CN115056244A - 煤矿智能巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种煤矿智能巡检机器人。所述煤矿智能巡检机器人包括机器人本体，所述机器人本体顶部的一侧分别固定连接有自主运动控制系统和无线网络通讯系统，所述机器人本体顶部的另一侧分别固定连接有后台调度管理系统和大数据分析系统，所述自主运动控制系统包括巡航模块、传感器、模块化云台和避障系统，所述无线网络通讯系统包括通信模块、运动控制模块和后台处理模块。本发明提供的煤矿智能巡检机器人建设3D可视化系统，以三维立体的形式显示选煤厂内的场景结构、设备布局，并设置完善的视频感知、安全监测系统，对入选原煤杂物、人员不安全行为、设备危险运行状态等进行监测，并实现智能预测、预警。

Description

煤矿智能巡检机器人

技术领域

本发明涉及煤厂技术领域，尤其涉及一种煤矿智能巡检机器人。

背景技术

智能化选煤厂可划分为设备层、控制层、执行层、决策层四层。设备层主要包括机电设备及检测仪表、保护装置等；控制层主要包括生产集中控制系统、设备状态监测系统、视频监控系统、调度通讯系统、安全监测系统等；执行层主要包括生产管理、机电管理、安全管理、经营管理、节能与环保管理、安全与职业健康管理等；决策层主要包括：智能控制、智能管理、智能分析、辅助决策等，通过智能建设进行管理和程序控制，科学调度，减少了设备故障率和空运转时间，提高了设备的运行效率，进而带动了厂区产量的提高。同时，实现了管理的全面信息化，依托信息化，形成了的高效管理局面，带来了管理机构和管理流程的进一步优化，可促进厂区洗选能力的提高，各类机电设备故障率，非正常停机时间下降，均提升了设备运行效率，降低设备日常维护费用，同时，也可以通过降低生产时间而提升整体效益，提高产品质量。

目前都是通过人工对入选原煤杂物、人员不安全行为、设备危险运行状态等进行监测，不仅浪费人力资源、管理难度大、存在排查漏洞，而且存在一定的危险性。

因此，有必要提供一种煤矿智能巡检机器人以解决上述技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种便于使用的煤矿智能巡检机器人。

本发明提供的煤矿智能巡检机器人包括：机器人本体，所述机器人本体顶部的一侧分别固定连接有自主运动控制系统和无线网络通讯系统，所述机器人本体顶部的另一侧分别固定连接有后台调度管理系统和大数据分析系统。

