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帶式輸送機(jī)是煤礦生產(chǎn)的重要設(shè)備之一，可以實(shí)現(xiàn)長距離、大運(yùn)量、連續(xù)運(yùn)輸。受采煤工作面地質(zhì)變化及采集設(shè)備不穩(wěn)定的影響，煤炭的產(chǎn)量會產(chǎn)生波動。這導(dǎo)致帶式輸送機(jī)輸送量具有極大的不均衡性，對帶式輸送機(jī)的安全運(yùn)行及智能控制產(chǎn)生很大影響。

輸送量大，會加劇輸送帶磨損和撕裂、溢煤、灑煤等現(xiàn)象發(fā)生；輸送量小，會造成資源浪費(fèi)。因此，有效測量帶式輸送機(jī)輸送量，對帶式輸送機(jī)的安全運(yùn)行及智能控制具有重要意義。

1、帶式輸送機(jī)輸送量測量方法現(xiàn)狀

帶式輸送機(jī)輸送量測量方法可分為接觸式測量法和非接觸式測量法。接觸式測量法通過測量單位有效稱量段的煤料質(zhì)量，與帶速相乘得出瞬時(shí)輸送量，一段時(shí)間內(nèi)瞬時(shí)輸送量的積分為該段時(shí)間內(nèi)帶式輸送機(jī)的輸送量。

非接觸式測量法通過測量單位長度內(nèi)煤料體積，與煤料密度、帶速相乘得出帶式輸送機(jī)的輸送量。接觸式測量法主要是電子膠帶秤測量法，非接觸式測量法包括核子膠帶稈法、超聲波式測量法、激光CCD（電荷耦合器件）圖像測量法及激光掃描測量法。

1.1電子膠帶秤測量法

使用的設(shè)備主要有稱重框架、稱重傳感器、速度傳感器和工控機(jī)等。當(dāng)煤料從秤體通過時(shí)，輸送帶和稱重托輥?zhàn)饔糜诜Q重傳感器，得到單位稱重參數(shù)的壓力信號，同時(shí)速度傳感器同步檢測到輸送帶的瞬時(shí)速度信號，將2個(gè)信號轉(zhuǎn)換為模擬電壓或電流，經(jīng)傳輸電纜和數(shù)據(jù)通信接口輸送到地面工控機(jī)進(jìn)行計(jì)算處理。

稱重傳感器是電子膠帶秤測量法的核心，也是電子膠帶秤測量法的研究重點(diǎn)，其靈敏度、準(zhǔn)確性、抗干擾性都會對測量結(jié)果造成很大影響。煤炭行業(yè)中常用的是電阻應(yīng)變式稱重傳感器，這種傳感器容易受到外界環(huán)境、負(fù)載等因素影響。若溫度過高，傳感器會出現(xiàn)塑性變形，使得測量結(jié)果高于實(shí)際質(zhì)量；若輸送帶負(fù)載過大，會使得傳感器靈敏度降低，導(dǎo)致測量誤差增大，響應(yīng)速度降低。

GB/T7721-1995《電子皮帶秤》規(guī)定，目前4個(gè)等級的電子膠帶秤使用誤差分別為士0.25%，士0.5%，士1.0%，士2.0%。礦井應(yīng)用中，在安裝精度高、維護(hù)良好的情況下，電子膠帶秤測量法可以達(dá)到士0.5%或更高的準(zhǔn)確度。

1.2核子膠帶秤測量法

核子膠帶秤測量法是根據(jù)y射線穿過煤料后的衰減程度來計(jì)算輸送量的一種方法。其測量原理是利用煤料對y射線束的吸收，通過前置放大器把y射線強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電壓信號，計(jì)算出單位長度輸送帶上煤料的質(zhì)量，進(jìn)而完成帶式輸送機(jī)輸送量的連續(xù)測量。

1.3超聲波測距測量法

超聲波測距測量法通過測量輸送機(jī)上物料高度得到近似物料體積，并根據(jù)物料密度、輸送機(jī)速度計(jì)算得到瞬時(shí)輸送量。超聲波測距測量法有相位檢測法、聲波幅值檢測法和往返時(shí)間檢測法等多種。相位檢測法適合小范圍、高精度的測量，聲波幅值檢測法受環(huán)境影響較大，煤礦中一般采用往返時(shí)間檢測法。

