CN104879170A - 矿井灾区应急救援无人侦测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了矿井灾区应急救援无人侦测系统，包括环境侦测模块、远程发射载体模块和供电模块；其特征在于：环境侦测模块包括传感器调理电路板、探测装置底板和无线收发电路板；传感器调理电路板进行数据采集，数据采集包括温度、CH4、CO，O2的数据；采集的数据通过信号调理、AD转换、微处理器处理后输出到无线收发电路板，传感器调理电路板上设置有环境参数传感器；无线收发电路板将数据发送到接收主机；远程发射载体模块包括减震塑料套、头部减震板、箭杆和导向尾翼；供电模块包括电源电路板和电池盒；电池盒设置在电源电路板上；在电池盒内设置有电池和本安保护电路；本发明实现了灾区现场无人数据探测，使用方便，可广泛应用于煤矿等领域。

Description

矿井灾区应急救援无人侦测系统
技术领域：
本发明涉及无人侦测系统，具体涉及矿井灾区应急救援无人侦测系统。
技术背景：
在发生矿井灾害时，侦察小队对现场进行探测，把现场的情况汇报给现场指挥人员，在这种高危环境下，侦察人员的生命安全更易受到威胁。因此，采用智能侦测装置代替救援人员进行未知危险区域的探测，准确掌握环境温度、有毒有害气体和地质灾害等情况，对保障救援人员的人生安全、辅助现场指挥人员正确指挥决策具有关键的意义。
在国外，美国多家高校或研究机构研发了不同用途的矿井救灾机器人，如美国智能系统和中心开发的RATLER矿井探索机器人,用于灾难后的现场侦查工作,美国南佛罗里达大学研制的Sim2bot矿井搜索,卡内基梅隆大学研究中心也开发了Groundhog和Ferret Groundhog矿井探测机器人，主要用于探测井下环境,精确绘制井下立体地图，实现灾区的视频、有毒气体和环境温度等参数的探测。
在国内，按照载体类型可将智能探测装置分为两类：中国矿业大学于2006年6月成功研制了我国第1台用于煤矿救援的CUMT-1型矿井搜救,该装备有低照度摄像机、气体传感器和温度计等设备，唐山开诚电控设备集团有限公司开发的KQR24Z矿用本安型机器人,KSJ24矿用隔爆兼本安型水下机器人。远程弹射系统：中煤科工集团重庆研究院有限公司KT138(A)矿用远距离灾区侦测系统和北京凌天新世纪有限公司的人工抛掷式侦测球,唐山开诚电控设备集团有限公司的KQR48矿用灾区侦测机器人；
但是，目前的远程弹射系统多采用气压发射或者人工投掷方式，具有体积大，不易携带，弹射距离近，难于穿越复杂的矿井救援区域。因此，需要对轻质量、易携带的远程无人侦测装置进行研究。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是提供矿井灾区应急救援无人侦测系统。
为了解决上述问题，本发明技术方案是，矿井灾区应急救援无人侦测系统，包括环境侦测模块、远程发射载体模块和供电模块；其特征在于：
环境侦测模块包括传感器调理电路板、探测装置底板和无线收发电路板；传感器调理电路板进行数据采集，数据采集包括温度、CH4、CO，O2的数据；采集的数据通过信号调理、AD转换、微处理器处理后输出到无线收发电路板，传感器调理电路板上设置有环境参数传感器；无线收发电路板将数据发送到接收主机；
远程发射载体模块包括减震塑料套、头部减震板、箭杆和导向尾翼；
供电模块包括电源电路板和电池盒；电池盒设置在电源电路板上；在电池盒内设置有电池和本安保护电路；
无线收发电路板、探测装置底板、电源电路板、传感器调理电路板按所述顺序重叠设置，相邻板之间通过螺柱固定连接；无线收发电路板设置在底层，传感器调理电路板设置在顶层，该传感器调理电路板的上方还设置有头部减震板，该头部减震板上套设有减震塑料套；传感器调理电路板与头部减震板通过载体连接柱连接，在载体连接柱上套设有减震弹簧；无线收发电路板、探测装置底板、电源电路板和传感器调理电路板的中心位置均设置有箭杆固定孔，箭杆的上部穿过箭杆固定孔，箭杆的顶端与头部减震板相抵触，箭杆的尾部设置有导向尾翼。