优选的，所述自主运动控制系统包括巡航模块、传感器、模块化云台和避障系统。

优选的，所述无线网络通讯系统包括通信模块、运动控制模块和后台处理模块。

优选的，所述后台调度管理系统包括检测模块、规划模块、控制模块和系统管理模块。

优选的，所述大数据分析系统包括机器人调度管理系统、用户信息管理模块、任务荷载信息管理模块和历史数据分析模块。

优选的，所述巡航模块包括3D激光导航模块和自主导航模块。

优选的，所述检测模块包括摄像装置、温度检测模块、声音检测模块、烟雾检测模块、有害气体检测模块和报警模块。

优选的，所述系统管理模块包括图片识别模块。

优选的，所述机器人本体顶部的两侧分别固定连接有第一固定座和第二固定座，所述第一固定座的外侧固定连接有安装块，所述第二固定座的内壁固定连接有保护垫。

优选的，所述机器人本体的外侧设置有滚轮，所述滚轮的数量设置有四个。

与相关技术相比较，本发明提供的煤矿智能巡检机器人具有如下有益效果：

本发明由巡检机器人本体、任务载荷、自主运动控制系统、无线网络通讯系统、后台调度管理系统、大数据分析系统六个部分组成，按照系统架构可分为三层，分别为执行层、通讯层和管理层，执行层包括了智能机器人本体、巡航模块、其他在线检测模块等，可实现机器人固定路径巡航，检测数据的采集等功能；通讯层为无线通讯，无线通讯满足网络全覆盖，保证机器人在工作范围内任何位置都能实现无障碍通讯，为了实现机器人实时通信，将采集到的相关任务信息及报警等信息集中传送到综合监控管理中心，并接受中心指派的路径的设定、任务安排等功能；管理层包含了机器人调度管理系统、大数据分析系统，主要功能有机器人巡检任务调度，机器人用户信息管理、任务载荷信息的管理、历史数据分析及图表展示等，在室内巡检区域内采用巡检机器人搭载相关功能性载荷，通过后台调度管理系统实现对机器人远程控制及相关检测信息的反馈，代替人工进行日常巡检工作，建设3D可视化系统，以三维立体的形式显示选煤厂内的场景结构、设备布局，并设置完善的视频感知、安全监测系统，对入选原煤杂物、人员不安全行为、设备危险运行状态等进行监测，并实现智能预测、预警。

附图说明

图1为本发明提供的煤矿智能巡检机器人的一种较佳实施例的结构示意图；

图2为图1所示机器人本体的结构示意图；

图3为图1所示第一固定座的结构示意图；

图4为图1所示第二固定座的结构示意图。

图中标号：1、机器人本体；2、自主运动控制系统；3、无线网络通讯系统；4、后台调度管理系统；5、大数据分析系统；6、第一固定座；7、第二固定座；8、安装块；9、保护垫；10、滚轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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获得所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。可以理解的是，附图仅仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的连接关系仅仅是为了便于清晰描述，并不限定连接方式。

需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件时，它可以是直接连接到另一个组件，或者可能同时存在居中组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

还需要说明的是，本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请结合参阅图1、图2、图3和图4，其中，图1为本发明提供的煤矿智能巡检机器人的一种较佳实施例的结构示意图；图2为图1所示机器人本体的结构示意图；图3为图1所示第一固定座的结构示意图；图4为图1所示第二固定座的结构示意图。煤矿智能巡检机器人包括机器人本体1。

在具体实施过程中，如图1所示，机器人本体1顶部的一侧分别固定连接有自主运动控制系统2和无线网络通讯系统3，机器人本体1顶部的另一侧分别固定连接有后台调度管理系统4和大数据分析系统5。

需要说明的是：智能巡检机器人系统由巡检机器人本体1、任务载荷、自主运动控制系统2、无线网络通讯系统3、后台调度管理系统4、大数据分析系统5六个部分组成，按照系统架构可分为三层，分别为执行层、通讯层和管理层，执行层包括了智能机器人本体1、巡航模块、其他在线检测模块等，可实现机器人固定路径巡航，检测数据的采集等功能，通过设置有3D激光导航模块和自主导航模块组成的巡航模块，可以构件高精度立体地图，配合高精度避障系统，实现自主避障，遇见障碍物及深沟可自动停止，绕行或报警，巡检手段丰富：模块化云台，传感器自由搭配，可与生产系统联动，完成操作监控；多路径规划：规划多条路径，后台随时调用；通讯层为无线通讯，无线通讯满足网络全覆盖，保证机器人在工作范围内任何位置都能实现无障碍通讯，为了实现机器人实时通信，将采集到的相关任务信息及报警等信息集中传送到综合监控管理中心，并接受中心指派的路径的设定、任务安排等功能，项目现场需组件无线通讯网络，可采用现场现有的无线wifi网络，机器人能与本地监控后台采用无线通信方式通信模块的选择取决于通信距离，工作可靠；两台或两台以上轨道巡检机器人在同十环境内工作时，其控制信号不相互干扰；控制、传输信号具有良好的穿墙性能，并具有良好的抗干扰能力；通讯射频指标符合国家无线电委员会相关要求，通过此方案，可实现配电室内的表计读取、温度测量、开关位置、指示灯状态、设备放电、油位、烟雾报警等自主巡检功能，可实时监测相关数据，并在发现异常时及时发出警报，提示人员及时处理，当明确有危险时，可报警、记录问题点的位置并回传综合管理控制中心。该系统可对设备信息、环境信息等进行全方位实时监控，表计读取，局放，温度，开关柜高效巡检作业；智能任务规划：动态实时任务调整，实现人工巡查向远程智能转变，通过监测烟雾信号提前预警，提前防范，灵敏度高，提高可靠性等；管理层包含了机器人调度管理系统、大数据分析系统5，主要功能有机器人巡检任务调度，机器人用户信息管理、任务载荷信息的管理、历史数据分析及图表展示等，在室内巡检区域内采用巡检机器人搭载相关功能性载荷，通过后台调度管理系统4实现对机器人远程控制及相关检测信息的反馈，代替人工进行日常巡检工作，通过在机器人本体1顶部设置第一固定座6，可以对自主运动控制系统2和无线网络通讯系统3固定，提高自主运动控制系统2和无线网络通讯系统3的稳定性，四轮全向驱动，多种行驶模式，可以适用于煤矿场地。

