CN112666308B - 一种用于监测煤台阶上的煤自燃的监测设备及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于监测煤台阶上的煤自燃的监测设备及监测方法，包括底座、行走系统、箱体、控制器、红外成像仪、激光测距仪、卫星定位仪、报警器和驱动机构。本发明提供的用于监测煤台阶上的煤自燃的监测设备及监测方法，融合了红外成像、激光测距、卫星定位，实现了在全自动监测，能够在煤层自热期监测煤台阶上的煤自燃，可以有效防止煤层自燃的发生，提高了生产的安全性，并有利于避免经济和能源的损失。

Description

一种用于监测煤台阶上的煤自燃的监测设备及监测方法

技术领域

本发明涉及监测煤矿自燃技术领域，尤其涉及一种用于监测煤台阶上的煤自燃的监测设备及监测方法。

背景技术

我国露天矿主要分布在山西、内蒙古、新疆等北方地区，主要采用的是单斗—卡车开采工艺，但北方寒冷期较长，冻土现象严重，设备工作效率易受影响，同时对机器的损耗较大，不利于露天矿剥离工作的进行。为解决这一问题，北方露天矿实行季节性采排工作，春夏秋季节超前剥离，冬天停止剥离，只进行采煤工作，但因此会使得大量的煤台阶长时间暴露，煤长期暴露在空气中，煤与空气长时间接触，煤层极易发生自燃现象。

在实际生产过程中，通常是先观察到煤层自燃现象后，然后再进行灭火处理，此时自燃已经发生，带来了经济和能源上的损失，也增加了安全隐患。

煤层自燃经过三个时期的自燃发展过程，潜伏期、自热期、燃烧期。潜伏期基本观测不出外部条件的变化，监测煤的自燃现象主要是在煤的自热期内，自热期煤层表面温度会发生变化，可通过监测表面温度异常点，提前预知发生自燃的位置，进行定向开采，提前排除隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于监测煤台阶上的煤自燃的监测设备及监测方法，能够在煤层自热期监测煤台阶自燃，可以有效防止煤层自燃的发生，提高了生产的安全性，并有利于避免经济和能源的损失。

