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在煤矿的日常生产中,原煤从井下开采出来,往往需要经过长距离的皮带运输才能送到地面。在这个过程中,如果煤流里混入了超大块的矸石、铁器或者木料,就极容易在转载点或破碎机处发生卡料。这不仅会损坏设备、导致生产中断,还可能引发严重的安全事故。过去,防范这类问题主要靠人工盯着监控或者下井巡检,但井下环境昏暗、粉尘大,人眼很容易疲劳,难免会有漏看的时候。
当高清防爆摄像头架设在皮带上方时,它会以每秒几十帧的速度连续拍摄皮带上的画面。这些图像数据会实时传输给边缘计算设备。在传输和处理之前,系统会先对图像进行“预处理”。因为井下光线不好、粉尘多,系统会通过自适应直方图均衡化等图像增强技术,把画面调亮、去噪,让煤和矸石的轮廓、纹理更加清晰。

接下来,就是AI算法大显身手的时候了。系统通常采用轻量化的目标检测模型。这种算法的特点是速度快、精度高,能够在极短的时间内对每一帧图像进行扫描。模型会自动提取物体的边缘、形状和表面反光等特征。比如,煤块通常表面比较光滑,有一定的油润光泽;而矸石往往棱角尖锐、表面粗糙。AI能够精准捕捉这些差异,并在毫秒级的时间内,在画面上框出疑似大块矸石的位置,并给出一个置信度分数。
仅仅识别出物体还不够,系统还需要判断它是不是“超限”的大块料。这就用到了一个很实用的方法:像素尺寸过滤。在摄像头安装好后,技术人员会在现场放一个已知尺寸(比如300毫米)的标定块,让摄像头拍下来。系统通过计算这个标定块在画面中占了多少个像素,就能建立起“像素”和“实际物理尺寸”之间的换算关系。之后,只要AI检测到的物体在画面中的像素长边或面积超过了设定的阈值,系统就会判定为“大块矸石”。
一旦确认目标,整个响应过程是非常迅速的。系统会立刻触发声光报警,提醒井上和井下的值班人员,同时还能自动向皮带控制系统发送指令,让皮带减速或紧急停机,防止卡料事故进一步恶化。此外,系统还会自动抓拍当时的画面,记录下发现的时间、地点等信息,方便事后追溯和规范作业。

AI实时识别大块矸石卡料,是计算机视觉、图像预处理和目标检测算法在工业场景下的扎实应用。它把过去“人盯人”的被动防守,变成了机器24小时不间断的主动预警,不仅大大减轻了工人的劳动强度,也为煤矿的安全生产提供了一道坚实的技术屏障。