專利名稱:礦用皮帶多功能移動(dòng)巡檢裝置制造方法
【專利摘要】一種礦用皮帶多功能移動(dòng)巡檢裝置，巡檢機(jī)器人包括供能裝置（A1）以及分別與供能裝置連接的本安型紅外攝像儀（A2）、紅外成像溫度分析儀（A3）、礦用多功能參數(shù)測(cè)定儀（A4）、本安型無(wú)線交換機(jī)（A5），本安型無(wú)線交換機(jī)與隔爆兼本安型無(wú)線交換機(jī)（A6）連接，隔爆兼本安型無(wú)線交換機(jī)通過(guò)隔爆兼本安型可編程控制器（A7）與隔爆計(jì)算機(jī)（A8）連接，驅(qū)動(dòng)系控制系統(tǒng)（A9）與隔爆兼本安型可編程控制器連接，隔爆兼本安型無(wú)線交換機(jī)通過(guò)工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)與地面監(jiān)控主機(jī)連接。通過(guò)對(duì)皮帶進(jìn)行全線監(jiān)控，解決固定監(jiān)測(cè)方式存在監(jiān)測(cè)盲點(diǎn)的問(wèn)題，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度并改善工作環(huán)境，系統(tǒng)具有報(bào)警和閉鎖功能，提升皮帶運(yùn)輸?shù)目煽啃浴?br>【專利說(shuō)明】 礦用皮帶多功能移動(dòng)巡檢裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型是一種礦用皮帶多功能移動(dòng)巡檢裝置，屬于煤礦安全監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)家的科技投入，煤礦安全得到了很大的保證，先進(jìn)的設(shè)備降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，每一位煤礦建設(shè)者都希望及時(shí)的得到信息，更快的做出反應(yīng)。
[0003]膠帶運(yùn)輸機(jī)是煤礦的主要生產(chǎn)設(shè)備之一，特別是大型現(xiàn)代化煤礦，膠帶運(yùn)輸機(jī)廣泛應(yīng)用在井下工作面、運(yùn)輸巷、裝車(chē)站、地面煤樓等各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)具有設(shè)備多、類型雜、布置分散、全線距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，屬于事故多發(fā)環(huán)節(jié)煤礦膠帶機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的安全可靠與否直接影響礦井的經(jīng)濟(jì)效益。
[0004]煤礦井上、井下光纖工業(yè)電視系統(tǒng)在煤礦已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)安全生產(chǎn)、調(diào)度指揮、科學(xué)決策提供了直觀、可靠的手段。
[0005]工業(yè)電視在膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)的應(yīng)用，主要是在皮帶機(jī)頭、機(jī)尾、煤倉(cāng)等處安裝固定攝像儀，對(duì)整個(gè)皮帶的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，這種應(yīng)用模式存在一些缺陷:對(duì)整條煤流的監(jiān)控存在死角，不能全部覆蓋；圖像直接傳輸?shù)降孛?，井下就地?zé)o法進(jìn)行監(jiān)視。
[0006]皮帶沿線的局部環(huán)境溫度和可能的托輥摩擦生熱，上下皮帶卡煤情況，皮帶全線的甲烷濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、硫化氫濃度、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度等信息若按傳統(tǒng)的固定方式檢測(cè)，無(wú)法做到皮帶巷的全線覆蓋。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種礦用皮帶多功能移動(dòng)巡檢裝置，使井下工人不必沿皮帶全線行走進(jìn)行日常巡檢，在降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，提高皮帶的運(yùn)輸可靠性。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:該礦用皮帶多功能移動(dòng)巡檢裝置，包括工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)和設(shè)置在地面上的地面監(jiān)控主機(jī)，還包括設(shè)置在井下的巡檢機(jī)器人，所述的巡檢機(jī)器人包括供能裝置以及分別與供能裝置連接的本安型紅外攝像儀、紅外成像溫度分析儀、礦用多功能參數(shù)測(cè)定儀、本安型無(wú)線交換機(jī)，本安型無(wú)線交換機(jī)與隔爆兼本安型無(wú)線交換機(jī)無(wú)線連接，隔爆兼本安型無(wú)線交換機(jī)通過(guò)隔爆兼本安型可編程控制器與隔爆計(jì)算機(jī)連接，驅(qū)動(dòng)系控制系統(tǒng)與隔爆兼本安型可編程控制器連接，隔爆兼本安型無(wú)線交換機(jī)通過(guò)工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)與地面監(jiān)控主機(jī)連接。
[0009]供能裝置、本安型紅外攝像儀、紅外成像溫度分析儀、礦用多功能參數(shù)測(cè)定儀和本安型無(wú)線交換機(jī)安裝于同一個(gè)設(shè)備內(nèi)。
[0010]供能裝置為隔爆兼本安型移動(dòng)式電源。