本发明将远程发射载体模块中的箭杆的上部穿过环境侦测模块，将远程发射载体模块中的头部减震板通过载体连接柱与环境侦测模块的传感器调理电路板连接，当头部减震板与物体正面相撞时，减震弹簧推动头部减震板与远程发射载体模块分离，保护环境侦测模块和供电模块不被损坏。探测装置底板起固定电路板的作用。
根据本发明所述的矿井灾区应急救援无人侦测系统的优选方案，该系统还包括弹射装置，该弹射装置将环境侦测模块、远程发射载体模块和供电模块弹射到侦测区域。
根据本发明所述的矿井灾区应急救援无人侦测系统的优选方案，该弹射装置包括弹射底座和弹射架，弹射底座的上端面为斜面，弹射架设置在弹射底座的斜面上；在弹射架上设置有手轮，在手轮上设置有牵引滚筒，该牵引滚筒上缠绕有牵引线，牵引线的前端固设有弹射底板；在弹射底板上还设置有橡筋带，橡筋带的另一端固设在弹射架的前端。发射时，将箭杆的后端放置在弹射底板上。
本发明利用手轮旋转带动牵引滚筒旋转，通过牵引线的作用，使橡筋带拉伸。当反向转动手轮时，在橡筋带的弹力作用下，远程发射载体模块带领环境侦测模块弹射到侦测区域。
根据本发明所述的矿井灾区应急救援无人侦测系统的优选方案，所述减震塑料套的顶部为圆锥形，该减震塑料套的顶部端面设置有减振齿。
本发明所述的矿井灾区应急救援无人侦测系统的有益效果是：本发明利用环境侦测模块进行数据采集，采集的数据通过信号调理、AD转换、微处理器处理后发送到接收主机；当本系统与探测区域的物体相撞时，本发明能够环境侦测模块和供电模块不被损坏，实现了灾区现场无人数据探测，成本低，使用方便，可广泛应用于煤矿等领域。
附图说明
图1为本发明所述的矿井灾区应急救援无人侦测系统结构示意图。
图2为本发明减震装置结构示意图。
图3为本发明减震装置俯视图。
图4为本发明远程发射载体模块结构示意图。
图5为本发明弹射架23结构示意图。
图6是本发明弹射底座24结构示意图。
具体实施方式
参见图1至图6，矿井灾区应急救援无人侦测系统，包括环境侦测模块、远程发射载体模块、供电模块和弹射装置；其中：
弹射装置将环境侦测模块、远程发射载体模块和供电模块弹射到侦测区域；
环境侦测模块进行数据采集，采集的数据通过信号调理、AD转换、微处理器处理后发送到接收主机；
远程发射载体模块为环境侦测模块和供电模块的承载体，由弹射装置驱动，并保护环境侦测模块和供电模块；
传感器调理电路板4进行数据采集，数据采集包括温度、CH4、CO，O2的数据；采集的数据通过信号调理、AD转换、微处理器处理后输出到无线收发电路板8，传感器调理电路板4上设置有环境参数传感器11；无线收发电路板8将数据发送到接收主机；
远程发射载体模块包括减震塑料套1,头部减震板2、箭杆9、导向尾翼10和发射底座15；其中减震塑料套1和头部减震板2构成减震装置。
供电模块包括电源电路板6，在电源电路板6上设置有电池盒12；在电池盒12内设置有电池和本安保护电路；
无线收发电路板8、探测装置底板7、电源电路板6、传感器调理电路板4按所述顺序重叠设置，相邻板之间通过螺柱5固定连接；无线收发电路板8设置在底层，传感器调理电路板4设置在顶层，该传感器调理电路板4的上方还设置有头部减震板2，该头部减震板2上套设有减震塑料套1；传感器调理电路板4与头部减震板2通过载体连接柱14连接，在载体连接柱14上套设有减震弹簧3；无线收发电路板8、探测装置底板7、电源电路板6和传感器调理电路板4的中心位置均设置有箭杆固定孔13，箭杆9的上部穿过箭杆固定孔13，箭杆9的顶端与头部减震板2相抵触，箭杆9的尾部设置有导向尾翼10。
