CN110782543B - 一种超深立井井筒巡检系统及方法 - Google Patents

一种超深立井井筒巡检系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110782543B
CN110782543B CN201910901137.7A CN201910901137A CN110782543B CN 110782543 B CN110782543 B CN 110782543B CN 201910901137 A CN201910901137 A CN 201910901137A CN 110782543 B CN110782543 B CN 110782543B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wire rope
steel wire
rope moving
moving device
inspection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910901137.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110782543A (zh
Inventor
周公博
唐超权
朱真才
汤洪伟
何贞志
张岗
李伟
江帆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Mining and Technology CUMT
Original Assignee
China University of Mining and Technology CUMT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to CN201910901137.7A priority Critical patent/CN110782543B/zh
Application filed by China University of Mining and Technology CUMT filed Critical China University of Mining and Technology CUMT
Priority to SE2130149A priority patent/SE545250C2/en
Priority to US17/043,691 priority patent/US11215046B2/en
Priority to CA3096226A priority patent/CA3096226C/en
Priority to RU2021116544A priority patent/RU2759554C9/ru
Priority to AU2019441818A priority patent/AU2019441818B2/en
Priority to PCT/CN2019/117024 priority patent/WO2021056717A1/zh
Publication of CN110782543A publication Critical patent/CN110782543A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110782543B publication Critical patent/CN110782543B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/002—Survey of boreholes or wells by visual inspection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/024—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members specially adapted for moving on inclined or vertical surfaces
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
    • H04N7/183—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast for receiving images from a single remote source
    • H04N7/185—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast for receiving images from a single remote source from a mobile camera, e.g. for remote control
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/02—Rod or cable suspensions
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/09—Locating or determining the position of objects in boreholes or wells, e.g. the position of an extending arm; Identifying the free or blocked portions of pipes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D7/00—Shaft equipment, e.g. timbering within the shaft
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F17/00—Methods or devices for use in mines or tunnels, not covered elsewhere
    • E21F17/18—Special adaptations of signalling or alarm devices
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/02—Bodies
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B37/00—Panoramic or wide-screen photography; Photographing extended surfaces, e.g. for surveying; Photographing internal surfaces, e.g. of pipe
    • G03B37/005—Photographing internal surfaces, e.g. of pipe
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C1/00—Registering, indicating or recording the time of events or elapsed time, e.g. time-recorders for work people
