一种输送带内嵌钢丝绳探伤方法及系统与流程

1.本发明涉及无损探伤技术领域，特别是涉及一种输送带内嵌钢丝绳探伤方法及系统。


背景技术：

2.带式输送机常用于煤矿开采和煤炭生产工作中，被誉为煤矿生产的“咽喉要道”，其安全运行对于生产效率提升意义重大。因为输送带在进行作业时，带内的钢丝绳因疲劳载荷、拉伸压力、老化磨损，钢丝绳输送带在长期使用后易出现各类故障，多数会造成带体强度下降，严重的则会出现人员伤亡，为企业造成极大的损失，一方面传送带的价格昂贵，动辄几十万乃至几百万的价格；另一方面，停机维修也会导致煤矿生产停滞，严重影响经济效益，极端情况下也有可能导致生产事故，造成无法挽回的后果。因此，实现对传送带运行情况的在线监控，及时发现初期故障具有重要意义。其中钢丝绳芯输送带作为带式输送机的牵引和运载构件，具有拉伸强度大、抗冲击好、寿命长、使用伸长小、成槽性好、耐曲挠性好的特点，适于长距离、大运程、高速度输送物料。其由芯胶、钢丝绳、覆盖层和边胶构成，在使用过程中需要通过探伤装置来监控钢丝绳芯输送带，以保证钢丝绳芯输送带正常运行。
3.在上个世纪八十年代，误差反向传播分别在geoffrey hinton，david parker等人的研究中发现，也就是现在的bp算法。能够解决隐含层间的连接权学习问题，并且能够通过数学方法给出演算过程，使得误差反传算法的研究层层深入。在20世纪80年代初中国针对传送带运输机的运行监测研究就已经开展起来，王端义等人针对国外传送带研究做了总结归纳，预测传送带监测将会转向非接触式方向发展；在21世纪初，张春明等人采用了新型激光技术应用在表面检测中来，他们当时调研了国内外表面相关领域的检测研究，创造性的提出了利用线激光进行表面检测，此方法极大提升了缺陷识别效率，但成本代价在当时来说相对较高。
4.目前已有的输送带探伤方案如下：
5.1、实用新型cn215768558u公开了钢绳芯输送带自动监测探伤装置，包括两个对应设置的安装机构。安装机构包括连接柱和滑槽，滑柱顶端的一侧固定连接螺杆，一端贯穿通槽。其重要特点是螺杆的一端螺纹旋合翼形螺母，通过拧松翼形螺母，安装机构的宽度可以根据传送架的宽度进行调节，以适应不同宽度的传送架。尽管与现有技术相比，该实用新型可以通过拧松翼形螺母，安装机构的宽度可以根据传送架的宽度进行调节，以适应不同宽度的传送架，灵活性较高，提高装置的实用性，根据钢绳芯传送带顶端面高度调节探伤传感器的高度，使探伤传感器与钢绳芯传送带顶端面达到最佳距离，以提升检测的精确度，进一步提高装置实用性。
6.2、实用新型cn210392666u公开一种用于传送带实时检视系统，包括托辊监测模块、异物监测模块、行走模块、标记模块、报警模块、机器视觉与热传感模块、多点移动式图像检视与分析子模块、传送带实时仿真模块、视频防抖模块和皮带异物检测算模块；传送带实时仿真模块分别电性连接托辊监测模块、异物监测模块、行走模块、标记模块、报警模块、
机器视觉与热传感模块、多点移动式图像检视与分析子模块，并接收各模块发送的信息进行分析，实时模拟皮带转动的位置状态。该方案针对现有技术的缺陷和不足，提供一种解决煤矿传送带故障初期监测方案。
7.3、实用新型cn211206363u提供一种新型的超声波探伤仪装置，包括检测传送带、输出传送带。检测传送带、输出传送带之间设导料板，检测传送带、输出传送带两端安装在支撑驱动辊上，检测传送带、输出传送带的支撑驱动辊之间设传动装置，检测传送带安装在检测支架上，输出传送带安装在输出支架上，导料板安装在检测支架与输出支架之间，检测传送带外侧设超声波探伤仪，超声波探伤仪上设显示装置、控制开关，超声波探伤仪下端安装在探伤仪支架上，探伤仪支架安装在检测支架下侧，可以大大提高零部件的检测效率，避免人工因疲劳工作而产生的误差。