本发明技术方案提供一种用于监测煤台阶上的煤自燃的监测设备，包括底座、行走系统、箱体、控制器、红外成像仪、激光测距仪、卫星定位仪和报警器；

所述行走系统包括有行走履带和用于控制所述行走履带运转的行走控制装置；

所述行走控制装置安装在所述底座上，所述行走履带安装在所述底座的侧部；

所述箱体与所述底座铰接，在所述底座与所述箱体之间安装有用于驱动所述箱体在所述底座上做俯仰摆动的驱动机构；

所述控制器、所述红外成像仪、所述激光测距仪、所述卫星定位仪和所述报警器分别安装在所述箱体中；

所述激光测距仪的测距仪镜头和所述红外成像仪的成像仪镜头分别安装在所述箱体的前侧面板上；

所述行走控制装置、所述红外成像仪、所述激光测距仪、所述卫星定位仪和所述报警器分别与所述控制器信号连接。

在其中一项可选技术方案中，所述驱动机构包括固定齿轮、转动齿轮和电机；

所述固定齿轮与所述底座固定连接，所述固定齿轮至少部分处于所述底座的上方；

所述箱体的底板上设置有用于所述固定齿轮进入所述箱体中的底板开口；

所述电机固定安装在所述箱体上，所述电机与所述控制器连接；

所述转动齿轮安装在所述电机的输出轴上，所述转动齿轮与所述固定齿轮啮合。

在其中一项可选技术方案中，所述箱体中设置有供电电池，所述箱体的外侧设置有太阳能板，所述太阳能板与所述供电电池连接；

所述行走控制装置、所述控制器、所述红外成像仪、所述激光测距仪、所述卫星定位仪和所述报警器分别与所述供电电池连接。

在其中一项可选技术方案中，所述箱体的外侧设置有保温层。

在其中一项可选技术方案中，所述箱体中还设置有加热装置；

所述加热装置包括有加热元件和设置在所述加热元件的供电电路上的温控开关；

当所述箱体中的温度高于预设温度时，所述温控开关断开所述供电电路，所述加热元件处于停止加热状态；

当所述箱体中的温度低于预设温度时，所述温控开关闭合所述供电电路，所述加热元件处于加热状态。

在其中一项可选技术方案中，所述温控开关为热敏金属片；

所述热敏金属片的两端固定在所述箱体上，处于初始状态时，所述热敏金属片贴在所述箱体上；

所述供电电路具有第一触点和第二触点，所述第一触点和所述第二触点处于所述箱体上，并能够被所述热敏金属片覆盖压住；

当所述箱体中的温度高于所述预设温度时，所述热敏金属片受热膨胀并处于鼓起状态，所述热敏金属片与所述第一触点和/或所述第二触点分离，所述供电电路断开；

当所述箱体中的温度低于所述预设温度时，所述热敏金属片收缩复位并处于与所述箱体贴合状态，所述热敏金属片同时与所述第一触点和所述第二触点接触，所述供电电路导通。

本发明技术方案还提供一种采用前述任一项所述的监测设备来监测煤台阶上的煤自燃的监测方法，包括如下步骤：

S1：在煤台阶的斜坡面的坡底规划出监测设备的移动路径，并规划出监测点位置；

S2：监测设备行走至起始位置；

S3：通过驱动机构调整箱体的俯仰角度，使得成像仪镜头处于水平状态，并对准煤台阶的斜坡面；

S4：监测设备沿着移动路径前进，同时通过驱动机构调整箱体的俯仰角度，红外成像仪监测煤台阶上的煤的温度并将温度传输给控制器，卫星定位仪将监测设备的位置传输给控制器，激光测距仪将监测设备与斜坡面上的基准线之间的距离传输给控制器；

当监测设备行走至监测点位置时，停留预设时间，并记录监测点位置的温度；

当监测到监测点位置的温度超出预警温度时，控制器控制报警器发出第一报警信号；

当监测到任意两个监测点位置的温度差超出预设温差值时，控制器控制报警器发出第二报警信号；

S5：在监测设备移动到终止位置时，驱动机构调整箱体处于初始状态。

在其中一项可选技术方案中，监测设备在行走路径上分段监测，每次监测都按照步骤S2-S5进行操作。

在其中一项可选技术方案中，当监测设备偏离行走路径时，行走控制装置进行纠偏操作，使得监测设备回到行走路径上。

在其中一项可选技术方案中，当箱体中的温度低于预设温度时，箱体中的加热元件开始加热。

采用上述技术方案，具有如下有益效果：

本发明提供的用于监测煤台阶上的煤自燃的监测设备及监测方法，能够在煤层自热期监测煤台阶上煤自燃，可以有效防止煤层自燃的发生，提高了生产的安全性，并有利于避免经济和能源的损失。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的监测设备处于移动路径的起始位置时的示意图；

图2为本发明一实施例提供的监测设备处于初始状态时的示意图；

图3为本发明一实施例提供的监测设备的箱体被驱动机构驱动向上摆动时的示意图；

图4为行走控制装置、红外成像仪、激光测距仪、卫星定位仪、报警器和电机分别与控制器连接的示意图；

图5为驱动机构及加热装置的示意图；

图6为热敏金属片处于初始状态时的示意图；

图7为热敏金属片受热膨胀鼓起时的示意图。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1-5所示，本发明一实施例提供的用于监测煤台阶200上的煤自燃的监测设备100，包括底座1、行走系统2、箱体3、控制器4、红外成像仪5、激光测距仪6、卫星定位仪7和报警器8。

行走系统2包括有行走履带22和用于控制行走履带22运转的行走控制装置21。

行走控制装置21安装在底座1上，行走履带22安装在底座1的侧部。

箱体3与底座1铰接，在底座1与箱体3之间安装有用于驱动箱体3在底座1上做俯仰摆动的驱动机构9。

控制器4、红外成像仪5、激光测距仪6、卫星定位仪7和报警器8分别安装在箱体1中。

激光测距仪6的测距仪镜头61和红外成像仪5的成像仪镜头51分别安装在箱体3的前侧面板32上。

行走控制装置21、红外成像仪5、激光测距仪6、卫星定位仪7和报警器8分别与控制器信号4连接。

本发明实施例提供的监测设备100主要用于监测露天的煤台阶200上的煤的温度，以监测煤的自燃，进而可以提前预防煤的自燃。

该监测设备100包括有底座1、行走系统2、箱体3、控制器4、红外成像仪5、激光测距仪6、卫星定位仪7、报警器8和驱动机构9。

底座1为整套设备的基座，起到承载和支撑作用。

行走系统2包括有行走控制装置21及两条行走履带22。行走控制装置21可为液压控制系统或电机控制系统，为行走履带22提供动力，并能够控制行走履带22的运转或停止。行走控制装置21安装在底座1上，两条行走履带22安装在底座1的相对两侧。当然，根据需要会在底座1上安装有主动轮、转向轮、从动轮、张紧轮等。行走系统2用户控制主动轮的运转或停止。有关行走系统2的结构、构造及工作原理，请参考现有技术中的相关技术，在此不再赘述。