    • G07C1/20—Checking timed patrols, e.g. of watchman
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/18—Status alarms
    • G08B21/24—Reminder alarms, e.g. anti-loss alarms
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/555—Constructional details for picking-up images in sites, inaccessible due to their dimensions or hazardous conditions, e.g. endoscopes or borescopes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

本发明公开了一种超深立井井筒巡检系统及方法。井筒巡检系统包括钢丝绳移动系统、巡检机器人、视觉图像采集系统、无线通信模块、中央控制系统以及上位机图像后处理系统；钢丝绳移动系统包括地面钢丝绳移动导轨、井下钢丝绳移动导轨、地面钢丝绳移动装置、井下钢丝绳移动装置以及钢丝绳；视觉图像采集系统包括防爆摄像头；防爆摄像头所采集到的图像信息经下位机处理后，再经无线图传模块传输至上位机图像后处理系统；中央控制系统分别与巡检机器人、钢丝绳移动系统连接，同时巡检机器人与中央控制系统连接。因此，本发明能够满足煤矿防爆要求，不仅可实现对矿井井筒环境的监测，还可以应用于所有纵深环境中，实现对周围环境进行实时监测。

Description

一种超深立井井筒巡检系统及方法
技术领域
本发明涉及机械工程技术领域，具体涉及一种超深立井井筒巡检系统及方法。
背景技术
随着煤矿开采深度的增加，深井、超深井逐渐成为未来煤矿建井的主要发展方向，在煤炭生产过程中，超深井筒作为提升深部固体矿产资源的唯一途径，是煤矿生产系统中的重要组成部分，由于复杂的地质条件、气流环境和机器振动等因素的影响，可能会导致井筒壁面出现裂纹、变形或者渗水等现象。一旦超深井筒出现故障，煤炭生产将处于瘫痪状态，严重影响煤矿的经济效益和工人的安全。
一方面，现在国内大部分煤矿依然采用人工定期巡检测量的方式对超深井筒的工作状态进行检测，这种方式十分落后，不仅不能实时的检测出超深井筒的健康状况，而且不能对超深井筒出现的异常位置进行准确的定位与测量。另一方面，国内外学者对普通环境下的巡检系统研究已较为成熟，但鲜有人对超深立井井筒巡检系统进行研究。因而面对地质条件更加复杂的超深井，我们需要建立一套由巡检机器人构成的集成先进传感控制技术的巡检系统，完善无线传感器网络健康监测技术在超深井筒中的应用体系，为工业生产提供安全保障。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种超深立井井筒巡检系统，以解决上述背景技术中提到的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种超深立井井筒巡检系统，包括钢丝绳移动系统、巡检机器人、视觉图像采集系统、无线通信模块、中央控制系统以及上位机图像后处理系统；其中：
所述钢丝绳移动系统包括位于地面的地面钢丝绳移动导轨和位于井下的井下钢丝绳移动导轨、与地面钢丝绳移动导轨嵌合的地面钢丝绳移动装置、与井下钢丝绳移动导轨嵌合的井下钢丝绳移动装置以及上端与地面钢丝绳移动装置连接、下端与井下钢丝绳移动装置连接的钢丝绳；
巡检机器人具有若干个，沿着钢丝绳布置；
所述无线通信模块包括无线数传模块、无线图传模块、GPS定位模块；
所述视觉图像采集系统包括下位机和防爆摄像头；防爆摄像头所采集到的图像信息经下位机处理后，再经无线图传模块传输至上位机图像后处理系统；
中央控制系统通过无线数传模块分别与巡检机器人、钢丝绳移动系统连接，同时巡检机器人通过GPS定位模块与中央控制系统连接；
所述中央控制系统包括用于控制巡检机器人工况的巡检机器人控制模块，用于控制钢丝绳移动系统中地面钢丝绳移动装置、井下钢丝绳移动装置移动的钢丝绳移动装置控制模块，用于控制中央控制系统与巡检机器人、钢丝绳移动系统之间通信的无线通信控制模块；
当需要对井筒的纵向进行监测时，中央控制系统制停钢丝绳移动系统，启动巡检机器人沿着钢丝绳纵向攀爬，通过防爆摄像头采集井筒纵向图像；当需要对井筒的周向进行监测时，中央控制系统制停巡检机器人，此时巡检机器人悬停在钢丝绳上，启动钢丝绳移动系统，带动钢丝绳上的各巡检机器人采集井筒周向图像；当需要对井筒内的特定位置进行监测时，中央控制系统同时控制巡检机器人、钢丝绳移动系统，直至巡检机器人能够抵达目标位置，通过防爆摄像头采集井筒内目标位置图像。
进一步地，所述上位机图像后处理系统，根据各巡检机器人所搭载防爆摄像头反馈的图像信息，在井筒内形成监控网络；所述中央控制系统，在巡检机器人中某个或某些机器人发生故障时，根据发生故障的巡检机器人对监控网络的影响，通过巡检机器人控制模块自动控制其余正常工作的巡检机器人的驱动机构、通过钢丝绳移动装置控制模块自动控制钢丝绳移动系统的驱动机构，调整各正常工作的巡检机器人的巡逻监控范围，实现监控网络修复。
进一步地，所述井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置，结构一致，均包括外壳、驱动电机以及若干个移动滚轮；所述外壳，设置有能够装夹钢丝绳的钢丝绳锁紧机构；所述移动滚轮，包括一个主动滚轮以及一个以上的从动滚轮；
各移动滚轮均通过一根滚轮轴定位支撑，且各滚轮轴均通过轴承安装于外壳中；驱动电机的机座固定安装在外壳上，而驱动电机的动力输出端则通过减速器与支撑主动滚轮的滚轮轴连接。
进一步地，所述井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置，均配置有导向机构；导向机构包括横向导向机构以及纵向导向机构；横向导向机构包括横向导向支架以及横向导向滚轮；横向导向支架一端与外壳连接，另一端则与横向导向滚轮连接，横向导向滚轮的轴向与移动滚轮所在的滚动面相平行；纵向导向机构包括纵向导向支架以及纵向导向滚轮；纵向导向支架一端与外壳连接，另一端则与纵向导向滚轮连接，纵向导向滚轮的轴向与移动滚轮所在的滚动面相垂直；
主动滚轮在驱动电机的动力驱动下，配合横向导向机构、纵向导向机构的定位和导向，能够带动各从动滚轮始终沿着钢丝绳移动轨道移动。
进一步地，所述轨道本体上还包括横向导向面以及纵向导向面；滚动面的一侧设置有与滚动面相垂直的纵向导向面，另一侧则设置有在转折位置处贯通的L形凹槽，该L形凹槽包括竖直槽以及横向槽，竖直槽的槽体延伸方向与滚动面相垂直，且竖直槽的槽口与滚动面齐平，横向槽的槽体延伸方向与滚动面相平行，且横向槽具有与滚动面相平行的横向导向面；各移动滚轮均直接置于滚动面的上方；横向导向支架置于竖直槽内，而横向导向滚轮置于横向槽内，且横向导向支架的一端穿出竖直槽后与外壳连接，横向导向支架的另一端则与勾拦住横向导向面的横向导向滚轮连接，横向导向滚轮与横向导向面线连接；纵向导向滚轮与纵向导向面线连接；主动滚轮在驱动电机的动力驱动下，能够带动横向导向滚轮沿着横向导向面滚动、带动纵向导向滚轮沿着纵向导向面滚动、带动各从动滚轮沿着滚动面滚动。
