输送带纵向撕裂视听检测系统研究

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输送带作为煤矿运输系统中的关键核心装备,在长距离、满负荷、频繁工作过程中极易发生纵向撕裂。输送带纵向撕裂事故一旦发生,会严重影响生产,甚至是造成人员伤害,因此加强对矿用输送带纵向撕裂的实时、可靠检测是极为重要的。针对当前诸多输送带纵向撕裂检测方法存在不足,并考虑煤矿生产现场环境复杂多变的特殊情形,论文将声音检测引入到输送带纵向撕裂检测中,提出一种基于视听信息加权决策融合的输送带纵向撕裂视听检测方法,实现对输送带正常、破损和纵向撕裂状态的分析判断,并设计完成在线实时检测系统平台,形成一套完整的输送带纵向撕裂视听检测技术运行系统。论文首先从矿用输送机现场实际运行情况分析输送带破损和输送带纵向撕裂产生原因,并对采集的输送带正常、破损和纵向撕裂图像进行特征分析,对采集的输送带运行正常声音和异常声音从频谱、波形等多方面进行对比分析。研究输送带纵向撕裂图像检测和声音检测机理,探究输送带纵向撕裂的图像特征和声音特征,并对输送带纵向撕裂视听检测的可行性和视听检测判断理论进行分析。根据输送带纵向撕裂视听信号特征,论文构建了输送带纵向撕裂视听检测模型,研究视听检测实现方法。分别构建输送带检测图像模型、声音模型以及视听决策融合模型。对输送带图像进行处理和连通区域分析,提取区域结构特征,采用K近邻分类器实现基于图像的输送带运行状态判断。在声音检测模型中,提取声音的13维组合特征,采用基于通用背景模型的高斯混合模型方法进行输送带运行声音的训练和识别,实现基于声音的输送带运行状态判断。最后以图像模型和声音模型的检测准确率作为权重,对图像模型和声音模型的检测结果进行加权决策融合分析,最终实现对输送带正常、破损和纵向撕裂的决策判断。论文分模块搭建基于视听信息加权决策融合的输送带纵向撕裂检测系统平台,实现输送带运行的视听信息采集、实时视听信息显示、数据分析、数据管理、系统设置以及控制操作等功能,形成一套较为完整的输送带纵向撕裂检测系统运行方案。同时为验证所提输送带纵向撕裂检测方法的准确性和可靠性,在实验室现有输送机装置上搭建输送带纵向撕裂视听检测的实验系统,模拟现场输送带运行状态,进行数据采集分析。经过分析可以发现:本论文输送带纵向撕裂视听检测系统的平均检测准确率为93.27%,对输送带纵向撕裂识别的精确率为90.82%以上。对比单独使用图像检测方法,视听决策融合检测方法比图像检测方法的精确率至少高11.90%。本研究输送带纵向撕裂视听加权决策融合检测方法可准确可靠获得输送带纵向撕裂发生时的真实多维信息,实现输送带纵向撕裂的精确实时判别,是输送带纵向撕裂在线检测预警系统的关键技术研究。研究成果将会推动煤矿生产安全预警检测理论发展,丰富煤矿安全检测方式,促进煤矿安全检测多元化发展,为煤矿平稳高效生产和安全调度决策提供有力技术保障,具有重要的理论价值和现实意义。
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