[0011]本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)皮帶進(jìn)行全線監(jiān)控，解決了固定監(jiān)測(cè)方式存在監(jiān)測(cè)盲點(diǎn)的問(wèn)題，隔爆計(jì)算機(jī)可布置在較安全、衛(wèi)生的位置，井下工人可在皮帶硐室進(jìn)行遠(yuǎn)程巡檢，實(shí)現(xiàn)對(duì)惡劣環(huán)境下的有效巡檢，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度并改善了工作環(huán)境，系統(tǒng)具有報(bào)警和閉鎖功能，提升了皮帶運(yùn)輸?shù)目煽啃?，系統(tǒng)利用礦井以太網(wǎng)資源，將皮帶沿線信息和故障隱患傳至調(diào)度中心，降低了信息傳達(dá)的中間環(huán)節(jié)，便于領(lǐng)導(dǎo)第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并做出及時(shí)正確的決策；紅外熱成像技術(shù)的應(yīng)用，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)皮帶局部摩擦生熱現(xiàn)象，以防事故的發(fā)生保障了煤礦安全生產(chǎn)，系統(tǒng)可與礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)等共用井下工業(yè)以太網(wǎng)，無(wú)線傳輸采用開(kāi)放的WiFi協(xié)議，整個(gè)系統(tǒng)通信設(shè)備采用標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議，具有遠(yuǎn)程WEB管理功能，維護(hù)操作簡(jiǎn)便；網(wǎng)絡(luò)故障自診斷，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)由于發(fā)生斷線、干擾等傳輸問(wèn)題時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)自動(dòng)偵測(cè)到，并發(fā)出報(bào)警；系統(tǒng)擴(kuò)展方便，皮帶延伸后，可以方便地增加網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在線修改配置；系統(tǒng)具有故障自診斷功能，能及時(shí)報(bào)告故障時(shí)間、位置、類型等信息，便于維護(hù)，控制器和網(wǎng)絡(luò)可靠性高，維護(hù)工作量小。

【附圖說(shuō)明】

[0012]圖1是本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)交換原理框圖；
[0013]圖2是本實(shí)用新型的環(huán)網(wǎng)傳輸平臺(tái)框圖；
[0014]圖3是本圖1中供能裝置Al的原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]如圖1和圖2所示，一種礦用皮帶多功能移動(dòng)巡檢裝置，包括工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)AlO和設(shè)置在地面上的地面監(jiān)控主機(jī)All，還包括設(shè)置在井下的巡檢機(jī)器人，所述的巡檢機(jī)器人包括供能裝置Al以及分別與供能裝置Al連接的本安型紅外攝像儀A2、紅外成像溫度分析儀A3、礦用多功能參數(shù)測(cè)定儀A4、本安型無(wú)線交換機(jī)A5，本安型無(wú)線交換機(jī)A5與隔爆兼本安型無(wú)線交換機(jī)A6連接，隔爆兼本安型無(wú)線交換機(jī)A6通過(guò)隔爆兼本安型可編程控制器A7與隔爆計(jì)算機(jī)AS連接，驅(qū)動(dòng)系控制系統(tǒng)A9與隔爆兼本安型可編程控制器A7連接，隔爆兼本安型無(wú)線交換機(jī)A6通過(guò)工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)AlO與地面監(jiān)控主機(jī)All連接。
[0017]進(jìn)一步，供能裝置Al、本安型紅外攝像儀A2、紅外成像溫度分析儀A3、礦用多功能參數(shù)測(cè)定儀A4和本安型無(wú)線交換機(jī)A5安裝于同一個(gè)設(shè)備內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)可運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)巡檢機(jī)器人，檢測(cè)到的數(shù)據(jù)通過(guò)WIFI傳至沿線交換機(jī)，無(wú)需額外建設(shè)專用的通信傳輸線路，減少布線成本。
[0018]優(yōu)選的，如圖3所示，供能裝置Al為隔爆兼本安型移動(dòng)式電源，由充電模塊、電池管理模塊、磷酸鐵電池組和四路本安處理模塊構(gòu)成，供能裝置Al儲(chǔ)能密度高，且能達(dá)到IC電流充電，沖電后可以為各設(shè)備提供獨(dú)立、長(zhǎng)久、穩(wěn)定、本安的電力供應(yīng)。
[0019]上述系統(tǒng)中各部分裝置的具體功能如下:
[0020]本安型紅外攝像儀A2用來(lái)檢測(cè)皮帶沿線的視頻信號(hào)，便于井下工人及時(shí)發(fā)現(xiàn)皮帶堆煤跑偏，托輥脫落，異物卡塞等異常情況，紅外設(shè)計(jì)，適應(yīng)光線暗弱環(huán)境，視頻信號(hào)通過(guò)阻燃網(wǎng)線送至交換機(jī)A5。
[0021]紅外成像溫度分析儀A3采用紅外成像原理監(jiān)測(cè)紅外圖像，利用網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)紅外技術(shù)測(cè)量溫度，同時(shí)可設(shè)置報(bào)警溫度，當(dāng)監(jiān)測(cè)值達(dá)到報(bào)警溫度時(shí)可輸出報(bào)警信號(hào)，結(jié)合數(shù)據(jù)分析軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)皮帶沿線監(jiān)測(cè)區(qū)方向不正常的局部溫升，并將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)阻燃網(wǎng)線送至本安型無(wú)線交換機(jī)A5。