进一步地，所述的外壳，呈环扇形设置；各滚轮轴均沿着环扇形外壳的径向布置；所述环扇形外壳的两径向截面端均设置有一个固定支架；每一个固定支架上均设置有一个纵向导向机构、一个横向导向机构；纵向导向机构设置在固定支架与环扇形外壳的内圆面相邻的一端；而横向导向机构则设置在固定支架与环扇形外壳的外圆面相邻的一端；分处于环扇形外壳的两径向截面端的两纵向导向机构对称设置，同时，分设在环扇形外壳的两径向截面端的两横向导向机构对称设置；纵向导向滚轮的轴线与环扇形外壳的环扇面相垂直；横向导向滚轮的轴线与环扇形外壳的环扇面相平行；纵向导向支架、横向导向支架在固定支架上的位置能够沿着环扇形外壳的径向调整。
本发明的另一个技术目的是提供一种超深立井井筒巡检方法，包含如下步骤：
（1）巡检前，在纵向上分段划分井筒，每一段内均配置一个巡检机器人，使得每个巡检机器人能够负责各自区域内的巡检任务；在放置巡检机器人时，对其位置信息进行定位；同时在巡检前也对井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置定位；
（2）巡检时，各巡检机器人按照规定的巡检区域对井筒进行监测，采用防爆摄像头对井筒的井壁图像进行监测，并将采集到的图像上传到上位机图像后处理系统中；通过GPS定位模块采集巡检机器人的实时位置信息，并上传到中央控制系统中；通过井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置上所安装的位置检测装置，实时检测井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置的位置信息，并实时上传到中央控制系统；中央控制系统根据所接收到的井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置的实时位置信息，判断井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置的运动是否同步，如果两者的运行不同步，则控制井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置，直至两者运行同步；
（3）巡检后，采用上位机图像后处理系统对采集到的图像进行处理，以判断井筒是否有缺陷存在。
有益效果：
（1）本发明超深立井井筒巡检系统能够满足煤矿防爆要求，不仅可实现对矿井井筒环境的监测，还可以应用于所有纵深环境中，实现对周围环境进行实时监测；
（2）本发明中所使用的钢丝绳可根据需要替换成其他杆状物，比如可将钢丝绳换成刚性杆、缆索等，也可根据应用环境中钢丝绳的直径设计不同的巡检机器人，增大了机器人对钢丝绳直径的适用范围和对环境的监测范围，具有普适性和多功能性；
（3）控制系统能够实时定位机器人在井筒中的坐标，有利于工作人员对井筒缺陷位置进行定位以及机器人发生故障后的位置进行定位；
（4）巡检机器人可以实时调控机器人的巡检速度，满足不同工况下所需巡检速度的要求；
（5）巡检机器人可根据自身巡检需要布置多个巡检机器人，以构成监测网络；
（6）本发明超深立井井筒监测系统能够实现对井筒的全方位巡检，包括纵向和周向上的监测。
（7）本发明不仅可以检测监控井筒裂纹和渗水问题还可以对工作环境中工作设备进行监测，确保工作设备的正常运转。
（8）本发明可根据需要搭载红外、毫米波、雷达等各类传感装置，用以扩展本系统功能，具有一定的普适性和多功能性。
附图说明
构成本发明的一部分附图用来提高对本发明的理解，本发明的示意性实施例机器说明用来解释说明本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实例所述的一种超深立井井筒巡检系统整体框图；
图2为本发明实例所述的一种超深立井井筒巡检系统结构示意图；
其中，1、地面钢丝绳移动导轨；2、地面钢丝绳移动装置；3、井筒井壁；4、巡检机器人；5、钢丝绳；6、井下钢丝绳移动导轨；7、井下钢丝绳移动装置。
图3是图1中地面钢丝绳移动装置/井下钢丝绳移动装置的结构示意图；
图4是图1中地面钢丝绳移动装置/井下钢丝绳移动装置的俯视图；
图5是横向导向机构的结构示意图；
图6是钢丝绳移动装置配装在钢丝绳移动轨道中的剖视结构放大图；
图3-6中：2-1、外壳的环扇形面；2-2、外壳的径向截面端；2-3、钢丝绳锁紧机构；2-4、电机；2-5、连接螺栓；2-6、减速器端盖；2-7、弹簧；2-8、横杆；2-9、纵向导向支架；2-10、纵向导向滚轮；2-11、横向导向支架；2-12、横向导向滚轮；2-13、从动滚轮；2-14、减速器；2-15、主动滚轮；2-16、轴承；2-17、横向导向滚轮的限位螺母； 2-18、套筒；8-钢丝绳移动轨道。
图7为本发明实例所述的一种超深立井井筒巡检系统中央控制系统组成框图；
图8为本发明实例所述的一种超深立井井筒巡检系统图像处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
一种超深立井井筒巡检系统，包括钢丝绳移动系统、巡检机器人、视觉图像采集系统、无线通信模块、中央控制系统以及上位机图像后处理系统；其中：
所述钢丝绳移动系统包括位于地面的地面钢丝绳移动导轨和位于井下的井下钢丝绳移动导轨、与地面钢丝绳移动导轨嵌合的地面钢丝绳移动装置、与井下钢丝绳移动导轨嵌合的井下钢丝绳移动装置以及上端与地面钢丝绳移动装置连接、下端与井下钢丝绳移动装置连接的钢丝绳；钢丝绳经过一定的张紧处理。所述井下/地面钢丝绳移动装置在巡检前应提前安装好，并在设计时应保证其防爆性能和可靠性；在安装时，应注意位于井下/地面钢丝绳移动装置的同步问题，以保证其在移动过程中的对中问题。
巡检机器人具有若干个，沿着钢丝绳布置；巡检机器人可在钢丝绳上攀爬，各巡检机器人在规定的范围内进行巡检；当某个或某些机器人发生故障时，可根据故障对监测网络的影响，对监测网络进行修复；同时巡检机器人可根据需要，搭载红外、毫米波、雷达等各类传感装置。巡检前根据井筒深度对井筒进行纵向分段划分，每个巡检机器人负责各自区域内的巡检，以保证巡检的效率；在巡检前放置巡检机器人时必须对其进行定位，以保证巡检机器人在巡检前在各自工作的巡检区域。
所述无线通信模块包括无线数传模块、无线图传模块、GPS定位模块；无线数传模块可将巡检机器人上携带的传感器所采集到的信号传输到上位机中，以实现对巡检机器人和钢丝绳以及井筒的监测，无线图传模块可将视觉图像系统采集到的图像传输到上位机中进行进一步处理。
所述视觉图像采集系统包括下位机和防爆摄像头；防爆摄像头所采集到的图像信息经下位机处理后，再经无线图传模块传输至上位机图像后处理系统；防爆摄像头安装在巡检机器人上，当巡检机器人在钢丝绳上攀爬时，可对井筒进行纵向上的监测；当巡检机器人悬停在钢丝绳上时，此时巡检机器人不动，钢丝绳在钢丝绳移动装置的带动下围绕井筒旋转一周，可实现对井筒进行周向的监测；机器人也可以和钢丝绳移动装置同时移动，对目标位置进行快速定位。
中央控制系统通过无线数传模块分别与巡检机器人、钢丝绳移动系统连接，同时巡检机器人通过GPS定位模块与中央控制系统连接；
所述中央控制系统包括用于控制巡检机器人工况的巡检机器人控制模块，用于控制钢丝绳移动系统中地面钢丝绳移动装置、井下钢丝绳移动装置移动的钢丝绳移动装置控制模块，用于控制中央控制系统与巡检机器人、钢丝绳移动系统之间通信的无线通信控制模块；中央控制系统主要对以上三个部分进行合理的策略化调整，以对井筒的全方位巡检。
