CN111515967A - 一种风井巡检系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种风井巡检系统，包括：水平周向牵引机构，垂直牵引机构和巡检机器人，包括机器人壳体，机器人壳体包括搭载台，搭载台上设置有环形的轨道，所述轨道上滑动连接有图像采集云台，图像采集云台下通过驱动电机连接有转动轮，转动轮与轨道滑动连接；所述机器人壳体内固定有抱索机构，所述钢丝绳固定在抱索机构内；所述图像采集云台包括摄像头、控制模块和无线传输模块，所述移动小车、电机、地面牵引装置和井下牵引装置均与控制模块连接。本发明不仅能沿风井的垂直方向上下移动，在攀爬的过程中对井筒进行监测，也能够对其周向实现全方位监测。并且运行、稳定使用便捷，能够适应各种复杂的工作环境。
Description
技术领域
本发明属于矿井领域，尤其涉及一种风井巡检系统。
背景技术
煤炭作为我国能源组成的重要一部分，保证其安全开采具有极其重要的国家战略意义。在煤矿开采过程中，为了满足井下作业工作人员的生存需求以及部分设备的工作需求，将地面新鲜的空气通往地下是必备环节。风井是矿井专门用于通风的井筒，风井一般分为进风井和出风井。进入新风的井筒为进风井；排除污浊风的井筒为出风井，保证其安全具有重要的意义。
目前井筒巡检大多为人工巡检，人工巡检存在危险程度高、效率低、评价不准确等问题。所以机器人巡检是一种较好的替代选择，现有井筒巡检机器人多为沿钢丝绳攀爬，只能沿垂直方向上下移动，在攀爬的过程中对井筒进行监测，其监测区域受传感器性能参数限制（如视觉摄像头的视野范围有限），很难对井筒实现全方位监测。且设计时需要考虑机器人攀爬的稳定性，保证机器人不会坠落，大大增加设计难度和运行时的稳定性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种风井巡检系统，实现对井筒内全方位的监测。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种风井巡检系统，包括：
水平周向牵引机构，包括两个平行且上下设置的环形的导轨，所述导轨通过其周侧均布的若干桁架与风井内壁固定；两个导轨上均设置有移动小车，分别为上移动小车和下移动小车，移动小车下设置有两组滚轮，一组为驱动轮，并连接有电机，另一组为从动轮；
垂直牵引机构，包括钢丝绳和两个牵引装置，钢丝绳上端穿过上移动小车连接有地面牵引装置，下端穿过下移动小车连接有井下牵引装置，并且所述钢丝绳、地面牵引装置和井下牵引装置随着移动小车在导轨上的运动而同步运动；
巡检机器人，包括机器人壳体，机器人壳体包括搭载台，搭载台上设置有环形的轨道，所述轨道上滑动连接有图像采集云台，图像采集云台下通过驱动电机连接有转动轮，转动轮与轨道滑动连接；所述机器人壳体内固定有抱索机构，所述钢丝绳固定在抱索机构内；
所述图像采集云台包括摄像头、控制模块和无线传输模块，所述电机、驱动电机和牵引装置均与控制模块连接。
进一步的，所述导轨上表面向下开设有L形的导向槽，导轨内侧壁为导向面；所述移动小车设置有两个导向轮，其中一个导向轮和导向面滚动连接，另一个导向轮与导向槽滚动连接。
进一步的，所述移动小车外设置有壳体，所述壳体由顶板、左侧板、右侧板、前侧板和后侧板组成。
进一步的，所述机器人壳体还包括顶盖，搭载台和顶盖之间竖直设置有一对框架，所述抱索机构固定在两个框架之间。
进一步的，所述抱索机构包括两片Ω状的夹板，所述钢丝绳固定于两个夹板之间，所述夹板的顶部通过螺栓与框架固定。
进一步的，所述地面牵引装置固定于上移动小车上，井下牵引装置固定于下移动小车上。
进一步的，所述罩体顶部和底部均通过桁架安装有回转平台，所述地面牵引装置和井下牵引装置分别安装在罩体顶部和底部的回转平台上。
进一步的，所述牵引装置包括牵引电机，牵引电机上连接着卷筒，所述钢丝绳缠绕在卷筒上。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明的一种风井巡检系统不仅能沿风井的垂直方向上下移动，在攀爬的过程中对井筒进行监测，也能够对其周向实现全方位监测，并且运行稳定、使用便捷，能够适应各种复杂工作环境。
