一、意义

胶带运输系统在煤矿生产运输过程中发挥着极为重要的作用， 是输煤系统智能必不可少的重要组成部分。目前煤矿胶带运输基本实 现了自动化、远程控制功能，但由于胶带运输机工作在长期连续运转， 负载不断变化的状态下，运输过程中常常伴随有大块煤、矸石、锚杆、水煤等问题是胶带运输的重要隐患，经常会出现胶带跑偏、打滑、断带、超温、堆煤、胶带撕裂等现象，严重影响着胶带运输机的正常使 用和原煤产量运输任务的完成，朔煤七环公司在公司具有的全系列 “胶带运输智能综合管控系统”的情况下，与徐州众图科技有限公司合作，共同研发了基于 AI 智能视频监控的“AI 智能胶带运输综合管 控系统”，解决了胶带运输中的大块煤、矸石、锚杆、水煤等传统的自动化控制系统传感器无法有效进行检测、识别、分析、控制的这些 隐患，同时对胶带运输过程中还存在的人员坐胶带、危险区域人员入 侵等违章行为通过视频识别进行分析和报警、控制。对大多数缺少煤 流量检测，或检测后缺少与控制系统之间的联动，未实现“煤多跑快、煤少慢跑、无煤停止”的智能节能控制，实现了胶带运输安全、高效、 节能运输。为煤矿企业的安全生产提供了可靠的保障。

为了彻底解决胶带运输中存在的跑偏、打滑、断带、超温、堆煤、 胶带撕裂等重要隐患，我们配置了 AI 智能摄像头和各种智能传感器， 致力于用高科技技术将胶带运输系统存在的各种隐患消灭在萌芽状 态。本文将其中配套的“AI 智能视频监控堆煤保护装置”给于介绍说 明，彻底解决导致胶带运输过程中在搭接点、溜煤眼等地点时常发生 堆煤问题，使胶带发生堆煤、撒煤，严重的发生胶带与煤堆摩擦发热， 甚至煤炭与胶带或滚筒摩擦起火等安全隐患得以有效的解决。用 AI 智能视频摄像头与智能传感器配合代替原胶带综合保护的堆煤保护 传感器，能够有效消除原传感器存在的弊端，对监测关键点进行实时 有效的监测，实现了对监管煤堆的全面有效管控，同时也扩展了保护 的监测功能，为胶带运输系统真正实现智能化管控创造了条件。

二、建设背景

1、原堆煤保护传感器原理

我们传统用堆煤保护传感器，其中一种是触点型传感器，堆煤传 感器受堆高的煤动力作用，探杆转动至动作角度时动作，输出常开接 点闭合；使得胶带输送机综合保护装置主机“满煤”指示灯亮，主机 执行继电器释放，实现堆煤保护，同时发出语言报警信号；另一种是 电阻型传感器，堆煤传感器外壳和探头分别为两个电极，当煤堆高度接触探头电极时，传感器两电极通过大地构成回路，常开的开关量接点闭合，当胶带输送机综合保护装置主机检测到接点闭合，“满煤” 指示灯亮，主机执行继电器释放，实现堆煤保护，同时发出语言报警信号。

2、原堆煤保护传感器弊端

（1）堆煤保护的作用是预防煤堆摩擦胶带着火，传统堆煤保护传感 器无法检测是否存在摩擦胶带现象。（2）传统堆煤保护传感器是以监测煤堆高度防止煤堆磨损胶带带发 热着火的，但胶带运煤过程中，煤炭是抛物线状态落煤的，抛煤高度 远高于正常煤堆高度，容易造成煤堆过高摩擦胶带现象。同时胶带运 输机运行时传感器测到的是抛洒流动的煤，容易造成误动作隐患。

（3）由于煤矿胶带运输拉运介质是动态变化的，大块煤、石头、矸 石、带水煤、中小块煤、煤面等，这就造成煤堆的堆积不是固定的， 是一种动态变化的状态，所以不能用煤堆高度达到有效的监测和保护。

3、胶带运输系统存在的主要安全隐患和重大风险 存在主要隐患

（1）胶带跑偏隐患

（2）托辊损坏严重

（3）散料撒煤严重

（4）打滑问题突出

（5）大块煤堵塞

（6）异物损坏胶带

（7）温度升高

（8）速度异常

存在的重大风险

（1）胶带摩擦发热着火

（2）断带“射箭”

