CN103147795A - 煤矿井下火情监测及处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿井下火情监测及处理系统，包括多个火情监测装置、上位监控主机和在煤矿井下平稳行走且由上位监控主机控制的灭火机器人；灭火机器人包括机器人本体、行走底盘、电动行走驱动机构、自动灭火装置和电子线路板，电子线路板上设置有控制器、GPS定位单元、前方障碍物检测单元、方向检测单元和无线通信模块一；自动灭火装置包括灭火剂存储罐、喷枪、供喷枪安装的安装结构和灭火剂输送管道，灭火剂输送管道与灭火剂存储罐间安装有由控制器控制的单向控制阀。本发明结构简单、设计合理、操作简便且智能化程度高、使用效果好，能解决现有煤矿井下安全监控系统存在的智能化程度较低、使用效果较差、灭火不及时等问题。

Description

煤矿井下火情监测及处理系统

技术领域

本发明属于煤矿井下安全监控技术领域，尤其是涉及一种煤矿井下火情监测及处理系统。

背景技术

近年来，我国煤矿安全事故频发，造成了重大人员伤亡和巨大的经济损失，煤矿安全生产问题受到社会各界的关注，其中瓦斯爆炸是煤矿安全事故的一个重要方面。瓦斯爆炸就其本质来说，是一定浓度的甲烷和空气中的氧气在一定温度作用下产生的激烈氧化反应，瓦斯爆炸的条件是一定浓度的瓦斯、高温火源的存在和充足的氧气。

实际生产过程中，在加强通风与各项检查工作降低瓦斯浓度的同时，还需采取诸多防止瓦斯引燃的措施，如井口房、瓦斯抽放站及主要通风机房周围20m内禁止使用明火、使用安全照明灯、严格管理井下火区、严格执行放炮制度、严格掘进工作面的局部通风机管理工作、采用防爆性能优良的电气设备、防止机械摩擦火花等，以减小甚至杜绝瓦斯爆炸事故发生。虽然采取了上述诸多防止瓦斯引燃的措施，但实际生产时仍不可避免地会出现可能引起瓦斯爆炸的高温火源，如能在火源处于萌芽状态时将其熄灭，则将会有效减小甚至决绝煤矿瓦斯爆炸事故的发生概率。但是，现如今在煤矿井下作业环境中，安全监测系统还不够完善，因而存在火情监测不及时的实际情形，同时即使通过安全监测系统及时发现了可能引起瓦斯爆炸的火源，但因缺乏一种能在火源处于萌芽状态时将其熄灭的自动灭火装置，只能通过报警系统提醒相关技术人员前去起火现场并采取相应的灭火措施，因而实际操作起来较为不便，并且经常出现灭火不及时的现象，从而给煤矿安全生产带来较大的安全隐患。

综上，实际使用过程中，现有的煤矿井下安全监控系统存在智能化程度较低、使用效果较差、只能通过报警系统提醒相关人员采取对应灭火措施、灭火不及时等多种缺陷和不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种煤矿井下火情监测及处理系统，其结构简单、设计合理、操作简便且智能化程度高、使用效果好，能解决现有煤矿井下安全监控系统存在的智能化程度较低、使用效果较差、只能通过报警系统提醒相关人员采取对应灭火措施、灭火不及时等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种煤矿井下火情监测及处理系统，其特征在于：包括分别布设于多个煤矿井下巷道内的多个火情监测装置、布设于火情监控室内的上位监控主机和在煤矿井下平稳行走且由上位监控主机进行控制的灭火机器人；所述火情监测装置包括多个视频采集单元，多个所述视频采集单元均通过视频矩阵切换器与上位监控主机相接；所述灭火机器人包括机器人本体、供所述机器人本体安装的行走底盘、对行走底盘进行驱动的电动行走驱动机构、安装在行走底盘上的自动灭火装置和安装在所述机器人本体内的电子线路板，所述电子线路板上设置有控制器、GPS定位单元、前方障碍物检测单元、对所述机器人本体的行走方向进行实时检测的方向检测单元和与控制器相接的无线通信模块一，所述GPS定位单元、前方障碍物检测单元和方向检测单元均与控制器相接；所述电动行走驱动机构由控制器进行控制且其与控制器相接，所述行走底盘与电动行走驱动机构之间通过传动机构进行连接；所述自动灭火装置包括安装在行走底盘上的灭火剂存储罐、利用灭火剂进行灭火的喷枪、安装在所述机器人本体且供喷枪安装的安装结构和连接在所述灭火剂存储罐与喷枪之间的灭火剂输送管道，所述灭火剂输送管道与所述灭火剂存储罐之间的连接处安装有单向控制阀，所述单向控制阀由控制器进行控制且其与控制器相接；所述上位监控主机上接有与无线通信模块一相配合使用的无线通信模块二，所述无线通信模块一与无线通信模块二的工作频段相同，且控制器与上位监控主机之间通过无线通信模块一和无线通信模块二进行双向通信。

