CN111650344A - 基于履带式智能机器人的井下信息采集系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于矿山智能制造技术领域，尤其是涉及一种基于履带式智能机器人的井下信息采集系统及方法，包括履带式智能机器人，其特征在于在履带式智能机器人上设有三维SLAM扫描系统、多气体检测仪和地质雷达，操作控制台，智能巡检软件。本发明将井下巷道视觉巡检、井下多气体检测、工程地质雷达扫描、井下机器人移动定位、井下环境适应能力及信息回传存储与分析，灵活控制运行，精准完成任务；自动监测管理，智能监测分析，有效节约人力，提高巡检效率；适应巷道环境，提前消除隐患；自动采集巷道巡检所需信息及环境信息；能够实现现场后台实时监控、现场环境三维重现、重点部位地质雷达重点扫测、数据库存储、数据库管理及数据分析。
Description
技术领域
本发明属于矿山智能制造技术领域，尤其是涉及一种基于履带式智能机器人的井下信息采集系统及方法。
背景技术
矿山生产过程中，采准掘进、中深孔凿岩、回采出矿等矿山各生产工序都受到生产爆破的影响。目前大部分矿山均采用地质测量人员目测分析，爆破对巷道顶板及周边矿石的围岩稳定性，进行人为的判断和分析。
针对地下爆破(炮烟)产生的有毒有害气体的安全检测工作，主要是依靠矿山生产水平巷道内安装固定气体监测装置和安全员自行携带的检测设备，对回采工作面作业区域的井下爆破后多气体安全情况进行有毒有害气体检测。
矿山测量验收工作，主要对巷道施工质量进行监督和检查，这部分工作目前大多矿山仍采用全站仪打点进行验收，测量工作量巨大。
发明内容
本发明的目的是提供一种安全有效的基于履带式智能机器人的井下信息采集系统及方法。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：
本发明的基于履带式智能机器人的井下信息采集系统，其特征在于包括履带式智能机器人，与此履带式智能机器人相连接的智能巡检软件，所述的履带式智能机器人包括巡检机器人，设置在此巡检机器人上的三维SLAM扫描系统、多气体检测仪和地质雷达，与所述的巡检机器人相连接的操作控制台，所述的智能巡检软件分别与所述的三维SLAM扫描系统、多气体检测仪和地质雷达相连接。
一种基于履带式智能机器人的井下信息采集系统的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)井下巷道视觉巡检：
履带式智能机器人通过自身的三维SLAM扫描系统对井下各巷道、各生产水平进行点云数据扫描，建立三维的矿山生产场景；
(2)井下多气体检测：
当完成爆破作业后，井下留有大量炮烟，履带式智能机器人通过自身的多气体检测仪，对回采工作面进行气体检测，把检测数据实时传送至地表生产安全员；
(3)井下环境适应能力分析判断：
依据履带式智能机器人发送至地表生产人员的环境检测数据，及时分析判断是否可以进行生产作业；
(4)工程地质雷达扫测：
通过履带式智能机器人自身的地质雷达，对爆破后围岩稳定性进行全巷道扫描、异常区域多水平剖面扫描及异常区域多垂直剖面扫描，来综合判断矿体的稳定性；
通过地质雷达的数据做为矿山测量验收工作，对巷道施工质量进行监督和检查；
(5)信息回传存储与分析：
通过智能巡检软件对现场后台实时监控、现场环境三维重现、重点部位地质雷达重点扫测、数据库存储、管理及数据分析。
本发明的优点：
本发明的基于履带式智能机器人的井下信息采集系统及方法，将井下巷道视觉巡检、井下多气体检测、工程地质雷达扫描、井下机器人移动定位、井下环境适应能力及信息回传存储与分析，灵活控制运行，精准完成任务；自动监测管理，智能监测分析，有效节约人力，提高巡检效率；适应巷道环境，提前消除隐患；巡检计划制定及自动执行，自动/手动/远程多种操作模式任意切换；自动采集巷道巡检所需信息及环境信息；能够实现现场后台实时监控、现场环境三维重现、重点部位地质雷达重点扫测、数据库存储、数据库管理及数据分析。
附图说明
图1为本发明信息采集系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明的基于履带式智能机器人的井下信息采集系统，其特征在于包括履带式智能机器人，与此履带式智能机器人相连接的智能巡检软件，所述的履带式智能机器人包括巡检机器人1，设置在此巡检机器人1上的三维SLAM扫描系统2、多气体检测仪3和地质雷达4，与所述的巡检机器人1相连接的操作控制台，所述的智能巡检软件分别与所述的三维SLAM扫描系统2、多气体检测仪3和地质雷达4相连接。
一种基于履带式智能机器人的井下信息采集系统的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)井下巷道视觉巡检：
履带式智能机器人通过自身的三维SLAM扫描系统2对井下各巷道、各生产水平进行点云数据扫描，建立三维的矿山生产场景；
(2)井下多气体检测：