往返時(shí)間檢測法原理：檢測發(fā)射器發(fā)出的超聲波經(jīng)介質(zhì)傳播到接收器的時(shí)間與超聲波速度的乘積是超聲波傳輸?shù)木嚯x，所測距離L是超聲波傳輸距離的一半，根據(jù)測得的距離能得到煤料的大概高度，由煤料高度得到近似煤料體積，并根據(jù)煤料密度、帶速計(jì)算得到輸送量。L計(jì)算公式為

超聲波速度與傳播介質(zhì)有關(guān)，空氣密度、濕度、溫度等都會對其產(chǎn)生影響，此外，超聲波測距儀的測量準(zhǔn)確度較低，也會導(dǎo)致測得的煤料高度誤差較大。因此，超聲波測距測量法很少作為主要的輸送量測量技術(shù)，一般作為輔助性測量技術(shù)，用來監(jiān)測有煤、無煤及煤多、煤少的情況。

1.4激光CCD圖像測量法

激光CCD圖像測量法也稱為激光CCD相機(jī)輪廊測量法，是基于機(jī)器視覺技術(shù)的測量方法。該測量方法采用CCD相機(jī)作為觀測器件，將激光投射到煤料表面，產(chǎn)生漫反射，并得到煤料圖像。對得到的圖像進(jìn)行處理，利用計(jì)算機(jī)軟件建立煤料三維模型，從而得到煤料體積，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)輸送量的測量。

目前激光CCD圖像測量法在國內(nèi)已有成熟產(chǎn)品，文獻(xiàn)。利用同一測量面中上、下雙視點(diǎn)的CCD相機(jī)測得煤料輪廓，測量準(zhǔn)確率在96%以上。

因?yàn)槊旱V光照條件不佳，對煤料圖像采集有很大影響，而且，圖像處理時(shí)間較長，算法復(fù)雜，所以激光CCD圖像測量法速度較慢。

1.5激光掃描測量法

激光掃描測量法的基本原理與超聲波測距法相似，但測量精度更高。其測量過程主要包括定向、測角、掃描和測距。激光掃描儀發(fā)出高精度、高頻率的點(diǎn)激光，經(jīng)反射棱鏡反射，形成一定角度的掃描光束，獲得掃描光束范圍內(nèi)煤料與發(fā)射中心的距離值，結(jié)合時(shí)間、相對輸送帶的位置可計(jì)算出煤料三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。再結(jié)合輸送帶帶速得到媒料的點(diǎn)云，經(jīng)過對點(diǎn)的標(biāo)定及函數(shù)擬合得到煤料截面輪廓。

1.6對比分析

對目前常用的測量方法進(jìn)行對比分析，結(jié)果見表1。可以看出，電子膠帶秤測量法測量精度最高，但對日常維護(hù)和使用要求比較高，穩(wěn)定性較差。激光掃描測量法和激光CCD圖像測量法的精度和穩(wěn)定性較好，但易受煤料粒度和密度的影響。

2、輸送量測量方法的發(fā)展趨勢

（1）提高測量精度。

提高測量精度的方法包括采用性能更好的測量設(shè)備、對設(shè)備的日常使用和維護(hù)進(jìn)行嚴(yán)格要求、不斷優(yōu)化數(shù)據(jù)處理算法等。

（2）提高抗干擾性。

煤礦惡劣環(huán)境對各種測量設(shè)備會產(chǎn)生一定影響。為了有效避免環(huán)境對測量結(jié)果的影響，使得這些測量方法具有更強(qiáng)的抗干擾能力，可采用特殊測量設(shè)備，如防爆防抖高速CCD相機(jī)等。

（3）提高適應(yīng)性。

為了減少測量誤差，適應(yīng)不同的煤礦環(huán)境及輸送量的大小，可將多種方法結(jié)合使用。比如雙目視覺技術(shù)采用2個(gè)激光CCD攝像頭，減小輸送帶上大塊煤對測量結(jié)果的影響。

此外，激光掃描測量法可和超聲波測距測量法相結(jié)合，解決利用單一光線或聲波進(jìn)行測量時(shí)誤差較大的問題。

3、結(jié)語

介紹了帶式輸送機(jī)輸送量測量方法的現(xiàn)狀并對各種方法進(jìn)行了對比分析。接觸式測量法中，電子皮帶秤測量法測量精度高，但響應(yīng)速度較慢，穩(wěn)定性較差；非接觸式測量法中，激光掃描測量法測量精度較高，響應(yīng)速度較快，穩(wěn)定性較好。

隨著人工智能、圖像處理等技術(shù)的快速發(fā)展，非接觸式測量法或融合多種技術(shù)的方法將得到快速發(fā)展并逐漸成為主流的輸送量測量方法。