煤礦井下火情監測機器人的製作方法

2023-05-18 12:34:46 1

專利名稱：煤礦井下火情監測機器人的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種監測機器人，尤其是涉及ー種煤礦井下火情監測機器人。
背景技術：
近年來，我國煤礦安全事故頻發，造成了重大人員傷亡和巨大的經濟損失，煤礦安全生產問題受到社會各界的關注，其中瓦斯爆炸是煤礦安全事故的ー個重要方面。瓦斯爆炸就其本質來說，是一定濃度的甲烷和空氣中的氧氣在一定溫度作用下產生的激烈氧化反應，瓦斯爆炸的條件是一定濃度的瓦斯、高溫火源的存在和充足的氧氣。實際生產過程中，在加強通風與各項檢查工作降低瓦斯濃度的同時，還需採取諸多防止瓦斯引燃的措施，如井口房、瓦斯抽放站及主要通風機房周圍20m內禁止使用明火、使用安全照明燈、嚴格管理井下火區、嚴格執行放炮製度、嚴格掘進工作面的局部通風機管理工作、採用防爆性能優良的電氣設備、防止機械摩擦火花等，以減小甚至杜絕瓦斯爆炸事 故發生。雖然採取了上述諸多防止瓦斯引燃的措施，但實際生產時仍不可避免地會出現可能引起瓦斯爆炸的高溫火源，如能在火源處於萌芽狀態時將其熄滅，則將會有效減小甚至決絕煤礦瓦斯爆炸事故的發生概率。但是，現如今在煤礦井下作業環境中，安全監測系統還不夠完善，所採用的火情監測系統形式較為單一，一般均由多個分別布設於煤礦井下巷道內的無線檢測單元和布設於地面上的上位監控機組成，多個無線檢測單元組成ー個無線傳感器網絡。實際使用過程中，由於無線傳感器網絡的覆蓋範圍有限，因而存在監測數據不全面的情形；同時隨著開採工作不斷進行，需及時在新的開採區域布設無線傳感器網絡，因而現場工作量較大，所需投入的人力物カ較多。綜上，現有的煤礦井下火情監測系統存在現場工作量較大、人力物カ較多、智能化程度較低、監測數據不全面等多種實際問題。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在於針對上述現有技術中的不足，提供一種煤礦井下火情監測機器人，其結構簡單、設計合理、操作簡便且智能化程度高、使用效果好，能解決現有煤礦井下火情監測系統存在的現場工作量較大、人力物カ較多、智能化程度較低、監測數據不全面等問題。為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是一種煤礦井下火情監測機器人，其特徵在於包括機器人本體、供所述機器人本體安裝的行走底盤、對行走底盤進行驅動的電動行走驅動機構、安裝在所述機器人本體內的電子線路板和由煤礦井下工作人員隨身攜帯的手持式移動終端；所述電子線路板上設置有控制器ニ、GPS定位単元、前方障礙物檢測單元、視頻採集単元、對所述機器人本體的行走方向進行實時檢測的方向檢測單元和與控制器相接的無線通信模塊ニ，所述GPS定位単元、前方障礙物檢測單元、視頻採集單元和方向檢測單元均與控制器相接；所述電動行走驅動機構由控制器ニ進行控制且其與控制器二相接，所述行走底盤與電動行走驅動機構之間通過傳動機構進行連接；所述手持式移動終端包括程序更新鍵、內部存儲有多套機器人控制程序的數據存儲単元、以無線通信方式與控制器ニ進行雙向通信且能對控制器ニ內部控制程序進行實時更新的控制器ー以及分別與控制器二相接的參數輸入単元一、顯示單元一和無線通信模塊一，所述無線通信模塊一與無線通信模塊ー的工作頻段相同，所述控制器一通過無線通信模塊ー和無線通信模塊ニ與控制器ニ進行雙向通信，所述程序更新鍵和數據存儲単元均與控制器一相接；所述控制器二通過無線通信模塊ニ和無線通信模塊三與布設於上位監控室內的上位監控機進行雙向通信，所述無線通信模塊ニ與無線通信模塊三的工作頻段相同，且無線通信模塊三與上位監控機相接；所述控制器一通過無線通信模塊ー和無線通信模塊三與上位監控機進行雙向通信。上述煤礦井下火情監測機器人，其特徵是所述手持式移動終端還包括與控制器一相接的控制程序下載端ロ。上述煤礦井下火情監測機器人，其特徵是所述電子線路板上還設置有與控制器 二相接的瓦斯濃度檢測單元。上述煤礦井下火情監測機器人，其特徵是所述前方障礙物檢測單元包括對所述機器人本體前方所存在障礙物的距離進行實時檢測的距離檢測単元、對所述障礙物的方位進行實時檢測的方位檢測單元和對所述障礙物的大小進行實時檢測的障礙物大小檢測單元，所述距離檢測單元、方位檢測單元和障礙物大小檢測單元均與控制器二相接。上述煤礦井下火情監測機器人，其特徵是還包括安裝在所述機器人本體上的自動排障機構，所述自動排障機構由控制器ニ進行控制且其與控制器二相接。