上述煤矿井下火情监测及处理系统，其特征是：所述灭火机器人的数量为多个，且多个所述灭火机器人均由上位监控主机进行控制。

上述煤矿井下火情监测及处理系统，其特征是：所述安装结构包括在水平方向上对喷枪进行左右调整的水平调整机构、对水平调整机构进行驱动的电动驱动元件一、在俯仰方向上对喷枪进行上下调整的俯仰调整机构和对俯仰调整机构进行驱动的电动驱动元件二，所述水平调整机构安装在所述机器人本体上，且俯仰调整机构安装在水平方向调整机构上；所述水平调整机构与电动驱动元件一之间以及俯仰调整机构与电动驱动元件二之间均通过传动结构进行传动连接。

上述煤矿井下火情监测及处理系统，其特征是：所述自动灭火装置还包括对喷枪的水平角度进行实时检测的水平角度检测单元和对喷枪的俯仰角度进行实时检测的俯仰角度检测单元，所述水平角度检测单元和俯仰角度检测单元均与控制器相接。

上述煤矿井下火情监测及处理系统，其特征是：所述电子线路板上还设置有与控制器相接的复位控制键。

上述煤矿井下火情监测及处理系统，其特征是：还包括由现场工人随身携带且对灭火机器人进行控制的手持式遥控装置，所述手持式遥控装置与控制器进行双向通信。

上述煤矿井下火情监测及处理系统，其特征是：所述灭火机器人还包括安装在所述机器人本体上的自动排障机构，所述自动排障机构由控制器进行控制且其与控制器相接。

上述煤矿井下火情监测及处理系统，其特征是：所述灭火机器人还包括安装在所述机器人本体上且对灭火过程进行实时采集的视频采集装置，所述视频采集装置与控制器相接。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单且电路设计合理，投入成本低，安装布设简便。

2、电路简单且接线方便。

3、使用操作简单且智能化程度高。

4、使用效果好，实际使用过程中，通过分别布设于多个煤矿井下巷道内的多个火情监测装置对火情信息进行实时监测，并将监测结果同步上传至上位监控主机，上位监控主机再根据监测结果对灭火机器人的行走路线与自动灭火时间与地点进行控制，达到通过灭火机器人进行快速、及时、有效灭火的目的，以便在火灾处于萌芽状态时便能自动熄灭火源，同时灭火机器人能将实际灭火过程以视频形式传送至上位监控主机。

5、实用价值高，并且节能环保。

6、适用范围广且推广应用前景广泛。

综上所述，本发明结构简单、设计合理、操作简便且智能化程度高、使用效果好，能有效解决现有煤矿井下安全监控系统存在的智能化程度较低、使用效果较差、只能通过报警系统提醒相关人员采取对应灭火措施、灭火不及时等实际问题。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的电路原理框图。