箱体3包括有底板31、前侧面板32、后侧面板、侧板33和顶板34。本发明中将使用监测设备100时，朝向煤台阶200的一侧称之为前侧，将背对煤台阶200的一侧称之为后侧。

底板31的后端通过铰链或枢转轴与底座1连接，使得箱体3与底座1可枢转连接，进而使得箱体3能够相对于底座1俯仰摆动。本发明中的俯仰摆动是指箱体3相对于底座1上下摆动。在初始状态时，箱体3的底板31与底座1贴合。当驱动箱体3，使得箱体3相对于底座1向上摆动时，箱体3与底座1之间的夹角变大，使得前侧面板31朝向斜上方，该操作过程为箱体3仰起摆动的过程。当带动箱体3从仰起状态向下摆动至初始状态时，前侧面板31基本朝向正前方，该操作过程为箱体3下俯摆动的过程。

控制器4为芯片处理器，集成有处理单元、储存单元、记录单元、计算单元等等。控制器4安装在箱体3中，用于集成控制各电子元器件的运转。

红外成像仪5为红外热成像仪，可以对目标根据热点实时成像，以供控制器4获取煤的当前温度。

红外成像仪5的主体部分安装在箱体3中，红外成像仪5的成像仪镜头51安装在箱体3的前侧面板32上，用于获取目标煤层的实时温度数据。红外成像仪5将温度数据传输给控制器4，由控制器4进行数据处理。

激光测距仪6用于检测监测设备100是否在移动路径203上行走，是否偏离规划路线。具体地，在煤台阶200的斜坡面201的顶部预先布置有基准线202，在监测设备100沿着移动路径203上行走时，激光测距仪6实时测量监测设备100与基准线202之间的距离。因移动路径203与基准线202之间的距离在任何位置都确定，如监测设备100与基准线202之间的距离超出误差范围，则判断监测设备100偏离了移动路径203，可通过行走控制装置21控制两条的行走履带22的速度，实现纠偏。当一条行走履带22的速度大于另一条行走履带22的速度时，则监测设备100会朝向履带速度小的一侧转向。

激光测距仪6主体部分安装在箱体3中，激光测距仪6的测距仪镜头61安装在箱体3的前侧面板32上，实时测量监测设备100与基准线202之间的距离。激光测距仪6将距离数据传输给控制器4，由控制器4进行数据处理。

卫星定位仪7为用于对监测设备100定位的仪器，其可以选择北斗定位仪或GPS定位仪。根据卫星定位仪7的实时数据，可以获取监测设备100的实时位置，结合之前的温度数据，即可获取具体位置的实时温度数据。

报警器8安装在箱体3中，其根据控制器4发出信号进行报警。

行走控制装置21、红外成像仪5、激光测距仪6、卫星定位仪7和报警器8分别通过导线与控制器信号4连接。本实施例中，各电子元器件的用电可由外部电源或携带的电池提供。

驱动机构9连接在底座1与箱体3之间，用于驱动箱体3在底座1上做俯仰摆动。驱动机构9也与控制器4通过导线连接，由控制器4控制驱动机构9的运转和停止。驱动机构9可以为气缸、油缸、电机驱动装置等等，只要能够带动箱体3上下摆动即可。

在前端面板32上安装有操作面板38，操作面板38的按键与控制器4通信连接，用户可以通过操作面板38操控监测设备100。

在采用监测设备100来监测煤台阶200上的煤自燃时，采用如下方式：

第一步：在煤台阶200的斜坡面201的坡底规划出监测设备100的移动路径203，并规划出监测点位置。

第二步：监测设备203行走至起始位置。

第三步：通过驱动机构9调整箱体3的俯仰角度，使得成像仪镜头51处于水平状态，并对准煤台阶200的斜坡面201。

第四步：监测设备100沿着移动路径203前进，同时通过驱动机构9调整箱体3的俯仰角度。俯仰角度在0～45°之间，每完成一次俯仰角度的调节，即测完一组。优选地，每次改变角度为3°。