上述煤礦井下火情監測機器人，其特徵是所述電子線路板上還設置有與控制器二相接的報警指示単元、參數輸入單元ニ和顯示單元ニ。本實用新型與現有技術相比具有以下優點I、結構簡單且電路設計合理，投入成本低，安裝布設簡便。2、電路簡單且接線方便。3、使用操作簡單且智能化程度高。4、使用效果好，實際使用過程中，本實用新型接受上位監控機或手持式移動終端的控制指令，並按照控制指令對自身行走路線進行調整，且行走過程中同步對巷道周側的火情信息進行監測並將所監測信息同步傳送至上位監控機，同時通過手持式移動終端可以對機器人內部控制程序進行實時更新，以滿足不同的具體實際需求。實際使用過程中，本實用新型與現有煤礦井下安全監控系統相結合使用，能有效解決現有煤礦井下火情監測系統存在的現場工作量較大、人力物カ較多、智能化程度較低、監測數據不全面等問題。5、實用價值高，並且節能環保。6、適用範圍廣且推廣應用前景廣泛。綜上所述，本實用新型結構簡單、設計合理、操作簡便且智能化程度高、使用效果好，能有效解決現有煤礦井下火情監測系統存在的現場工作量較大、人力物カ較多、智能化程度較低、監測數據不全面等問題。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進ー步的詳細描述。

圖I為本實用新型的電路原理框圖。[0021]附圖標記說明I-行走底盤；2-電動行走驅動機構； 3-控制器ニ ；4-GPS定位單元；5-前方障礙物檢測單元； 5-1-距離檢測單元；5-2-方位檢測單元； 5-3-障礙物大小檢測單元；6-方向檢測單元； 7-手持式移動終端；7-1-參數輸入單元一；7-2-控制器一 ；7-3-程序更新鍵；7_4_數據存儲単元；7-5-顯示單元一 ；7-6-無線通信模塊ー；7-7-控制程序下載端ロ ；8_視頻採集単元；9-無線通信模塊三； 10-無線通信模塊ニ ；11-上位監控機；12-瓦斯濃度檢測單元；13-自動排障機構；14-報警指示単元； 15-參數輸入單元ニ；16-顯示單元ニ。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型包括機器人本體、供所述機器人本體安裝的行走底盤I、對行走底盤I進行驅動的電動行走驅動機構2、安裝在所述機器人本體內的電子線路板和由煤礦井下工作人員隨身攜帯的手持式移動終端7。所述電子線路板上設置有控制器ニ 3、GPS定位単元4、前方障礙物檢測單元5、視頻採集単元8、對所述機器人本體的行走方向進行實時檢測的方向檢測單元6和與控制器3相接的無線通信模塊ニ 10，所述GPS定位単元4、前方障礙物檢測單元5、視頻採集単元8和方向檢測單元6均與控制器3相接。所述電動行走驅動機構2由控制器ニ 3進行控制且其與控制器ニ 3相接，所述行走底盤I與電動行走驅動機構2之間通過傳動機構進行連接。所述手持式移動終端7包括程序更新鍵7-3、內部存儲有多套機器人控制程序的數據存儲単元7-4、以無線通信方式與控制器ニ 3進行雙向通信且能對控制器ニ 3內部控制程序進行實時更新的控制器一 7-2以及分別與控制器ニ 7-2相接的參數輸入単元一 7-1、顯示單元一 7-5和無線通信模塊ー 7-6，所述無線通信模塊ー 7-6與無線通信模塊ー 10的工作頻段相同，所述控制器一 7-2通過無線通信模塊ー7-6和無線通信模塊ニ 10與控制器ニ 3進行雙向通信，所述程序更新鍵7-3和數據存儲單元7-4均與控制器一 7-2相接。所述控制器ニ 3通過無線通信模塊ニ 10和無線通信模塊三9與布設於上位監控室內的上位監控機11進行雙向通信，所述無線通信模塊ニ 10與無線通信模塊三9的工作頻段相同，且無線通信模塊三9與上位監控機11相接。所述控制器一 7-2通過無線通信模塊ー 7-6和無線通信模塊三9與上位監控機11進行雙向通信。本實施例中，所述手持式移動終端7還包括與控制器一 7-2相接的控制程序下載端 ロ 7-7。同時，所述電子線路板上還設置有與控制器ニ 3相接的瓦斯濃度檢測單元12。本實施例中，所述前方障礙物檢測單元5包括對所述機器人本體前方所存在障礙物的距離進行實時檢測的距離檢測単元5-1、對所述障礙物的方位進行實時檢測的方位檢測單元5-2和對所述障礙物的大小進行實時檢測的障礙物大小檢測單元5-3，所述距離檢測單元5-1、方位檢測單元5-2和障礙物大小檢測單元5-3均與控制器ニ 3相接。同時，本實用新型還包括安裝在所述機器人本體上的自動排障機構13，所述自動排障機構13由控制器ニ 3進行控制且其與控制器ニ 3相接。本實施例中，所述電子線路板上還設置有與控制器ニ 3相接的報警指示単元14、參數輸入単元ニ 15和顯示單元ニ 16。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，並非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬於本實用新型技術方案的保護範圍內。