8.上述方案分别存在以下缺陷：
9.实用新型cn215768558u，过于依靠人力干预操作，因此自动化程度较低。实用新型cn210392666u，由于其依靠移动图像的视频检视，其稳定性会因为视频摄取的质量瑕疵受到影响。实用新型cn211206363u，由于在缺陷的尺寸小于波长时，声波将绕过缺陷而不能反射，因此传送带缺陷检测精准度具有一定局限。
10.此外，现有的探伤装置结构简单，灵活性较差，一般只能对应安装在对应型号的传送架上，导致实用性较低。同时，尽管多数发明装置具有一定技术突破，但是都不能实现无源自主、全范围、全天候、实时在线探伤。


技术实现要素：

11.本发明的目的是提供一种输送带内嵌钢丝绳探伤方法及系统，以实现自动、准确的输送带内嵌钢丝绳探伤。
12.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
13.一种输送带内嵌钢丝绳探伤方法，所述方法包括：
14.获取目标输送带的m路当前帧检测数据；一路当前帧检测数据为一个探伤模组在当前时刻采集的磁场强度数据；所述目标输送带上按照设定方向并排设置m个探伤模组；所述设定方向为与所述目标输送带的输送方向垂直的方向；其中，m为大于0的正整数；
15.分别确定m路所述当前帧检测数据的峰峰值，并根据目标路数据的峰峰值的大小和个数判断目标输送段的内嵌钢丝绳是否存在连接部分干扰；所述目标路数据为任意一路所述当前帧检测数据；所述目标输送段为所述目标路数据对应的所述目标输送带上的区域；
16.若所述目标输送段的内嵌钢丝绳存在连接部分干扰，则采用检测跳变点的方法，确定所述目标输送段的内嵌钢丝绳的连接部分状态；
17.若所述目标输送段的内嵌钢丝绳不存在连接部分干扰，则确定所述目标路数据的信噪比，并根据所述目标路数据的信噪比的大小判断所述目标输送段的内嵌钢丝绳是否存在缺陷可能；
18.若所述目标输送段的内嵌钢丝绳存在缺陷可能，则采用连续小波变换的方法，确定所述目标输送段的内嵌钢丝绳的缺陷信息。
19.本发明还提供一种输送带内嵌钢丝绳探伤系统，所述系统采用上述方法实现，所
述系统包括：
20.m个探伤模组，按照设定方向并排设置于目标输送带上，用于采集所述目标输送带在各个时刻的磁场强度数据，得到m路检测数据；一路所述检测数据为一路当前帧检测数据在时间上的累积；所述设定方向为与所述目标输送带的输送方向垂直的方向；其中，m为大于0的正整数；
21.磁信号分析控制箱，分别与m个所述探伤模组连接，用于根据m路所述检测数据判断所述目标输送带的内嵌钢丝绳是否存在连接部分干扰或缺陷可能，并在所述目标输送带的内嵌钢丝绳存在连接部分干扰时确定连接部分状态，在所述目标输送带的内嵌钢丝绳存在缺陷可能时确定缺陷信息。
22.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
23.本发明提供一种输送带内嵌钢丝绳探伤方法及系统，通过在目标输送带上按照设定方向并排设置m个探伤模组自动采集目标输送带在各个时刻的磁场强度数据作为m路检测数据，并通过确定m路检测数据中的目标路数据的峰峰值及信噪比，基于峰峰值的大小和个数以及信噪比的大小判断目标路数据对应的目标输送段是否存在连接部分干扰或缺陷可能，并在目标输送段的内嵌钢丝绳存在连接部分干扰时，采用检测跳变点的方法确定目标输送段的连接部分状态，在目标输送段的内嵌钢丝绳存在缺陷可能时，采用连续小波变换的方法确定目标输送段的缺陷信息，实现了自动、准确的输送带内嵌钢丝绳探伤。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明提供的输送带内嵌钢丝绳探伤方法的流程图；