红外成像仪5监测煤台阶200上的煤温度并将温度传输给控制器4，卫星定位仪7将监测设备100的位置传输给控制器4，激光测距仪6将监测设备100与斜坡面201上的基准线202之间的距离传输给控制器4。

红外成像仪5的发射率为0.9，适用测温材料为煤。

当监测设备100行走至监测点位置时，停留预设时间，并记录监测点位置的温度。为保证测量的准确性，每一监测点位置停留时间为10s。

当监测到监测点位置的温度超出预警温度时，控制器4控制报警器8发出第一报警信号。假设煤的自燃温度为T0，则将预警温度T＝T0-n(n＞0)。当监测点位置的温度超出预警温度时，表示煤可能会自燃，报警器8发出一种报警信号，例如长鸣、鸣笛、声光报警灯。

当监测到任意两个监测点位置的温度差超出预设温差值时，控制器4控制报警器8发出第二报警信号。

例如，任意两个监测点位置的温度差在3～4°时，警报1声；任意两个监测点位置的温度差在5～6°时，警报3声；任意两个监测点位置的温度差在7～8°时，警报5声等。

第五步：在监测设备100移动到终止位置时，驱动机构9调整箱体3处于初始状态。

由此，本发明提供的用于监测煤台阶上的煤自燃的监测设备，融合了红外成像、激光测距、卫星定位，实现了在全自动监测，能够在煤层自热期监测煤台阶上的煤自燃，可以有效防止煤层自燃的发生，提高了生产的安全性，并有利于避免经济和能源的损失。

在其中一个实施例中，如图5所示，驱动机构9包括固定齿轮91、转动齿轮92和电机93。

固定齿轮91与底座1固定连接，固定齿轮91至少部分处于底座1的上方。

箱体3的底板31上设置有用于固定齿轮91进入箱体3中的底板开口311。

电机93固定安装在箱体3上，电机93与控制器4连接。

转动齿轮92安装在电机93的输出轴上，转动齿轮92与固定齿轮91啮合。

电机93通过支架94安装在箱体3的底板31上，固定齿轮91固定在底座1上，转动齿轮92安装在电机93的输出轴上。

固定齿轮91的一部分从底板开口311进入箱体3中，转动齿轮92与固定齿轮91啮合。电机93与控制器4通过导线连接，控制器93可以控制电机93的开关。

当需要驱动箱体3向上摆动时，电机93朝向第一方向转动，带动转动齿轮92转动，由于固定齿轮91是固定的，所以转动齿轮32会在固定齿轮91上向上爬动，进而通过电机93、支架94带动箱体3向上摆动。箱体3及其内部的电子器件基本都为微型集成元件，重量不会太重，电机93、支架94完全可以承担相应的重量，带动箱体3移动。

当需要驱动箱体3向下摆动时，电机93朝向第二方向转动，转动齿轮32会在固定齿轮91上向下爬动，进而通过电机93、支架94带动箱体3向下摆动，复位至初始状态。

优选地，固定齿轮91上任意相邻的两个齿的中心角为3°，转动齿轮92每在固定齿轮91上移动一个齿的位置，则会带动箱体3摆动3°。

在其中一个实施例中，如图2和图5所示，箱体3中设置有供电电池35，箱体1的外侧设置有太阳能板37，太阳能板37与供电电池35连接。

行走控制装置21、控制器4、红外成像仪5、激光测距仪6、卫星定位仪7和报警器8分别与供电电池连接。

供电电池35为锂电池。行走控制装置21、控制器4、红外成像仪5、激光测距仪6、卫星定位仪7、报警器8、电机93分别通过电线与供电电池35连接，由供电电池35为上述各元件供电。

在箱体3上安装有太阳能板37，用于将太阳能转化为电，由供电电池35蓄存。太阳能板与锂电池的供电组合方式适用于北方露天矿，北方露天矿昼长夜短，海拔高，光照充足。

太阳能板37可以铺设在箱体3的顶板34上。

在其中一个实施例中，如图2所示，箱体3的外侧设置有保温层36。保温层36可以泡沫板，也可以为真空隔热保温层，对箱体3保温，使得各元器件可以在低温环境下也可以正常工作。