当完成爆破作业后，井下留有大量炮烟，履带式智能机器人通过自身的多气体检测仪3，对回采工作面进行气体检测，把检测数据实时传送至地表生产安全员；
(3)井下环境适应能力分析判断：
依据履带式智能机器人发送至地表生产人员的环境检测数据，及时分析判断是否可以进行生产作业；
(4)工程地质雷达扫测：
通过履带式智能机器人自身的地质雷达4，对爆破后围岩稳定性进行全巷道扫描、异常区域多水平剖面扫描及异常区域多垂直剖面扫描，来综合判断矿体的稳定性；
通过地质雷达4的数据做为矿山测量验收工作，对巷道施工质量进行监督和检查；
(5)信息回传存储与分析：
通过智能巡检软件对现场后台实时监控、现场环境三维重现、重点部位地质雷达重点扫测、数据库存储、管理及数据分析。
本发明的基于履带式智能机器人的井下信息采集系统，巡检机器人1作为主要载体，其性能参数参考表一。
表一
| 尺寸 | 长宽高1.5/1/0.8m | 最小离地间隙 | 20cm |
| 负载能力 | 不小于80kg | 平台重量 | 150kg |
| 工作行驶速度 | 不小于0.5m/s | 最大行驶速度 | 1.5m/s |
| 爬坡角度 | 不小于30° | 越障能力 | 15cm高20cm宽 |
| 连续工作时间 | ＞5h | 涉水深 | 不小于20cm |
| 电池 | 锂电池36V | 通讯方式 | WiFi |
| 工作环境温度 | 0-50℃ | 防护性能 | IP65 |
操作控制台能够实现可视化操作，即实时监控机器人运行状态，分屏显示各摄像头图像；双摇杆操作，平台行驶，可切换操作对象。
履带式智能机器人上的模块化装载完成系统的主要功能：
(1)三维SLAM扫描系统2：时生成3D点云场景；配备1440p运动相机，记录现场影像信息；
(2)多气体检测仪3：拥有传感器，且个传感器插槽可任意组合，传感器可现场任意互换检测精度高，响应时间短，检测范围宽；可进行化硫气体检测、硫化氢气体检测、一氧化碳检测、二氧化碳检测、烟气检测、化学发光法氮氧化物检测；检测精度高，适用于各种危险环境使用；
(3)地质雷达4：根据现场观测的有矿体露头的巷道，向巷道开拓方向进行扫描；根据第一次扫描的结果确定岩体内部异常区域，然后对该异常区域进行高中低三个水平面的扫描，得到三张岩体内部平剖视图，再对该异常区域进行由低至高的垂直扫描，得到五张垂直剖面扫描图；通过以上一系列扫描，可在现场快速确定岩体内部异常空间区域的产状信息。
履带式智能机器人的井下信息采集方法及系统，具体工作程序步骤如下：
步骤一：采用操作控制台对履带式智能机器人进行操作，进入各个生产水平，完成井下巷道数据采集和三维建模；
步骤二：履带式智能机器人对井下气体检测的作业环境进行仪表的标定和数据报警限值的确定；
步骤三：对生产过程中围岩稳定性、测量验收标准及施工质量，让履带式智能机器人通过再学习、再提高，来满足生产要求。
通过以上的工作程序，利用履带式智能机器人能够完成灵活控制运行，精准完成任务；自动监测管理，智能监测分析；有效节约人力，提高巡检效率；适应巷道环境，提前消除隐患。
Claims (2)
1.一种基于履带式智能机器人的井下信息采集系统，其特征在于包括履带式智能机器人，与此履带式智能机器人相连接的智能巡检软件，所述的履带式智能机器人包括巡检机器人，设置在此巡检机器人上的三维SLAM扫描系统、多气体检测仪和地质雷达，与所述的巡检机器人相连接的操作控制台，所述的智能巡检软件分别与所述的三维SLAM扫描系统、多气体检测仪和地质雷达相连接。
2.一种基于履带式智能机器人的井下信息采集系统的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)井下巷道视觉巡检：
履带式智能机器人通过自身的三维SLAM扫描系统对井下各巷道、各生产水平进行点云数据扫描，建立三维的矿山生产场景；
(2)井下多气体检测：
当完成爆破作业后，井下留有大量炮烟，履带式智能机器人通过自身的多气体检测仪，对回采工作面进行气体检测，把检测数据实时传送至地表生产安全员；
(3)井下环境适应能力分析判断：
依据履带式智能机器人发送至地表生产人员的环境检测数据，及时分析判断是否可以进行生产作业；
(4)工程地质雷达扫测：
通过履带式智能机器人自身的地质雷达，对爆破后围岩稳定性进行全巷道扫描、异常区域多水平剖面扫描及异常区域多垂直剖面扫描，来综合判断矿体的稳定性；
通过地质雷达的数据做为矿山测量验收工作，对巷道施工质量进行监督和检查；
(5)信息回传存储与分析：
通过智能巡检软件对现场后台实时监控、现场环境三维重现、重点部位地质雷达重点扫测、数据库存储、管理及数据分析。
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2020
- 2020-07-07 CN CN202010644940.XA patent/CN111650344A/zh active Pending
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