26.图2为本发明提供的输送带内嵌钢丝绳探伤方法的整体流程示意图；
27.图3为一帧某路检测数据的波形图；
28.图4为某路基底噪声波形；
29.图5为某路基底噪声波形的差分后波形；
30.图6为某路缺陷干扰波形；
31.图7为某路缺陷干扰波形的差分后波形；
32.图8为第一种中间连接部分波形；
33.图9为第二种中间连接部分波形；
34.图10为第一路典型缺陷信号的原始波形；
35.图11为第一路典型缺陷信号的小波变换后波形；
36.图12为第二路典型缺陷信号的原始波形；
37.图13为第二路典型缺陷信号的小波变换后波形；
38.图14为第三路典型缺陷信号的原始波形；
39.图15为第三路典型缺陷信号的小波变换后波形；
40.图16为本发明提供的输送带内嵌钢丝绳探伤系统的结构图；
41.图17为本发明提供的输送带内嵌钢丝绳探伤系统的安装部署图；
42.图18为本发明提供的输送带内嵌钢丝绳探伤系统的安装示意图；
43.图19为探伤模组的产品实物示意图；
44.图20为定制支架的示意图；
45.图21为实际矿井安装示意图；
46.图22为实施案例1的输送带钢丝绳探测波形图；
47.图23为实施案例1的钢丝绳缺陷波形图；
48.图24为实施案例1的输送带连接接头波形图；
49.图25为实施案例2的输送带钢丝绳探测波形图；
50.图26为实施案例2的钢丝绳缺陷波形图；
51.图27为实施案例2的输送带连接接头波形图；
52.图28为实施案例3的开关除铁器条件下的输送带测试波形图；
53.图29为实施案例3的除铁器开关波形图；
54.图30为实施案例3的输送带缺陷波形图。
55.符号说明：
56.探伤模组-1，磁信号分析控制箱-2，编码器-3，报警器-4，服务器-5。
具体实施方式
57.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
58.本发明的目的是提供一种输送带内嵌钢丝绳探伤方法及系统，以实现自动、准确的输送带内嵌钢丝绳探伤。
59.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
60.本发明利用了金属磁记忆效应探伤。金属磁记忆探伤隶属无损探伤领域，是x射线、超声波、磁粉、涡流、γ射线、渗透(荧光、着色)、磁记忆、漏磁等诸多物理探伤方法中的一类，是一种利用金属磁记忆效应来检测金属材料零部件应力集中、裂纹和划痕、锈蚀的快速无损检测方法。
61.所谓金属磁记忆效应是指：铁磁性金属材料在加工和运行时，由于受载荷和地磁场共同作用，在应力和变形集中区域会发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向，这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后不仅会保留，还与最大作用应力有关。金属构件表面的这种磁状态“记忆”着微观缺陷或应力集中的位置，即所谓的磁记忆效应。当处于地磁场环境中的铁磁性构件受到外部载荷作用时，在应力集中区域会产生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向，该部位会出现磁畴的固定节点，产生磁极，形成退磁场，从而使该部位铁磁金属的导磁率最小，在金属表面形成漏磁场。该漏磁场强度的切向分量hpx具有最大值，而法向分量hpy改变符号并具有零值。这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后依然保留记忆下来。
62.图1为本发明提供的输送带内嵌钢丝绳探伤方法的流程图，图2为本发明提供的输送带内嵌钢丝绳探伤方法的整体流程示意图。如图1及图2所示，本发明提供的输送带内嵌钢丝绳探伤方法包括：