在其中一个实施例中，如图5所示，箱体3中还设置有加热装置10。

加热装置10包括有加热元件101和设置在加热元件101的供电电路102上的温控开关103。

当箱体3中的温度高于预设温度时，温控开关103断开供电电路102，加热元件101处于停止加热状态。

当箱体3中的温度低于预设温度时，温控开关103闭合供电电路102，加热元件101处于加热状态。

加热元件101可以为电阻发热元件，加热元件101可通过支架安装在箱体3中。

当供电电路102向加热元件101供电时，加热元件101发热，以提升箱体3中温度。供电电路102与电源或供电电池35连接，在供电电路102上安装有温控开关103。

当箱体3中的温度高于预设温度(例如5℃)时，温控开关103断开供电电路102，加热元件101处于停止加热状态，箱体3中的温度基本处于5℃以上。

当箱体3中的温度低于预设温度(例如5℃)时，温控开关103闭合供电电路102，加热元件101开始加热，将箱体3中的温度升高到预设温度以上。

通过在箱体3中设置加热装置10，可以保证箱体3中的温度在预设温度以上，使得各元器件在低温环境下也能够正常工作。

在其中一个实施例中，如图6-7所示，温控开关103为热敏金属片1031。

热敏金属片1031的两端固定在箱体3上，处于初始状态时，热敏金属片1031贴在箱体3上。

供电电路102具有第一触点1021和第二触点1022，第一触点1021和第二触点1022处于箱体3上，并能够被热敏金属片1031覆盖压住。

当箱体3中的温度高于预设温度时，热敏金属片1031受热膨胀并处于鼓起状态，热敏金属片1031与第一触点1021和/或第二触点1022分离，供电电路102断开。

当箱体3中的温度低于预设温度时，热敏金属片1031收缩复位并处于与箱体3贴合状态，热敏金属片1031同时与第一触点1021和第二触点1022接触，供电电路102导通。

温控开关103采用热敏金属片1031，可以根据温度自行膨胀或伸缩控制供电电路102的通断。

供电电路102上设置两个触点，第一触点1021和第二触点1022。

第一触点1021和第二触点1022布置在箱体3的侧板33上。热敏金属片1031可以导电，其两端分别固定在侧板33上，在热敏金属片1031与侧板33之间垫有绝缘垫片。第一触点1021和第二触点1022的端部伸出侧板33的外侧。在热敏金属片处于初始状态时，其贴在箱体3上，并盖住第一触点1021和第二触点1022，且同时与第一触点1021和第二触点1022接触，从而导通供电电路102。

当箱体3中的温度高于预设温度时，热敏金属片1031受热膨胀并处于鼓起状态，热敏金属片1031与第一触点1021和/或第二触点1022分离，从而使得供电电路102断开。

热敏金属片1031为受热时能够发生膨胀的金属片，其可为双金属片，由两层膨胀系数不同的金属片贴合而成。

结合图1-5所示，本发明一实施例提供的一种采用前述的监测设备100来监测煤台阶200上的煤自燃的监测方法，包括如下步骤：

S1：在煤台阶200的斜坡面201的坡底规划出监测设备100的移动路径203，并规划出监测点位置。

S2：监测设备203行走至起始位置。

S3：通过驱动机构9调整箱体3的俯仰角度，使得成像仪镜头51处于水平状态，并对准煤台阶200的斜坡面201。

S4：监测设备100沿着移动路径203前进，同时通过驱动机构9调整箱体3的俯仰角度，红外成像仪5监测煤台阶200上的煤温度并将温度传输给控制器4，卫星定位仪7将监测设备100的位置传输给控制器4，激光测距仪6将监测设备100与斜坡面201上的基准线202之间的距离传输给控制器4。

当监测设备100行走至监测点位置时，停留预设时间，并记录监测点位置的温度。

当监测到监测点位置的温度超出预警温度时，控制器4控制报警器8发出第一报警信号；

当监测到任意两个监测点位置的温度差超出预设温差值时，控制器4控制报警器8发出第二报警信号。

S5：在监测设备100移动到终止位置时，驱动机构9调整箱体3处于初始状态。

在采用监测设备100来监测煤台阶200上的煤自燃时，采用如下方式：

第一步：在煤台阶200的斜坡面201的坡底规划出监测设备100的移动路径203，并规划出监测点位置。

第二步：监测设备203行走至起始位置。

第三步：通过驱动机构9调整箱体3的俯仰角度，使得成像仪镜头51处于水平状态，并对准煤台阶200的斜坡面201。

第四步：监测设备100沿着移动路径203前进，同时通过驱动机构9调整箱体3的俯仰角度。俯仰角度在0～45°之间，每完成一次俯仰角度的调节，即测完一组。优选地，每次改变角度为3°。