所述上位机图像后处理系统包括井筒井壁处理模块、报警功能、对巡检机器人的布置进行策略控制。
当需要对井筒的纵向进行监测时，中央控制系统制停钢丝绳移动系统，启动巡检机器人沿着钢丝绳纵向攀爬，通过防爆摄像头采集井筒纵向图像；当需要对井筒的周向进行监测时，中央控制系统制停巡检机器人，此时巡检机器人悬停在钢丝绳上，启动钢丝绳移动系统，带动钢丝绳上的各巡检机器人采集井筒周向图像；当需要对井筒内的特定位置进行监测时，中央控制系统同时控制巡检机器人、钢丝绳移动系统，直至巡检机器人能够抵达目标位置，通过防爆摄像头采集井筒内目标位置图像。
进一步地，所述上位机图像后处理系统，根据各巡检机器人所搭载防爆摄像头反馈的图像信息，在井筒内形成监控网络；所述中央控制系统，在巡检机器人中某个或某些机器人发生故障时，根据发生故障的巡检机器人对监控网络的影响，通过巡检机器人控制模块自动控制其余正常工作的巡检机器人的驱动机构、通过钢丝绳移动装置控制模块自动控制钢丝绳移动系统的驱动机构，调整各正常工作的巡检机器人的巡逻监控范围，实现监控网络修复。
进一步地，所述井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置，结构一致，均包括外壳、驱动电机以及若干个移动滚轮；所述外壳，设置有能够装夹钢丝绳的钢丝绳锁紧机构；所述移动滚轮，包括一个主动滚轮以及一个以上的从动滚轮；
各移动滚轮均通过一根滚轮轴定位支撑，且各滚轮轴均通过轴承安装于外壳中；驱动电机的机座固定安装在外壳上，而驱动电机的动力输出端则通过减速器与支撑主动滚轮的滚轮轴连接。
进一步地，所述井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置，均配置有导向机构；导向机构包括横向导向机构以及纵向导向机构；横向导向机构包括横向导向支架以及横向导向滚轮；横向导向支架一端与外壳连接，另一端则与横向导向滚轮连接，横向导向滚轮的轴向与移动滚轮所在的滚动面相平行；纵向导向机构包括纵向导向支架以及纵向导向滚轮；纵向导向支架一端与外壳连接，另一端则与纵向导向滚轮连接，纵向导向滚轮的轴向与移动滚轮所在的滚动面相垂直；
主动滚轮在驱动电机的动力驱动下，配合横向导向机构、纵向导向机构的定位和导向，能够带动各从动滚轮始终沿着钢丝绳移动轨道移动。
进一步地，所述轨道本体上还包括横向导向面以及纵向导向面；滚动面的一侧设置有与滚动面相垂直的纵向导向面，另一侧则设置有在转折位置处贯通的L形凹槽，该L形凹槽包括竖直槽以及横向槽，竖直槽的槽体延伸方向与滚动面相垂直，且竖直槽的槽口与滚动面齐平，横向槽的槽体延伸方向与滚动面相平行，且横向槽具有与滚动面相平行的横向导向面；各移动滚轮均直接置于滚动面的上方；横向导向支架置于竖直槽内，而横向导向滚轮置于横向槽内，且横向导向支架的一端穿出竖直槽后与外壳连接，横向导向支架的另一端则与勾拦住横向导向面的横向导向滚轮连接，横向导向滚轮与横向导向面线连接；纵向导向滚轮与纵向导向面线连接；主动滚轮在驱动电机的动力驱动下，能够带动横向导向滚轮沿着横向导向面滚动、带动纵向导向滚轮沿着纵向导向面滚动、带动各从动滚轮沿着滚动面滚动。
进一步地，所述的外壳，呈环扇形设置；各滚轮轴均沿着环扇形外壳的径向布置；所述环扇形外壳的两径向截面端均设置有一个固定支架；每一个固定支架上均设置有一个纵向导向机构、一个横向导向机构；纵向导向机构设置在固定支架与环扇形外壳的内圆面相邻的一端；而横向导向机构则设置在固定支架与环扇形外壳的外圆面相邻的一端；分处于环扇形外壳的两径向截面端的两纵向导向机构对称设置，同时，分设在环扇形外壳的两径向截面端的两横向导向机构对称设置；纵向导向滚轮的轴线与环扇形外壳的环扇面相垂直；横向导向滚轮的轴线与环扇形外壳的环扇面相平行；纵向导向支架、横向导向支架在固定支架上的位置能够沿着环扇形外壳的径向调整。
本发明的另一个技术目的是提供一种超深立井井筒巡检方法，包含如下步骤：
（1）巡检前，在纵向上分段划分井筒，每一段内均配置一个巡检机器人，使得每个巡检机器人能够负责各自区域内的巡检任务；在放置巡检机器人时，对其位置信息进行定位；同时在巡检前也对井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置定位；
（2）巡检时，各巡检机器人按照规定的巡检区域对井筒进行监测，采用防爆摄像头对井筒的井壁图像进行监测，并将采集到的图像上传到上位机图像后处理系统中；通过GPS定位模块采集巡检机器人的实时位置信息，并上传到中央控制系统中；通过井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置上所安装的位置检测装置，实时检测井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置的位置信息，并实时上传到中央控制系统；中央控制系统根据所接收到的井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置的实时位置信息，判断井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置的运动是否同步，如果两者的运行不同步，则控制井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置，直至两者运行同步；
（3）巡检后，采用上位机图像后处理系统对采集到的图像进行处理，以判断井筒是否有缺陷存在。
实施例
以下将结合附图详细地说明本发明的一个具体实施例。
本发明实例所述的一种超深立井井筒巡检系统整体框图如图1所示。系统的硬件平台如图2所示，其中钢丝绳移动系统包括地面钢丝绳移动导轨1和井下钢丝绳移动导轨6、地面钢丝绳移动装置2、井下钢丝绳移动装置7。钢丝绳移动导轨分别位于地面和井下，钢丝绳移动装置位于钢丝绳移动导轨上并于导轨上绕井筒运动一周，钢丝绳5经过一定的张紧后分别与钢丝绳移动装置固定相连，钢丝绳移动装置运动带动钢丝绳5沿井筒运动一周。巡检机器人4布置于钢丝绳5上，巡检机器人4可在钢丝绳5上攀爬，各巡检机器人在规定的范围内进行巡检；当某个或某些机器人发生故障时，可根据故障对监测网络的影响情况，对监测网络进行修复。
钢丝绳移动装置包括位于地面钢丝绳移动导轨1、井下钢丝绳移动导轨6、地面钢丝绳移动装置2、井下钢丝绳移动装置7等。钢丝绳移动导轨固定于地面上，包括但不限于通过混凝土固定、螺栓连接、焊接等方式对钢丝绳移动导轨进行固定。
巡检机器人4可根据需要，搭载红外、毫米波、雷达等各类传感装置，用以扩展本系统的功能。
视觉图像采集系统包括下位机和防爆摄像头。防爆摄像头安装在巡检机器人4上，当巡检机器人在钢丝绳5上攀爬时，可对井筒进行纵向上的监测；当巡检机器人4悬停在钢丝绳5上时，此时巡检机器人4不动，钢丝绳5在钢丝绳移动装置的带动下围绕井筒旋转一周，可实现对井筒进行周向的监测；巡检机器人4也可以和钢丝绳移动装置同时移动，对目标位置进行快速定位。
无线通信模块包括无线数传模块和无线图传模块。无线数传模块可将巡检机器人上携带的传感器所采集到的信号传输到上位机中，以实现对巡检机器人4和钢丝绳5以及井筒的监测，无线图传模块可将视觉图像系统采集到的图像传输到上位机中进行进一步处理，进一步加强检测信息的准确度和效率，以防漏检。
