湛江港（集团）股份有限公司 524000
摘要：带式输送机是煤矿生产的重要设备之一，可以实现长距离、大运量、连续运输。受采煤工作面地质变化及采集设备不稳定的影响，煤炭的产量会产生波动。这导致带式输送机输送量具有极大的不均衡性，对带式输送机的安全运行及智能控制产生很大影响。输送量大，会加剧输送带磨损和撕裂、溢煤、洒煤等现象发生；输送量小，会造成资源浪费。因此，有效测量带式输送机输送量，对带式输送机的安全运行及智能控制具有重要意义。
关键词：矿用；带式输送机；输送量；测量
1带式输送机输送量测量方法现状
带式输送机输送量测量方法可分为接触式测量法和非接触式测量法。接触式测量法通过测量单位有效称量段的煤料质量，与带速相乘得出瞬时输送量，一段时间内瞬时输送量的积分为该段时间内带式输送机的输送量。非接触式测量法通过测量单位长度内煤料体积，与煤料密度、带速相乘得出带式输送机的输送量。接触式测量法主要是电子胶带秤测量法，非接触式测量法包括核子胶带秤法、超声波式测量法、激光CCD（电荷耦合器件）图像测量法及激光扫描测量法。
1.1电子胶带秤测量法
电子胶带秤测量法使用的设备主要有称重框架、称重传感器、速度传感器和工控机等。当煤料从秤体通过时，输送带和称重托辊作用于称重传感器，得到单位称重参数的压力信号，同时速度传感器同步检测到输送带的瞬时速度信号，将2个信号转换为模拟电压或电流，经传输电缆和数据通信接口输送到地面工控机进行计算处理。
采用电子胶带秤测量法时，输送量Ｑ12计算公式为
式中：v为超声波的速度；T1为超声波往返时间。超声波速度与传播介质有关，空气密度、湿度、温度等都会对其产生影响，此外，超声波测距仪的测量准确度较低，也会导致测得的煤料高度误差较大。因此，超声波测距测量法很少作为主要的输送量测量技术，一般作为辅助性测量技术，用来监测有煤、无煤及煤多、煤少的情况。
1.4激光CCD图像测量法
激光CCD图像测量法也称为激光CCD相机轮廓测量法，是基于机器视觉技术的测量方法。该测量方法采用CCD相机作为观测器件，将激光投射到煤料表面，产生漫反射，并得到煤料图像。对得到的图像进行处理，利用计算机软件建立煤料三维模型，从而得到煤料体积，实现带式输送机输送量的测量。采用激光CCD图像测量法时，输送量Ｑ12计算公式为
式中V（T1，T2）为T1～T2时段内煤料的体积。目前激光CCD图像测量法在国内已有成熟产品，相关文献利用同一测量面中上、下双视点的CCD相机测得煤料轮廓，测量准确率在96％以上。因为煤矿光照条件不佳，对煤料图像采集有很大影响，而且，图像处理时间较长，算法复杂，所以激光CCD图像测量法速度较慢。
1.5激光扫描测量法
激光扫描测量法的基本原理与超声波测距法相似，但测量精度更高。其测量过程主要包括定向、测角、扫描和测距。激光扫描仪发出高精度、高频率的点激光，经反射棱镜反射，形成一定角度的扫描光束，获得扫描光束范围内煤料与发射中心的距离值，结合时间、相对输送带的位置可计算出煤料三维坐标数据。再结合输送带带速得到煤料的点云，经过对点的标定及函数拟合得到煤料截面轮廓。由三角形面积累计方法或梯形面积累计方法得到煤料截面积Ｓ（T），则激光扫描测量法测得的输送量Ｑ12为Ｑ12＝ρ∫υ（T）Ｓ（T）ｄT（6）
相关资料通过激光扫描法建立堆积体积测量模型，并用VissualC++和OpenGL函数完成软件设计和三维重建，实验结果精度较高，测量速度快。相关资料采用激光扫描测量法对带宽为200ｍｍ、带速为0.5～1.5m/s的槽型带式输送机输送量进行测量，数据重复性和相关性达到98%以上。
1.6对比分析
对目前常用的测量方法进行对比分析可知，电子胶带秤测量法测量精度最高，但对日常维护和使用要求比较高，稳定性较差。激光扫描测量法和激光CCD图像测量法的精度和稳定性较好，但易受煤料粒度和密度的影响。
2输送量测量方法的发展趋势
2.1提高测量精度
提高测量精度的方法包括采用性能更好的测量设备、对设备的日常使用和维护进行严格要求、不断优化数据处理算法等。
2.2提高抗干扰性
煤矿恶劣环境对各种测量设备会产生一定影响。为了有效避免环境对测量结果的影响，使得这些测量方法具有更强的抗干扰能力，可采用特殊测量设备，如防爆防抖高速CCD相机等。
2.3提高适应性
为了减少测量误差，适应不同的煤矿环境及输送量的大小，可将多种方法结合使用。比如双目视觉技术采用2个激光CCD摄像头，减小输送带上大块煤对测量结果的影响。此外，激光扫描测量法可和超声波测距测量法相结合，解决利用单一光线或声波进行测量时误差较大的问题。
参考文献
[1]王娜,程延海,潘家保,etal.矿用带式输送机的设计[J].煤矿机械,2012(7): 10-11.
[2]陈茂林.矿用带式输送机控制,监测和保护系统研究[J].能源与节能, 2019,161(02):131-132.
论文作者:余湛
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/15
标签：测量论文; 激光论文; 带式输送机论文; 超声波论文; 图像论文; 输送带论文; 称重论文; 《防护工程》2019年10期论文;