矿厂皮带AI智能检测系统方案

需求背景

在矿厂矿石的开采过程中，皮带是运输系统的重要组成环节，在矿石运输中起着至关重要的作用。由于开采环境的复杂性，在矿石运输过程中，皮带上经常会混入螺纹钢等异物，容易导致皮带撕裂、转接处堵塞等异常情况，不仅损坏运输系统设备，造成经济成本与时间成本的损失，还会危及作业人员的安全。

2022 年8月，国家矿山安全监察局颁布了《“十四五”矿山安全生产规划》，其中规划的六条重点工程之一就是加快矿山智能化建设工程。而矿石运输安全已成为“智慧矿山” 重要的建设内容。

传统方案主要依靠人工监视皮带运行状态和异物情况。但是人工检测不仅检测误差大，存在安全隐患，加上井下环境的封闭性，人工监视很容易疲劳，不能保证对每条皮带进行全天候监控，一定程度上制约了矿山企业的安全高效生产作业。因此，开发一套快速准确的智能皮带异物检测系统具有重要的实践意义。

解决方案

矿厂皮带AI智能检测系统方案创新采用基于深度学习的视觉分析技术、源信息融合判据模型及软件智能控制技术，自动化监测皮带机运行状态，AI识别皮带异物及皮带撕裂等异常状况，自主联动报警或紧急停机，全天候保障皮带系统的安全可靠运行。

本方案涉及到的功能板块主要包括4个部分：视频采集单元、皮带检测单元、控制单元、人机交互单元。系统功能框图如下：

图1-系统功能框图

1、视频采集单元

视频采集单元是皮带异物检测系统输入的基础，主要负责监控摄像仪硬件的选型、安装和连接，监控视频的实时显示。根据井下实际调研情况，选择合适型号的监控摄像仪，在井下固定位置安装调试，将采集到的输送带监控视频流进行关键帧提取，并连接系统嵌入式计算平台进行后续处理；视频显示是将监控摄像仪采集到的井下视频流实时显示在用户界面上，便于用户查看和记录。                    

本系统通过计算机视觉技术，对皮带运输的矿石流进行自动检测，当出现对应类别异物时，异物识别系统会绘制异物信息框并输出报警信号。整体检测方案如图2所示。

图2-皮带异物检测示意图

2、皮带检测单元

皮带异物检测系统利用基于深度学习的目标检测算法对皮带异物进行识别，通过算法与智能核心板高度集成化，实现矿用皮带视频智能识别异物摄像仪的前端化与精准高速化，从而打破地面后端服务器处理与分析矿井图像的局限化和空间物理化，全面实现皮带输送过程中异物识别的高、精、尖与小型化。通过智能分析生成的异物类别与位置信息，可以减少工作人员负担，提高皮带运输系统的工作效率。

图3-系统异物识别算法结果图

3、控制单元

通过开发皮带异物智能化检测程序，实现皮带异物检测系统软件与硬件的联动控制，保障系统安全稳定的运行。视频流异物检测流程如图所示。

图4-视频流异物检测流程

4、人机交互单元

为了使皮带异物检测系统能够更直观显示检测结果，集中控制各项功能，根据现场应用需求，开发实现人机交互客户端，其中包括三个模块：登陆验证、状态显示以及日志管理，可实现对异物检测结果的可视化、存储以及管理等操作。

图5-软件加载与启动界面