参考图1所示，自主运动控制系统2包括巡航模块、传感器、模块化云台和避障系统。

巡航模块包括3D激光导航模块和自主导航模块。

需要说明的是：通过设置有3D激光导航模块和自主导航模块组成的巡航模块，可以构件高精度立体地图，配合高精度避障系统，实现自主避障，遇见障碍物及深沟可自动停止，绕行或报警，巡检手段丰富：模块化云台，传感器自由搭配，可与生产系统联动，完成操作监控；多路径规划：规划多条路径，后台随时调用。

参考图1所示，无线网络通讯系统3包括通信模块、运动控制模块和后台处理模块。

需要说明的是：为了实现机器人实时通信，将采集到的相关任务信息及报警等信息集中传送到综合监控管理中心，并接受中心指派的路径的设定、任务安排等功能，项目现场需组件无线通讯网络，可采用现场现有的无线wifi网络，机器人能与本地监控后台采用无线通信方式通信模块的选择取决于通信距离，工作可靠；两台或两台以上轨道巡检机器人在同十环境内工作时，其控制信号不相互干扰；控制、传输信号具有良好的穿墙性能，并具有良好的抗干扰能力；通讯射频指标符合国家无线电委员会相关要求。

参考图1所示，后台调度管理系统4包括检测模块、规划模块、控制模块和系统管理模块。

系统管理模块包括图片识别模块。

检测模块包括摄像装置、温度检测模块、声音检测模块、烟雾检测模块、有害气体检测模块和报警模块。

需要说明的是：通过此方案，可实现配电室内的表计读取、温度测量、开关位置、指示灯状态、设备放电、油位、烟雾报警等自主巡检功能，可实时监测相关数据，并在发现异常时及时发出警报，提示人员及时处理，当明确有危险时，可报警、记录问题点的位置并回传综合管理控制中心。该系统可对设备信息、环境信息等进行全方位实时监控，表计读取，局放，温度，开关柜高效巡检作业；智能任务规划：动态实时任务调整，实现人工巡查向远程智能转变，通过监测烟雾信号提前预警，提前防范，灵敏度高，提高可靠性等。

参考图1所示，大数据分析系统5包括机器人调度管理系统、用户信息管理模块、任务荷载信息管理模块和历史数据分析模块。

需要说明的是：在室内巡检区域内采用巡检机器人搭载相关功能性载荷，通过后台调度管理系统4实现对机器人远程控制及相关检测信息的反馈，代替人工进行日常巡检工作。

参考图1、图3和图4所示，机器人本体1顶部的两侧分别固定连接有第一固定座6和第二固定座7，第一固定座6的外侧固定连接有安装块8，第二固定座7的内壁固定连接有保护垫9。