63.步骤s1：获取目标输送带的m路当前帧检测数据；一路当前帧检测数据为一个探伤模组在当前时刻采集的磁场强度数据；所述目标输送带上按照设定方向并排设置m个探伤模组；所述设定方向为与所述目标输送带的输送方向垂直的方向；其中，m为大于0的正整数。
64.步骤s2：分别确定m路所述当前帧检测数据的峰峰值，并根据目标路数据的峰峰值的大小和个数判断目标输送段的内嵌钢丝绳是否存在连接部分干扰；所述目标路数据为任意一路所述当前帧检测数据；所述目标输送段为所述目标路数据对应的所述目标输送带上的区域。
65.步骤s3：若所述目标输送段的内嵌钢丝绳存在连接部分干扰，则采用检测跳变点的方法，确定所述目标输送段的内嵌钢丝绳的连接部分状态。步骤s3相当于图2中的连接部分算法判断。
66.步骤s4：若所述目标输送段的内嵌钢丝绳不存在连接部分干扰，则确定所述目标路数据的信噪比，并根据所述目标路数据的信噪比的大小判断所述目标输送段的内嵌钢丝绳是否存在缺陷可能。步骤s2与步骤s4构成图2中的粗判算法。
67.步骤s5：若所述目标输送段的内嵌钢丝绳存在缺陷可能，则采用连续小波变换的方法，确定所述目标输送段的内嵌钢丝绳的缺陷信息。步骤s5相当于图2中的精判算法。
68.在具体应用中，本发明提出基于gmi磁传感器的输送带内嵌钢丝绳缺陷检测系统，对传送带(即输送带)缺陷的检测采用传感器阵列装置(即探伤模组)，每路传感器能精确测定3根钢丝绳是否有缺陷，整个阵列能完全测定传送带截面缺陷。通过算法处理后，进一步可得到包括缺陷位置和损伤程度等缺陷信息。
69.算法按帧处理数据，每帧数据对应传送带长度大概为25cm，最多检测出3个缺陷，同时给出每个缺陷的损伤程度、缺陷位置。阵列装置还能用于传送带中间连接部分的判定，算法处理后，能精确给出每路传感器测得的连接部分长度，从而可以判定是否有连接异常。
70.下面对上述各步骤进行详细论述。
71.1、粗判算法
72.粗判是对一帧数据进行初步检测，给出无缺陷、存在缺陷可能和存在连接部分干扰三个结果。
73.1.1数据导入
74.选择m路探测模组采集的磁场幅度(单位：纳特nt)数据，对m路每一帧数据进行分析。探测模组一帧的检测距离为25cm左右，一帧某路检测数据的波形图如图3所示，横坐标表示点数(即位置)，纵坐标表示每个点对应的磁场幅度(即磁场强度)。
75.1.2计算最大峰值，判断是否连接部分干扰
76.在本实施例中，所述根据目标路数据的峰峰值的大小和个数判断目标输送段的内嵌钢丝绳是否存在连接部分干扰，具体包括：
77.步骤s21：确定大于设定峰峰值阈值的所述目标路数据的峰峰值的个数。
78.步骤s22：判断所述个数是否大于第一设定阈值。
79.步骤s22：若所述个数大于第一设定阈值，则所述目标输送段的内嵌钢丝绳存在连接部分干扰。
80.步骤s23：若所述个数小于或等于第一设定阈值，则所述目标输送段的内嵌钢丝绳不存在连接部分干扰。
81.在具体应用中，对m路的单帧数据分别计算峰峰值，并与设定的阈值进行对比，由于连接部分引起的磁异常通常幅值较强，且每路传感器幅值差异较小，故统计每路传感器峰峰值大于某一阈值(即设定峰峰值阈值)的个数m，若个数大于设定值thod，判为连接部分干扰，进入步骤2连接部分算法判断，否则进入步骤1.3。
82.1.3计算信噪比，判断有无缺陷
83.在本实施例中，所述根据所述目标路数据的信噪比的大小判断所述目标输送段的内嵌钢丝绳是否存在缺陷可能，具体包括：
84.步骤s41：判断所述目标路数据的信噪比是否大于第二设定阈值。
85.步骤s42：若所述目标路数据的信噪比大于第二设定阈值，则所述目标输送段的内嵌钢丝绳存在缺陷可能。
86.步骤s43：若所述目标路数据的信噪比小于或等于第二设定阈值，则所述目标输送段的内嵌钢丝绳不存在缺陷可能。