（3）胶带倒滑

（4）线缆着火

（5）烟雾浓度升高

（6）煤炭摩擦着火

朔煤七环公司致力于应用“AI 智能胶带运输综合管控系统”，采 用软硬件数智化技术，将存在的主要隐患逐步化解，将存在的重大风 险转换为本质安全型工作环境，把煤矿胶带运输系统打造成为一个运 行可靠、运力增加、寿命延长、隐患消失、节能高效、智能管控的本 质安全运输系统。

三、AI 智能视频监控堆煤保护装置的功能

（一）方案：

（1）胶带头部漏煤眼摄像头监测方案

（2）胶带搭接摄像头监测方案

（3）胶带尾给煤机摄像头监测方案

（二）实现的功能

1、基础监测功能

（1）漏煤眼煤堆摩擦胶带监测

（2）搭接胶带胶带头摩擦胶带监测

（3）搭接胶带胶带头撒煤监测

（4）煤堆外溢监测

（5）胶带尾漏煤眼撒煤监测

2、辅助监测功能

（1）胶带开停纪录

（2）运行人员上下岗打卡

（3）不戴安全帽

3、联动功能

（1）联动自动洒水装置

（2）联动顺序停机

（3）煤堆预测停机（防止重载启动）

（4）联动运输机停机

（5）异常报警

4、特殊功能

（1）胶带打滑检测

（2）运输大块煤记录

（3）烟雾监测

（4）运输异物记录

（5）水煤监测

（6）火焰监测

（7）躺减速器睡觉监测

（8）人员聚集闲杂人员逗留

（9）危险区域电子围栏

（10）人员违章蹬胶带监测

四、AI 智能视频监控堆煤保护装置基本原理

我们研发的“AI 智能视频监控堆煤保护装置”，是 AI 智能摄像头 与智能传感器相配合的组合体，以 AI 智能摄像头为“眼睛”进行视 频识别，通过数字图像处理和分析来理解视频画面中的内容，它能够 自动分析和抽取视频画面中的关键信息。利用视频图像识别技术，借 助计算机强大的数据处理功能，对视频图像中的海量数据进行高速分 析，过滤掉用户不关心的信息，仅仅为监控者提供有用的关键信息。 从而能够更加有效的协助安全人员处理隐患，并最大限度的降低误报 和漏报现象。我们同时根据用户的需求配置智能热成像摄像头、智能 温度传感器、料位传感器、雷达测距仪以及传统堆煤传感器等智能传 感器对关键点进行有效的实时监测，科学有效的动态测定，实现智能 摄像头与传感器的互为备用，隐患重点防范，将 AI 智能摄像头与智 能传感器监测信息共同分析，利用科学有效的数据运算，借助于实效 的计算机算力，对监测现场进行个性化定制算法，并通过对“胶带运 输智能综合管控系统”整体传感器数据有效的“抓取”，对各反馈信 号科学分析，确保“AI 智能视频监控堆煤保护装置”的灵敏性、可靠 性、实效性。

五、AI 智能视频监控堆煤保护装置监测示意图

六、AI 智能视频监控堆煤保护装置原理说明

1、该保护装置既能单独使用代替原传统堆煤保护装置，更能够与“AI 智能视频监控堆煤保护装置”配套使用，发挥极大的效能。

2、摄像头与胶带煤流方向垂直吊挂进行实时监测； 3、煤堆底部进入煤堆外溢区域报警；

4、煤堆高度超出正常区域进入超高区域报警，达到超高区域高度一 半时联动顺序停机，避免胶带急停胶带上存煤压胶带隐患；

5、煤堆摩擦胶带区域出现大块煤或者煤堆后报警，当大块煤或煤堆 超出胶带滚筒法线时停止胶带机运行； 6、处理好胶带运行期间落煤通过煤堆超高区域造成的误识别现象；

7、如果安装热成像摄像头，重点监测煤堆摩擦胶带区域温度和滚筒 温度，当温度超出正常运行温度后报警，当超出最高限制后立即停机；

8、如果配置无线智能温度传感器，对胶带运输机滚筒温度进行实时 监测，可以有效消除由于摩擦造成的温度升高隐患，将摩擦造成燃烧 着火隐患控制在萌芽状态；

9、我们配置料位传感器或雷达测距仪，能够有效监测煤堆与胶带的 有效距离，当煤堆接触胶带或滚筒时进行有效保护，消除智能摄像头 的监测盲区带来的风险；

10、由于传统堆煤传感器具有便捷性，我们将传统堆煤传感器监测位 置调整到胶带运输机的滚筒下方，控制煤堆下方的溢出范围或大块煤 滑落造成的胶带或滚筒摩擦隐患，辅助 AI 智能摄像头进行有效的监 测，彻底消除摩擦造成着火燃烧的隐患。

