智能矿用井下机器人巡检系统关键技术

1、智能矿用井下机器人巡检系统关键技术1输煤系统托辊磨损实时监测子系统通过对托辊支架的振动监测和分析及对托辊磨损状况的判断，给出报警指示信号。 整个系统由振动传感器、数据采集器、信号网络传输设备、上位机电脑等组成， 可智能监测托辊突发故障及磨损状况，并给出指示信号。托辊磨损实时监测子系 统在托辊侧方安装振动传感器，间距不大于30m，每300m设置1台数据采集 器，通过网络传输至后台上位机电脑。然后，判断托辊的实时磨损状态并发出指 示报警信号，可以避免导致托辊发生故障引起火灾或停机事故。输煤系统托辊磨 损实时监测子系统技术参数如表1所示。参数值参数类型参数值单一传感器探测范国小】传感器灵敏度/(mV

2、传感器灵敏度/(mV誓-】)100 5%0,6-10 000,0( 10%)传感器监测最大允许 加速度/(m ,疽勺传感器工作温度/(Y)传感器工作温度/(Y)-40 - 120系统探测精度/%表1托辊磨损实时监测子系统技术参数2沿线机器人报警子系统2.1子系统组成沿线机器人报警子系统由报警主机、防区处理单元、振动感应光缆、通信光缆、多种传感器、报警控制服务器等组成，系统架构见图1。图1入侵报警子系统架构2.2 采集分析井下矿用带式输送机地处井下大巷环境，地势狭窄，周围情况复杂，照度较低， 防护外部人员或重物撞击对于安全生产显得尤为重要。设计中利用在井下矿用带 式输送机金属外框装设的防爆轨道，

3、使用防爆轨道式机器人代替人工沿线巡检， 进行环境检测、声音收集、成像，实现对现场危险气体、安全隐患的检测分析。通过对承载物传递给传感光缆的振动信号进行实时,持续的监控，发现外部事故 隐患，并发出报警提示。1）视频采集分析。在井下矿用带式输送机的拉紧及中驱两处关键位置增加了辅 助视频监控系统。每处设置4路可见光摄像机对关键部位进行监测，4路红外热 成像仪对滚筒轴承进行实时温度监测，以确保设备的安全可靠运行，对整个带式 输送机运行系统的稳定运行起到关键的作用。防爆轨道安装在行人侧和非行人侧， 现场安装2台巡检机器人，一台机器人安装在行人侧，对行人侧的托辊、沿线电 缆及管路进行实时监测，发现问题后及

4、时报警并存储；另一台机器人安装在非行人侧，机器人对非行人侧的托辊、夕卜部环境监测系统及束管气体泄漏等进行实时 监测。2）夕隔环境参数采集分析。机器人在运行中实时监测现场声音，尤其是托辊声音，对异常声音发出警报，并实时存储。监控室可以通过对音频的回放分析托辊是否损坏，降低了传统巡检工人的劳动强度，提高了带式输送机的安全性，实现 减员增效的目的。井下外部环境复杂，有多条气体管道，气体一旦泄露，存在重 大的安全隐患。机器人通过搭载气体探测传感器，对现场气体浓度进行实时监测 为监测的气体浓度达到设定值时，机器人会发出语音报警，并将实时位置上传到 控制室，用户可到相应位置并及时进行分析处理，确保运输系统

5、的安全运行。机器人通过搭载红外热成像仪及在关键部位安装固定红外热成像仪，对设备进行温度监测。当监测温度达到设定值时，机器人发出语音报警3）区域振动感应分析。系统利用防区处理单元、振动感应光缆的采集信息，当外界振动或有应力作用时，其反射波长也会随之发生变化。当确定外界振动的全 变化过程时，可以判断安全隐患的发生。通过光纤将光信号传输至报警主机，后 台的光纤信号处理器可以接受到光信号的变化，系统软件进行识别判断。通过对 比环境因素和其他人为入侵引起的光纤光栅的振动和各种特征参量，过滤环境因 素所造成的系统误报，最终发出报警信号。2.3沿线机器人报警子系统技术参数 沿线机器人报警子系统技术参数见表2

6、。参数类型旅数指标巡检机器人（内置电池）12 1V、2（） A h胶体电池或铁锂电池最大巡逻速度/ Gil 厂|）0.6额定巡逻速度，（m,$T）0+3最小移动速度/Cm * a-1）0.1最大爬坡斟度/（。）10续航里程（充满电后）小3 000机器人主校度件酷睿i5工控机联动报警输出升关量及通信协议更持防区数童8/1如可叠加使用防区长度小150 -300入侵接触感应乖用力/Nm2。探测方式振动探测振动频率盆测范困/由1 - 100 Q00 k振动加速度监测范围店0.0W 1 * ion ooo专用振动感应光振动感应光境类型占用两根光纤气体探测传感器监测气体浓度红外熟成像仪隔爆型，温度监测矿用

7、摄像机本质安全型，监控表2报警子系统参数3主电动机轴承振动监测子系统井下矿用带式输送机的主电动机轴承在全生命周期运行过程中，其故障特性是一个逐渐发展的过程，从初级故障至故障加剧至轴承使用寿命结束。在此故障变化 过程中，其振动也存在一种变化趋势。通过找到该种趋势特征值的变化，来评估 主电动机轴承的运行及使用状态。系统采用振动传感器负责采集现场电动机轴承振动实时数据，将振动信号转化为电信号，并上传至上位机依据监测数据的故 障频率及幅值响应判定轴承的运行状况。通过对通信运行数据的时域和频域的分 析，解析异常频率特征在轴承运行状态下的响应，结合其振动响应分析其频率特 征，以实现对轴承运行状态的判定，从而达到监测主电动机轴承运行状