87.在具体应用中，对原始数据(目标路数据)进行差分后计算信噪比。对步骤1.2筛选出的每路单帧原始数据进行差分计算，差分计算公式如下：
[0088][0089]
式中：xk表示第k帧的原始数据的横坐标，x
k+1
表示第k+1帧的原始数据的横坐标，f(xk)表示第k帧的原始数据的纵坐标，f(x
k+1
)表示第k+1帧的原始数据的纵坐标，f’(xk)表示差分后的第k帧数据的纵坐标。
[0090]
针对差分处理后得到的一组新的单帧数据，信噪比计算公式为：针对差分处理后得到的一组新的单帧数据，信噪比计算公式为：其中ps和pn分别代表信号和噪声的有效功率。取差分数据绝对值最大值，同时取远离最大值的一组数据的均值作为基底，二者相比作为第一信噪比snr的计算，若大于第二设定阈值thod1，判为有缺陷可能，否则无缺陷。对于有缺陷可能，进入到步骤3精判算法。
[0091]
图4为某路基底噪声波形，图5为某路基底噪声波形的差分后波形，图6为某路缺陷干扰波形，图7为某路缺陷干扰波形的差分后波形。如图4及图5所示，差分以后最大值和基底比值比较小，则可认为无缺陷信号。如图6及图7所示，若选择有缺陷的信号，缺陷信号差分后最大值要远高于临近基底值。
[0092]
2、连接部分算法判断
[0093]
连接部分判定算法采用检测跳变点的方法。
[0094]
在本实施例中，所述采用检测跳变点的方法，确定所述目标输送段的内嵌钢丝绳的连接部分状态，具体包括：
[0095]
步骤s31：分别获取所述目标路数据的前一时段的多帧检测数据和后一时段的多帧检测数据，并与所述目标路数据构成目标路数组；所述前一时段的结束时刻与所述当前时刻连续；所述当前时刻与所述后一时段的开始时刻连续。
[0096]
步骤s32：对所述目标路数组进行多点差分和比较幅值处理，确定前后跳变点位置。
[0097]
步骤s33：根据所述前后跳变点位置确定所述目标输送段的内嵌钢丝绳的连接部分长度。
[0098]
步骤s34：根据所述连接部分长度确定所述目标输送段的内嵌钢丝绳的连接部分状态；所述连接部分状态包括：连接部分正常和连接部分异常。
[0099]
下面分别从获得新数组、跳变点位置计算和每路波形点数计算三部分进行详细论述。
[0100]
2.1获得新数组
[0101]
若此帧数据判为连接部分干扰，适当缓存n帧数据(其中n为大于3的正整数)，以使这组数据可以完全包括连接部分干扰的波形。为了使曲线更加平滑，反映波形整体变化趋势，对每路数据划分为更小的小段，累加处理，得到新的数组。
[0102]
2.2跳变点位置计算
[0103]
对新数组的前后端分别进行跳变点判断，跳变点检测方法采用多点差分，比较幅值的判定方法，从而得到每路传感器的前后跳变点位置。
[0104]
经过适当转换，得到真实前后跳变点位置，两者之差即可得到对应的连接部分长度。由于每路传感器都需要判断，跳变点位置难免会出错，可利用计算出每路传感器的前后跳变点位置，取前后跳变点的各自均值，然后分别计算每路传感器前、后跳变点位置和各自均值的变化率(变化率是跳变点位置减去均值后除以均值)，一般变化率超过30％就认为是异常跳变点，变化率大的调整计算跳变点时设定的阈值(比如0.2，当计算为异常跳变点时可适当降低或提高阈值)，重新计算此路传感器得到新的跳变位置，最多计算两次跳变点。最终输出每路传感器的长度和连接部分位置。
[0105]
2.3每路波形点数计算
[0106]
通过步骤2.2计算，得到每路传感器长度pd(即波形点数)，通过与设定的阈值thod2比较，超过设定阈值的认定为连接部分异常，否则正常。其中，正常连接部分的持续长度，也即点数是事先测到的，即设定阈值范围，如果计算出的长度和此设定阈值范围相比偏大或偏小，即认为连接部分异常。
