[發明專利]煤與瓦斯突出巷道災情智能探測系統及探測方法

在審

• 申請號: 201711094418.3
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN107605537A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 王永龍;王振鋒;衡振;余在江;韋純福;宋維賓
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;E21F11/00;B64C39/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于煤礦安全和智能救災領域，具體涉及一種煤與瓦斯突出巷道災情智能探測系統及探測方法。

背景技術

我國煤礦的生產過程中，煤與瓦斯突出災害在礦山災害事故中占據較大的比重，煤與瓦斯突出事故的嚴重性、突發性、以及對事故現場的不了解為煤礦災后救援帶來極大的隱患。煤與瓦斯突出是破碎的煤體與大量的瓦斯由煤體內突然向采掘空間大量噴出的現象。煤與瓦斯突出是煤礦井下生產的一種重大的災害，它嚴重威脅著煤礦的安全生產，具有極大的破壞性。長期以來，在發生煤與瓦斯突出事故之后，由于救援人員對井下災情難以及時了解，導致救援工作進展緩慢，耽誤井下救災最佳時間，甚至因井下災情判斷失誤而對救援人員造成傷害，產生二次事故，極大地降低了救援效率，增加了人員和財產損失。因此，能否對煤與瓦斯突出現場情況進行及時準確了解，成為制約煤礦能否進行及時安全救援的重要因素。

基于以上問題，需要研發一種能夠及時準確采集井下煤與瓦斯突出災害實況，分析事故情況并確定救援最佳時機及指導救援的系統。

發明內容

本發明的目的是提供一種煤與瓦斯突出巷道災情智能探測系統及探測方法，解決因救援人員對井下災情難以及時了解或了解不夠準確，導致救援工作進展緩慢、耽誤井下救災最佳時間的問題。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

煤與瓦斯突出巷道災情智能探測系統，包括無人機地面控制系統、智能無人機、獨立無線信號中繼裝置、機載瓦斯氣體傳感器、機載粉塵傳感器、機載高清攝像系統、機載紅外成像系統、機載激光掃描儀、機載高速無線傳輸系統。該系統通過智能無人機的機載設備自動采集井下煤與瓦斯突出巷道中的瓦斯氣體濃度和粉塵濃度、煤與瓦斯突出點位置、突出巷道實時畫面、煤與瓦斯突出量、井下受災人員位置，并將這些采集到的數據通過機載高速無線傳輸系統經由一個個獨立無線信號中繼裝置自動傳遞給無人機地面控制系統并對所采集數據進行分析，用分析所得結果指導煤礦井下受災人員的合理避難地點和地面救災人員的最佳救災時機。

煤與瓦斯突出巷道災情智能探測系統及探測方法，所述的無人機地面控制系統為可視化智能操控平臺，包括飛行智能操作模塊、無線信號發射接收模塊、數據處理模塊、圖像顯示模塊；飛行智能操作模塊通過發射無線信號控制智能無人機的飛行；無線信號發射接收模塊進行控制信號的輸出和無人機傳輸信號的接收；數據處理模塊包括數據庫子模塊和處理子模塊，處理子模塊對數據進行處理分析得出結果，并將其與數據庫子模塊進行比對，確定分析結果的正確性；圖像顯示模塊用來顯示智能無人機機載設備傳輸過來的視頻畫面。

煤與瓦斯突出巷道災情智能探測系統，所述的機載瓦斯氣體傳感器用來探測井下瓦斯氣體濃度，機載粉塵傳感器用來探測井下粉塵濃度。

煤與瓦斯突出巷道災情智能探測系統，所述的機載高清攝像系統、機載紅外成像系統和機載激光掃描儀用于巷道空間成像。

煤與瓦斯突出巷道災情智能探測系統，所述的機載高速無線傳輸系統用于將各機載設備所采集的井下數據傳送到無人機地面控制系統的數據處理模塊。

煤與瓦斯突出巷道災情智能探測系統的探測方法，采用煤與瓦斯突出巷道災情智能探測系統，包括以下步驟：

（1）進入可視化智能操控平臺，啟動智能無人機，系統自動進行各項機載設備調試狀態，調試過程中如果出現問題自動生成故障報警信號；

（2）當確認全系統狀態正常時，智能無人機出發，前往事故井口，沿著井筒由自動導航系統導航快速到達井下，到達井下后，激活機載設備，開始進行探測以及信息傳輸；

（3）智能無人機在井口對應井下位置拋擲一枚獨立無線信號中繼裝置，之后在巷道直線段每隔150~200 m拋擲一枚獨立無線信號中繼裝置，在巷道拐角處以及有信號阻隔位置每隔100~150 m拋擲一枚獨立無線信號中繼裝置，所有獨立無線信號中繼裝置自被拋擲出即被激活，開始工作；

（4）在巷道中飛行時，所有探測系統同時工作，探測到的瓦斯氣體濃度和粉塵濃度信息、現場視頻信息、人員位置信息、事故位置信息實時傳輸至井上，并根據獨立無線信號中繼裝置位置和智能無人機飛行軌跡繪制出路線圖，再根據斯氣體濃度和粉塵濃度信息確定最佳救援路線圖和救援方法，根據事故現場視頻判斷事故狀態，是否有次生災害，從而確定最佳救援時機；

（5）當在巷道中遇到井下受災人員時，井上救援人員根據分析找到最佳避難點，并通過燈光及語音引導受災人員前往；

（6）當完成一次探測任務后，在保障電量能夠返航到地面的條件下自動返航；