帶式輸送機智能控制系統分析

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

關鍵詞：煤礦運輸帶式輸送機智能控制系統

引言

目前在煤礦企業的生產中，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，在煤礦生產中被廣泛應用。不過受到井下生產環境的影響，輸送機會體現出不均勻性，進而出現輕載、空載等現象，井下帶式輸送機仍然保持一定的速度運行時，不僅會出現電能的浪費，而且還會加劇設備的磨損。為此，需要結合帶式輸送機的運載量，完成對運行速度的智能化控制調節，進而保障帶式輸送機的運行效率和質量，促進煤礦企業的可持續發展。

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。結合圖1發現，功率會隨著帶速的提高而提高，且帶速不變時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的重要組成部分。圖2為帶式輸送機的智能控制系統簡圖。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中被廣泛使用，有著整體識別度高的優勢。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，實現對圖像視頻的有效識別，幫助煤礦企業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，感興趣區域和煤流區域是最為關鍵的兩個方面。首先針對感興趣區域而言，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，能結合降低圖像背景的方式，對相關區域進行精確的識別，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域進行具體化的交集運算后，完成對整個煤流區域面積精準把控[1-2]。

2輸送機梯度調速智能控制

2.1井下帶式輸送機的梯度調速上面敘述結合煤量進行帶式輸送機運轉速度調整的方法，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，數據傳感器容易受到外界各種因素的干擾，從而容易出現輸送機速度調節滯后的問題，當煤量增大時帶式輸送機的運轉速度沒有發生變化，會出現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速控制方式，在煤流量處于A區域時，如果輸送機的運轉速度平穩且恒定，在煤炭進入B區域時，需要將B區域的輸送機運轉速度調至適合本區域的運轉速度[3]。要結合煤流量識別結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優化模糊控制為了實現對調速控制流程進行簡化，需要在智能控制系統中利用模糊控制策略，將獲得的信息通過模糊處理后轉變為模糊控制量，在利用模糊規則和模糊量下實現對模糊推理的完成，模糊控制的流程如圖5所示。為了確保帶式輸送機實現平穩調速，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智能調速控制系統智能輸送機的調速控制系統如圖6所示，利用輸送傳感器可以對輸送帶的運轉速度進行實時監控，結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速度輸入到力學模型中，利用模糊控制器實現模糊決策，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整下，完成對帶式輸送機電機轉速的控制，最終完成輸送機的職能階梯調速。

3工程應用分析結合某煤礦企業應用

帶式輸送機智能控制系統的效果分析，該煤礦企業選擇的設備型號DTL-1200，具體參數如表2所示。在對輸送機煤流量和運行速度的數據進行采集后，可以發現帶式輸送機運行速度會結合煤流量的進行階梯調速，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現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后，并未出現溢煤和堆煤等問題，在結合輸送帶的運輸煤量進行梯形調整運行速度后，可以滿足煤礦企業的發展需要。最后，通過數據統計，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在應用中主要保持中速運轉，另一方面，通過中速運轉既可以實現煤炭的運輸要求，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后后，促進了煤礦企業的健康發展。

4井下帶式輸送機智能控制系統的優勢及應用前景

首先，在應用智能控制系統的優勢中，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，有效落實可持續的發展理念。從設備故障率和生產問題上看，在利用智能控制系統后，故障發生率明顯降低，需要煤礦企業重視智能控制系統的應用。其次，在智能化控制系統的應用前景上，目前各行各業的競爭壓力都十分巨大，對于煤礦企業而言，國家在能耗上的要求較高，積極使用智能控制系統可以降低能源的浪費，有利于滿足國家構架生態中國的要求下，實現可持續的發展，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應用要點探析[J].科學技術創新，2022（4）：53-56.

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

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

作者:袁德鵬 單位:晉能控股煤業集團同發東周窯煤業有限公司