如图3至6所示，本发明所述的地面钢丝绳移动装置/井下钢丝绳移动装置（为便于叙述，以下统称为钢丝绳移动装置），包括外壳、驱动电机以及若干个移动滚轮；移动滚轮的尺寸和数量可以由具体的负载所决定，移动滚轮的外缘可以包裹有聚氨酯或其他缓冲材料，以降低钢丝绳移动装置的振动对钢丝绳移动轨道的冲击。附图中，移动滚轮具有两个。
所述外壳，设置有钢丝绳锁紧机构，以通过钢丝绳锁紧机构锁住供机器人攀爬的钢丝绳；该钢丝绳锁紧机构可以采用目前市售的钢丝绳卡绳器，当然也可以采用其它机构进行锁紧限位。钢丝绳卡绳器的数目可以为1个，也可以为2个以上。当钢丝绳移动轨道只有一条时，钢丝绳卡绳器的数目至少具有两个，以便于能够携带着机器人攀爬的钢丝绳沿井筒内移动。
所述移动滚轮，包括一个主动滚轮以及一个以上的从动滚轮（附图中从动滚轮只有一个）；各移动滚轮均通过一根滚轮轴定位支撑，且各滚轮轴均通过轴承安装于外壳中；驱动电机的机座固定安装在外壳上，而驱动电机的动力输出端则通过减速器与支撑主动滚轮的滚轮轴连接；主动滚轮在驱动电机的动力驱动下，能够带动各从动滚轮沿着钢丝绳移动轨道移动。
具体地，从动滚轮由滚轮轴和圆柱滚子轴承与外壳进行连接，两端依靠轴承端盖进行轴向限位；主动滚轮由滚轮轴和圆柱滚子轴承与外壳进行连接，一端依靠轴承端盖进行轴向限位，另一端与减速器相连，驱动电机的动力由驱动电机经过减速器传输到主动滚轮上。
为确保钢丝绳移动装置能够按照预设的轨迹（井筒壁周向）沿着钢丝绳移动轨道移动，本发明所述钢丝绳移动装置配置有导向机构；导向机构包括横向导向机构以及纵向导向机构；其中，纵向导向机构用于实现钢丝绳移动装置与钢丝绳移动轨道之间的纵向（井筒的轴线方向）定位，能够防止钢丝绳移动装置发生侧偏；横向导向机构用于实现钢丝绳移动装置与钢丝绳移动轨道之间的横向（与井筒的轴向相垂直的方向）定位。
横向导向机构包括横向导向支架以及横向导向滚轮；横向导向支架一端与外壳连接，另一端则与横向导向滚轮连接，横向导向滚轮的轴向与移动滚轮所在的滚动面相平行。具体地，如图5所示，横向导向支架为呈L形设置的L形杆，包括竖直段（L形杆与井筒的轴向相平行的一段）以及横直段（L形杆与井筒的横向相平行的一段），竖直段与外壳连接，横直段上设置有轴肩，轴肩外侧的横直段上配装有横向导向滚轮，且横向导向滚轮与横直段之间安装有轴承，横向导向滚轮外侧的横直段上螺纹配装有限位螺母，由此可知，横向导向滚轮的一侧通过轴肩定位，另一侧则依靠限位螺母定位。纵向导向机构包括纵向导向支架以及纵向导向滚轮；纵向导向支架一端与外壳连接，另一端则与纵向导向滚轮连接，纵向导向滚轮的轴向与移动滚轮所在的滚动面相垂直；主动滚轮在驱动电机的动力驱动下，配合横向导向机构、纵向导向机构的定位和导向，能够带动各从动滚轮始终沿着钢丝绳移动轨道移动。
为便于钢丝绳移动装置的各移动滚轮、导向机构的各导向滚轮（包括横向导向滚轮、纵向导向滚轮）的安装，如图6所示，本发明所述钢丝绳移动轨道包括滚动面、横向导向面以及纵向导向面；滚动面的一侧设置有与滚动面相垂直的纵向导向面，另一侧则设置有在转折位置处贯通的L形凹槽，该L形凹槽包括竖直槽以及横向槽，竖直槽的槽体延伸方向与滚动面相垂直，且竖直槽的槽口与滚动面齐平，横向槽的槽体延伸方向与滚动面相平行，且横向槽具有与滚动面相平行的横向导向面；各移动滚轮均直接置于滚动面的上方；横向导向支架置于竖直槽内，而横向导向滚轮置于横向槽内，且横向导向支架的一端穿出竖直槽后与外壳连接，横向导向支架的另一端则与勾拦住横向导向面的横向导向滚轮连接，横向导向滚轮与横向导向面线连接；纵向导向滚轮与纵向导向面线连接；主动滚轮在驱动电机的动力驱动下，能够带动横向导向滚轮沿着横向导向面滚动、带动纵向导向滚轮沿着纵向导向面滚动、带动各从动滚轮沿着滚动面滚动。本发明所述的钢丝绳移动轨道所具有的这一结构形式，一方面可以为各导向滚轮提供导向工作面（横向导向面、纵向导向面）、为各移动滚轮提供移动工作面（滚动面），另一方面，还可以为横向导向机构提供安装空间，并通过特定的安装方式，将钢丝绳移动装置的主体部分（外壳及分别安装在外壳的各移动滚轮、驱动电机、滚轮轴）通过横向导向机构嵌装到钢丝绳移动轨道中。由此可知，本发明所述的横向导向机构不仅具有横向导向作用，同时还作为钢丝绳移动装置的主体部分与钢丝绳移动轨道之间的连接桥梁。
为使得钢丝绳移动装置沿着井筒壁周向运动，本发明将所述外壳设置成环扇形，该环扇形外壳，参考附图3，以图示方向为准，通过上环扇板、左侧板、右侧板、前侧弧形板、后侧弧形板围接而成的一个下环扇形端面敞口的半封闭壳体。其中：左侧板、右侧板分别对应布置在环扇形外壳的左、右径向截面端；前侧弧形板位于该环扇形外壳的外圆面，后侧弧形板位于该环扇形外壳的内圆面。此时，驱动电机直接安装在上环扇板的上表面，各滚轮轴均沿着环扇形外壳的径向布置；而各移动滚轮能够露出环扇形外壳的下环扇形敞口端面设置，以使得各移动滚轮能够直接接触钢丝绳移动轨道的滚动面。
根据不同的负载选用不同的驱动电机时，可以根据实际需要增加电机座、联轴器等设施进行固定。
为实现导向机构与外壳的连接，同时保证导向的平稳，本发明所述环扇形外壳的两径向截面端均设置有一个固定支架；每一个固定支架上均设置有一个纵向导向机构、一个横向导向机构；纵向导向机构设置在固定支架与环扇形外壳的内圆面相邻的一端；而横向导向机构则设置在固定支架与环扇形外壳的外圆面相邻的一端；分处于环扇形外壳的两径向截面端的两纵向导向机构对称设置，同时，分设在环扇形外壳的两径向截面端的两横向导向机构对称设置；纵向导向滚轮的轴线与环扇形外壳的环扇面相垂直；横向导向滚轮的轴线与环扇形外壳的环扇面相平行；纵向导向支架、横向导向支架在固定支架上的位置能够沿着环扇形外壳的径向调整。
具体地，所述固定支架包括一根以上的横杆，各横杆沿着环扇形外壳的径向截面端的高度方向等距分布；所述环扇形外壳的径向截面端设置有固定块；各横杆通过固定块支撑固定并沿着环扇形外壳的径向设置，且横杆的两端均螺纹配合连接有锁紧螺母；纵向导向支架针对每一根横杆均设置有一个安装孔a；纵向导向支架通过各安装孔a套接在相应横杆上，且纵向导向支架与固定块之间的每一根横杆外围均套接有一根弹簧a，设置弹簧a可以降低纵向导向机构运动时的振动对钢丝绳移动装置主体部分移动的干扰；横向导向支架针对每一根横杆均设置有一个安装孔b；横向导向支架通过安装孔b套接在相应横杆上，且横向导向支架与固定块之间的每一根横杆外围均套接有一根弹簧b，设置弹簧b可以降低横向导向机构运动时的振动对钢丝绳移动装置主体部分移动的干扰。
图7为本发明系统的中央控制系统，包括对巡检机器人4的控制、对无线通信模块的控制、对钢丝绳移动装置的控制。中央控制系统主要对以上三个部分进行合理的策略化调整，以对井筒的全方位巡检。
图8为本系统的图像处理流程图，主要包括了从现场获取图像到井筒健康监测的一系列流程。主要包括了一下这些步骤：数据图像采集、图像预处理、井筒特征提取、数据集建立与划分、算法模型设计、算法性能优化、实际工况图像和数据集对比，进而判断井筒是否有缺陷，若存在缺陷则发出报警提醒工作人员，反之则继续进行巡检工作。
本发明工作过程如下：
