CN113217101B - 一种回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置及巡检方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置和巡检方法，该装置包括：主控模块、悬挂牵引线轨、设置于悬挂牵引线轨上巡检模块、用于驱动悬挂牵引线轨的驱动模块、用于检测巡检模块位置的位置传感器单元。其中，主控模块分别与驱动模块、位置传感器单元电连接；巡检模块包括依次电连接的：巡检终端、无线充电接收单元和电池单元；回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置还包括：无线充电发射单元，用于在巡检模块运行至预设的充电位置时通过无线充电接收单元进行充电。本发明采用绳索牵引式结构，避免现有的轨道式结构易产生火花的危险。采用无线充电方式，避免插头、插座对接充电时金属裸露危险。

Description

一种回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置及巡检方法

技术领域

本发明涉及煤矿自动巡检领域，特别是一种回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置及巡检方法。

背景技术

回风巷是煤矿重要巡检巷道之一，具有内部地面情况复杂、工作条件恶劣、风速大等特点，目前主要依赖人工巡检，存在人工工作强度大、安全保障低、工作效率低等问题。煤矿智能巡检作为煤矿运营管理体系的重要组成部分，是未来智慧矿山的基础支撑和保障设备，也是要解决上述问题的有效方案，但目前能够用于与回风巷道的机器人仍存在许多难点。

现有的自动巡检系统中，巡检轨道布置有电力线，巡检车需要在轨道长时间、长距离移动，可能导致电力线摩擦产生火花，引发安全事故；此外，轨道、巡检车等设备中，各金属部件摩擦可能产生火花，需要用绝缘材料覆盖，但其使用寿命短，不仅导致生产维护等成本较高，而且容易引发安全事故；巡检车充电对运行轨迹精确度过高，并且插头插座裸露在井下易发生危险。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的问题，提供了一种回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置和巡检方法，适用于回风巷道，不易产生火花，保证了巡检作业的安全性。

本发明公开了一种回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置，包括：主控模块、悬挂牵引线轨、设置于所述悬挂牵引线轨上巡检模块、用于驱动所述悬挂牵引线轨的驱动模块、用于检测所述巡检模块位置的位置传感器单元；

其中，所述主控模块分别与所述驱动模块、所述位置传感器单元电连接；所述巡检模块包括依次电连接的：巡检终端、无线充电接收单元和电池单元；所述回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置还包括：无线充电发射单元，用于在巡检模块运行至预设的充电位置时通过所述无线充电接收单元进行充电。

进一步地，该装置还包括：设置于回风巷道与机电泵房之间的风门模块，所述风门模块与所述主控模块电连接，用于在所述巡检模块运行至预设的风窗控制位时开启；

所述风门模块中的驶入风窗单元，包括：

靠近所述机电泵房侧的第一风窗，所述第一风窗与所述主控模块电连接，用于在所述巡检模块运行至第一风窗控制位时开启，并在所述巡检模块运行至第二风窗控制位时关闭；

靠近所述回风巷道侧的第二风窗，所述第二风窗与所述主控模块电连接，用于在所述巡检模块运行至所述第二风窗控制位时开启，并在所述巡检模块运行至第三风窗控制位时关闭。

进一步地，所述悬挂牵引线轨为闭合的牵引回路，具体包括：驶入线轨和驶出线轨，所述驶入风窗单元与所述驶入线轨对应设置；

所述风门模块中的驶出风窗单元与所述驶出线轨对应设置，所述驶出风窗单元包括：

靠近所述回风巷道侧的第三风窗，所述第三风窗与所述主控模块电连接，用于在所述巡检模块运行至第四风窗控制位时开启，并在所述巡检模块运行至第五风窗控制位时关闭；

靠近所述机电泵房侧的第四风窗，所述第四风窗与所述主控模块电连接，用于在所述巡检模块运行至所述第五风窗控制位时开启，并在所述巡检模块运行至第六风窗控制位时关闭；

所述主控模块还连有风窗传感器，用于检测所述风门模块的开闭状态。

进一步地，所述巡检终端还连有摄像仪；所述回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置还包括：与所述主控模块连接的清洗单元，用于在所述巡检模块运行至预设的清洗位置时，清洗所述摄像仪；

