[发明专利]一种基于语义分割网络的矿用输送带跑偏检测方法

说明书

一种基于语义分割网络的矿用输送带跑偏检测方法，属于煤矿监测技术领域。方法：实时录制的矿用输送带运行视频，对视频按帧截图获取矿用输送带样本图像；对图像进行预处理，得到矿用输送带跑偏检测数据集；构建矿用输送带跑偏检测的语义分割网络；将样本图像训练集和验证集训练，产生训练模型；基于训练好的语义分割网络模型，输入待分割的原始矿用输送带图像，分割出已规划的安全区域及输送带实际区域子图；评估位置关系，判断输送带安全区域，超出安全区域且融合面积大于安全区域面积则判定此时矿用输送带发生了跑偏故障；检测出跑偏故障后，系统现场自动发出报警信号。优点：快速准确判断运行过程中输送带的实际区域面积，提高实时性和准确性。

技术领域

本发明涉及煤矿监测技术领域，尤其涉及一种基于语义分割网络的矿用输送带跑偏检测方法。

背景技术

带式输送机作为一种结构简单、维修方便、输送力极强的物料输送设备，广泛应用于建材、化工、港口、粮食、电力等行业。矿用输送带作为煤矿带式输送系统中不可缺少的部分，在煤炭生产中发挥着至关重要的作用。随着煤炭能源的开发不断增加，生产效率的不断提升，对矿用输送带在载重、速度和传输距离等多方面的要求不断提高，其能否高效、安全、可靠的工作，关系到能否提高产煤效率和改善科研技术以及优化经济指标。输送带跑偏在煤炭生产运行中十分常见，也是对带式输送系统影响较大的故障之一。这种现象会加剧输送带的损耗，甚至破坏整个带式输送系统。此外，若输送带在负载运行过程中发生跑偏现象，还会造成洒料或飞料等事故。这不仅会降低实际的运输效率，引起不必要损失，严重时甚至会引发火灾等大型机突发事故。因此加强对矿用输送带的跑偏检测和故障预警具有重要的意义。

最初对矿用输送带的跑偏检测是通过人工监视来完成的，其主要实施方式是多人轮岗监视，在巡检过程中对已发生的输送带故障进行修复或上报，但长时间的人工监视会引起巡检人员严重疲劳，易出现漏报、误报等问题。随着微处理技术的发展及传感器的应用，逐渐出现了矿用输送带跑偏检测装置，主要分为接触式和非接触式；此外，随着机器视觉技术的发展，逐渐出现了机器视觉检测方法。

其中接触式装置主要有棒形检测器、线型检测器、漏料检测器、带宽检测器、振动监测器等，这些装置绝大多数采用机械式结构，虽然安装方便、结构简单，但是可靠性不高，自动化水平低、自适应能力差。

非接触式检测包括X光检测法、超声波检测法、电磁感应式检测法等，其中X光检测法无法快速成像、要求运行带速不可过高，抗干扰能力差且对人体有害。超声波检测法对带式输送机滚轮对接焊缝的内部缺陷进行了检测，但是需要满足较多条件，检测步骤繁琐且设备费用较高。电磁感应式检测法在输送带中每隔一定距离预埋一个传感线圈，通过输送带两侧的一组信号发射、接收探测器来检测信号判断故障是否发生，但在恶劣复杂的环境下抗干扰能力较差，传感器易失灵损坏。

机器视觉检测方法主要是通过工业CCD相机拍摄并获取现场图像，并利用计算机进行图像二值化，将采集图像与预设背景图像进行差异对比，或直接提取输送带边缘特征来判断是否有跑偏故障发生。这种方法对图像的分割处理和输送带的周围环境要求较高，输送带表面黏着的散煤、泥块等杂质或外界光照的变化都会直接影响图像分割的效果，需要根据不同场景调节检测算法参数。

综上所述，需要一种能够高效可靠的矿用输送带跑偏检测方法。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于语义分割网络的矿用输送带跑偏检测方法，目的是通过快速准确判断出的运行过程中输送带的实际区域面积，提高矿用输送带跑偏检测的实时性和准确性，实现对矿用输送带的状态监测及安全防护。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于语义分割网络的矿用输送带跑偏检测方法，包含以下步骤：

步骤1：采集监控摄像机实时录制的矿用输送带运行视频，对视频按帧截图获取矿用输送带样本图像；