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帶式輸送機是煤礦生產的重要設備之一，可以實現長距離、大運量、連續運輸。受采煤工作面地質變化及采集設備不穩定的影響，煤炭的產量會產生波動。這導致帶式輸送機輸送量具有極大的不均衡性，對帶式輸送機的安全運行及智能控制產生很大影響。

輸送量大，會加劇輸送帶磨損和撕裂、溢煤、灑煤等現象發生；輸送量小，會造成資源浪費。因此，有效測量帶式輸送機輸送量，對帶式輸送機的安全運行及智能控制具有重要意義。

1、帶式輸送機輸送量測量方法現狀

帶式輸送機輸送量測量方法可分為接觸式測量法和非接觸式測量法。接觸式測量法通過測量單位有效稱量段的煤料質量，與帶速相乘得出瞬時輸送量，一段時間內瞬時輸送量的積分為該段時間內帶式輸送機的輸送量。

非接觸式測量法通過測量單位長度內煤料體積，與煤料密度、帶速相乘得出帶式輸送機的輸送量。接觸式測量法主要是電子膠帶秤測量法，非接觸式測量法包括核子膠帶稈法、超聲波式測量法、激光CCD（電荷耦合器件）圖像測量法及激光掃描測量法。

1.1電子膠帶秤測量法

使用的設備主要有稱重框架、稱重傳感器、速度傳感器和工控機等。當煤料從秤體通過時，輸送帶和稱重托輥作用于稱重傳感器，得到單位稱重參數的壓力信號，同時速度傳感器同步檢測到輸送帶的瞬時速度信號，將2個信號轉換為模擬電壓或電流，經傳輸電纜和數據通信接口輸送到地面工控機進行計算處理。

稱重傳感器是電子膠帶秤測量法的核心，也是電子膠帶秤測量法的研究重點，其靈敏度、準確性、抗干擾性都會對測量結果造成很大影響。煤炭行業中常用的是電阻應變式稱重傳感器，這種傳感器容易受到外界環境、負載等因素影響。若溫度過高，傳感器會出現塑性變形，使得測量結果高于實際質量；若輸送帶負載過大，會使得傳感器靈敏度降低，導致測量誤差增大，響應速度降低。

GB/T7721-1995《電子皮帶秤》規定，目前4個等級的電子膠帶秤使用誤差分別為士0.25%，士0.5%，士1.0%，士2.0%。礦井應用中，在安裝精度高、維護良好的情況下，電子膠帶秤測量法可以達到士0.5%或更高的準確度。

1.2核子膠帶秤測量法

核子膠帶秤測量法是根據y射線穿過煤料后的衰減程度來計算輸送量的一種方法。其測量原理是利用煤料對y射線束的吸收，通過前置放大器把y射線強度轉換成電壓信號，計算出單位長度輸送帶上煤料的質量，進而完成帶式輸送機輸送量的連續測量。

1.3超聲波測距測量法

超聲波測距測量法通過測量輸送機上物料高度得到近似物料體積，并根據物料密度、輸送機速度計算得到瞬時輸送量。超聲波測距測量法有相位檢測法、聲波幅值檢測法和往返時間檢測法等多種。相位檢測法適合小范圍、高精度的測量，聲波幅值檢測法受環境影響較大，煤礦中一般采用往返時間檢測法。

往返時間檢測法原理：檢測發射器發出的超聲波經介質傳播到接收器的時間與超聲波速度的乘積是超聲波傳輸的距離，所測距離L是超聲波傳輸距離的一半，根據測得的距離能得到煤料的大概高度，由煤料高度得到近似煤料體積，并根據煤料密度、帶速計算得到輸送量。L計算公式為

超聲波速度與傳播介質有關，空氣密度、濕度、溫度等都會對其產生影響，此外，超聲波測距儀的測量準確度較低，也會導致測得的煤料高度誤差較大。因此，超聲波測距測量法很少作為主要的輸送量測量技術，一般作為輔助性測量技術，用來監測有煤、無煤及煤多、煤少的情況。

1.4激光CCD圖像測量法

激光CCD圖像測量法也稱為激光CCD相機輪廊測量法，是基于機器視覺技術的測量方法。該測量方法采用CCD相機作為觀測器件，將激光投射到煤料表面，產生漫反射，并得到煤料圖像。對得到的圖像進行處理，利用計算機軟件建立煤料三維模型，從而得到煤料體積，實現帶式輸送機輸送量的測量。

目前激光CCD圖像測量法在國內已有成熟產品，文獻。利用同一測量面中上、下雙視點的CCD相機測得煤料輪廓，測量準確率在96%以上。

因為煤礦光照條件不佳，對煤料圖像采集有很大影響，而且，圖像處理時間較長，算法復雜，所以激光CCD圖像測量法速度較慢。

1.5激光掃描測量法

激光掃描測量法的基本原理與超聲波測距法相似，但測量精度更高。其測量過程主要包括定向、測角、掃描和測距。激光掃描儀發出高精度、高頻率的點激光，經反射棱鏡反射，形成一定角度的掃描光束，獲得掃描光束范圍內煤料與發射中心的距離值，結合時間、相對輸送帶的位置可計算出煤料三維坐標數據。再結合輸送帶帶速得到媒料的點云，經過對點的標定及函數擬合得到煤料截面輪廓。

1.6對比分析

對目前常用的測量方法進行對比分析，結果見表1?？梢钥闯?，電子膠帶秤測量法測量精度最高，但對日常維護和使用要求比較高，穩定性較差。激光掃描測量法和激光CCD圖像測量法的精度和穩定性較好，但易受煤料粒度和密度的影響。

2、輸送量測量方法的發展趨勢

（1）提高測量精度。

提高測量精度的方法包括采用性能更好的測量設備、對設備的日常使用和維護進行嚴格要求、不斷優化數據處理算法等。

（2）提高抗干擾性。

煤礦惡劣環境對各種測量設備會產生一定影響。為了有效避免環境對測量結果的影響，使得這些測量方法具有更強的抗干擾能力，可采用特殊測量設備，如防爆防抖高速CCD相機等。

（3）提高適應性。

為了減少測量誤差，適應不同的煤礦環境及輸送量的大小，可將多種方法結合使用。比如雙目視覺技術采用2個激光CCD攝像頭，減小輸送帶上大塊煤對測量結果的影響。

此外，激光掃描測量法可和超聲波測距測量法相結合，解決利用單一光線或聲波進行測量時誤差較大的問題。

3、結語

介紹了帶式輸送機輸送量測量方法的現狀并對各種方法進行了對比分析。接觸式測量法中，電子皮帶秤測量法測量精度高，但響應速度較慢，穩定性較差；非接觸式測量法中，激光掃描測量法測量精度較高，響應速度較快，穩定性較好。

隨著人工智能、圖像處理等技術的快速發展，非接觸式測量法或融合多種技術的方法將得到快速發展并逐漸成為主流的輸送量測量方法。