所述巡检模块还包括分别与所述巡检终端电连接的：风速检测仪、断面检测仪、矿用多参数传感器；

所述回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置还包括：计算机模块；

所述巡检终端还连有无线通信单元，所述计算机模块与通过所述无线通信单元与所述巡检终端通信连接。

进一步地，该装置还包括：

作用于所述悬挂牵引线轨的定向滑轮，所述定向滑轮与所述回风巷道中所述悬挂牵引线轨的一端连接；

作用于所述悬挂牵引线轨的导向滑轮，所述导向滑轮设置于回风巷道的侧壁上；

其中，所述定向滑轮活动设置于固定支架上，所述滑轮连有张紧单元，用于通过移动所述定向滑轮来张紧所述悬挂牵引线轨；

所述回风巷道内壁设有固定吊架，所述导向滑轮活动安装于固定吊架上；

所述驱动模块包括：电动机以及作用于电动机的编码器。

本发明还公开了一种回风巷道矿用悬挂牵引式巡检方法，包括：

控制驱动模块驱动悬挂牵引线轨，使得所述悬挂牵引线轨上的检测模块驶入/驶出回风巷道；

在巡检模块处于充电位置的情况下，接收充电位置检测信号；

控制所述驱动模块停止驱动所述悬挂牵引线轨；

控制无线充电发射单元对所述巡检模块充电。

进一步地，该方法还包括：

在所述巡检模块处于第一风窗控制位的情况下，获取第一位置检测信号；

控制第一风窗开启，使得所述巡检模块能够通过所述第一风窗；

在巡检模块处于第二风窗控制位的情况下，接收第二位置检测信号；

控制所述第一风窗关闭，并且控制所述第二风窗开启，使得所述巡检模块能够通过所述第二风窗；

在所述巡检模块处于第三风窗控制位的情况下，接收第三位置检测信号；

控制所述第二风窗关闭；

在所述巡检模块处于第四风窗控制位的情况下，获取第四位置检测信号；

控制第三风窗开启，使得所述巡检模块能够通过所述第三风窗；

在巡检模块处于第五风窗控制位的情况下，接收第五位置检测信号；

控制所述第三风窗关闭，并且控制所述第四风窗开启，使得所述巡检模块能够通过所述第四风窗；

在所述巡检模块处于第六风窗控制位的情况下，接收第六位置检测信号；

控制所述第四风窗关闭；

其中，所述第一风窗和所述第二风窗与所述悬挂牵引线轨中的驶入线轨对应设置，所述第三风窗和所述第四风窗与所述悬挂牵引线轨中的驶出线轨对应设置。

进一步地，该方法还包括：

获取风窗传感器的检测信号；

基于驱动模块的编码器确定巡检模块的位置信息；

基于所述检测信号和所述位置信息判断巡检模块达到相应的所述风窗控制位时对应的所述风窗中否是存在未正常开启的情况；

若存在，则控制驱动模块停止驱动。

进一步地，该方法还包括：

在巡检模块处于所述清洗位置的情况下，获取清洗位置检测信号；

控制所述驱动模块停止驱动所述悬挂牵引线轨；

向所述巡检模块发送关机指令，用于控制所述巡检模块关机；

控制清洗单元清洗所述巡航模块的摄像头；

所述回风巷道矿用悬挂牵引式巡检方法，还包括：

在所述巡检模块处于巡检终点位置的情况下，获取终端位置检测信号；

控制所述驱动模块停止驱动所述悬挂牵引线轨，使得所述巡检模块能够与机电泵房中计算机模块通信连接。

进一步地，该方法还包括：

获取反应所述检测模块电量的电量信息；

所述在巡检模块处于充电位置的情况下，接收充电位置检测信号，之前还包括：

基于电量信息判断需要充电的情况下，则控制所述驱动模块驱动所述悬挂牵引线轨，以带动所述巡检模块向所述充电位置移动。

本发明至少具有以下有益效果：

本发明采用绳索牵引式结构，避免现有的轨道式结构易产生火花的危险。采用无线充电方式，避免插头、插座对接充电时金属裸露危险。采用悬挂牵引式结构，安装维护方便，适用于煤矿井下长距离巡检布置，尤其适用于回风巷道，解决回风巷道需人工巡检问题，真正做到无人巡检，有人值守。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例公开的回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置的结构原理图。

图2是本发明实施例公开的回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置的电路原理图。

其中，10-驱动模块，11-接近光电开关，12-清洗单元，13-回风巷道，14-导向滑轮，15-悬挂牵引线轨，16-定向滑轮，17-机电泵房，18-计算机模块19-无线充电发射单元，20-巡检模块，21-张紧单元，31-第三风窗，32-第四风窗，33-第一风窗，34-第二风窗，151-驶入线轨，152-驶出线轨。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图1和图2所示，本发明公开了一种回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置，包括：主控模块、悬挂牵引线轨15、设置于所述悬挂牵引线轨15上巡检模块20、用于驱动所述悬挂牵引线轨15的驱动模块10、用于检测所述巡检模块20位置的位置传感器单元。