需要说明的是：通过在机器人本体1顶部设置第一固定座6，可以对自主运动控制系统2和无线网络通讯系统3固定，提高自主运动控制系统2和无线网络通讯系统3的稳定性。

参考图1和图2所示，机器人本体1的外侧设置有滚轮10，滚轮10的数量设置有四个。

需要说明的是：四轮全向驱动，多种行驶模式，可以适用于煤矿场地。

本发明提供的煤矿智能巡检机器人的工作原理如下：

智能巡检机器人系统由巡检机器人本体1、任务载荷、自主运动控制系统 2、无线网络通讯系统3、后台调度管理系统4、大数据分析系统5六个部分组成，按照系统架构可分为三层，分别为执行层、通讯层和管理层，执行层包括了智能机器人本体1、巡航模块、其他在线检测模块等，可实现机器人固定路径巡航，检测数据的采集等功能，通过设置有3D激光导航模块和自主导航模块组成的巡航模块，可以构件高精度立体地图，配合高精度避障系统，实现自主避障，遇见障碍物及深沟可自动停止，绕行或报警，巡检手段丰富：模块化云台，传感器自由搭配，可与生产系统联动，完成操作监控；多路径规划：规划多条路径，后台随时调用；通讯层为无线通讯，无线通讯满足网络全覆盖，保证机器人在工作范围内任何位置都能实现无障碍通讯，为了实现机器人实时通信，将采集到的相关任务信息及报警等信息集中传送到综合监控管理中心，并接受中心指派的路径的设定、任务安排等功能，项目现场需组件无线通讯网络，可采用现场现有的无线wifi网络，机器人能与本地监控后台采用无线通信方式通信模块的选择取决于通信距离，工作可靠；两台或两台以上轨道巡检机器人在同十环境内工作时，其控制信号不相互干扰；控制、传输信号具有良好的穿墙性能，并具有良好的抗干扰能力；通讯射频指标符合国家无线电委员会相关要求，通过此方案，可实现配电室内的表计读取、温度测量、开关位置、指示灯状态、设备放电、油位、烟雾报警等自主巡检功能，可实时监测相关数据，并在发现异常时及时发出警报，提示人员及时处理，当明确有危险时，可报警、记录问题点的位置并回传综合管理控制中心。该系统可对设备信息、环境信息等进行全方位实时监控，表计读取，局放，温度，开关柜高效巡检作业；智能任务规划：动态实时任务调整，实现人工巡查向远程智能转变，通过监测烟雾信号提前预警，提前防范，灵敏度高，提高可靠性等；管理层包含了机器人调度管理系统、大数据分析系统5，主要功能有机器人巡检任务调度，机器人用户信息管理、任务载荷信息的管理、历史数据分析及图表展示等，在室内巡检区域内采用巡检机器人搭载相关功能性载荷，通过后台调度管理系统4 实现对机器人远程控制及相关检测信息的反馈，代替人工进行日常巡检工作，通过在机器人本体1顶部设置第一固定座6，可以对自主运动控制系统2和无线网络通讯系统3固定，提高自主运动控制系统2和无线网络通讯系统3的稳定性，四轮全向驱动，多种行驶模式，可以适用于煤矿场地。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.煤矿智能巡检机器人，其特征在于，包括：

机器人本体(1)，所述机器人本体(1)顶部的一侧分别固定连接有自主运动控制系统(2)和无线网络通讯系统(3)，所述机器人本体(1)顶部的另一侧分别固定连接有后台调度管理系统(4)和大数据分析系统(5)。

2.根据权利要求1所述的煤矿智能巡检机器人，其特征在于，所述自主运动控制系统(2)包括巡航模块、传感器、模块化云台和避障系统。

3.根据权利要求1所述的煤矿智能巡检机器人，其特征在于，所述无线网络通讯系统(3)包括通信模块、运动控制模块和后台处理模块。

4.根据权利要求1所述的煤矿智能巡检机器人，其特征在于，所述后台调度管理系统(4)包括检测模块、规划模块、控制模块和系统管理模块。

5.根据权利要求1所述的煤矿智能巡检机器人，其特征在于，所述大数据分析系统(5)包括机器人调度管理系统、用户信息管理模块、任务荷载信息管理模块和历史数据分析模块。

6.根据权利要求2所述的煤矿智能巡检机器人，其特征在于，所述巡航模块包括3D激光导航模块和自主导航模块。

7.根据权利要求3所述的煤矿智能巡检机器人，其特征在于，所述检测模块包括摄像装置、温度检测模块、声音检测模块、烟雾检测模块、有害气体检测模块和报警模块。

8.根据权利要求1所述的煤矿智能巡检机器人，其特征在于，所述系统管理模块包括图片识别模块。

9.根据权利要求1所述的煤矿智能巡检机器人，其特征在于，所述机器人本体(1)顶部的两侧分别固定连接有第一固定座(6)和第二固定座(7)，所述第一固定座(6)的外侧固定连接有安装块(8)，所述第二固定座(7)的内壁固定连接有保护垫(9)。

10.根据权利要求1所述的煤矿智能巡检机器人，其特征在于，所述机器人本体(1)的外侧设置有滚轮(10)，所述滚轮(10)的数量设置有四个。

Images