[發明專利]基于Wifi的井下機器人通信控制系統

在審

• 申請號: 201610102781.4
• 申請日: 2016-02-25
• 公開（公告）號: CN105569735A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 孫繼平;劉毅
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;H04W84/12;H04N7/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于Wifi的井下機器人通信控制系統，該系統涉及無線通信和視 頻、音頻采集等領域。

背景技術

隨著各類礦井生產的機械化、信息化和自動化程度的提高，中國礦井安全生產形 勢逐年好轉，各類事故率和死亡率均大幅下降。然而井下生產環境復雜，還是不可避免的發 生各類事故，事故發生后，及時掌握井下事故現場情況，是正確、有效救援，減少人員傷亡的 關鍵。井下瓦斯爆炸和火災等事故，會產生大量CO，CO₂，CH₄等有毒有害氣體，消耗大量O₂。當 事故現場有毒有害氣體濃度超高、O₂含量較低時、搜尋，救護人員難以到達有關區域進行偵 察、搜尋和救援。井下機器人除用于救災外，也可用于井下巡檢領域。因此、研究井下機器人 相關的技術十分必要。由于目前井下無線通信的接入設備需供電系統和通信光纜或電纜連 接，所以事故發生時，巷道內原有無線通信系統無法使用，井下機器人必須自帶通信系統進 行通信。輪式、履帶式、蛇形等地面行進的機器人可通過有線通信方式與控制設備進行通 信，而采用飛行行進方式的機器人則應采用無線通信方式，目前井下Wifi無線通信網絡已 得到較廣泛的應用，Wifi無線通信具有數據傳輸高度、安全可靠、使用靈活方便等特點，但 通信距離受發射功率和空間阻擋等因素影響，直接影響井下機器人的工作距離。所以需要 新的通信組網方式和系統以保證井下機器人的通信距離。

發明內容

本發明目的在于提供一種基于Wifi的井下機器人通信控制系統，所述系統用于使 井下機器人的無線通信距離隨機器人的行進而不斷增長。井下機器人采用Wifi多跳無線網 絡與控制設備通信，井下機器人攜帶有多個Wifi路由設備，在行進過程中同時根據設定條 件投放Wifi無線路由設備，使Wifi網絡的覆蓋范圍隨井下機器人的行進路程的增加而不斷 推進，以保證井下機器人與機器人控制設備的通信；所述通信控制系統通過井下機器人攜 帶的視頻采集設備采集視頻或圖像數據，將數據通過Wifi多跳無線網絡傳輸至機器人控制 設備；井下機器人攜帶有語音采集元件和語音放大設備，通過語音采集元件采集語音信號， 通過語音放大設備將通過網絡下傳的語音數據還原為語音信號放大播放。

所述系統井下機器人攜帶有多個無線路由設備，鋪設無線網絡的方法包括以下3 種：

1.井下機器人在行進過程中監測最近的固定Wifi路由設備信號強度，當信號強度 低于設定閾值時，則井下機器人在當前位置投放新的固定Wifi路由設備，重復執行以上監 測與投放過程，使Wifi網絡的覆蓋范圍隨井下機器人的行進不斷推進。

2.井下機器人在行進過程中測量并記錄行進的路程長度，當以最近的固定Wifi路 由設備為起點行進的路程長度達到設定閾值時，則在當前位置投放新的固定Wifi路由設 備，重復執行以上監測和投放過程，使Wifi網絡的覆蓋范圍隨井下機器人的行進路程的增 加而不斷推進。

3.井下機器人在行進過程中監測最近的固定Wifi路由設備信號強度，同時測量以 最近的固定無線路由設備為起點的行進路程長度，當滿足Wifi信號強度低于設定閾值或行 進的路程長度達到設定閾值時，則在當前位置投放新的固定Wifi路由設備，重復執行以上 監測和投放過程，使Wifi網絡的覆蓋范圍隨井下機器人的行進路程的增加而不斷推進。所 述系統還包括以下特點：

1.井下機器人采用模塊化結構，具有標準通信接口，用于攜帶各類與井下現場環 境監測相關的傳感器模塊，所采集數據通過多跳無線網絡傳輸至控制設備。

2.井下機器人攜帶的傳感器包括：溫度、一氧化碳、二氧化碳、甲烷和氧氣傳感器。

3.機器人控制設備可部署于井上也可部署于井下，井下機器人可受機器人控制設 備控制從井上出發移動至井下。

4.井下機器人包括采用兩軸或多軸旋翼飛行移動的機器人。

附圖說明

圖1系統實施方式1示意圖。

圖2系統實施方式2示意圖。

圖3四軸旋翼井下機器人結構示意圖。

圖4Wifi路由器投放裝置示意圖。

圖5Wifi路由器投放裝置仰視圖。

圖6四軸旋翼井下機器人主控板結構示意圖。

圖7四軸旋翼井下機器人數據采集板結構示意圖。

圖8四軸旋翼井下機器人主控板軟件示意圖。