巡检模块20可以采用任意现有连接结构固定于悬挂牵引线轨15上，悬挂牵引线轨15确定了巡检模块20的巡检路线，采用钢丝绳并以架空安装方式设置，不与地面接触。优选的，其一端与驱动模块10连接并设置在机电泵房17中，用于在驱动模块10作用下运动；另一端设置在中回风巷道13中，并可以采用滑轮传动的方式作用于悬挂牵引线轨15，起到传动的作用，优选的，作用于该端的滑轮可以设置于回风巷道13的深处的内壁上，以保证巡检模块20能够对回风巷道13进行全面巡检。当巡检模块20在回风巷道13中移动巡检时，巡检模块20与作为轨道的悬挂牵引线轨15之间无摩擦也无需设置电缆线，防止出现火花导致安全事故。

驱动模块10可以在主控模块的控制下驱动悬挂牵引线轨15，优选的，驱动模块10采用单轮驱动方式，组成包括隔爆型三相异步电动机、减速机、联轴器及驱动轮，驱动轮作用于悬挂牵引线轨15，为其运动提供动力。

位置传感器单元优选采用非接触触发的接近光电开关11、红外位置传感器等，可以将位置传感器单元均匀铺设与回风巷道13及机电泵房17中，以精准掌握巡检模块20所在位置。优选的，可以仅在各预设的作用位置安装对应的位置传感器单元，当巡检模块20达到该位置时位置传感器单元能够发送检测信号并被主控模块识别，进而对相应模块/单元下达控制指令执行对应的操作，这降低了装置的整体成本，也更加便于安装和后期维护。

所述主控模块分别与所述驱动模块10、所述位置传感器单元电连接。主控模块包括处理器，具有接收和发送指令、处理并保存数据等功能，具体可以采用目前市面上可以购买的PLC设备，其具体工作原理本文不再赘述。主控模块能够根据指令控制驱动模块10运行或停止，还能通过接收各位置传感器单元的检测信号来确定巡检模块20的当前位置。

本发明公开的所述巡检模块20是代替工作人员在回风巷道13巡检的设备，可搭载有各类传感器用于获取相关检测数据，其包括依次电连接的：巡检终端、无线充电接收单元和电池单元。巡检终端能够检测电池单元的电量，在电量不足时根据预设的指令进行相应操作；巡检终端还能够接收其搭载各类巡检用传感器的检测信号并处理得到具体的检测信息，这些检测信息既可以通过巡检终端上传至指定计算机设备，也能够在巡检终端本地通过存储单元进行存储，且能够被调用。无线充电接收单元包括充电线圈，基于电磁感应原理为电源单元充电，优选的，无线充电接收单元还可以包括其他现有无线充电部件，并利用现有的谐振充电方式为电池单元充电。

本发明公开的回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置还包括：无线充电发射单元19，用于在巡检模块20运行至预设的充电位置时通过所述无线充电接收单元进行充电。现有的巡检系统中，采用传统的插座插销的连接方式充电，这对巡检车的运行轨迹控制要求极高，且插座插销在对接瞬间易产生电火花，进而引发严重的安全事故。而本发明公开的巡检模块20采用无线充电的方式，只要巡检车运行至无线充电发射单元19的充电范围内即可，降低了对巡检模块20运行轨迹控制精准度的要求，且充电自始至终无金属部件接触，避免了产生电火花。

在本发明的一些实施例中，由于回风巷道13环境条件比较恶劣，为保证装置的长时间有效运行，可以将驱动模块10、主控模块设置在机电泵房17中，为了防止机电泵房17受到回风巷道13环境的影响，可以在两者之间设置风门模块，且风门模块的结构不会干扰悬挂牵引线轨15本身的运动，所述风门模块与所述主控模块电连接，能够在主控模块的控制下实现开启和关闭，当其开启时，悬挂牵引线轨15上的巡检模块20能够通过风门模块，优选的，可以预设风窗控制位，当巡检模块20运行至该位置时，主控模块会控制风窗开启，进一步地，在所述风窗控制位对应位置设置接近光电开关11，当巡检模块20运行至风窗控制位时，接近光电开关11触发，主控模块接收其检测信号，并确认巡检模块20位置，控制风门模块开启。在巡检模块20完全通过后，主控模块控制风门模块关闭。优选的，风门模块在结构可以包括用于隔离空间的风窗、用于带动窗体开闭且受主控模块控制的电动机。

在本发明的一些实施例中，在风门模块开启到关闭的一段时间，机电泵房17与回风巷道13是联通的，为防止机电泵房17被污染，所述风门模块可以包括两个风窗，具体为：靠近所述机电泵房17侧的第一风窗33和靠近所述回风巷道13侧的第二风窗34，所述第一风窗33和第二风窗34分别与所述主控模块电连接，风窗控制位分别位于第一风窗33的两侧以及第二风窗34靠近回风巷道13的一侧，为便于说明，本发明以“第一”、“第二”的方式表示巡检模块20运行经过的预设风窗控制位的先后顺序。在所述巡检模块20运行至第一风窗控制位(S4)时主控模块控制开启第一风窗33，并在所述巡检模块20运行至第二风窗控制位(S5)时第一风窗关闭，同时主控模块控制第二风窗34开启，在巡检模块20运行至第三风窗控制位(S6)时，第二风窗34关闭，此时巡检模块20已通过风门模块进入回风巷道13，风窗开闭的整个过程保证了机电泵房17不与回风巷道13直接联通。

