矿用皮带运输机大煤块检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种矿用皮带运输机大煤块检测装置,属于矿用监测技术领域。

背景技术：

随着我国煤炭产业的不断发展，矿井下煤炭运输趋向于高速化、皮带化。皮带运输机已成为各个煤矿运煤的主要工具。煤炭运输过程中，可能发生大煤块堆煤、锚杆插入并撕裂皮带等异常情况，易对运输机造成损伤，为井下安全生产带来一定的隐患。目前，针对皮带机异常检测的方法主要是通过人工检测和传感器检测的方式，但这些检测方法存在工作效率低，且不能及时控制其他相关部件以达到及时作出反应保护皮带的目的。

技术实现要素：

针对现有技术存在的一些问题，本实用新型提供一种矿用皮带运输机大煤块检测装置，该装置能够及时检测到皮带上的大煤块并及时作出反应，有效地防止皮带堆煤、保护皮带，提高工作效率。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种矿用皮带运输机大煤块检测装置，包括图像采集模块、图像处理模块、通讯网络模块和输出控制模块；

所述图像采集模块与图像处理模块连接，用于对皮带上的煤块进行图像采集，并将采集的图像数据传送到图像处理模块；

所述图像处理模块与输出控制模块连接，还通过通讯网络模块与上位机连接，用于对接收的图像信息进行分析和处理，并在识别出大煤块后控制输出控制模块的状态切换，用于通过通讯网络模块与上位机进行交互通信；

所述输出控制模块用于控制皮带运输机的驱动电机的工作状态。

所述图像采集模块采用500万星光级1/2.7”cmosicr红外阵列筒型网络摄像机。

所述图像处理模块的核心采用stm32f767芯片。

所述通讯网络模块具有rs485标准接口和rj45标准接口。

该大煤块检测装置，通过图像采集模块对皮带上的煤块进行实时的图像采集，实现全天候的监控，图像处理模块对采集的图像进行分析和处理，并在判断出存在大煤块或其它大尺寸异物时控制输出控制模块进行状态切换，从而可以控制运输机的驱动电机由运行状态切换到停机状态，能有效的防止皮带堆煤情况，也能避免异物对设备造成的损伤。该装置反应速度快，不仅优化了控制系统，而且能有效保护皮带，且能提高工作效率。图像处理模块还能将异常情况通过通讯网络模块进行上报，以使上位机侧进行及时的示警，便于监控管理人员及时了解现场情况。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图；

图2是本实用新型中通讯网络模块的电路图；

图3是本实用新型中与通讯网络模块连接的rj45标准接口的电路图；

图4是本实用新型中与通讯网络模块连接的rs485标准接口的电路图；

图5是本实用新型中输出控制模块电路图。

图中：1、图像采集模块，2、图像处理模块，3、通讯网络模块，4、输出控制模块，5、上位机，6、控制回路。

具体实施方式

下面对本实用新型作进一步说明。

如图1至图5所示，一种矿用皮带运输机大煤块检测装置，包括图像采集模块1、图像处理模块2、通讯网络模块3和输出控制模块4；

所述图像采集模块1与图像处理模块2连接，用于对皮带上的煤块进行图像采集，并将采集的图像数据传送到图像处理模块2；

所述图像处理模块2与输出控制模块4连接，还通过通讯网络模块3与上位机5连接，用于对接收的图像信息进行分析和处理，并在识别出大煤块后控制输出控制模块4的状态切换，用于通过通讯网络模块3与上位机5进行交互通信，图像处理模块2发能向上位机5进行现场参数和报警信号的发送，上位机5能向图像处理模块2发送相应设定参数及进行远程控制；

所述输出控制模块4用于控制皮带运输机的驱动电机的工作状态。具体地，输出控制模块4根据图像处理模块2的控制可输出2路开关量信号的给现场的控制回路6，从而可以便于联动控制与运输机相关设备的运行情况。

所述图像采集模块1采用500万星光级1/2.7”cmosicr红外阵列筒型网络摄像机，其最高分辨率可达2560×1440@25fps，采用exir点阵式红外灯技术,照射距离最远可达30米，icr红外滤片式自动切换,实现真正的日夜全天候监控。

所述图像处理模块2的核心采用stm32f767芯片。该芯片采用六级流水线，自带指令和数据cache、集成双精度硬件浮点计算单元(dpfpu)和dsp指令，具有512kbsram、1024kbflash，具有1个10/100m以太网mac控制器、1个摄像头接口等；通讯网络部分支持rs485接口及rj45接口，可以很方便的接入到井下的通信网络中。

所述通讯网络模块3具有rs485标准接口和rj45标准接口。

图像经采集后，进入到图像处理模块(stm32f767芯片)中开始进行处理，图像预处理主要采用灰度化技术。检测到区域的图像为三通道rgb图像，首先需要对图像进行灰度化，将彩色图转换为灰度图，对于任意一个像素点，其转换公式为：igray＝ir×0.299+ig×0.587+ib×0.114，再对图像进行滤波处理以去除图像中的噪点、小煤块和其它无关的干扰。通过上位机5对检测区域进行划分，下位机程序开始进行分析区域的初始化，通过三帧差-vibe算法对灰度图提取分析，该算法结合了三帧差法及vibe算法的优点，其中vibe计算量小、算法简单，可以准确的提取运动目标图像，三帧差算法将视频流中相邻两帧或相隔几帧图像的两幅图像的像素值相减，并对相减后的图像进行阈值化来提取图像中的运动区域，两种算法的结合能够更好、更快的识别出煤块的图像，结合图像分割技术，对数据进行采集分析后，可对小于一定阈值的大煤块进行剔除，从而判断出是否有大煤块的存在，满足条件后图像处理模块(stm32f767芯片的两个管脚的电平发生变化，从而控制继电器的动作，完成输出控制，同时将数据通过通讯网络上传到上位机5继续报警、记录等处理。

如图2至图4所示，通讯网络模块3采用lan8720a作为以太网信号的控制，lan8720a是一款低功耗的10/100m以太网phy层芯片，支持通过rmii接口与以太网mac层通信，可通过自协商的方式与目的主机最佳的连接方式，支持auto-mdix自动翻转功能。图中rmii_txd0、rmiii_txd1、rmii_rxd0、rmii_rxd1、rmii_crs_dv、rmii_ref_clk等管脚直接与stm32f767的io口直连，通过芯片管脚复用功能实现与lan8720a的通信与控制，其中tptx+、tptx、-tprx+、tprx-与rj45接口相连，实现以太网信号的输出；rs485信号的输出不能直接与stm32f767进行直连，因此通过sp3485进行电平转换，输入信号通过120r的匹配电阻对信号进行稳定，输入到sp3485的6、7管脚，1-4管脚直接与stm32f767进行相连，从而实现rs485信号的通信。

如图5所示，为输出控制模块4电路图，其中pe5直接与stm32f767进行相连，上电默认为高电平，q6三极管处于截至状态；当检测到大煤块满足输出条件时，pe5转变为低电平，q6三极管处于导通状态，此时继电器k2处于动作状态，常开/常闭状态发生转变，从而实现输出控制。