[0107]
中间连接部分的两种波形图参见图8及图9，从图上能明显看出连接部分幅值要远强于基底噪声，且每路传感器分布较均匀。
[0108]
3、精判算法
[0109]
经过步骤1.3判定后，对可能有缺陷的数据进行精判算法判断。
[0110]
在本实施例中，所述采用连续小波变换的方法，确定所述目标输送段的内嵌钢丝绳的缺陷信息，具体包括：
[0111]
步骤s51：对所述目标路数据进行不同尺度的连续小波变换，得到高频缺陷检测数据和低频缺陷检测数据；所述高频缺陷检测数据对应高频尺度的连续小波变换，所述低频缺陷检测数据对应低频尺度的连续小波变换。
[0112]
步骤s52：将所述高频缺陷检测数据均分为多个高频段数据，将所述低频缺陷检测数据均分为多个低频段数据；所述高频段数据和所述低频段数据的数量相等。
[0113]
步骤s53：分别确定各所述高频段数据和各所述低频段数据的信噪比，并确定最大
信噪比数据。
[0114]
步骤s54：若所述最大信噪比数据为高频段数据，则根据各所述高频段数据的信噪比的大小确定目标输送段上的缺陷信息。
[0115]
步骤s55：若所述最大信噪比数据为低频段数据，则根据各所述低频段数据的信噪比的大小确定目标输送段上的缺陷信息；所述缺陷信息包括：缺陷位置和损伤程度。
[0116]
在具体应用中，精判算法采用连续小波变换的判断方法，算法拟采用低通性质的平滑高斯函数，根据它的一阶导数作为小波基函数进行突变点分析。下面分别从小波变换、计算信噪比和缺陷判定三部分进行详细论述。
[0117]
3.1小波变换
[0118]
对每路传感器原始数据进行连续小波变换。小波变换可将一个时间信号变换到时间频率域，可以更好地观察信号的局部特性，可以同时观察信号的时间和频率信息。小波变换公式如下：
[0119][0120]
式中：wt(α,τ)表示f(t)的小波变换，ψ(
·
)表示小波函数，f(t)表示时间信号，尺度α控制小波函数的伸缩，平移量τ控制小波函数的平移。尺度就对应于频率(反比)，平移量τ就对应于时间。本发明提供的三种典型缺陷的原始波形和小波变换后波形参见图10-图15。
[0121]
3.2计算信噪比
[0122]
经过步骤3.1变换后，将数据均匀分为三段，对每段分别按照信噪比判断。
[0123]
信噪比计算按照如下方式，首先取每段数据绝对值最大值作为信号电平，基底计算是取三段数据中最大值最小的一段数据，对此段数据取远离最大值较远的一组数据均值作为基底电平，每段信号电平和此基底电平相比作为每段信噪比。
[0124]
由于缺陷类型有时会有差异，故步骤3.1的小波变换会取两个不同尺度，分别对应低频缺陷和高频缺陷，具体选择哪个尺度，依据最后信噪比大小判断，选择信噪比较大的尺度。
[0125]
3.3缺陷判定
[0126]
根据步骤3.2计算后，得到每段信噪比snr1，并与设定的阈值thod3进行比较，若大于设定阈值认为有缺陷，输出缺陷位置，否则无缺陷。同时，若有缺陷，根据计算出的信噪比的大小可以判为轻、中、重度缺陷。最终通过计算，可输出每路传感器每帧数据均分三段中有无缺陷，以及对应的信噪比、缺陷位置和损伤程度。
[0127]
本发明还提供一种输送带内嵌钢丝绳探伤系统，所述系统采用上述方法实现，图16为本发明提供的输送带内嵌钢丝绳探伤系统的结构图。如图16所示，所述系统包括：
[0128]
m个探伤模组1，按照设定方向并排设置于目标输送带上，用于采集所述目标输送带在各个时刻的磁场强度数据，得到m路检测数据；一路所述检测数据为一路当前帧检测数据在时间上的累积。所述探伤模组1具体包括多个gmi(giantmagneto-impedance，简称gmi，巨磁阻抗)磁传感器。
[0129]
