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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于紅外圖像的煤矸石自動分選系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本項(xiàng)目具有以下特點(diǎn)： 1、技術(shù)先進(jìn)：采用紅外圖像技術(shù)識別煤和矸石,國內(nèi)尚屬先例。 2、填補(bǔ)領(lǐng)域空白：是一種智能化的煤矸石自動分選系統(tǒng)，其中的煤矸石圖像識別算法和軟件在國內(nèi)還沒有應(yīng)用的先例。 3、與現(xiàn)有選煤方式相比，具有自動化程度高、造價(jià)低廉、環(huán)保節(jié)能、降低能耗等優(yōu)點(diǎn)。 4、非常適合在選煤現(xiàn)場實(shí)時使用。
- 詳細(xì)介紹：
- 隨著人類對環(huán)境保護(hù)的日益重視，煤矸石自動分選是煤礦生產(chǎn)加工過程中的重要環(huán)節(jié)，也是充分利用能源資源和減輕環(huán)境污染的有效途徑?；诩t外圖像的煤矸石自動分選系統(tǒng)集機(jī)械、自動控制、紅外成像和圖像識別技術(shù)于一體，采用既可保證識別率又能保證識別速度，同時滿足生產(chǎn)產(chǎn)量要求的煤矸石圖像識別算法，并按此圖像識別算法編寫軟件，這在國內(nèi)尚屬先例。同時，為避免自然光等雜光影響，在傳送帶上設(shè)置暗箱，并將可調(diào)的紅外發(fā)光LED陣列燈和紅外攝像頭安置到內(nèi)部進(jìn)行紅外圖像采集。 目前，經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)證明，本系統(tǒng)在傳輸皮帶速度為0.8m/s的條件下，其識別率達(dá)90%以上。本系統(tǒng)非常適合在選煤現(xiàn)場實(shí)時使用，與人工排矸的落后生產(chǎn)方式相比，具有自動化程度高，生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)；與重介分離等排矸方式相比，具有智能化、環(huán)保節(jié)能、造價(jià)低廉、操作簡單，維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。本煤矸石自動分選系統(tǒng)指標(biāo)已接近選煤生產(chǎn)的質(zhì)量要求，具有技術(shù)含量高、環(huán)保節(jié)能、造價(jià)低廉、操作簡單，維護(hù)方便，抗惡劣環(huán)境等一系列優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到了提高選煤精度，降低設(shè)備成本，減少資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等方面的目的。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的：為改變煤炭生產(chǎn)過程中落后的排矸生產(chǎn)方式，推動煤炭生產(chǎn)工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境和資源，煤矸石自動分選是一條有效的途徑。 基本思路：基于紅外圖像的煤矸石自動分選系統(tǒng)主要由裝有LED可控光源和紅外CCD攝像頭的暗室、皮帶傳輸機(jī)、測速傳感器以及識別與分選控制系統(tǒng)幾部分構(gòu)成。原煤經(jīng)篩分處理后從進(jìn)料斗落到輸送帶上，輸送帶在皮帶機(jī)的帶動下勻速運(yùn)動，通過暗室時，CCD攝像頭將煤和煤矸石的圖像送圖像采集卡進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的信息送到IPC中。同時，對采集到的信息依據(jù)煤矸石識別數(shù)學(xué)模型進(jìn)行運(yùn)算，得出此時穿過暗室的煤和矸石的灰分含量，若判斷為煤，控制部分不動作，煤塊自然進(jìn)入煤塊通道；若判斷為矸石，發(fā)出控制信號，打開氣閥，高壓氣流沖出氣閥并擊中矸石，使煤矸石落入矸石通道。創(chuàng)新點(diǎn)：本系統(tǒng)集機(jī)械、自動控制、紅外成像和圖像識別技術(shù)于一體，采用既可保證識別率又能保證識別速度，同時滿足生產(chǎn)產(chǎn)量要求的煤矸石圖像識別算法，并按此圖像識別算法編寫軟件，這在國內(nèi)尚屬先例。同時，為避免自然光等雜光影響，在傳送帶上設(shè)置暗箱，并將可調(diào)的紅外發(fā)光LED陣列燈和紅外攝像頭安置到內(nèi)部進(jìn)行紅外圖像采集。 技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)：矸石識別算法的優(yōu)化，照明系統(tǒng)參數(shù)的測定與優(yōu)化，煤和矸石的排隊(duì)結(jié)構(gòu)調(diào)整，矸石識別和分選裝置的同步問題等。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本系統(tǒng)集機(jī)械、自動控制、紅外成像和圖像識別技術(shù)于一體，通過對煤和矸石圖像識別理論研究和多次試驗(yàn)，找出了一種既可保證識別率又能保證識別速度以滿足生產(chǎn)產(chǎn)量要求的煤矸石圖像識別算法，并按此圖像識別算法編寫軟件。 