11、“AI 智能视频监控堆煤保护装置”通过全面的对容易造成摩擦的 风险点进行视频监测和传感器监测，对温度超标、烟雾报警、大块煤 卡堵等进行综合数据分析，然后联动胶带运输机停止运行和自动洒水 装置工作，将着火隐患进行科学有效的控制。

12、朔煤七环公司与徐州众图科技有限公司合作，共同研发的基于 AI 智能视频监控的“AI 智能胶带运输综合管控系统”，是在传统胶带 运输综合保护装置的基础上，依托朔煤七环系列产品认证的“胶带运 输智能综合管控系统”，增加 AI 智能摄像头和智能传感器构成的胶带 运输系统综合管控成套系列产品，适用于胶带运输、转载运输、刮板 运输、煤炭储、装、运、洗、选系统等各类连续运输的系统，具有使 用场景的普遍实用性和系统智能安全管控的先进性。

七、AI 智能视频监控堆煤保护装置配置方案简要说明

方案一：实现全面有效的堆煤保护功能

方案二：在堆煤保护基础上实现胶带跑偏和大块煤识别功能及拉水煤识别

方案三：在堆煤保护基础上实现胶带头胶带和滚筒温度监测保护

方案四：在堆煤保护基础上实现预测性保护，联控功能，消除胶带运 输机带载启动隐患。

方案五：在堆煤保护基础上实现运行人员打卡签到和三违管理

方案六：与智能胶带运输管控平台配合，是实现胶带运输系统的全面 智能化综合管控。

八、AI 智能视频监控堆煤保护装置的技术优势

AI 智能视频监控堆煤保护装置由 AI 视频智能摄像头组合智能传 感器构成的煤堆全方位智能综合保护装置，消除了传统堆煤保护误动、 拒动、人为甩保护和只能局部保护实现不了全面综合保护的弊端。实现了本质安全的智能综合保护性能。

技术优势：

1、智能全面综合堆煤保护功能

2、可自成系统独立运行，也可接人原胶带综合保护装置代替传统堆 煤保护配套使用。

3、科学使用 AI 智能摄像，利用堆积角测定法进行有效的测定

4、配套自主设计的面接触角位移传感器作为后备保护功能，彻底消除误动作隐患

5、利用自主知识产权的物联网智能传感器综合检测平台，可以就地 （或实时）无线检测传感器性能，调试传感器设置参数，达到个性化 定制与应用环境相匹配的目的。

6、具有智能堆煤保护装置自检功能，有效消除保护装置拒动、失效、 甩保护，人为断电的隐患，确保了保护装置的安全可靠性。

7、该保护装置实现了视觉远程监视功能和胶带堆煤保护功能，将原 胶带头监视摄像头改造为智能 AI 摄像头，扩展的摄像头功能，为煤 矿有效安全管控创造了条件。

8、该保护装置具有线缆有线传输、RS485 通信网络传输、无线网络 传输、光纤线传输等功能，便于在各种不同场合下有效使用。

9、该智能煤堆保护装置配套智能综合保护系统，可以与胶带智能综 合保护系统配合使用，对胶带运输系统设备进行远近控制、连锁程控、 一键启停、智能综保、连锁控制等，从根本上为实现了对煤堆的全方 位智能监测综合保护功能。

九、AI 智能胶带运输综合管控系统简要说明

“AI 智能胶带运输综合管控系统”，是在朔煤七环系列产品认证 的“胶带运输智能综合管控系统”的基础上增加 AI 智能摄像头和智 能传感器构成的胶带运输系统综合管控成套系列产品，产品具有如下特点：