第一步，准备阶段。首先，安装地面钢丝绳移动导轨1、地面钢丝绳移动装置2、井下钢丝绳移动导轨6、井下钢丝绳移动装置7以及钢丝绳5。根据实际应用环境采用相应的安装方式将钢丝绳移动导轨分别安装在地面和井下，通过钢丝绳移动装置将钢丝绳5调至和井筒轴线平行，然后将钢丝绳5放入井筒中，将位于井下的钢丝绳与井下钢丝绳移动装置7固定，另一端经过一定的张紧后与地面钢丝绳移动装置2固定，完成以上安装后，使用中央控制系统调整钢丝绳移动装置，使得地面钢丝绳移动装置2和井下钢丝绳移动装置7处于同步状态，以保证钢丝绳5与井筒轴心处于平行状态。其次，安装巡检机器人4。将巡检机器人4安装在钢丝绳5上，通过中央控制系统发出指令，驱动巡检机器人4运动到规定的布置位置，在布置到规定位置后，应检查巡检机器人4是否工作正常。最后，对所有硬件软件进行调试，包括巡检机器人4通信延迟与掉包问题，运动是否稳定，接收到的数据是否清晰等，以确保监测系统的稳定运行。
第二步，巡检阶段。启动监测系统，使系统开始对井筒进行巡检，各巡检机器人按照规定的巡检区域对井筒进行监测，对井筒井壁图像进行监测，并将采集到的图像上传到上位机中；同时巡检机器人4的实时位置信息以及钢丝绳移动装置的实时信息也应实时上传到上位机中。在巡检时，钢丝绳移动装置运动带动钢丝绳5沿井筒运动一周。巡检机器人4布置于钢丝绳5上，巡检机器人4可在钢丝绳5上攀爬，各巡检机器人在规定的范围内进行巡检，巡检机器人4自身的攀爬运动结合钢丝绳移动装置二者协调运动，以达到对井筒的全方位巡检。
第三步，图像后处理阶段。当巡检机器人4将巡检工作中拍摄到的井筒图像上传到上位机后，上位机对所接收到图像进行处理，以判断井筒的健康与否。对井筒图像的处理主要包括了一下步骤：井筒图像预处理；特征提取；数据集建立与划分；建立数据特征点对应关系；对图像类别进行判断分析，进一步确定井筒的状况。若存在缺陷则发出报警提醒工作人员，反之则继续进行巡检工作，从而完成对井筒的实时监测。本发明所提及的图像后处理技术，可以采用现有技术中较为成熟的一般图像处理技术，在此不再一一展开。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种超深立井井筒巡检系统，其特征在于，包括钢丝绳移动系统、巡检机器人、视觉图像采集系统、无线通信模块、中央控制系统以及上位机图像后处理系统；其中：
所述钢丝绳移动系统包括位于地面的地面钢丝绳移动导轨和位于井下的井下钢丝绳移动导轨、与地面钢丝绳移动导轨嵌合的地面钢丝绳移动装置、与井下钢丝绳移动导轨嵌合的井下钢丝绳移动装置以及上端与地面钢丝绳移动装置连接、下端与井下钢丝绳移动装置连接的钢丝绳；
巡检机器人具有若干个，沿着钢丝绳布置；
所述无线通信模块包括无线数传模块、无线图传模块、GPS定位模块；
所述视觉图像采集系统包括下位机和防爆摄像头；防爆摄像头所采集到的图像信息经下位机处理后，再经无线图传模块传输至上位机图像后处理系统；
中央控制系统通过无线数传模块分别与巡检机器人、钢丝绳移动系统连接，同时巡检机器人通过GPS定位模块与中央控制系统连接；
所述中央控制系统包括用于控制巡检机器人工况的巡检机器人控制模块，用于控制钢丝绳移动系统中地面钢丝绳移动装置、井下钢丝绳移动装置移动的钢丝绳移动装置控制模块，用于控制中央控制系统与巡检机器人、钢丝绳移动系统之间通信的无线通信控制模块；
当需要对井筒的纵向进行监测时，中央控制系统制停钢丝绳移动系统，启动巡检机器人沿着钢丝绳纵向攀爬，通过防爆摄像头采集井筒纵向图像；当需要对井筒的周向进行监测时，中央控制系统制停巡检机器人，此时巡检机器人悬停在钢丝绳上，启动钢丝绳移动系统，带动钢丝绳上的各巡检机器人采集井筒周向图像；当需要对井筒内的特定位置进行监测时，中央控制系统同时控制巡检机器人、钢丝绳移动系统，直至巡检机器人能够抵达目标位置，通过防爆摄像头采集井筒内目标位置图像。
2.根据权利要求1所述的超深立井井筒巡检系统，其特征在于，所述上位机图像后处理系统，根据各巡检机器人所搭载防爆摄像头反馈的图像信息，在井筒内形成监控网络；所述中央控制系统，在巡检机器人中某个或某些机器人发生故障时，根据发生故障的巡检机器人对监控网络的影响，通过巡检机器人控制模块自动控制其余正常工作的巡检机器人的驱动机构、通过钢丝绳移动装置控制模块自动控制钢丝绳移动系统的驱动机构，调整各正常工作的巡检机器人的巡逻监控范围，实现监控网络修复。
3.根据权利要求1所述的超深立井井筒巡检系统，其特征在于，
所述井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置，结构一致，均包括外壳、驱动电机以及若干个移动滚轮；所述外壳，设置有能够装夹钢丝绳的钢丝绳锁紧机构；所述移动滚轮，包括一个主动滚轮以及一个以上的从动滚轮；
各移动滚轮均通过一根滚轮轴定位支撑，且各滚轮轴均通过轴承安装于外壳中；驱动电机的机座固定安装在外壳上，而驱动电机的动力输出端则通过减速器与支撑主动滚轮的滚轮轴连接。
4.根据权利要求3所述的超深立井井筒巡检系统，其特征在于，所述井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置，均配置有导向机构；导向机构包括横向导向机构以及纵向导向机构；横向导向机构包括横向导向支架以及横向导向滚轮；横向导向支架一端与外壳连接，另一端则与横向导向滚轮连接，横向导向滚轮的轴向与移动滚轮所在的滚动面相平行；纵向导向机构包括纵向导向支架以及纵向导向滚轮；纵向导向支架一端与外壳连接，另一端则与纵向导向滚轮连接，纵向导向滚轮的轴向与移动滚轮所在的滚动面相垂直；
主动滚轮在驱动电机的动力驱动下，配合横向导向机构、纵向导向机构的定位和导向，能够带动各从动滚轮始终沿着钢丝绳移动轨道移动。
5.根据权利要求4所述的超深立井井筒巡检系统，其特征在于，所述轨道本体上还包括横向导向面以及纵向导向面；滚动面的一侧设置有与滚动面相垂直的纵向导向面，另一侧则设置有在转折位置处贯通的L形凹槽，该L形凹槽包括竖直槽以及横向槽，竖直槽的槽体延伸方向与滚动面相垂直，且竖直槽的槽口与滚动面齐平，横向槽的槽体延伸方向与滚动面相平行，且横向槽具有与滚动面相平行的横向导向面；各移动滚轮均直接置于滚动面的上方；横向导向支架置于竖直槽内，而横向导向滚轮置于横向槽内，且横向导向支架的一端穿出竖直槽后与外壳连接，横向导向支架的另一端则与勾拦住横向导向面的横向导向滚轮连接，横向导向滚轮与横向导向面线连接；纵向导向滚轮与纵向导向面线连接；主动滚轮在驱动电机的动力驱动下，能够带动横向导向滚轮沿着横向导向面滚动、带动纵向导向滚轮沿着纵向导向面滚动、带动各从动滚轮沿着滚动面滚动。
6.根据权利要求5所述的超深立井井筒巡检系统，其特征在于，所述的外壳，呈环扇形设置；各滚轮轴均沿着环扇形外壳的径向布置；所述环扇形外壳的两径向截面端均设置有一个固定支架；每一个固定支架上均设置有一个纵向导向机构、一个横向导向机构；纵向导向机构设置在固定支架与环扇形外壳的内圆面相邻的一端；而横向导向机构则设置在固定支架与环扇形外壳的外圆面相邻的一端；分处于环扇形外壳的两径向截面端的两纵向导向机构对称设置，同时，分设在环扇形外壳的两径向截面端的两横向导向机构对称设置；纵向导向滚轮的轴线与环扇形外壳的环扇面相垂直；横向导向滚轮的轴线与环扇形外壳的环扇面相平行；纵向导向支架、横向导向支架在固定支架上的位置能够沿着环扇形外壳的径向调整。
7.一种超深立井井筒巡检方法，其特征在于，包含如下步骤：
（1）巡检前，在纵向上分段划分井筒，每一段内均配置一个巡检机器人，使得每个巡检机器人能够负责各自区域内的巡检任务；在放置巡检机器人时，对其位置信息进行定位；同时在巡检前也对井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置定位；