磁信号分析控制箱2，分别与m个所述探伤模组1连接，用于根据m路所述检测数据判断所述目标输送带的内嵌钢丝绳是否存在连接部分干扰或缺陷可能，并在所述目标输送
带的内嵌钢丝绳存在连接部分干扰时确定连接部分状态，在所述目标输送带的内嵌钢丝绳存在缺陷可能时确定缺陷信息。所述磁信号分析控制箱2优选为矿用本安型磁信号分析控制箱。
[0130]
进一步地，所述系统还包括：编码器3，与所述磁信号分析控制箱2连接，用于根据所述缺陷信息在所述目标输送带上定位缺陷位置。所述编码器3优选为矿用本安型编码器。
[0131]
所述系统还包括：报警器4，与所述磁信号分析控制箱2连接，用于在所述目标输送带的内嵌钢丝绳存在缺陷时发出报警信号。所述报警器4具体为报警灯或矿用本安型语音报警器。
[0132]
所述系统还包括：服务器5，与所述磁信号分析控制箱2连接，用于存储所述检测数据以及部署软件。所述服务器5与所述磁信号分析控制箱2通过井下环网连接。
[0133]
作为一种具体的实施方式，本发明提供的输送带内嵌钢丝绳探伤系统还包括第一供电电源和第二供电电源。所述第一供电电源与所述磁信号分析控制箱2连接，用于为所述磁信号分析控制箱2供电。所述第二供电电源分别与所述磁信号分析控制箱2和所述报警器3连接，用于在所述磁信号分析控制箱2检测到目标输送带存在缺陷时为所述报警器3供电。所述第一供电电源和所述第二供电电源均为矿用隔爆兼本安型稳压电源。
[0134]
下面以一个具体安装部署实例对本发明提供的输送带内嵌钢丝绳探伤系统进行详细论述。
[0135]
图17为本发明提供的输送带内嵌钢丝绳探伤系统的安装部署图，图18为本发明提供的输送带内嵌钢丝绳探伤系统的安装示意图。如图17及图18所示，本系统由多个矿用本安型钢丝绳探伤传感器(其中每个探伤模组由11个gmi磁传感器阵列组成)、矿用本安型编码器、矿用本安型磁信号分析控制箱、矿用本安型语音报警器、供电电源、网络交换机、服务器等组成。其中，本安型编码器用于定位具体缺陷所在位置，服务器用于存储数据和部署软件。
[0136]
所述目标输送带具体包括上输送带、上托辊、输送带机架、下输送带和下托辊。所述上托辊与所述上输送带的下表面接触，所述下托辊与所述下输送带的下表面接触。所述上输送带的上表面用于放置物料。所述探伤模组具体位于所述下输送带的下方，且距离所述下输送带的下表面设定距离。即所述探伤模组与所述目标输送带之间无接触。
[0137]
一般情况下，可以根据输送带的实际宽度来选配探伤模组的数量，完成不同宽度的输送带的无损探伤监测任务：如1.2米宽输送带需要3个探伤模组，1.6米宽输送带需要4个探伤模组，2米宽输送带需要5个探伤模组。探伤模组的产品实物示意图参见图19，多个探伤模组共同构成一个钢丝绳探伤传感器。
[0138]
钢丝绳探伤传感器是一个长方体结构，外型尺寸：382mm
×
82mm
×
45mm，其侧面有固定螺栓孔，可使用螺杆固定在定制的支架上，并上下调整支架的高度，保证传感器测量面与下皮带(即下输送带)下表面间距控制在1～3mm处。定制支架与传感器安装结构示意图参见图18。
[0139]
作为一种具体的实施方式，定制支架的示意图参见图20，实际矿井安装示意图参见图21。此外，具体安装方式可根据现场条件，其基本原则是：(1)探伤传感器便于拆卸，以便定期清除煤泥、污水；(2)探伤传感器测量面与皮带表面距离可调整并固定；(3)皮带测量面应调整或控制为平面，探伤传感器测量面要与皮带横截面平行，地面尽可能硬化处理。
[0140]
下面以几个具体的实施案例对本发明的探伤效果做进一步的论述。
[0141]
本发明输送带钢丝绳探伤系统使用的一个探伤模组是由11个gmi磁传感器阵列组成，而下列优选实施案例用了四个探伤模组，输出波形是由某个或多个模组探测数据绘制。横坐标代表点数(位置)，位置精度可以达到毫米(mm)级，纵坐标为磁场幅度(幅度单位为纳特nt)。