图2为本发明所采用灭火机器人的电路原理框图。

附图标记说明：

1-火情监测装置；    1-1-视频采集单元；    2-上位监控主机；

3-灭火机器人；      3-1-行走底盘；        3-2-电动行走驱动机构；

3-3-控制器；        3-4-GPS定位单元；

3-5-前方障碍物检测单元；                  3-6-方向检测单元；

3-9-单向控制阀；     3-10-无线通信模块一；

3-11-水平调整机构；                       3-12-俯仰调整机构；

3-13-电动驱动元件一；                     3-14-电动驱动元件二；

3-15-水平角度检测单元；

3-16-俯仰角度检测单元；                   3-17-复位控制键；

3-18-自动排障机构；  3-19-视频采集装置；  3-20-参数输入单元；

3-21-显示单元；      4-视频矩阵切换器；   5-无线通信模块二；

6-手持式遥控装置。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明包括分别布设于多个煤矿井下巷道内的多个火情监测装置1、布设于火情监控室内的上位监控主机2和在煤矿井下平稳行走且由上位监控主机2进行控制的灭火机器人3。所述火情监测装置1包括多个视频采集单元1-1，多个所述视频采集单元1-1均通过视频矩阵切换器4与上位监控主机2相接。所述灭火机器人3包括机器人本体、供所述机器人本体安装的行走底盘3-1、对行走底盘3-1进行驱动的电动行走驱动机构3-2、安装在行走底盘3-1上的自动灭火装置和安装在所述机器人本体内的电子线路板，所述电子线路板上设置有控制器3-3、GPS定位单元3-4、前方障碍物检测单元3-5、对所述机器人本体的行走方向进行实时检测的方向检测单元3-6和与控制器3-3相接的无线通信模块一3-10，所述GPS定位单元3-4、前方障碍物检测单元3-5和方向检测单元3-6均与控制器3-3相接。所述电动行走驱动机构3-2由控制器3-3进行控制且其与控制器3-3相接，所述行走底盘3-1与电动行走驱动机构3-2之间通过传动机构进行连接。所述自动灭火装置包括安装在行走底盘3-1上的灭火剂存储罐、利用灭火剂进行灭火的喷枪、安装在所述机器人本体且供喷枪安装的安装结构和连接在所述灭火剂存储罐与喷枪之间的灭火剂输送管道，所述灭火剂输送管道与所述灭火剂存储罐之间的连接处安装有单向控制阀3-9，所述单向控制阀3-9由控制器3-3进行控制且其与控制器3-3相接。所述上位监控主机2上接有与无线通信模块一3-10相配合使用的无线通信模块二5，所述无线通信模块一3-10与无线通信模块二5的工作频段相同，且控制器3-3与上位监控主机2之间通过无线通信模块一3-10和无线通信模块二5进行双向通信。

本实施例中，所述灭火机器人3的数量为多个，且多个所述灭火机器人3均由上位监控主机2进行控制。

实际使用过程中，通过上位监控主机2对灭火机器人3的行走路线与启动灭火地点及时间进行控制。

本实施例中，所述安装结构包括在水平方向上对喷枪进行左右调整的水平调整机构3-11、对水平调整机构3-11进行驱动的电动驱动元件一3-13、在俯仰方向上对喷枪进行上下调整的俯仰调整机构3-12和对俯仰调整机构3-12进行驱动的电动驱动元件二3-14，所述水平调整机构3-11安装在所述机器人本体上，且俯仰调整机构3-12安装在水平方向调整机构3-11上。所述水平调整机构3-11与电动驱动元件一3-13之间以及俯仰调整机构3-12与电动驱动元件二3-14之间均通过传动结构进行传动连接。

同时，所述自动灭火装置还包括对喷枪的水平角度进行实时检测的水平角度检测单元3-15和对喷枪的俯仰角度进行实时检测的俯仰角度检测单元3-16，所述水平角度检测单元3-15和俯仰角度检测单元3-16均与控制器3-3相接。