红外成像仪5监测煤台阶200上的煤温度并将温度传输给控制器4，卫星定位仪7将监测设备100的位置传输给控制器4，激光测距仪6将监测设备100与斜坡面201上的基准线202之间的距离传输给控制器4。

红外成像仪5的发射率为0.9，适用测温材料为煤。

当监测设备100行走至监测点位置时，停留预设时间，并记录监测点位置的温度。为保证测量的准确性，每一监测点位置停留时间为10s。

当监测到监测点位置的温度超出预警温度时，控制器4控制报警器8发出第一报警信号。假设煤的自燃温度为T0，则将预警温度T＝T0-n(n＞0)。当监测点位置的温度超出预警温度时，表示煤可能会自燃，报警器8发出一种报警信号，例如长鸣、鸣笛、声光报警灯。

当监测到任意两个监测点位置的温度差超出预设温差值时，控制器4控制报警器8发出第二报警信号。

例如，任意两个监测点位置的温度差在3～4°时，警报1声；任意两个监测点位置的温度差在5～6°时，警报3声；任意两个监测点位置的温度差在7～8°时，警报5声等。

第五步：在监测设备100移动到终止位置时，驱动机构9调整箱体3处于初始状态。

由此，本发明提供的监测方法，融合了红外成像、激光测距、卫星定位，实现了在全自动监测，能够在煤层自热期监测煤台阶上的煤自燃，可以有效防止煤层自燃的发生，提高了生产的安全性，并有利于避免经济和能源的损失。

在其中一个实施例中，监测设备100在行走路径203上分段监测，每次监测都按照步骤S2-S5进行操作，适用于较长的煤台阶200。

在其中一个实施例中，当监测设备100偏离行走路径203时，行走控制装置21进行纠偏操作，使得监测设备100回到行走路径203上。

激光测距仪6实时测量监测设备100与基准线202之间的距离。因移动路径203与基准线202之间的距离在任何位置都确定，如监测设备100与基准线202之间的距离超出误差范围，则判断监测设备100偏离了移动路径203，可通过行走控制装置21控制两条的行走履带22的速度，实现纠偏。当一条行走履带22的速度大于另一条行走履带22的速度时，则监测设备100会朝向履带速度小的一侧转向。

在其中一个实施例中，当箱体3中的温度低于预设温度时，箱体3中的加热元件101开始加热。

当箱体3中的温度高于预设温度(例如5℃)时，温控开关103断开供电电路102，加热元件101处于停止加热状态，箱体3中的温度基本处于5℃以上。

当箱体3中的温度低于预设温度(例如5℃)时，温控开关103闭合供电电路102，加热元件101开始加热，将箱体3中的温度升高到预设温度以上。

通过在箱体3中设置加热装置10，可以保证箱体3中的温度在预设温度以上，使得各元器件在低温环境下也能够正常工作。

根据需要，可以将上述各技术方案进行结合，以达到最佳技术效果。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于监测煤台阶上的煤自燃的监测设备，其特征在于，包括底座、行走系统、箱体、控制器、红外成像仪、激光测距仪、卫星定位仪和报警器；

所述行走系统包括有行走履带和用于控制所述行走履带运转的行走控制装置；

所述行走控制装置安装在所述底座上，所述行走履带安装在所述底座的侧部；

所述箱体与所述底座铰接，在所述底座与所述箱体之间安装有用于驱动所述箱体在所述底座上做俯仰摆动的驱动机构；

所述驱动机构包括固定齿轮、转动齿轮和电机，所述固定齿轮与所述底座固定连接，所述固定齿轮至少部分处于所述底座的上方，所述电机固定安装在所述箱体上，所述电机与所述控制器连接，所述转动齿轮安装在所述电机的输出轴上，所述转动齿轮与所述固定齿轮啮合，所述固定齿轮上任意相邻的两个齿的中心角为3°；

