕裂，紧急停机并报警处理；当上下游的托辊依次收集到异常监控信息，且与预设标准温度差值大于第八阈值则判断皮带出现撕裂/跑偏故障，并发送故障信号至远程操控中心，紧急停机。

8.如权利要求3所述的一种用于皮带运输机的实时监控和排障装置，其特征在于，当皮带输送机处于停机/空载情况下，所述用于皮带运输机的实时监控和排障装置1对称设于两侧轨道11上，所述检测模块滑移到直线导轨13最上端；利用线结构光图像采集***读取输送带线结构光图像，对图像进行裁剪和灰度化增强处理，提取线结构光中心线，拟合计算优化中心线线条后分割中心线图像连通域，根据所得连通域及连通域数目确定皮带裂缝是否发生，同时确定皮带裂缝发生精确位置；并将获取的信息传递于所述用于皮带运输机的实时监控和排障装置的所述主控单元、以及远程操控中心。

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