张 鹏

（晋能控股装备制造集团金鼎山西煤机有限责任公司皮带机制造分公司， 山西 晋城 048000）

引言

带式输送机是一种依靠输送带进行物料传输的设备，具有结构简单、可靠性好、运输成本低的优点，也因此成为煤矿井下应用最普遍的一种物料运输工具。但由于井下综采作业环境复杂，输送机在长期高负荷运转情况下极易出现输送带撕裂、托辊组故障等问题，给输送机系统的安全运行造成严重影响。为了对输送机运行状态进行监测，各煤矿均设置有专门的巡查人员，但由于井下输送机的运行长度普遍在3 km 左右，人工巡查不仅效率低而且安全性差，难以及时发现输送机运行过程中的故障所在，而有线巡检机器人运行时则需要拖着长长的电缆，极易出现挂缆现象，也难以满足巡查的可靠性需求。因此，结合井下输送机系统运行需求，运用一种新的带式输送机智能巡查系统。

1 自动巡检系统结构

在各故障类型中，对输送带跑偏的监测主要是通过位置传感器来对输送带的偏位量进行监控，发生故障时可及时发出报警；对输送带撕裂的监测主要是通过撕裂识别装置，基于压敏原理及时对撕裂位置进行判断和预警；对输送带打滑的监测主要是通过对驱动滚筒运行带速进行监测来实现；但对于托辊损坏的排查则完全依靠人工排查或者经验来决策。因此，结合实际需求，本文所提出的自动巡检系统应以排查托辊组运行情况为重点，其自动巡检系统结构如图1 所示[1]。

图1 自动巡检系统结构示意图

为了满足井下复杂环境中巡查的可靠性需求，输送机系统上的巡检机器人采用了无线数据传输的方案，在沿着输送机巡查过程中，对跑偏、撕裂、打滑、托辊损坏的故障信息以及井下气体状态、环境温度等信息进行收集，然后通过无线信号将相关信息传输给输送机沿线分布的无线基站，最终传输至整个上位机系统，而后进行数据分析和故障判别。该巡检系统合理地选择了巡检要点，简化了巡检系统的整体结构，提升了巡检效率和可靠性。

2 托辊组故障监测

对托辊组常见故障进行分析可知，托辊组故障会导致托辊运行异常，通常情况下都会产生托辊组的机械振动，从而导致其振动信号和噪声信号的异常，因此，提出了对托辊组进行振动及噪声信号异常监测的方案，托辊组故障监测系统结构如下页图2所示。

图2 托辊组故障监测结构示意图

为了满足对托辊组振动和噪声信号的监测准确性，同时还要兼顾巡检机器人在运行过程中的灵活性，在监测托辊组振动信号时采用了非接触式信号采集装置[2]，该装置由信号采集和无线信息发射两个模块构成，在运行过程中，系统在获取振动和噪声信号后，可将数据通过无线发射模块发送到数据信息采集系统，在系统内进行信息的分析和识别。

为了保证异常托辊组诊断的有效性，数据信息采集系统在获取到信号后，首先对信息进行降噪处理，在大范围的数据频谱中获取托辊的故障特质信号，然后通过时频进行小范围定点分析，找出托辊的故障频率点，并计算出其振动能力，最后通过人工智能判断获取托辊组的运行状态，并及时发出预警信号。

3 巡检系统定位监测

井下输送机系统的分布范围广、距离长，为了更快地定位故障，需要对巡检机器人的位置状态进行实时监测。因此，结合巡检机器人的运行需求，提出采用RFID 模块来对井下巡检机器人位置进行监测的方案[3]。该自动巡检定位系统结构如图3 所示。

图3 机器人巡检定位系统结构示意图

由图3 可知，在该巡检定位系统中，在输送机的不同位置设置RFID 模块，然后将不同模块的位置地址设置到数据库内，巡检机器人在运行过程中可获取到对应RFID 模块的信息，然后自动对这些地址进行定位，从而快速获取巡检机器人的位置信息，以满足监测精确性的需求。

4 巡检系统应用分析

为了进一步提升巡检系统的实际应用效果，对该系统建立了直观的监测页面，并对启动巡检、停止巡检、系统设置、报表生成等常用的模块进行单独划分，有效地提升了系统的实际操作便捷性，其监测界面如图4 所示。

图4 巡检系统定位界面示意图

经过对该系统的实际应用，自动巡检系统能够自主对输送机运行过程中的状态进行监测，对托辊组故障的识别准确性达到了96.7%，同时取消了人工巡检岗位，单条输送机平均减员1 人，故障诊断方案灵活可靠，对提升输送机系统的运行稳定性和安全性具有十分重要的意义。

5 结论

1）对托辊组进行振动和噪声信号异常监测，能够兼顾监测准确性和巡查灵活性的需求。

2）利用RFID 模块对井下巡检机器人位置进行监测的方案应用灵活性高，能够快速获取巡检机器人的位置信息，满足监测精确性的需求。

3）该自动巡查系统，对托辊组故障的识别准确性达到了96.7%，单条输送机平均减员1 人，故障诊断方案灵活可靠，对提升输送机系统的运行稳定性和安全性具有十分重要的意义。