1、产品采用嵌入式本安型 PLC 技术，将单片机、嵌入式控制器与 PLC 等先进控制技术融为一体，产品集成度高，外围部件少，安装方便，成本低。

2、KSJ127 系列矿用隔爆兼本安型 PLC 控制箱，采用本安型可编程性 控制器和本安型人机界面为控制核心，集先进的电子技术、PLC 技术、 自动化技术、通讯技术、抗干扰技术于一体，功能模块配置灵活，输 入输出接口丰富，多级远程通讯，显示操作简单。 3、“胶带运输智能综合管控系统”通过环网，地面操作员可对网络 上任意一套胶带保护控制系统进行组态、配置、监控、故障检测等， 服务器可对网络上的所有胶带保护控制系统上传的数据进行储存，自 动生成相应的文件，服务器还可实现 WEB 发布功能，将整个系统的 运行状态以及数据上传至网络；服务器还可以通过远程访问的形式实 现远程故障诊断，实现矿井运输系统的自动化。胶带运输集中控制系统如下：

4、“胶带运输智能综合管控系统”采用 4.3 寸触摸屏与 PLC 一体化 技术，构建集胶带运输机综合保护与动力启动器于一体的专用控制器， 该控制器具有皮带各种综合保护功能，还具有 2 路电动机综合保护功 能。具有隔离型 RS485 通讯接口，内置 MODBUS-RTU 国际标准通讯 协议。传感器特点如下图:

5、矿用隔爆兼本安型 PLC 控制箱配套智能传感器，可以构建煤矿智 能排水系统，具有水仓水位、流量、压力、振动、设备温度、电流、 电压、功率等模拟量采集、显示及报警功能具有水泵、阀门、真空泵 等开关量状态采集、显示功能；具有排水量、电量、运行时间等累计 采集功能；具有水泵、电机温度等采集、显示、故障诊断及报警功能。具有就近/远程控制、根据水位，用电峰谷自动控制功能；多台水泵 顺序启停功能，以及检修时闭锁其他控制状态。

6、矿用隔爆兼本安型 PLC 控制箱可用于综采工作面集中控制系统， 实现工作面设备开关的运行，及一键启停工作面设备，工作面紧急停 车及语音联络，工作面与顺槽胶带运输机联控等，该系统采用模块化 设计，组合简单，可节省成本，施工和操作都十分方便。

7、矿用隔爆兼本安型 PLC 控制箱可实现煤矿局部风机的实时监测， 实时采集设备的电流、电压、绝缘值，设备的停/运状态，周边环境 的瓦斯浓度、风量、风压、温度以及各类故障信息、操作信息；同时 具有远程、就地控制功能；对重要系统参数可实时显示和生成曲线图 进行保存，供需要时查询。

8、矿用隔爆兼本安型 PLC 控制箱还可以用于高压反冲洗过滤站控制 系统；乳化液自动配比系统；传统调度绞车辅助运输系统；各种供热 设备机房给排水设备机房等等，实现全自动闭环控制，自动调节控制， 全自动无人值守功能。

9、朔煤七环公司与徐州众图科技有限公司合作，共同研发的“AI 智 能胶带运输综合管控系统”，为“胶带运输智能综合管控系统”安装 了具有自主分析判断能力的“眼睛”，通过与各种智能传感器共同配 合，发挥各自独特的优势，通过大数据采集，智能分析，运用科学有 效的 AI 智能算法，采用物联网数智信息传输，智能传感器控制器嵌 入技术，可以彻底解决煤矿智能化建设中机械装备达不到自动化、信 息化、智能化需求的“堵点”，为煤矿智能化建设奠定好基础保障。10、“AI 智能胶带运输综合管控系统”的技术优势： （1）AI 智能视频监控堆煤保护装置功能

（2）AI 智能热成像超温保护功能

（3）全煤流智能调试节能减排降耗功能

（4）煤量统计功能

（5）胶带跑偏监测功能

（6）大块异物识别功能

（7）胶带拉运水煤

（8）拉运锚杆防止撕裂功能

（9）胶带纵向撕裂保护功能

（10）危险区域人员闯入设备

（11）重点部位温度识别功能

（12）人员违规跨越胶带识别

（13）损坏托管定位识别

（14）智能胶带调偏装置

（15）运行工维修工到位打卡考勤

（16）闲杂人员聚集识别

（17）岗位人员违规行为识别

（18）成套系统的配置能够有效的节能减排降耗 （19）系统的有效配置是构建本质安全运输环境的关键