所述控制器、所述红外成像仪、所述激光测距仪、所述卫星定位仪和所述报警器分别安装在所述箱体中；

所述激光测距仪的测距仪镜头和所述红外成像仪的成像仪镜头分别安装在所述箱体的前侧面板上；

所述行走控制装置、所述红外成像仪、所述激光测距仪、所述卫星定位仪和所述报警器分别与所述控制器信号连接；

在所述监测设备沿着移动路径前进时，同时通过所述驱动机构调整所述箱体的俯仰角度，俯仰角度在0～45°之间，每次改变角度为3°；当需要驱动所述箱体向上摆动时，所述电机朝向第一方向转动，带动所述转动齿轮转动，所述转动齿轮在所述固定齿轮上向上爬动；当需要驱动所述箱体向下摆动时，所述电机朝向第二方向转动，所述转动齿轮在所述固定齿轮上向下爬动；所述转动齿轮每在所述固定齿轮上移动一个齿的位置，带动所述箱体摆动3°。

2.根据权利要求1所述的用于监测煤台阶上的煤自燃的监测设备，其特征在于，所述箱体中设置有供电电池，所述箱体的外侧设置有太阳能板，所述太阳能板与所述供电电池连接；

所述行走控制装置、所述控制器、所述红外成像仪、所述激光测距仪、所述卫星定位仪和所述报警器分别与所述供电电池连接。

3.根据权利要求1所述的用于监测煤台阶上的煤自燃的监测设备，其特征在于，所述箱体的外侧设置有保温层。

4.根据权利要求1所述的用于监测煤台阶上的煤自燃的监测设备，其特征在于，所述箱体中还设置有加热装置；

所述加热装置包括有加热元件和设置在所述加热元件的供电电路上的温控开关；

当所述箱体中的温度高于预设温度时，所述温控开关断开所述供电电路，所述加热元件处于停止加热状态；

当所述箱体中的温度低于预设温度时，所述温控开关闭合所述供电电路，所述加热元件处于加热状态。

5.根据权利要求4所述的用于监测煤台阶上的煤自燃的监测设备，其特征在于，所述温控开关为热敏金属片；

所述热敏金属片的两端固定在所述箱体上，处于初始状态时，所述热敏金属片贴在所述箱体上；

所述供电电路具有第一触点和第二触点，所述第一触点和所述第二触点处于所述箱体上，并能够被所述热敏金属片覆盖压住；

当所述箱体中的温度高于所述预设温度时，所述热敏金属片受热膨胀并处于鼓起状态，所述热敏金属片与所述第一触点和/或所述第二触点分离，所述供电电路断开；

当所述箱体中的温度低于所述预设温度时，所述热敏金属片收缩复位并处于与所述箱体贴合状态，所述热敏金属片同时与所述第一触点和所述第二触点接触，所述供电电路导通。

6.一种采用权利要求1-5中任一项所述的监测设备来监测煤台阶上的煤自燃的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：在煤台阶的斜坡面的坡底规划出监测设备的移动路径，并规划出监测点位置；

S2：监测设备行走至起始位置；

S3：通过驱动机构调整箱体的俯仰角度，使得成像仪镜头处于水平状态，并对准煤台阶的斜坡面；

S4：监测设备沿着移动路径前进，同时通过驱动机构调整箱体的俯仰角度，俯仰角度在0～45°之间，每次改变角度为3°；

当需要驱动箱体向上摆动时，电机朝向第一方向转动，带动转动齿轮转动，转动齿轮在固定齿轮上向上爬动；当需要驱动箱体向下摆动时，电机朝向第二方向转动，转动齿轮在固定齿轮上向下爬动；转动齿轮每在固定齿轮上移动一个齿的位置，带动箱体摆动3°；

红外成像仪监测煤台阶上的煤的温度并将温度传输给控制器，卫星定位仪将监测设备的位置传输给控制器，激光测距仪将监测设备与斜坡面上的基准线之间的距离传输给控制器；

当监测设备行走至监测点位置时，停留预设时间，并记录监测点位置的温度；

当监测到监测点位置的温度超出预警温度时，控制器控制报警器发出第一报警信号；

当监测到任意两个监测点位置的温度差超出预设温差值时，控制器控制报警器发出第二报警信号；

S5：在监测设备移动到终止位置时，驱动机构调整箱体处于初始状态。

7.根据权利要求6所述的监测方法，其特征在于，监测设备在行走路径上分段监测，每次监测都按照步骤S2-S5进行操作。

8.根据权利要求6所述的监测方法，其特征在于，当监测设备偏离行走路径时，行走控制装置进行纠偏操作，使得监测设备回到行走路径上。

9.根据权利要求6所述的监测方法，其特征在于，当箱体中的温度低于预设温度时，箱体中的加热元件开始加热。

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