在本发明的一些实施例中，所述主控模块还连有风窗传感器，用于检测所述风门模块的开闭状态，当出现风窗应当开启但主控模块根据风窗传感器确认实际未开启的情况下，控制驱动模块10停止，防止巡检模块20碰撞风窗造成损坏。优选的，风窗传感器可以采用现有的接近光电开关11、红外开关等，避免检测时与风门模块接触摩擦。

在本发明的一些实施例中，所述巡检终端还连有摄像仪，摄像仪的镜头易被污染，进而影响正常巡检作业对数据的采集，因此所述回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置还包括：与所述主控模块连接的清洗单元12，用于在所述巡检模块20运行至预设的清洗位置时，清洗所述摄像仪。优选的，在清洗单元12及清洗位置均设置于回风巷道13中靠近风门模块的位置，清洗位置设有对应的位置传感器单元，使得巡检模块20达到清洗位置时，位置传感器单元向主控模块发送检测信号，主控模块确定巡检模块20达到清洗位置。

在本发明的一些实施例中，所述回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置还包括：作用于所述悬挂牵引线轨15的第三风窗31定向滑轮16，所述定向滑轮16与所述回风巷道13中所述悬挂牵引线轨15的一端连接。所述定向滑轮16活动设置于固定支架上，所述滑轮连有张紧单元21，用于通过移动所述定向滑轮16来张紧所述悬挂牵引线轨15。优选的，在回风巷道13内部最里处通过铁质支架(固定在回风巷道13底板上)安装有定向滑轮16，用于实现钢丝绳往复运动。

在本发明的一些实施例中，所述回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置还包括：作用于所述悬挂牵引线轨15的导向滑轮14，所述导向滑轮14设置于回风巷道13的侧壁上。所述回风巷道13内壁设有固定吊架，所述导向滑轮14活动安装于固定吊架上。优选的，在回风巷道13两面侧壁上通过铁质吊架安装有导向滑轮14，滑轮在吊架上可上下移动调节，能够弥补驱动执行机构的水平度和垂直度安装误差。

在本发明的一些实施例中，根据不同的悬挂牵引线轨15的结构，巡检模块20可以是单线运行的也可以是双线运行的，在单线运行的情况下，驱动模块10的电动机可以通过反转实现巡检模块20的返航。在进入回风巷道13时，风门模块的控制方式可以参考上述实施例；在从回风巷道13返回机电泵房17时，巡检模块20经过各风窗控制位的顺序与进入时是相反的，但无论巡检模块20朝着哪个方向运动，巡检模块20经过首先到达的风窗控制位即为上述的“第一风窗控制位”，与当前巡检模块20最近的风窗即为上述的“第一风窗”，另一个为“第二风窗34”，再次达到的风窗控制位即为上述的“第二风窗控制位”，最后到达的风窗控制位即为“第三风窗控制位”。因此，无论是巡检模块20驶入还是返回回风巷道13，本发明都能保证风窗实现对应隔离的隔离作用且不会影响巡检模块20的运动。

本发明公开的所述悬挂牵引线轨15可以为闭合的牵引回路，具体包括驶入线轨151和驶出线轨152，巡检模块20采用双线运行，该情况下，巡检模块20通过驶入线轨151从机电泵房17进入回风巷道13，在到达回风巷道13最深处，通过所述定向滑轮16后，进入驶出线轨152，改变运动方向使其与先前方向相反，从回风巷道13返回机电泵房17。风门模块可以同时作用在驶入线轨151和驶出线轨152上，具体控制方式可参考上述关于单线运行实施例部分公开的方案。

另一个优选方案，可以为上述两条线轨分别设置对应的风窗，以隔开机电泵房17与回风巷道13。具体的，风门模块包括驶入风窗单元和驶出风窗单元，所述驶入风窗单元与驶入线轨151对应设置，其包括如上述实施例公开的第一、第二风窗34及对应的第一、第二、第三风窗控制位。驶出风窗单元与所述驶出线轨152对应设置，其包括：

靠近所述回风巷道13侧的第三风窗31，所述第三风窗31与所述主控模块电连接，用于在所述巡检模块20运行至第四风窗控制位(即巡检模块20运行至第三风窗31之前)时开启，并在所述巡检模块20运行至第五风窗控制位时关闭。