[0142]
实施案例1
[0143]
在第一煤矿区利用本发明输送带钢丝绳探伤系统得到的实测数据如图22-图24所示，其中，表面输送带有缺陷，还包含了连接接头波形，横坐标代表点数(位置)，位置精度可以达到毫米(mm)级，纵坐标为磁场幅度(幅度单位为纳特nt)，1.6米宽输送带，以4.5m/s速度运行。
[0144]
实施案例2
[0145]
在第二煤矿区利用本发明输送带钢丝绳探伤系统得到的的实测数据如图25-图27所示，其中，表面输送带有缺陷，还包含了连接接头波形，横坐标代表点数(位置)，纵坐标为磁场幅度大小，1.6米宽输送带，以2m/s速度运行。
[0146]
实施案例3
[0147]
在第三煤矿区利用本发明输送带钢丝绳探伤系统得到的实测数据如图28-图30所示，其中，表面输送带有缺陷，还包含了连接接头波形，横坐标代表点数(位置)，纵坐标表示磁场幅度，1.6米宽输送带，以2m/s速度运行。
[0148]
上述测试表明，基于多gmi磁传感器阵列的金属磁记忆效应输送带钢丝绳探伤装置可以检测到输送带钢丝绳的缺陷、输送带接头、除铁器开关等引起的不同程度的磁异常，并且不同缺陷类型的磁特征变化量也是不相同的。测试发现，不同程度的缺陷在磁特征变化上也是不同的；不同位置的缺陷，表现的磁特征变化也是不同的。在本发明基础上，可以通过增加gmi磁传感器阵列密度，进一步提高探测输送带钢丝绳缺陷、接头等缺陷灵敏度和精度；同理还可以通过增减探测传感器数量来适应不同宽度的输送带钢丝绳无损探伤功能。
[0149]
本发明提出了一种基于gmi磁传感器的输送带钢丝绳探伤方法及系统。利用金属磁记忆效应，创造性地研制了针对输送带钢丝绳探伤监测系统，具有完全被动式测量、非接触、免维护、实时在线检测等优势，且能在恶劣环境如粉尘、浓雾等条件下均可正常工作。通过记录垂直于金属构件表面的磁场强度分量沿某一方向的分布情况，可以对构件的应力集中程度以及是否存在微观缺陷进行评价，能够对铁磁性金属构件内部的应力集中区，即微观缺陷和早期失效和损伤等进行诊断，防止突发性的疲劳损伤。对钢丝绳而言，不仅能检测表面和内部损伤，还能检测其内应力变化和锈蚀严重程度，不仅能够发现有无缺陷、还能准确判定缺陷的类型和等级，因为没有励磁装置，避免了长时间使用过程中，由于吸附金属粉末和碎屑而导致其性能下降。
[0150]
本发明具有以下优势：
[0151]
1)采用被动式测量，不施加任何磁场，真实反映金属异物感应磁场；不怕任何非导磁性材料弥漫在空间或附着在设备上。
[0152]
2)不受水雾、粉尘等影响，免维护，能够实现实时在线、无损、被动式、非接触、无辐射探测，还能检测其内应力变化和锈蚀严重程度。
[0153]
3)探伤传感器按标准化设计，采用模块化结构，可任意组合拼接，以适应不同宽度的皮带。
[0154]
4)系统平台支持多套前端探伤传感器、b/s架构的分布式探伤系统。
[0155]
5)不需要专门的磁化装置；不需要对表面进行清洁处理；不需要采用耦合技术；可快速、准确检测出应力集中部位，同时因为没有励磁装置，避免了长时间使用过程中，由于吸附金属粉末和碎屑而导致其性能下降。
[0156]
6)针对所有的磁信号，在井下就地分析、就地处理、就地决策，无需将磁信息上传至地方进行分析，避免井下井上环网中断造成设备无法正常工作，同时极大程度提升数据分析的实时性，并且设备和平台各自独立运行。
[0157]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0158]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。