[發明專利]一種深部礦井環境監測機器人系統及監測方法

有效

• 申請號: 201911297560.7
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN110941239B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 屠世浩;郝定溢;趙宏斌;劉迅
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G05B19/4065
• 分類號: G05B19/4065;G01D21/02;G01B11/16;G01C21/20
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張聯群

本發明公布了一種深部礦井環境監測機器人系統及監測方法，屬于煤礦智能監測領域。該機器人系統包括環境監測機器人、環境監測機器人遠程工作站和礦用無線通信網絡。環境監測機器人遠程工作站由礦用本安型計算機、顯示器、操作臺組成，環境監測機器人和環境監測機器人遠程工作站通過礦用無線通信網絡進行通信。環境監測機器人采用輪式智能小車結構，由小車車架、主控制器、驅動機構、溫濕度傳感器、氣體檢測傳感器、激光雷達、TOF深度相機、障礙物傳感器、變形掃描機構、RFID標簽、ZigBee無線數傳模塊組成。本發明利用多傳感器信息融合技術，集自主定位、自主避障、遠程遙控、變形監測、環境參數監測功能于一體，具有體積小、功能全、行走靈活、操作簡單、自動化程度高的特點，能夠提高對煤礦復雜環境的認知，為煤礦高效安全生產提供保障。

技術領域

本發明涉及煤礦智能監測領域，尤其涉及一種深部礦井環境監測機器人系統及監測方法。

背景技術

隨著我國采礦和支護技術的高速發展，越來越多的煤礦煤炭產量達到千萬噸級別，由于產量的提升，煤礦井下相應的機電、運輸、通信設備逐漸增大增多，因而井下的巷道、硐室的大小和數量也逐漸增加。除此之外，隨著煤礦開采深度的增加，受到深部開采三高一擾動的影響，巷道圍巖變形量增大、礦壓顯示劇烈、地溫升高，作業環境惡化、瓦斯涌出量增大，因此，對于深部礦井溫濕度、瓦斯濃度、巷道圍巖變形量、機電設備狀態的自主監測就顯得非常重要。

現有的監測裝置只能完成單一參數的測量，如果需要對煤礦各個區域都實現自動測量，需要布置多個監測點，操作復雜；對巷道圍巖有破壞作用；無法回收監測裝置，增加人力、物力成本。

發明內容

發明目的：為了克服上述背景技術中的不足，本發明提供了一種深部礦井環境監測機器人系統，能夠實現無人自動監測，將溫濕度監測、氣體濃度監測、巷道和硐室變形監測集于一體，完成監測任務后能夠進行回收。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案包括：一種深部礦井環境監測機器人系統以及采用環境監測機器人系統的監測方法。

一種深部礦井環境監測機器人系統包括：環境監測機器人、礦用無線通信網絡和環境監測機器人遠程工作站；所述環境監測機器人遠程工作站由礦用本安型計算機、顯示器、操作臺組成，環境監測機器人和環境監測機器人遠程工作站通過礦用無線通信網絡進行通信。

所述的環境監測機器人包括：小車車架1、主控制器2、驅動機構3、溫濕度傳感器4、氣體檢測傳感器5、激光雷達6、TOF深度相機7、障礙物傳感器8、變形掃描機構9、充電電池10、RFID標簽11和ZigBee無線數傳模塊12；

在小車車架1底部連接有底盤構成機器人主體，在底盤上連接有主控制器2和充電電池10；在小車車架1的底端連接有驅動機構3；在小車車架1的頂部和兩側安裝有變形掃描機構9；

所述ZigBee無線數傳模塊12用螺栓緊固安裝在環境監測機器人的右前部，用于將采集到的各項數據通過礦用無線通信網絡傳輸到環境監測機器人遠程工作站進行處理，ZigBee無線數傳模塊12需要與主控制器2相連；

所述RFID標簽11用螺栓緊固安裝在環境監測機器人的底部，用于環境監測機器人的自主定位；

所述激光雷達6、TOF深度相機7和障礙物傳感器8用螺栓緊固安裝在環境監測機器人的前方，用于實時探測環境監測機器人運動環境，為環境監測機器人路徑規劃以及自主避障提供數據支持；

所述溫濕度傳感器4用螺栓緊固安裝在環境監測機器人尾部，用于實時監測各區域溫濕度。

所述氣體檢測傳感器5用螺栓緊固安裝在環境監測機器人尾部，用于實時監測各區域氣體濃度，包括氧氣、瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等氣體。