權利要求1.一種煤礦井下火情監測機器人，其特徵在於包括機器人本體、供所述機器人本體安裝的行走底盤(I)、對行走底盤(I)進行驅動的電動行走驅動機構(2)、安裝在所述機器人本體內的電子線路板和由煤礦井下工作人員隨身攜帶的手持式移動終端(7);所述電子線路板上設置有控制器二(3)、GPS定位單元(4)、前方障礙物檢測單元(5)、視頻採集單元(8)、對所述機器人本體的行走方向進行實時檢測的方向檢測單元(6)和與控制器(3)相接的無線通信模塊二(10)，所述GPS定位單元(4)、前方障礙物檢測單元(5)、視頻採集單元(8)和方向檢測單元(6)均與控制器(3)相接；所述電動行走驅動機構⑵由控制器二(3)進行控制且其與控制器二(3)相接，所述行走底盤(I)與電動行走驅動機構(2)之間通過傳動機構進行連接；所述手持式移動終端(7)包括程序更新鍵(7-3)、內部存儲有多套機器人控制程序的數據存儲單元(7-4)、以無線通信方式與控制器二(3)進行雙向通信且能對控制器二(3)內部控制程序進行實時更新的控制器一(7-2)以及分別與控制器二(7-2)相接的參數輸入單元一(7-1)、顯示單元一(7-5)和無線通信模塊一(7-6)，所述無線通信模塊一(7-6)與無線通信模塊一(10)的工作頻段相同，所述控制器一(7-2)通過無線通信模塊一(7-6)和無線通信模塊二(10)與控制器二(3)進行雙向通信，所述程序更新鍵(7-3)和數據存儲單元(7-4)均與控制器一(7-2)相接；所述控制器二(3)通過無線通信模塊二(10)和無線通信模塊三(9)與布設於上位監控室內的上位監控機(11)進行雙向通信，所述無線通信模塊二(10)與無線通信模塊三(9)的工作頻段相同，且無線通信模塊三(9)與上位監控機(11)相接；所述控制器一(7-2)通過無線通信模塊一(7-6)和無線通信模塊三(9)與上位監控機(11)進行雙向通信。
2.按照權利要求I所述的煤礦井下火情監測機器人，其特徵在於所述手持式移動終端(7)還包括與控制器一(7-2)相接的控制程序下載埠(7-7)。
3.按照權利要求I或2所述的煤礦井下火情監測機器人，其特徵在於所述電子線路板上還設置有與控制器二(3)相接的瓦斯濃度檢測單元(12)。
4.按照權利要求I或2所述的煤礦井下火情監測機器人，其特徵在於所述前方障礙物檢測單元(5)包括對所述機器人本體前方所存在障礙物的距離進行實時檢測的距離檢測單元(5-1)、對所述障礙物的方位進行實時檢測的方位檢測單元(5-2)和對所述障礙物的大小進行實時檢測的障礙物大小檢測單元(5-3)，所述距離檢測單元(5-1)、方位檢測單元(5-2)和障礙物大小檢測單元(5-3)均與控制器二(3)相接。
5.按照權利要求I或2所述的煤礦井下火情監測機器人，其特徵在於還包括安裝在所述機器人本體上的自動排障機構(13)，所述自動排障機構(13)由控制器二(3)進行控制且其與控制器二(3)相接。
6.按照權利要求I或2所述的煤礦井下火情監測機器人，其特徵在於所述電子線路板上還設置有與控制器二(3)相接的報警指示單元(14)、參數輸入單元二(15)和顯示單元二 (16)。
專利摘要本實用新型公開了一種煤礦井下火情監測機器人，包括機器人本體、行走底盤、電動行走驅動機構、電子線路板和手持式移動終端；電子線路板上設置有控制器二、GPS定位單元、前方障礙物檢測單元、視頻採集單元、方向檢測單元和無線通信模塊二；手持式移動終端包括程序更新鍵、內部存儲有多套機器人控制程序的數據存儲單元、以無線通信方式與控制器二進行雙向通信且能對控制器二內部控制程序進行實時更新的控制器一以及參數輸入單元一、顯示單元一和無線通信模塊一。結構簡單、設計合理、操作簡便且智能化程度高、使用效果好，能解決現有煤礦井下火情監測系統存在的現場工作量較大、人力物力較多、智能化程度較低、監測數據不全面等問題。
文檔編號E21F17/18GK202417596SQ201120506318
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月7日 優先權日2011年12月7日
發明者周曉麗 申請人:西安擴力機電科技有限公司