附图说明
图1为实施例一的整体结构示意图；
图2为实施例一中移动小车的结构示意图；
图3为实施例一中牵引电机和卷筒的结构示意图；
图4为实施例一中巡检机器人的结构示意图；
图5为实施例二的结构示意图；
图6为实施例三的结构示意图。
图中，1、导轨；11、桁架；111、导向槽；112、导向面；2、移动小车；21、驱动轮；22、从动轮；23、纵向导向轮；24、横向导向轮；25、壳体；3、钢丝绳；31、牵引装置；311、牵引电机；312、卷筒；4、巡检机器人；41、搭载台；411、导轨连杆；412、轨道；42、顶盖；43、框架；44、抱索机构；441、夹板；5、图像采集云台；6、视觉图像处理系统；7、桁架；71、回转平台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
实施例一，一种风井巡检系统，如图1、2、3和4所示，包括：
水平周向牵引机构，包括两个平行且上下设置的环形的导轨1，所述导轨1通过其周侧均布的若干桁架11与风井内壁固定；两个导轨11上均设置有移动小车2，分别为上移动小车和下移动小车，移动小车2下设置有两组滚轮，一组为驱动轮21，并通过减速箱连接有电机，另一组为从动轮22。
所述导轨11上表面向下开设有L形的导向槽111，导轨11内侧壁为导向面112；所述移动小车2设置有两个导向轮，分别为纵向导向轮23和横向导向轮24，纵向导向轮23和导向面112滚动连接，横向导向轮24通过L形的轮架置于导向槽内，并与导向槽111的槽底滚动连接。所述移动小车2外设置有壳体25，所述壳体25为扇形，由顶板、左侧板、右侧板、前侧板和后侧板组成。
垂直牵引机构，包括钢丝绳3和两个牵引装置31，钢丝绳3上端穿过上移动小车2的壳体25连接有地面的牵引装置31，下端穿过下移动小车2的壳体25连接有井下的牵引装置31，所述地面的牵引装置31固定于上移动小车2上，井下的牵引装置31固定于下移动小车2上，并且所述钢丝绳3、地面的牵引装置31和井下的牵引装置31随着移动小车2在导轨11上的运动而同步运动；所述牵引装置31包括牵引电机311和牵引电机311上连接的卷筒312，而钢丝绳3的两端就分别缠绕在两个牵引装置31的卷筒312之上，并且两个牵引电机311同步转动，从而让钢丝绳3在两个卷筒312之间垂直运动。
巡检机器人4，包括机器人壳体25，机器人壳体25包括搭载台41和顶盖42，搭载台41和顶盖42之间竖直设置有一对框架43。搭载台41上通过三个均布的导轨连杆411连接有环形的轨道412，所述轨道上滑动连接有图像采集云台5，图像采集云台5通过驱动电机连接有转动轮，从而驱动图像采集云台5在轨道412上运动；所述机器人壳体25的框架43之间固定有抱索机构44， 所述钢丝绳3固定在抱索机构44内。所述抱索机构44包括两片Ω状的夹板441，所述钢丝绳3固定于两个夹板441之间，所述夹板441的顶部通过螺栓与框架43固定。
所述图像采集云台5包括电性连接在一起以实现摄像、数据的无线传输的摄像头（可选用防爆摄像头）、控制模块和无线传输模块，所述电机、驱动电机和牵引电机311均与控制模块连接，控制模块采用s51单片机控制器，摄像头在巡检的过程中采集图像，而控制模块通过无线传输模块将信息传递至外部的视觉图像处理系统6，本发明的技术要点在于机械结构方面的创新，实现对巡检机器人在水平周向和垂直方向上的自定义控制移动，而上述的信息传输和信息处理均采用成熟的现有技术，此处不再赘述。
具体实施说明：
首先，将本发明放入到风井中。然后通过无线传输模块来遥控控制模块，首先驱动垂直牵引机构中的牵引电机311，使得巡检机器人4下降到指定高度；然后驱动电机，带动驱动轮21，让移动小车2在导轨11上环形移动，从而将巡检机器人4移动到水平方向的指定位置；然后开启摄像头对风井内部进行拍摄，同时还可以开启驱动电机，带动图像采集云台5在轨道上移动，从而对风井内部的四周进行拍摄，而后，摄像机拍摄的信息将通过无线传输模块传输至外部的视觉图像处理系统6。同样的，利用垂直牵引机构以及水平周向牵引机构能够将巡检机器人4移动至风井内的各个维度，并配合移动图像采集云台5，实现对风井中的各个区域进行拍摄。另外，巡检机器人4上还可以设置例如湿度传感器、温度传感器等各种传感器，以配合摄像头检测风井中的各种参数。
