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摘要：为解决煤矿工作面刮板机断链系统智能监控，本文介绍了一种基于图像识别技术的智能监控系统，系统采用最新的人工图像智能分析技术、图像处理技术，通过智能图像分析处理工业相机拍摄到的画面，结合强大的数据处理算法，系统能够监控查看刮板机运输链条的具体情况，如出现拉斜和断链的时候，系统能够以最佳的方式发出告警和为客户提供有用信息，从而能够更加有效安全的协助值班人员处理危机，保障煤矿提升系统的正常运行。

关键字：图像识别；刮板机；工业相机

一、引言

随着煤矿开采技术的发展，自动化和智能化综采的理念也在逐步深化，在实际生产过程中，由于开采装备信息感知水平低以及智能化水平低，目前的工作面自动化仍在以集中监控为主，不能实现开采装备工作状态的准确判断、自适应调节以及协同工作，并没有真正实现工作面的自动化和智能化。本项目针对工作面、两超前、胶带输送机机头进行全方位视频监控、采煤机的状态识别与跟踪、液压支架支护状态监控、运输系统（刮板输送机）大块煤识别以及采煤机危险区域人员禁入等技术进行多年研究，设计了本系统。

系统除了具备传统的图像监视及自动跟机切换功能，还具备智能识别分析功能，使工作面刮板机视频监控系统的智能化得到了极大地提升和挖掘，系统还可以对采煤机的工作状态进行识别，可以识别采煤机滚筒与液压支架护帮板的碰撞和割顶。可以识别液压支架的支护状态，能智能判断支护展开、收起状态是否正确。支护状态异常时，进行报警联动。可以对人员准确实时识别，人员进入采煤机周边的危险区域或预置的禁入区域，触发联动报警。识别刮板运输机上的大块，识别出大于设定尺寸的大块后发出预警信息，提醒工作人员提前做好处置措施，减少工作面停机的概率[1]。

二、设计依据

设计和制造应符合适用的中国最新版国家标准（GB）或在国际范围内被接受的具有不低于下列标准的标准。在井筒中和井下必须使用防爆设备。

《煤矿安全规程》2016

《煤炭工业矿井设计规范》2015

《爆炸性气体环境用电气设备 第1部分：通用要求》GB 3836.1

《爆炸性气体环境用电气设备 第2部分：隔爆型“d”》 GB 3836.2

《爆炸性气体环境用电气设备 第4部分：本质安全型“i”》GB 3836.4

《煤矿监控系统主要性能测试方法》MT/T 772-1998

《煤矿信号设备通用技术条件》MT287-92

《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要》求MT209-90

《煤矿通信、自动化产品型号编制方法和管理办法》MT/T286-1992

《煤矿用信息传输装置通用技术条件》MT/T899－1999

按照国家标准有关规定设计、制造、检验、确保产品质量达到国家标准。

三、项目设计原则

1、充分考虑现场具体需求和现场实际情况；

2、采用开放的设计理念，兼容多个厂家、多种规格的综采设备；

3、系统具有高度的可靠性和工作的连续性，最大限度地减少各方面的维护工作量；

4、系统可扩展性及兼容性很强，使用方便；

5、识别算法可以进化升级和扩展；

6、合理的性能价格比。

四、系统具体设计

刮板机断链在线监测系统主要由矿用隔爆兼本安型网络摄像仪（刮板机检测）、矿用隔爆兼本安型红外线灯、客户端计算机及系统软件等组成，用于刮板运输机断链、拉斜及刮板丢失智能分析和报警等。

系统在刮板机尾部安装专用摄像仪和恒流源补光灯，利用图像语义分割技术，对刮板机链条进行边缘提取计算，对链条表面磨损、断链进行智能识别。

识别条件：工业相机能够清晰拍摄到刮板输送机刮板链条；保证摄像机镜头无污渍，作业期间不得有遮挡；保证充足照明，如需照明灯则照明方向与摄像机照向一致，避免出现逆光、反光现象。具体安装方式如下图1：

识别效果：满足识别条件的前提下，最终识别率>90%，识别延迟小于2秒。

输出结果：刮板输送机断链拉斜视频、图片，地面监控系统语音报警信息。

煤矿智能AI图像识别控制系统是以煤矿井下智能摄像仪的实时视频图像数据为基础，以AI图像智能识别技术为核心、以机器深度学习数学模型和报警系统为支撑、以自动化模糊控制技术为手段的智能视频智能控制系统。系统采用先进的数字化视频技术、AI图像智能识别技术及模糊控制技术，利用煤矿井下摄像仪的视频监控图像，监视和识别设备等运行状况，抓拍照片、自动录像、弹屏报警，输出报警信号。系统操作简单，界面友好，可以降低成本， 减少浪费， 提高设备运行寿命，促进安全。

五、应用价值

1、提升监管人员工作效率

以前安全监管人员在调度值班时，眼睛即便一刻不停地盯着大屏幕监控墙，也很难在屏幕上发现问题，系统就像智慧的‘大脑’，可以不知疲倦地帮助其精准地发现问题，从而筑牢矿井的安全防线。

2、增强职工对安全敬畏心理

矿工在工作时好似有一双无形的眼睛在背后进行监管，进一步增强了煤矿职工对安全的敬畏之心，促进了员工良好安全习惯的养成，减少事故发生。

六、结语

图像智能识别技术在煤矿工作面刮板机识别项目的应用，可以丰富现有的图像处理技术，对于提升刮板机运输系统的信息化、智能化及信息化水平，对于辅助降低企业生产和管理费用，提升煤炭矿山企业在社会主义市场经理中的良好形象具有重要的现实意义，值得行业推广[2]。

参考文献

[1]任永强，孟凡平，奂光润，谢良魁.煤矿井下风水管路压力在线监测系统的研究与应用[J].能源与环保，2020，42（10）：150-154.

[2]王海君，谢宝东，李峰光.基于图像识别技术的煤矿井下胶带机智能巡检的研究与应用[J].科技创新导报，2020，17（12）：8-810.

作者简介：王海君，（1983.3），男，汉族，河北玉田人，本科，高级通信工程师，主要从事煤矿自动化、信息化、智能化的研究设计工作。