在具体实施例中，所述弹射装置包括弹射底座24和弹射架23，弹射底座24的上端面为斜面，弹射架23设置在斜面上；在弹射架23上设置有手轮22，在手轮22上设置有牵引滚筒21，该牵引滚筒21上缠绕有牵引线20，牵引线20的前端固设有弹射底板19；橡筋带17的一端固设在弹射架23，橡筋带17的另一端固设在弹射底板19上；弹射时，将箭杆9的后端放置在弹射底板19上，利用手轮22旋转带动牵引滚筒21旋转，通过牵引线20的作用，使橡筋带17拉伸。当反向转动手轮22时，在橡筋带17的弹力作用下，远程发射载体模块带领环境侦测模块弹射到侦测区域。
在具体实施例中，所述减震塑料套1的顶部为圆锥形，该减震塑料套1的顶部端面设置有减振齿。本发明减震塑料套使用轻质阻燃材料，当减震塑料套1顶端与物体正面相撞时，减震塑料套1垂直压缩的同时减振齿向侧面弯曲，减轻正向压力和侧面剪切力，同时减震弹簧3收缩，缓冲正向冲击力，减震弹簧沿载体连接柱14方向伸缩，使侧面不变形。
电池盒采用微小结构，轻质阻燃塑料设计，用3mm厚的环氧树脂灌封，电池盒输出为本安参数。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明的权利要求进行限制，其它的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变及等效置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.矿井灾区应急救援无人侦测系统，包括环境侦测模块、远程发射载体模块和供电模块；其特征在于：
环境侦测模块包括传感器调理电路板(4)、探测装置底板(7)和无线收发电路板(8)；传感器调理电路板(4)进行数据采集，采集的数据通过信号调理、AD转换、微处理器处理后输出到无线收发电路板(8)，传感器调理电路板(4)上设置有环境参数传感器(11)；无线收发电路板(8)将数据发送到接收主机；
远程发射载体模块包括减震塑料套(1)、头部减震板(2)、箭杆(9)和导向尾翼(10)；
供电模块包括电源电路板(6)，在电源电路板(6)上设置有电池盒(12)；在电池盒(12)内设置有电池和本安保护电路；
无线收发电路板(8)、探测装置底板(7)、电源电路板(6)、传感器调理电路板(4)按所述顺序重叠设置，相邻板之间通过螺柱(5)固定连接；无线收发电路板(8)设置在底层，传感器调理电路板(4)设置在顶层，该传感器调理电路板(4)的上方还设置有头部减震板(2)，该头部减震板(2)上套设有减震塑料套(1)；传感器调理电路板(4)与头部减震板(2)通过载体连接柱(14)连接，在载体连接柱(14)上套设有减震弹簧(3)；无线收发电路板(8)、探测装置底板(7)、电源电路板(6)和传感器调理电路板(4)的中心位置均设置有箭杆固定孔(13)，箭杆(9)的上部穿过箭杆固定孔(13)，箭杆(9)的顶端与头部减震板(2)相抵触，箭杆(9)的后部设置有导向尾翼(10)。
2.根据权利要求1所述的矿井灾区应急救援无人侦测系统，其特征在于：该系统还包括弹射装置，该弹射装置将环境侦测模块、远程发射载体模块和供电模块弹射到侦测区域。
3.根据权利要求2所述的矿井灾区应急救援无人侦测系统，其特征在于：该弹射装置包括弹射底座(24)和弹射架(23)，弹射底座(24)的上端面为斜面，弹射架(23)设置在弹射底座(24)的斜面上；在弹射架(23)上设置有手轮(22)，在手轮(22)上设置有牵引滚筒(21)，该牵引滚筒(21)上缠绕有牵引线(20)，牵引线(20)的前端固设有弹射底板(19)；在弹射底板(19)上还设置有橡筋带(17)，橡筋带(17)的另一端固设在弹射架(23)的前端。
4.根据权利要求1或2或3所述的矿井灾区应急救援无人侦测系统，其特征在于：所述减震塑料套(1)的顶部为圆锥形，该减震塑料套(1)的顶部端面设置有减振齿。
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