实施例二，如图5所示，上面的导轨1的顶部和下面的导轨1的底部均通过桁架7安装有回转平台71，所述地面牵引装置31和井下牵引装置31分别安装在两个回转平台71上。
具体实施说明：
本实施例提供另一种对牵引装置31的安装方式。将两个牵引装置31分别安装在两个回转平台71上，从而牵引装置31能够跟随移动小车2的移动而转动方向，从而保证巡检机器人4的稳定。本实施例式旨在为不同的场景和环境下为使用者提供另一种便捷的安装方式。
实施例三，如图6所示，本实施例中的地面牵引装置可设于风井以外的地面上，井下牵引装置可设置于风井底部，但这将导致在牵引电机311静止时，钢丝绳3无法与移动小车2一起同步转动。为此，可通过控制模块设置牵引电机311跟随移动小车2的移动而同步运行，从而改变牵引电机311与移动小车2之间钢丝绳3的长度，使得移动小车2在远离牵引电机311时，牵引电机311释放钢丝绳3；而当移动小车2靠近牵引电机311时，牵引电机311收卷钢丝绳3。这样既保证了移动小车2的自由移动，又保证了巡检机器人的高度不变。本实施例旨在提供另一种牵引装置的安装方式，意在表明本发明的牵引装置的安装位置具有较高的自由性，能够适应各种复杂工作环境。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (8)
1.一种风井巡检系统，其特征在于：包括：
水平周向牵引机构，包括两个平行且上下设置的环形的导轨，所述导轨通过其周侧均布的若干桁架与风井内壁固定；两个导轨上均设置有移动小车，分别为上移动小车和下移动小车，移动小车下设置有两组滚轮，一组为驱动轮，并连接有电机，另一组为从动轮；
垂直牵引机构，包括钢丝绳和两个牵引装置，钢丝绳上端穿过上移动小车连接有地面牵引装置，下端穿过下移动小车连接有井下牵引装置，并且所述钢丝绳、地面牵引装置和井下牵引装置随着移动小车在导轨上的运动而同步运动；
巡检机器人，包括机器人壳体，机器人壳体包括搭载台，搭载台上设置有环形的轨道，所述轨道上滑动连接有图像采集云台，图像采集云台下通过驱动电机连接有转动轮，转动轮与轨道滑动连接；所述机器人壳体内固定有抱索机构，所述钢丝绳固定在抱索机构内；
所述图像采集云台包括摄像头、控制模块和无线传输模块，所述电机、驱动电机和牵引装置均与控制模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种风井巡检系统，其特征在于：所述导轨上表面向下开设有L形的导向槽，导轨内侧壁为导向面；所述移动小车设置有两个导向轮，其中一个导向轮和导向面滚动连接，另一个导向轮与导向槽滚动连接。
3.根据权利要求1所述的一种风井巡检系统，其特征在于：所述移动小车外设置有壳体，所述壳体由顶板、左侧板、右侧板、前侧板和后侧板组成。
4.根据权利要求1所述的一种风井巡检系统，其特征在于：所述机器人壳体还包括顶盖，搭载台和顶盖之间竖直设置有一对框架，所述抱索机构固定在两个框架之间。
5.根据权利要求4所述的一种风井巡检系统，其特征在于：所述抱索机构包括两片Ω状的夹板，所述钢丝绳固定于两个夹板之间，所述夹板的顶部通过螺栓与框架固定。
6.根据权利要求1所述的一种风井巡检系统，其特征在于：所述地面牵引装置固定于上移动小车上，井下牵引装置固定于下移动小车上。
7.根据权利要求1所述的一种风井巡检系统，其特征在于：所述罩体顶部和底部均通过桁架安装有回转平台，所述地面牵引装置和井下牵引装置分别安装在罩体顶部和底部的回转平台上。
8.根据权利要求1所述的一种风井巡检系统，其特征在于：所述牵引装置包括牵引电机，牵引电机上连接着卷筒，所述钢丝绳缠绕在卷筒上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200811 |