靠近所述机电泵房17侧的第四风窗32，所述第四风窗32与所述主控模块电连接，用于在所述巡检模块20运行至所述第五风窗控制位(即巡检模块20位于第三风窗31和第四风窗32之间)时开启，并在所述巡检模块20运行至第六风窗控制位时关闭，此时，巡检模块20已经完全通过了第四风窗32。

主控模块连接的风窗传感器，用于检测所有风窗的开闭状态，主控模块根据其上传的检测信号判断是否存在风窗未正常开启的情况，如有，则控制驱动模块10停止驱动，防止巡检模块20碰撞风窗造成装置损坏。

值得一提的是，驶入线轨151和驶出线轨152是参考回风巷道13及巡检模块20的运行方向确定的，而不受悬挂牵引线轨15本身运行或停止的影响而改变。

在本发明的一些实施例中，本发明还可以通过编码器实现对巡检模块20位置的控制，具体可以采用现有任意型号的编码器并对应设置于电动机上。在悬挂牵引线轨15上确定时间坐标原点，利用此时间定义编码器一圈时，驱动模块10行走的速度和位置。即当巡检机器人通过风门模块并进入回风巷道13内部后，主控模块通过速度或位置对时间的微积分，实现对巡检机器人轨迹规划以及速度和位置控制。

在一些情况下，风门模块中的某个/些风窗不能正常开启，可能是由于风窗本身故障导致的，还可能是由于位置传感器故障导致主控模块不能确定巡检模块20已经达到对应风窗控制位。因此，本发明还能通过编码器的设置配合主控模块对数据的处理来掌握巡检模块20的位置，例如，当主控模块通过编码器确定巡检模块20已经达到某个风窗控制位，但主控模块并未接收到位置传感器的检测信号时，说明该位置位置传感器可能出现故障，控制驱动装置停止驱动，防止损坏相关装置。

在本发明的一些实施例中，所述巡检模块20还包括分别与所述巡检终端电连接的：风速检测仪、断面检测仪、摄像仪、矿用多参数传感器，这些传感器能够检测回风巷道13内的各项指标，主控模块分别接收其检测信号并处理得到具体参数，并能够保存在巡检模块20本地。此外，本装置还包括计算机模块18，巡检终端还连有无线通信单元，所述计算机模块18与通过所述无线通信单元与所述巡检终端通信连接，例如，WIFI通信、蓝牙通信等，巡检模块20能够上传各项指标的参数至计算机模块18。所述计算机优选为防爆计算机。

在本发明的一些实施例中，所述无线充电发射单元19还连有充电伸缩单元，所述充电伸缩单元与所述主控模块电连接，用于调整所述无线充电发射单元19的位置。如图1所示，无线充电发射单元19固定在回风巷道13的侧面。在机电泵房17内的D2点处安装有接近光电开关11，巡检机器人(巡检模块20)到达此位置后，无线充电发射单元19缩回，巡检机器人与无线充电发射单元19无线对接，完成充电。无线充电发射单元19内部含有充电发射线圈，巡检机器人内部的无线充电接收单元含有充电接收线圈，二者在相距一定范围内即可感应完成充电，不需要对巡检机器人进行精确的位置控制。充电结束后，无线充电发射单元19伸出，保持断电状态，等待下一次充电。

本发明还公开了一种回风巷道矿用悬挂牵引式巡检方法，该方法能够应用于上述各实施例公开的回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置，包括：

控制驱动模块10驱动悬挂牵引线轨15，使得所述悬挂牵引线轨15上的检测模块驶入/驶出回风巷道13；

在巡检模块20处于充电位置的情况下，接收充电位置检测信号；

控制所述驱动模块10停止驱动所述悬挂牵引线轨15；

控制无线充电发射单元19对所述巡检模块20充电。

在本发明的一些实施例中，该方法还包括：

在所述巡检模块20处于第一风窗控制位的情况下，获取第一位置检测信号；控制第一风窗开启，使得所述巡检模块20能够通过所述第一风窗。

在巡检模块20处于第二风窗控制位的情况下，接收第二位置检测信号；控制所述第一风窗关闭，并且控制所述第二风窗34开启，使得所述巡检模块20能够通过所述第二风窗34。

在所述巡检模块20处于第三风窗控制位的情况下，接收第三位置检测信号；控制所述第二风窗34关闭。

在所述巡检模块20处于第四风窗控制位的情况下，获取第四位置检测信号；控制第三风窗31开启，使得所述巡检模块20能够通过所述第三风窗31。

在巡检模块20处于第五风窗控制位的情况下，接收第五位置检测信号；控制所述第三风窗31关闭，并且控制所述第四风窗32开启，使得所述巡检模块20能够通过所述第四风窗32。

