——基於雙模式AI視覺與多模態預警平台的綜合施策

1. 項目背景與核心痛點

在礦山、水泥、冶金及電力等行業，皮帶輸送機是物料輸送的命脈。其轉運下料口作為最易發生故障的瓶頸點，堵料問題頻發，導致生產中斷、設備損壞，甚至引發安全事故。

傳統檢測方式的侷限：

人工巡檢：響應滯後、人力成本高、夜間及惡劣環境下效率低下。

機械擋板/行程開關：與物料直接接觸，易損壞、誤動作率高、檢測精度低。

普通視頻監控：被動監視，依賴人員時刻關注，無法實現主動預警。

為徹底解決以上痛點，我們推出集成了兩種AI視覺檢測模式的智慧堵料解決方案，旨在實現對堵料風險的早感知、早預警、早處置，構建主動型安全保障體系。

2. 解決方案總覽：雙模式AI視覺檢測

本方案的核心是提供兩種基於AI視覺的檢測路徑，以適應不同的現場工況，確保在任何環境下都能找到最優解。

方案核心：

模式一：下料口直視AI檢測系統

原理：在下料口內部或正前方安裝高清防塵工業攝像機，通過深度學習圖像識別算法直接監控物料下落狀態。

特點：直觀精準、可視化管理，能夠直接“看到”堵塞的發生。

模式二：皮帶流量AI差異檢測系統

原理：在封閉式下料口的上游（供料皮帶）和下游（接料皮帶） 各安裝一台AI攝像機，通過算法實時計算並比較兩條皮帶的相對物料流量。

特點：非接觸、抗干擾，適用於無法直接觀察下料口的惡劣封閉環境。

兩種模式對比與選型指南：

3. 方案一：下料口直視AI檢測系統（針對開放式環境）

3.1 系統構成

感知層：耐高温、防塵防水工業相機，工業級LED補光燈，自動清潔閥。

分析層：嵌入式AI分析盒，內置優化的下料口堵塞識別算法。

執行層：聲光報警器，同時將信號接入集控系統。

3.2 核心算法與技術

算法基於改進的YOLO目標檢測框架，並針對工業場景進行了專項優化：

多特徵融合識別：不僅識別靜態的物料堆積，更通過分析物料流的下落軌跡、速度來判斷是否發生緩慢性堵塞。

動態抗干擾機制：集成數字降噪、動態曝光調整算法，有效抑制粉塵、水汽、光照突變帶來的影響。

自適應學習能力：系統能夠持續學習不同物料、不同季節的運行畫面，不斷提升識別精度。

3.3 實施部署要點

安裝位置：選擇能完整覆蓋下料口物料通過區域的最佳視角，通常位於下料口斜上方。

環境保障：為確保成像質量，必須配備強光補光燈和自動吹掃系統，防止鏡面積塵。

4. 方案二：皮帶流量AI差異檢測系統（針對封閉/惡劣環境）

4.1 系統構成

感知層：分別在供料皮帶和接料皮帶的合適位置安裝兩台AI視覺採集單元。

分析層：中央分析服務器（或邊緣計算網關），運行視覺流量分析算法。

執行層：輸出差異報警信號至預警平台。

4.2 核心算法與技術

此方案的技術關鍵在於視覺流量計算，而非簡單的物體識別。

物料分割：使用語義分割模型（如U-Net）精準識別圖像中的“物料”區域，排除皮帶和背景干擾。

流量特徵提取：同步計算以下關鍵參數：

裝載率：物料在皮帶上的覆蓋面積。

堆積高度：通過陰影分析或立體視覺技術估算物料的相對體積。

帶速：通過跟蹤物料特徵點計算皮帶的實際運行速度。

綜合流量計算：將上述特徵融合，生成一個綜合的相對流量指數（RFI）。

堵料判斷：持續比較上游RFI₁與下游RFI₂。當 (RFI₁ - RFI₂) / RFI₁ > 設定閾值 並持續一定時間，即判定為堵料。

4.3 實施部署要點

對稱安裝：兩台相機的安裝高度、角度和光照條件應儘量一致，以保證流量計算的基準公平。

模型校準：系統需在正常工況下進行初始校準，學習正常流量波動的範圍，設定合理的報警閾值。

5. 與“礦山多模態預警平台”的深度融合

本方案不僅是獨立的檢測系統，更是礦山多模態預警平台的一個重要感知單元。

5.1 數據融合與集中管理

統一接入：兩種檢測模式的數據（實時視頻、報警信號、流量曲線）通過標準協議（如MQTT/OPC UA）統一接入預警平台。

態勢綜合感知：平台可將堵料報警與電機電流、設備振動、激光雷達點雲等多模態數據關聯分析，交叉驗證，極大降低誤報。

5.2 智能預警與閉環處置

分級預警：平台根據風險等級啓動“藍-黃-橙-紅” 四級預警。

處置閉環：報警產生後，平台自動生成工單並推送至巡檢人員移動端，處理完畢後需反饋結果並拍照確認，形成 “報警->處置->反饋->銷警” 的管理閉環。

5.3 三維可視化與決策支持

數字孿生：在平台的三維可視化場景中，精準定位報警皮帶機及下料口，並以高亮色彩顯示報警等級。

數據分析：平台提供多維報表，分析堵料發生規律（如高發時段、常見誘因），為優化上料工藝、制定預防性維護計劃提供數據支撐。

6. 實施預期與效益分析

7. 結論

本《智慧皮帶堵料解決方案》為您提供了兩條清晰、可靠且經過驗證的技術路徑：

當您的下料口環境開放、可視條件良好時，模式一（下料口直視AI檢測） 是直接高效的選擇。

當您的下料口環境封閉、粉塵瀰漫、光學條件惡劣時，模式二（皮帶流量AI差異檢測） 則展現出其強大的適應性和可靠性。

兩種模式均可無縫集成至礦山多模態預警平台，構成企業智能運維與安全管理體系的關鍵一環。我們建議可根據現場不同皮帶機的實際工況，混合選用兩種模式，以實現最佳的成本效益與防護效果。

礦山版分析服務器、AI盒子、IPC包含的算法有：皮帶跑偏、皮帶異物、皮帶撕裂、皮帶劃痕、皮帶運行狀態識別（啓停狀態）、運輸帶有無煤識別、煤流量檢測、運輸帶坐人檢測、行車不行人、罐籠超員、靜止超時、搖台是否到位、入侵檢測、下料口堵料、運輸帶空載識別、井下堆料、提升井堆煤檢測、提升井殘留檢測、瓦斯傳感器識別、猴車長物件檢測、佩戴自救器檢測、風門監測、運料車通行識別、工作面刮板機監測、掘進面敲幫問頂監控、護幫板支護監測、人員巡檢、入侵檢測、區域超員預警、未戴安全帽檢測、未穿工作服識別、火焰檢測、離崗睡崗識別、倒地檢測、攝像機遮擋識別、攝像機挪動識別等等算法。

我們期待與您攜手，共同打造更安全、更高效、更智能的現代化工業現場。