（2）巡检时，各巡检机器人按照规定的巡检区域对井筒进行监测，采用防爆摄像头对井筒的井壁图像进行监测，并将采集到的图像上传到上位机图像后处理系统中；通过GPS定位模块采集巡检机器人的实时位置信息，并上传到中央控制系统中；通过井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置上所安装的位置检测装置，实时检测井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置的位置信息，并实时上传到中央控制系统；中央控制系统根据所接收到的井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置的实时位置信息，判断井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置的运动是否同步，如果两者的运行不同步，则控制井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置，直至两者运行同步；
（3）巡检后，采用上位机图像后处理系统对采集到的图像进行处理，以判断井筒是否有缺陷存在。
CN201910901137.7A 2019-09-23 2019-09-23 一种超深立井井筒巡检系统及方法 Active CN110782543B (zh)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910901137.7A CN110782543B (zh) 2019-09-23 2019-09-23 一种超深立井井筒巡检系统及方法
US17/043,691 US11215046B2 (en) 2019-09-23 2019-11-11 Wellbore inspection system and method for ultra-deep vertical shaft
CA3096226A CA3096226C (en) 2019-09-23 2019-11-11 Wellbore inspection system and method for ultra-deep vertical shaft
RU2021116544A RU2759554C9 (ru) 2019-09-23 2019-11-11 Система и способ обследования ствола скважины для сверхглубокого вертикального ствола
SE2130149A SE545250C2 (en) 2019-09-23 2019-11-11 Wellbore inspection system and method for ultra-deep vertical shaft
AU2019441818A AU2019441818B2 (en) 2019-09-23 2019-11-11 Wellbore inspection system and method for ultra-deep vertical shaft
PCT/CN2019/117024 WO2021056717A1 (zh) 2019-09-23 2019-11-11 一种超深立井井筒巡检系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910901137.7A CN110782543B (zh) 2019-09-23 2019-09-23 一种超深立井井筒巡检系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110782543A CN110782543A (zh) 2020-02-11
CN110782543B true CN110782543B (zh) 2021-01-05

Family

ID=69383687

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910901137.7A Active CN110782543B (zh) 2019-09-23 2019-09-23 一种超深立井井筒巡检系统及方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11215046B2 (zh)
CN (1) CN110782543B (zh)
AU (1) AU2019441818B2 (zh)
RU (1) RU2759554C9 (zh)
SE (1) SE545250C2 (zh)
WO (1) WO2021056717A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111515967A (zh) * 2020-04-20 2020-08-11 中国矿业大学 一种风井巡检系统
CN112325081B (zh) * 2020-11-16 2022-06-07 北方瑞能(内蒙古)集团有限公司 一种深井换热系统的动态监控装置
CN112669315B (zh) * 2021-01-27 2023-02-03 长沙理工大学 一种卷扬机钢丝绳断丝检测方法及装置
CN113724413A (zh) * 2021-08-31 2021-11-30 深圳市慧旺电子有限公司 适配于无尘真空车间的微型电子巡检系统及其巡检设备
CN114162276A (zh) * 2022-01-14 2022-03-11 西南交通大学 一种缆索连接装置
CN114677777B (zh) * 2022-03-16 2023-07-21 中车唐山机车车辆有限公司 设备巡检方法、巡检系统及终端设备
CN114660593B (zh) * 2022-03-28 2022-11-15 中国矿业大学 基于毫米波雷达的竖井井壁形变检测方法及检测系统
CN114944021B (zh) * 2022-07-25 2023-08-18 无锡工艺职业技术学院 一种5g智慧煤矿巡检系统
CN115200550B (zh) * 2022-09-16 2022-12-06 济宁鲁威液压科技股份有限公司 罐道倾斜测量装置及其使用方法
CN115898376A (zh) * 2022-12-20 2023-04-04 西南石油大学 一种井周裂缝变形及封堵的可视化实验装置及方法
CN116295084B (zh) * 2023-05-19 2023-08-08 合肥小步智能科技有限公司 一种煤矿井下立井井筒巡检机器人

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU4954U1 (ru) * 1996-07-08 1997-09-16 Институт проблем механики РАН Робот вертикального перемещения
US6041860A (en) * 1996-07-17 2000-03-28 Baker Hughes Incorporated Apparatus and method for performing imaging and downhole operations at a work site in wellbores
