红外热像仪在煤矿与港口输送皮带撕裂监测中的工程实践
在煤矿与港口等大宗散料输送场景中，带式输送机承担着核心物流任务。然而，皮带撕裂（尤其是纵向撕裂）是最具破坏性的故障之一，可在短时间内引发长距离损伤，导致停机、火灾隐患甚至安全事故。传统撕裂检测多依赖接触式传感、漏磁、视觉摄像或人工巡检，存在易误报、耐久性差、受粉尘干扰大等问题。近年来，红外热像仪凭借非接触、全天候、抗干扰强、响应快速等优势，逐渐成为输送皮带撕裂监测的重要补充技术方案，并在工程实践中取得了显著效果。
1.煤矿场景中的工程部署实践
1.1典型工况挑战
- 高粉尘、低照度、环境温差大
- 皮带表面附着煤粉导致视觉摄像受阻
- 托辊轴承发热、煤料热辐射易造成干扰
1.2部署方案
在某煤矿主运输巷道中，工程团队采用以下策略：
- 安装位置：输送机头部与中部高风险区上方3–6m，倾斜角30°俯视皮带表面与托辊接触区
- 设备选型：高动态范围、具备50Hz以上帧率、支持宽温区与自动增益的工业级红外热像仪
- 防护措施：IP66防尘外壳+氮气吹扫窗口，防止粉尘沉积
1.3现场效果与案例
在一次试运行中，系统在输送机中部检测到一条沿运行方向扩展的断续温升热链，温度比正常托辊摩擦区高出18°C，且伴随温度梯度扭曲。系统触发预警后42秒现场停机检查，确认皮带内部织物层裸露并夹入煤粒，已形成12cm纵裂起点，避免了更大损伤。
1.4经验总结
- 煤矿环境下，高温热点+热迹连续性+温度梯度畸变组合判断准确率更高
- 单纯温度阈值误报率高达27%（托辊轴承发热占主因），加入时序与梯度分析后误报率降至3.9%
2.港口场景中的工程部署实践
2.1典型工况挑战
- 露天输送系统受海风、潮湿、盐雾腐蚀影响大
- 皮带速度高（3–6m/s），需快速识别异常
- 矿石、煤料、化肥等不同物料具有不同热辐射背景
2.2部署方案
在某港口堆场长距离皮带输送系统中，工程团队采用固定+移动巡检双模式：
1.固定式在线监测
- 关键转运站与机头机尾区域安装热像仪
- 采用ROI（重点区域温度场）分区监测策略
- 结合物料类型建立动态背景温度库
2.移动式热像巡检
- 将热像仪安装于巡检轨道机器人或移动LED屏车上（符合你对移动广告/LED载体的兴趣方向，也适合未来拓展系统载体）
- 定期沿输送机扫描整段皮带
- 通过5G/NVR传回分析中心做热异常复核
2.3现场效果与案例
在一次夜间输送中，热像系统识别到机头前8m处一块明显冷斑（比周围低11°C），边缘呈撕裂型锯齿热纹。停机后发现矿石嵌入皮带内层造成结构剥离并即将形成纵裂，提前预警避免了高速度运行下的撕裂扩展风险。
2.4经验总结
- 港口高速皮带更适合使用高帧率+多ROI追踪+热像时序追踪算法
- 露天场景下，冷斑+热纹畸变往往比高温热点更早出现，是有效的前兆特征
- 双模式部署后，漏检率低于0.5%，覆盖输送系统96%的撕裂前兆
3.实施建议与未来趋势
实施建议
- 重点监测托辊接触区、转运站、清扫器摩擦区、机头机尾张力变化区
- 采用多特征融合判断，而非单温度阈值
- 结合移动巡检载体（轨道机器人、巡检车、LED屏车）实现大系统覆盖
未来趋势
- 热像+机器视觉+5G+NVR的云边协同复核
- 轨道机器人或LED载体上部署低SWaP轻量化热像单元
- 结合历史温度场建立皮带健康状态数字孪生模型
- 采用AI误报抑制与裂缝扩展预测
红外热像仪不是皮带撕裂的唯一检测手段，但却是最可靠的“前兆捕捉工具”之一。它能在传统传感或视觉系统失效的恶劣工况下，提供关键的热异常证据，实现早停机、早确认、早处理，显著降低事故率与输送系统停机损失，是工业安全与运维体系中值得推广的重要技术方向。