基于机器视觉的矿井提升系统高速钢丝绳智能在线检测装置 .pdfVIP

基于机器视觉的矿井提升系统高速钢丝

绳智能在线检测装置

摘要：

基于机器视觉的矿井提升系统高速钢丝绳智能在线检测装置是运用AI高速

识别技术，采用先进的数字化视频技术、AI图像智能识别技术，通过智能识别摄

像仪和AI算法，在不减速、不停机的情况下实时监视和识别钢丝绳的状态，对

细小的断丝、捻距、磨损、锈蚀等异常状态进行照片抓拍、自动录像，精准定位

钢丝绳位置，并且能够第一时间识别出来，并发出报警，自动生成检测报告，给

煤矿精准检修、评估钢丝绳使用寿命提供了可靠依据，大大提高煤矿安全监管，

提高安全生产、降低安全事故的发生，为提升系统保驾护航，系统实现了提升系

统的信息化、数字化和智能化水平。

关键词：人工智能；智能分析；线扫相机；钢丝绳在线检测；智能检修。

0、引言

运输是矿井的动脉，提升则是咽喉，这充分体现了矿井提升运输系统在矿井

工作过程中的重要性。矿井提升运输是采煤过程中的重要环节，井下个工作面采

掘下来的煤或矸石、人员的升井，材料、设备的运送，均需要通过提升运输系统

来完成。所以提升系统安全、可靠、稳定运行是保障煤矿的日常生产，矿工人身

安全的前提条件。矿方同样重视，每天安排检修设备检查，钢丝绳人工查看等，

但每天的检修耗时、耗力，而且影响生产和人员升井，人员在井筒内检修，安全

风险也比较大，因此基于机器视觉的矿井提升系统高速钢丝绳智能在线检测装置

应运而生，该系统能有效解决钢丝绳安全隐患，并且在生产过程中就完成了检修

工作，真正实现了钢丝绳在线检测和智能检修。

1、系统研究背景及意义

近年来，主、副井提升系统用于煤炭提升使用，在矿井生产运行中起到非常

重要的作用。煤矿的主、副井提升运输系统具备全自动运行功能，但仍需安排岗

位工值岗，观察提升系统的运行，防止出现异常情况。提升系统的钢丝绳首绳是

矿山生产流程中重要的组成部分，也是提升机的关键承载构件，其运行环境复杂，

日常维护困难，一旦发生故障会引起停产或人员伤亡的严重事故。长期以来，提

升系统首绳系统的巡检工作主要依靠人工进行定时排查，日常检测主要依赖的是

“目视、手摸、卡尺量”，人工目测方法可靠性差效率低下，花费大量人力，无

法做到高效检测。显性损伤要靠检测技术人员良好的经验和判断力才可能发现，

隐性损伤则很难查到。靠传统检测方法也无法定量描述在用钢丝绳的损伤情况，

更为严重情况是：尽管钢丝绳的使用性能始终处于不可逆的衰变当中，但日常维

护中却无法准确衡量这种衰变达到的严重程度，当剩余承载能力接近极限从而引

发安全事故。因此一套能高效、精准的钢丝绳在线监测装置迫在眉睫。

1.

系统概述

借助机器学习和计算机视觉技术，通过机器完成提升机首绳、尾绳各种外部

状态分析、检测及预警，可完全替代人工查绳。系统投入后，将实现提升机首尾

绳全生命周期分析、存档及管理，将大幅提高提升机查绳验绳效率和质量，节约

日常检修时间，降低职工劳动强度，并进一步推进煤矿行业的智能化建设，提升

煤矿行业的生产效率和管理水平，推进煤矿智能化生产。

1.

系统功能

提升机钢丝绳首绳实时检测数据（含图像、位置）、历史检测数据（含图像、

位置）、状态变化趋势等，数据存储不少于1年。通过大数据分析、处理，可

形成捻距、断丝数量识别统计报告、直径测量数值报告、钢丝绳磨损锈蚀等级报

告、其他各种损伤视图检测报告等，可自动生成检测报告和趋势图，检测报告和

趋势图可以Word、PDF、Excel等文件形式导出打印。

1.

系统详细设计

4.1系统结构及组成

基于机器视觉的提升机高速首绳智能检测系统采用分布式结构，主要由移动

巡检装置、精密轨道、运动控制器及驱动器图处理工作站，交换机、工程师操作

站、高速AI相机、补光灯组成。系统能够实时在线检测提升机首绳断丝、跳丝

变形、锈蚀等外观缺陷，具备纬编计数、高精度直径测量、捻距测量等功能。

4.2移动巡检装置

采用对称设计，2套移动巡检装置运行于精密导轨上，通过预设，自动运行

至检测区域进行检测。具有动作重复精度高，精度可到毫米级。通过自带高精度

图像传感器进行图像抓拍、钢丝绳直径测量等。同时由于采用了多个高速线扫相

机，可实现钢丝绳多角度拍摄，保证检测无死角。

高速线扫相机用于拍摄高速连续图像，用于进行钢丝绳捻距、断丝、锈蚀等

外观缺陷的检测，高精度外径测量仪用于测量钢丝绳直径。移动巡检装置由高精

度外径测量仪，高速