在所述巡检模块20处于第六风窗控制位的情况下，接收第六位置检测信号；控制所述第四风窗32关闭。

其中，所述第一风窗和所述第二风窗34与所述悬挂牵引线轨15中的驶入线轨151对应设置，所述第三风窗31和所述第四风窗32与所述悬挂牵引线轨15中的驶出线轨152对应设置。关于各风窗及对应的风窗控制位的位置结构关系，可参考本发明公开的回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置的实施例对应部分，此处不再赘述。

在本发明的一些实施例中，该方法还包括：

获取风窗传感器的检测信号；基于所述检测信号判断所述第一风窗、所述第二风窗34、所述第三风窗31、所述第四风窗32中否是存在未正常开启的情况；若存在，则控制驱动模块10停止驱动。

在本发明的一些实施例中，该方法还包括：

在巡检模块20处于所述清洗位置的情况下，获取清洗位置检测信号；

控制所述驱动模块10停止驱动所述悬挂牵引线轨15；

向所述巡检模块20发送关机指令，用于控制所述巡检模块20关机；

控制清洗单元12清洗所述巡航模块的摄像头；

在本发明的一些实施例中，该方法还包括：

在所述巡检模块20处于巡检终点位置的情况下，获取终端位置检测信号；

控制所述驱动模块10停止驱动所述悬挂牵引线轨15，使得所述巡检模块20能够与机电泵房17中计算机模块18通信连接。

在本发明的一些实施例中，该方法还包括：

获取反应所述检测模块电量的电量信息；基于电量信息判断需要充电的情况下，则控制所述驱动模块10驱动所述悬挂牵引线轨15，以带动所述巡检模块20向所述充电位置移动。

本发明公开的了以下实施例，以清楚、完整的说明本发明的技术方案。

如图1和图2所示，本发明在机电泵房17内安装驱动模块10，驱动模块10采用单轮驱动方式，通过铁质支架固定在回风巷道13底板上，其组成包括隔爆型三相异步电动机、减速机、联轴器及驱动轮。在回风巷道13两面侧壁上通过铁质吊架安装有导向滑轮14，滑轮在吊架上可上下移动调节，能够弥补驱动执行机构的水平度和垂直度安装误差。在回风巷道13内部最里处通过铁质支架(固定在回风巷道13底板上)安装有定向滑轮16，用于实现钢丝绳(悬挂牵引线轨15)往复运动。定向滑轮16通过导轨与张紧单元21连接，张紧单元21尾部有负重可以调节定向滑轮16在导轨上水平移动，实现钢丝绳的张紧调节。

本发明的无线充电发射单元19和接近光电开关11固定在回风巷道13的侧面，无线充电发射单元19水平运动。当巡检机器人(巡检模块20)检测到自身电池电量低于设置值时，运行到机电泵房17内。在机电泵房17内的D2点处安装有接近光电开关11，巡检机器人到达此位置后，无线充电发射单元19缩回，巡检机器人与无线充电发射单元19无线对接，完成充电。无线充电发射单元19内部含有充电发射线圈，巡检机器人内部含有充电接收线圈，二者在相距一定范围内即可感应完成充电，不需要对巡检机器人进行精确的位置控制。充电结束后，无线充电发射单元19伸出，保持断电状态，等待下一次充电。

巡检机器人由智能终端(巡检终端)、无线充电接收单元、本安电池(电池单元)及矿用风速检测仪、断面检测仪、摄像仪、矿业多参数传感器组成。智能终端通过无线通讯模块与防爆计算机进行通信，用于接收地面监控中心的巡检指令，同时对巡检机器人的本安电池电源进行采集，实现电量监测，电量正常时，控制矿用风速检测仪、断面检测仪、摄像仪及矿用多参数传感器的工作状态，开启数据检测和扫描；采集到的数据结果一方面在智能终端内部进行传输与存储，同时还将无线传输给防爆计算机，进行客户端的数据分析。

根据巡检机器人的外形尺寸，在机电泵房17与回风巷道13之间的风门上开口设置四个风窗(31-34)，分别在其前后位置安装有接近光电开关11，用于检测风窗控制位。当巡检机器人运行至风门模块所在位置时，对应风窗自动打开，确保巡检机器人顺利通过。

主控模块包括PLC、24V开关电源，能够控制及监测巡检机器人运动状态，实现与驱动模块10、无线充电发射单元19、风门模块、巡检模块20的即时控制和数据传输。

驱动模块10中，在隔爆型三相异步电动机处安装有高精度编码器，能够实时计算巡检机器人的位置。悬挂牵引线轨15的设置结构决定了巡检模块20的行走轨迹模型，在轨迹模型中设立P1～P9九个虚拟安全控制点(软件设计)，S1～S6、D1～D4十个位置检测点，在S1～S6、D1～D4位置处安装接近光电开关11。D4为位置校准点，能够消除巡检机器人巡检过程中，由于传感器精度、机械误差等因素产生的相对误差。D3点为时间坐标原点，利用此时间定义编码器一圈时，驱动机构行走的速度和位置。即当巡检机器人通过风门模块进入回风巷道13内部后，通过速度或位置对时间的微积分，进行主控模块对巡检机器人本体的轨迹规划以及速度和位置控制。巡检流程如下：