與人工排矸的落后生產(chǎn)方式相比，具有自動化程度高，生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)；與現(xiàn)有干法、濕法等排矸方式相比，具有智能化、環(huán)保節(jié)能、造價(jià)低廉、降低能耗，操作簡單，維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。 目前，經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)證明，本系統(tǒng)指標(biāo)已接近選煤生產(chǎn)的質(zhì)量要求，非常適合在選煤現(xiàn)場實(shí)時使用。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品；現(xiàn)場演示；圖片；錄像
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 本系統(tǒng)集機(jī)械、自動控制、紅外成像和圖像識別技術(shù)于一體，其中煤矸石圖像識別算法和軟件在國內(nèi)還沒有應(yīng)用先例；與人工排矸落后生產(chǎn)方式相比，具有自動化程度高，生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)；與干法、濕法排矸方式相比，具有智能化、環(huán)保節(jié)能、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)。大大提高了選煤精度，減少了大量勞動力，降低了設(shè)備成本，而且避免了以往煤矸石分選方法所造成的環(huán)境污染和對人體健康的傷害。 系統(tǒng)適用范圍：①本系統(tǒng)可在煤流系統(tǒng)進(jìn)行在線分選，不另需場地，直接將原人工揀矸皮帶改為自動分選，大大提高了原煤分選率及生產(chǎn)自動化水平；②現(xiàn)有空氣重介質(zhì)流化床干法選煤及FGX系列復(fù)合式干法選煤入選原煤粒度均為小粒度，而本系統(tǒng)入選原煤針對較大粒度，彌補(bǔ)了上述兩種干法選煤工藝的不足，為干法選煤工藝起到積極推動作用。同時，由于本系統(tǒng)可取代人工選矸方式，節(jié)省人力成本，降低能源消耗。此外，本煤矸石自動分選系統(tǒng)的完善和推廣應(yīng)用，將對我國煤炭生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品質(zhì)量提升起到積極推動作用，可廣泛應(yīng)用于物料分選等其他生產(chǎn)領(lǐng)域。
同類課題研究水平概述
- 目前國內(nèi)煤矸石的分選，主要有濕選和干選兩種方法，濕選法(重介法、跳汰法等)是分選前必須先將煤塊破碎，利用煤和矸石的比重不同在液體介質(zhì)中分選。但采用跳汰法、重介法、浮游法等選煤技術(shù)，不僅工藝復(fù)雜、水源污染嚴(yán)重，且投資及生產(chǎn)費(fèi)用也很高，限制了部分地區(qū)中小煤礦的發(fā)展，尤其是我國主要產(chǎn)煤區(qū)出現(xiàn)的開采煤炭資源與環(huán)境污染以及原本就十分匱乏的水資源間的矛盾日顯突出。而干法分選因其效率低、分選精度不高、噪聲和粉塵污染嚴(yán)重，特別是風(fēng)力選煤，使其應(yīng)用范圍亦越來越小。 自本世紀(jì)60年代起，世界各主要產(chǎn)煤國如英國、美國、德國、澳大利亞、原蘇聯(lián)等國均對煤矸石分選做了大量研究工作，先后提出了20余種形式的分選識別方法，其中包括天然γ射線、人工γ射線、機(jī)械振動、無線電探測、紅外反射和雷達(dá)等方法，這方面英美研究較為突出。目前，這些發(fā)達(dá)的工業(yè)國家已經(jīng)開始考慮采用人工智能的方法實(shí)現(xiàn)潔凈煤技術(shù)。 近年來，國內(nèi)外盡管提出了多種煤矸石分選識別方法，但真正能形成產(chǎn)品的方法還沒有，下面是在這方面的2種主要研究情況。 (1) 放射源透射識別：目前主要采用γ射線探測識別。根據(jù)煤與矸石所含元素不同，它們的吸收系數(shù)也就不相同，射線強(qiáng)度的衰減程度也會不同這一原理，實(shí)現(xiàn)煤與矸石的識別。該項(xiàng)研究已取得一定成果，如中國礦業(yè)大學(xué)和華中科技大學(xué)對該識別方法做了深入研究，其產(chǎn)品已應(yīng)用于現(xiàn)場中，但仍存在以下幾方面的不足：分選能力低(30.5t/h)，不能滿足井下生產(chǎn)能力的要求；γ射線的產(chǎn)生需要高電壓、高能量，在煤礦井下使用，設(shè)備的防爆問題難以解決；γ射線始終存在對人身健康的威脅。 (2)煤矸石灰度自動識別：該項(xiàng)技術(shù)取得了一定成功，中國礦業(yè)大學(xué)早在1997年就提出來，并做了初步探索。但當(dāng)普通光照在煤和矸石上時，因煤上的反射過于強(qiáng)烈，導(dǎo)致檢測出來的煤和矸石的灰度沒有較大區(qū)別，使成像質(zhì)量較差、識別率不高，不能真正實(shí)現(xiàn)自動分選。盡管如此，該技術(shù)因投資少、見效快、無污染等優(yōu)點(diǎn)，得到了越來越多的關(guān)注。