JP2009150262A (ja) * 2007-12-19 2009-07-09 Ebara Corp ポンプ、ポンプの状況点検確認方法及び状況点検確認装置
US7942202B2 (en) * 2008-05-15 2011-05-17 Schlumberger Technology Corporation Continuous fibers for use in well completion, intervention, and other subterranean applications
CN201217460Y (zh) * 2008-06-19 2009-04-08 苏荣华 遥控爬杆爬绳机器人
US10112664B2 (en) * 2014-01-29 2018-10-30 Zhejiang University Climbing robot vehicle
EP3215711B1 (en) * 2014-10-08 2019-08-14 Halliburton Energy Services, Inc. Electromagnetic imaging for structural inspection
CN105035200B (zh) * 2015-07-02 2017-04-05 中国矿业大学 一种超深立井钢丝绳罐道垂直爬绳巡检机器人
WO2017030585A1 (en) * 2015-08-20 2017-02-23 Halliburton Energy Services, Inc. Inspection of wellbore conduits using a distributed sensor system
WO2018049024A1 (en) * 2016-09-09 2018-03-15 Vermeer Corporation Cross-bore detection during horizontal directional drilling
GB201701010D0 (en) * 2017-01-20 2017-03-08 Ev Offshore Ltd Downhole inspection assembly camera viewport
CN206483617U (zh) * 2017-02-24 2017-09-12 天津大学 一种遥控爬杆喷漆机器人
RU2672243C1 (ru) * 2017-12-20 2018-11-12 Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") Устройство автоматизированного геотехнического мониторинга для подземных трубопроводов
CN108267172B (zh) * 2018-01-25 2020-06-30 神华宁夏煤业集团有限责任公司 矿用智能机器人巡检系统
US11187070B2 (en) * 2019-01-31 2021-11-30 Halliburton Energy Services, Inc. Downhole depth extraction using structured illumination
CN109969279A (zh) * 2019-03-19 2019-07-05 中国矿业大学 一种钢丝绳捻向攀爬机器人
CN110181529B (zh) * 2019-06-17 2020-09-15 徐州瑞控机电科技有限公司 矿用无人巡检机器人
CN111086963B (zh) * 2019-08-09 2021-03-30 中国矿业大学 井筒巡检系统轨道同步移动装置及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
SE545250C2 (en) 2023-06-07
US20210262336A1 (en) 2021-08-26
RU2759554C1 (ru) 2021-11-15
AU2019441818B2 (en) 2022-01-06
US11215046B2 (en) 2022-01-04
CN110782543A (zh) 2020-02-11
WO2021056717A1 (zh) 2021-04-01
RU2759554C9 (ru) 2022-04-07
AU2019441818A1 (en) 2021-04-08
SE2130149A1 (en) 2021-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110782543B (zh) 一种超深立井井筒巡检系统及方法
CN105035200A (zh) 一种超深立井钢丝绳罐道垂直爬绳巡检机器人
CN104792563B (zh) 滚筒采煤机综采成套装备力学特性的测试系统
CN104803250A (zh) 升降机防坠监测装置、监测系统及其方法
CN110454642B (zh) 一种管道检测机器人的控制方法
CN110359440A (zh) 一种智能测斜系统及其监测方法
US11125072B2 (en) Track synchronization moving apparatus of wellbore inspection system and control method thereof
CN113187485A (zh) 自行车式隧道勘测用测量设备及使用方法
CN112525141A (zh) 一种用于隧道变形测量的测量方法及其勘测设备
CN116335766A (zh) 一种钢丝绳牵引式隧道衬砌网格化精检台车
CN116122911A (zh) 一种指针摆杆式隧道衬砌网格化精检台车
CN204675554U (zh) 升降机防坠监测装置
CN109838210A (zh) 一种刚性接触网悬挂全自动智能定位钻孔设备的使用方法
AU2020102355A4 (en) Embedded microseismic monitoring device with tbm
CA3096226C (en) Wellbore inspection system and method for ultra-deep vertical shaft
CN110774290B (zh) 同步移动的井筒巡检系统及其同步移动控制方法
CN104909138B (zh) 输送机滚筒轴承在线监测系统
CN110172907A (zh) 一种可伸缩式桥梁检测车及其工作方法
CN114436097B (zh) 一种罐道绳的维检机器人、智能维检系统装置及维检方法
CN207336024U (zh) 海洋核动力平台单点系泊系统试车装置
CN212296219U (zh) 一种综采工作面过断层智能钻孔系统
CN105866138A (zh) 高压电线表面缺陷探测装置
CN217497615U (zh) 一种井下运输用托辊温度与噪声监测巡检平台
CA3094212C (en) Track synchronization moving apparatus of wellbore inspection system and control method thereof
KR102683160B1 (ko) 케이블 검사 로봇의 제어 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant