[發明專利]一種可及時采集災情的礦井瓦斯爆炸災情智能探測系統

在審

• 申請號: 202110567424.6
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113175356A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 李昂;司俊鴻;謝宏;李雪冰
• 申請（專利權）人: 華北科技學院(中國煤礦安全技術培訓中心）
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18
• 代理公司: 廣東有知貓知識產權代理有限公司 44681
• 代理人: 高志軍

1.一種可及時采集災情的礦井瓦斯爆炸災情智能探測系統，包括地上控制系統(1)、智能無人機(2)、機載裝置(3)、地下采集裝置(4)、探測機器人(5)及中繼裝置(6)，其特征在于，所述地上控制系統(1)通過無線傳輸系統控制所述智能無人機(2)，所述智能無人機(2)裝載所述機載裝置(3)；

其中，所述智能無人機(2)包括目標跟蹤模塊(201)、計算任務分割模塊(202)、信息融合模塊(203)及運動檢測模塊(204)，所述機載裝置(3)包括機載粉塵傳感器(301)、機載高清攝像系統(302)、機載溫度傳感器(303)、機載濕度傳感器(304)及無線傳輸系統(305)。

2.根據權利要求1所述的一種可及時采集災情的礦井瓦斯爆炸災情智能探測系統，其特征在于，所述地上控制系統(1)包括飛行操作模塊(101)、數據處理模塊(102)、圖像顯示模塊(103)及無線傳輸與接收模塊(104)；

其中，所述飛行操作模塊(101)用于通過發射無線信號控制所述智能無人機(2)的飛行；

所述數據處理模塊(102)用于對機載裝置(3)、地下采集裝置(4)、探測機器人(5)及中繼裝置(6)傳輸的數據進行處理；

所述圖像顯示模塊(103)用于顯示機載高清攝像系統(302)傳輸的視頻畫面；

所述無線傳輸與接收模塊(104)用于信號的傳輸與接收。

3.根據權利要求1或2所述的一種可及時采集災情的礦井瓦斯爆炸災情智能探測系統，其特征在于，所述目標跟蹤模塊(201)用于無人機在礦井中的智能避障，該避障方法包括以下步驟：

根據從巡檢無人機上下載的電子地圖來建立礦井中障礙物的最小安全空間邊界線；

根據障礙物的最小安全空間邊界線建立多邊形柱狀避障空間；

利用A-Star算法及新建立多邊形柱狀避障空間對無人機的電力巡檢智能避障路徑進行規劃并傳輸至地上控制系統(1)。

4.根據權利要求3所述的一種可及時采集災情的礦井瓦斯爆炸災情智能探測系統，其特征在于，所述A-Star算法的函數表達式如下：

f(k)＝g(k)+h(k)

其中，f(k)為地圖中需要搜索節點，g(k)為地圖中從起始到目前節點的代價值，h(k)為地圖中在節點k的啟發式代價估值，x_k、y_k表示當前節點k的橫、縱坐標，x_goal、y_goal表示終點的橫、縱坐標，D表示相鄰的兩節點間在柵格地圖里的直線距離。

5.根據權利要求1所述的一種可及時采集災情的礦井瓦斯爆炸災情智能探測系統，其特征在于，所述計算任務分割模塊(202)用于對無人機的設備溫度、CPU利用率、內存占用率以及能源狀態進行判斷，并根據實時網絡狀態和資源占用情況適應性的分配計算任務至中繼裝置(6)。

6.根據權利要求1所述的一種可及時采集災情的礦井瓦斯爆炸災情智能探測系統，其特征在于，所述探測機器人(5)裝載有所述機載裝置(3)、導航系統(501)及救援系統(502)，且所述機載裝置(3)通過無線傳輸系統(305)與所述中繼裝置(6)進行通訊。

7.根據權利要求6所述的一種可及時采集災情的礦井瓦斯爆炸災情智能探測系統，其特征在于，所述地上控制系統(1)將規劃后的避障路徑傳輸至所述探測機器人(5)，所述探測機器人(5)利用所述導航系統(501)移動至瓦斯爆炸點，所述救援系統(502)用于對瓦斯爆炸點的火源進行撲滅。

8.根據權利要求1所述的一種可及時采集災情的礦井瓦斯爆炸災情智能探測系統，其特征在于，所述地下采集裝置(4)包括一氧化碳氣體傳感器(401)、瓦斯氣體傳感器(402)及氣壓傳感器(403)，所述一氧化碳氣體傳感器(401)用于對礦井中的一氧化碳氣體含量進行檢測，所述瓦斯氣體傳感器(402)用于對礦井中的瓦斯氣體含量進行檢測，所述氣壓傳感器(403)用于對礦井中的氣體壓力進行檢測。

9.根據權利要求2所述的一種可及時采集災情的礦井瓦斯爆炸災情智能探測系統，其特征在于，所述無線傳輸系統(305)是將處理后的參數、語音、視頻數據通過Wifi、TD-LTE/TD-FDD、IMT-2121與地上無線傳輸與接收模塊(104)進行通信。