另外，所述电子线路板上还设置有与控制器3-3相接的复位控制键3-17。同时，所述电子线路板上还设置有与控制器3-3相接的参数输入单元3-20和显示单元3-21。

同时，本发明还包括由现场工人随身携带且对灭火机器人3进行控制的手持式遥控装置6，所述手持式遥控装置6与控制器3-3进行双向通信。

本实施例中，所述灭火机器人3还包括安装在所述机器人本体上的自动排障机构3-18，所述自动排障机构3-18由控制器3-3进行控制且其与控制器3-3相接。

本实施例中，所述灭火机器人3还包括安装在所述机器人本体上且对灭火过程进行实时采集的视频采集装置3-19，所述视频采集装置3-19与控制器3-3相接。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种煤矿井下火情监测及处理系统，其特征在于：包括分别布设于多个煤矿井下巷道内的多个火情监测装置(1)、布设于火情监控室内的上位监控主机(2)和在煤矿井下平稳行走且由上位监控主机(2)进行控制的灭火机器人(3)；所述火情监测装置(1)包括多个视频采集单元(1-1)，多个所述视频采集单元(1-1)均通过视频矩阵切换器(4)与上位监控主机(2)相接；所述灭火机器人(3)包括机器人本体、供所述机器人本体安装的行走底盘(3-1)、对行走底盘(3-1)进行驱动的电动行走驱动机构(3-2)、安装在行走底盘(3-1)上的自动灭火装置和安装在所述机器人本体内的电子线路板，所述电子线路板上设置有控制器(3-3)、GPS定位单元(3-4)、前方障碍物检测单元(3-5)、对所述机器人本体的行走方向进行实时检测的方向检测单元(3-6)和与控制器(3-3)相接的无线通信模块一(3-10)，所述GPS定位单元(3-4)、前方障碍物检测单元(3-5)和方向检测单元(3-6)均与控制器(3-3)相接；所述电动行走驱动机构(3-2)由控制器(3-3)进行控制且其与控制器(3-3)相接，所述行走底盘(3-1)与电动行走驱动机构(3-2)之间通过传动机构进行连接；所述自动灭火装置包括安装在行走底盘(3-1)上的灭火剂存储罐、利用灭火剂进行灭火的喷枪、安装在所述机器人本体且供喷枪安装的安装结构和连接在所述灭火剂存储罐与喷枪之间的灭火剂输送管道，所述灭火剂输送管道与所述灭火剂存储罐之间的连接处安装有单向控制阀(3-9)，所述单向控制阀(3-9)由控制器(3-3)进行控制且其与控制器(3-3)相接；所述上位监控主机(2)上接有与无线通信模块一(3-10)相配合使用的无线通信模块二(5)，所述无线通信模块一(3-10)与无线通信模块二(5)的工作频段相同，且控制器(3-3)与上位监控主机(2)之间通过无线通信模块一(3-10)和无线通信模块二(5)进行双向通信。

2.按照权利要求1所述的煤矿井下火情监测及处理系统，其特征在于：所述灭火机器人(3)的数量为多个，且多个所述灭火机器人(3)均由上位监控主机(2)进行控制。

3.按照权利要求1或2所述的煤矿井下火情监测及处理系统，其特征在于：所述安装结构包括在水平方向上对喷枪进行左右调整的水平调整机构(3-11)、对水平调整机构(3-11)进行驱动的电动驱动元件一(3-13)、在俯仰方向上对喷枪进行上下调整的俯仰调整机构(3-12)和对俯仰调整机构(3-12)进行驱动的电动驱动元件二(3-14)，所述水平调整机构(3-11)安装在所述机器人本体上，且俯仰调整机构(3-12)安装在水平方向调整机构(3-11)上；所述水平调整机构(3-11)与电动驱动元件一(3-13)之间以及俯仰调整机构(3-12)与电动驱动元件二(3-14)之间均通过传动结构进行传动连接。

4.按照权利要求3所述的煤矿井下火情监测及处理系统，其特征在于：所述自动灭火装置还包括对喷枪的水平角度进行实时检测的水平角度检测单元(3-15)和对喷枪的俯仰角度进行实时检测的俯仰角度检测单元(3-16)，所述水平角度检测单元(3-15)和俯仰角度检测单元(3-16)均与控制器(3-3)相接。

5.按照权利要求4所述的煤矿井下火情监测及处理系统，其特征在于：所述电子线路板上还设置有与控制器(3-3)相接的复位控制键(3-17)。

6.按照权利要求1或2所述的煤矿井下火情监测及处理系统，其特征在于：还包括由现场工人随身携带且对灭火机器人(3)进行控制的手持式遥控装置(6)，所述手持式遥控装置(6)与控制器(3-3)进行双向通信。

7.按照权利要求1或2所述的煤矿井下火情监测及处理系统，其特征在于：所述灭火机器人(3)还包括安装在所述机器人本体上的自动排障机构(3-18)，所述自动排障机构(3-18)由控制器(3-3)进行控制且其与控制器(3-3)相接。

8.按照权利要求1或2所述的煤矿井下火情监测及处理系统，其特征在于：所述灭火机器人(3)还包括安装在所述机器人本体上且对灭火过程进行实时采集的视频采集装置(3-19)，所述视频采集装置(3-19)与控制器(3-3)相接。

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