巡检开始，巡检机器人计时清零，PLC开始计时。

巡检机器人到达检测点S4时，第一风窗打开；当第一风窗完全打开，且巡检机器人运行在D2与P5之间时，过第一风窗。在到达检测点S5之前，第一风窗不可以关闭。如果第一风窗未正常打开，即代表S4检测信号失效，巡检机器人停止运行，产生保护。

到达检测点S5时，第一风窗可以关闭，然后第二风窗34打开；当第二风窗34完全打开，且巡检机器人运行在P6与P7之间时，过第二风窗34。在到达检测点S6之前，第二风窗34不可以关闭。如果第二风窗34未正常打开，即代表S5检测信号失效，巡检机器人停止运行，产生保护。

到达检测点S6时，第二风窗34可以关闭。

巡检机器人继续运行，运行在P8与P9之间，且到达检测点D3时，巡检机器人坐标时间清零，开始计时，巡检开始。巡检机器人开启各路电源，执行矿用风速检测仪、断面检测仪、摄像仪及矿用多参数传感器的采集动作，全程离线控制，完成回风巷道13内部环境的检测。

巡检机器人继续运行，到达检测点D1时，巡检机器人停止运行，同时计时结束，巡检机器人关闭各路电源，经过摄像头清洗装置对摄像头进行清洗。

到达检测点S1时，第三风窗31打开；当第三风窗31完全打开，巡检机器人运行在D1与P1之间时，过第三风窗31。在到达检测点S2之前，第三风窗31不可以关闭。如果第三风窗31未正常打开，即代表S1检测信号失效，巡检机器人停止运行，产生保护。

到达检测点S2时，第三风窗31可以关闭，然后第四风窗32打开；当第四风窗32完全打开，巡检机器人运行在P2与P3之间时，过第四风窗32。在到达检测点S3之前，第四风窗32不可以关闭。如果第四风窗32未正常打开，即代表S2检测信号失效，巡检机器人停止运行，产生保护。

到达检测点S3时，第四风窗32可以关闭。

巡检机器人继续运行，运行在P4与D2之间，且到达检测点D2时，巡检机器人停止运行。与防爆计算机建立通讯连接，将各种传感器采集数据进行传输，上传完成后，一次巡检结束。

本发明在实际应用中，采用绳索牵引式结构，避免轨道式结构易产生火花危险；采用无线充电方式，避免插头、插座对接充电时金属裸露危险；采用悬挂牵引式结构，安装维护方便，适用于煤矿井下长距离巡检布置，尤其适用于回风巷道，解决回风巷道需人工巡检问题，真正做到无人巡检，有人值守。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置，其特征在于，包括：主控模块、悬挂牵引线轨、设置于所述悬挂牵引线轨上巡检模块、用于驱动所述悬挂牵引线轨的驱动模块、用于检测所述巡检模块位置的位置传感器单元；

其中，所述主控模块分别与所述驱动模块、所述位置传感器单元电连接；所述巡检模块包括依次电连接的：巡检终端、无线充电接收单元和电池单元；所述回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置还包括：无线充电发射单元，用于在巡检模块运行至预设的充电位置时通过所述无线充电接收单元进行充电；

该装置还包括：设置于回风巷道与机电泵房之间的风门模块，所述风门模块与所述主控模块电连接，用于在所述巡检模块运行至预设的风窗控制位时开启；

所述风门模块中的驶入风窗单元，包括：

靠近所述机电泵房侧的第一风窗，所述第一风窗与所述主控模块电连接，用于在所述巡检模块运行至第一风窗控制位时开启，并在所述巡检模块运行至第二风窗控制位时关闭；

靠近所述回风巷道侧的第二风窗，所述第二风窗与所述主控模块电连接，用于在所述巡检模块运行至所述第二风窗控制位时开启，并在所述巡检模块运行至第三风窗控制位时关闭；

所述悬挂牵引线轨为闭合的牵引回路，具体包括：驶入线轨和驶出线轨，所述驶入风窗单元与所述驶入线轨对应设置；

所述风门模块中的驶出风窗单元与所述驶出线轨对应设置，所述驶出风窗单元包括：

靠近所述回风巷道侧的第三风窗，所述第三风窗与所述主控模块电连接，用于在所述巡检模块运行至第四风窗控制位时开启，并在所述巡检模块运行至第五风窗控制位时关闭；

靠近所述机电泵房侧的第四风窗，所述第四风窗与所述主控模块电连接，用于在所述巡检模块运行至所述第五风窗控制位时开启，并在所述巡检模块运行至第六风窗控制位时关闭；

所述主控模块还连有风窗传感器，用于检测所述风门模块的开闭状态。

2.根据权利要求1所述的回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置，其特征在于，所述巡检终端还连有摄像仪；所述回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置还包括：与所述主控模块连接的清洗单元，用于在所述巡检模块运行至预设的清洗位置时，清洗所述摄像仪；

所述巡检模块还包括分别与所述巡检终端电连接的：风速检测仪、断面检测仪、矿用多参数传感器；

所述回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置还包括：计算机模块；

所述巡检终端还连有无线通信单元，所述计算机模块与通过所述无线通信单元与所述巡检终端通信连接。

3.根据权利要求1所述的回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置，其特征在于，该装置还包括：

作用于所述悬挂牵引线轨的定向滑轮，所述定向滑轮与所述回风巷道中所述悬挂牵引线轨的一端连接；

作用于所述悬挂牵引线轨的导向滑轮，所述导向滑轮设置于回风巷道的侧壁上；

其中，所述定向滑轮活动设置于固定支架上，所述滑轮连有张紧单元，用于通过移动所述定向滑轮来张紧所述悬挂牵引线轨；

所述回风巷道内壁设有固定吊架，所述导向滑轮活动安装于固定吊架上；

所述驱动模块包括：电动机以及作用于电动机的编码器。

4.一种回风巷道矿用悬挂牵引式巡检方法，其特征在于，该方法是基于如权利要求1至3任一所述的回风巷道矿用悬挂牵引式巡检装置实现的，该方法包括：

控制驱动模块驱动悬挂牵引线轨，使得所述悬挂牵引线轨上的检测模块驶入/驶出回风巷道；

在巡检模块处于充电位置的情况下，接收充电位置检测信号；

控制所述驱动模块停止驱动所述悬挂牵引线轨；

控制无线充电发射单元对所述巡检模块充电。

5.根据权利要求4所述的回风巷道矿用悬挂牵引式巡检方法，其特征在于，该方法还包括：

在所述巡检模块处于第一风窗控制位的情况下，获取第一位置检测信号；

控制第一风窗开启，使得所述巡检模块能够通过所述第一风窗；

在巡检模块处于第二风窗控制位的情况下，接收第二位置检测信号；

控制所述第一风窗关闭，并且控制所述第二风窗开启，使得所述巡检模块能够通过所述第二风窗；

在所述巡检模块处于第三风窗控制位的情况下，接收第三位置检测信号；

控制所述第二风窗关闭；

在所述巡检模块处于第四风窗控制位的情况下，获取第四位置检测信号；

控制第三风窗开启，使得所述巡检模块能够通过所述第三风窗；

在巡检模块处于第五风窗控制位的情况下，接收第五位置检测信号；

控制所述第三风窗关闭，并且控制所述第四风窗开启，使得所述巡检模块能够通过所述第四风窗；

在所述巡检模块处于第六风窗控制位的情况下，接收第六位置检测信号；

控制所述第四风窗关闭；

其中，所述第一风窗和所述第二风窗与所述悬挂牵引线轨中的驶入线轨对应设置，所述第三风窗和所述第四风窗与所述悬挂牵引线轨中的驶出线轨对应设置。

6.根据权利要求5所述的回风巷道矿用悬挂牵引式巡检方法，其特征在于，该方法还包括：

获取风窗传感器的检测信号；

基于驱动模块的编码器确定巡检模块的位置信息；

基于所述检测信号和所述位置信息判断巡检模块达到相应的所述风窗控制位时对应的所述风窗中否是存在未正常开启的情况；

若存在，则控制驱动模块停止驱动。

7.根据权利要求4所述的回风巷道矿用悬挂牵引式巡检方法，其特征在于，该方法还包括：

在巡检模块处于清洗位置的情况下，获取清洗位置检测信号；

控制所述驱动模块停止驱动所述悬挂牵引线轨；

向所述巡检模块发送关机指令，用于控制所述巡检模块关机；

控制清洗单元清洗所述巡检模块的摄像仪；

所述回风巷道矿用悬挂牵引式巡检方法，还包括：

在所述巡检模块处于巡检终点位置的情况下，获取终端位置检测信号；

控制所述驱动模块停止驱动所述悬挂牵引线轨，使得所述巡检模块能够与机电泵房中计算机模块通信连接。

8.根据权利要求4所述的回风巷道矿用悬挂牵引式巡检方法，其特征在于，该方法还包括：

获取反应所述检测模块电量的电量信息；

所述在巡检模块处于充电位置的情况下，接收充电位置检测信号，之前还包括：

基于电量信息判断需要充电的情况下，则控制所述驱动模块驱动所述悬挂牵引线轨，以带动所述巡检模块向所述充电位置移动。