[0022]礦用多功能參數(shù)測(cè)定儀A4能在線監(jiān)測(cè)周?chē)沫h(huán)境溫度、甲烷濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、硫化氫濃度、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度，系統(tǒng)具有超限報(bào)警功能，能自動(dòng)發(fā)出光報(bào)警信號(hào)及語(yǔ)音提示，將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)阻燃網(wǎng)線送至本安型無(wú)線交換機(jī)A5。
[0023]礦用本安型無(wú)線交換機(jī)A5在系統(tǒng)中作為無(wú)線CPE用，將上述本安型紅外攝像儀A2、紅外成像溫度分析儀A3、礦用多功能參數(shù)測(cè)定儀A4的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通過(guò)WiFi傳輸至皮帶沿線分布的隔爆兼本安型無(wú)線交換機(jī)。
[0024]隔爆兼本安型無(wú)線交換機(jī)A6在系統(tǒng)中作為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的AP基站，交換機(jī)帶有TKIP的WPA用于增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的安全性和保密性，帶有CCMP的WPA2/802.1li用于保障網(wǎng)絡(luò)的安全性和保密性，IEEE 802.1X/RADIUS用EAP-PEAP來(lái)保護(hù)企業(yè)級(jí)的安全認(rèn)證，PSK保護(hù)用戶的安全認(rèn)證，多級(jí)用戶口令，SSH/SSL加密，端口使能/禁止，基于MAC的端口安全性，基于端口的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)控制(802.lx)，用于隔離和保護(hù)網(wǎng)絡(luò)通信的VLAN (802.1q )，口令集中認(rèn)證管理，SNMPv3加密鑒權(quán)和訪問(wèn)安全性，隔爆兼本安型無(wú)線交換機(jī)A6沿皮帶沿線靠巷道一側(cè)布置，之間通過(guò)光纜級(jí)聯(lián)數(shù)據(jù)，并從機(jī)頭的交換機(jī)將數(shù)據(jù)送往原礦井工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)AlO和隔爆兼本安型可編程控制器A7內(nèi)的百兆光纖收發(fā)器。
[0025]隔爆兼本安型可編程控制器A7內(nèi)部配備可編程控制器、光纖收發(fā)器，具備DP、MPI接口和多個(gè)以太網(wǎng)光電口，內(nèi)置的光纖收發(fā)器將移動(dòng)巡檢機(jī)器人傳來(lái)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成電信號(hào)后通過(guò)阻燃網(wǎng)線送至隔爆計(jì)算機(jī)AS，并接收隔爆計(jì)算機(jī)指令，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和邏輯處理，自動(dòng)發(fā)出報(bào)警和閉鎖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)系控制系統(tǒng)A9，讓移動(dòng)巡檢機(jī)器人按照需要模式工作。
[0026]隔爆計(jì)算機(jī)AS安裝在皮帶機(jī)頭硐室，系統(tǒng)采集的視頻圖像、紅外測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)可以通過(guò)隔爆計(jì)算機(jī)AS進(jìn)行顯示，通過(guò)計(jì)算機(jī)內(nèi)的監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)移動(dòng)巡檢機(jī)器人的監(jiān)控和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的分析，視頻數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)和報(bào)警數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)，井下工人也可通過(guò)隔爆計(jì)算機(jī)AS對(duì)移動(dòng)巡檢系統(tǒng)進(jìn)行操作，控制機(jī)器人的運(yùn)行，設(shè)定報(bào)警參數(shù)，必要時(shí)還可以閉鎖皮帶的運(yùn)行。
[0027]驅(qū)動(dòng)系控制系統(tǒng)A9用于驅(qū)動(dòng)控制整條傳動(dòng)系，內(nèi)置兩象限變頻器和PLC、通過(guò)通訊電纜和隔爆兼本安型可編程控制器A7通訊，控制其配套的聲光信號(hào)裝置和驅(qū)動(dòng)部電機(jī)，具備傳動(dòng)系的速度保護(hù)、越位保護(hù)、掉繩保護(hù)、重錘限位保護(hù)和減速機(jī)超溫保護(hù)等功能。
[0028]工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)AlO和地面監(jiān)控主機(jī)All為煤礦原有系統(tǒng)，移動(dòng)巡檢系統(tǒng)將共享這些即成資源，避免重復(fù)建設(shè)。
[0029]本系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)包括井上調(diào)度系統(tǒng)、礦井工業(yè)以太網(wǎng)和井下皮帶多功能移動(dòng)巡檢系統(tǒng)三個(gè)部分，其中前兩者為煤礦原有系統(tǒng)，具體布置如圖2所示。
[0030](I)井上調(diào)度系統(tǒng)
[0031]系統(tǒng)共享原礦井地面調(diào)度系統(tǒng)，可通過(guò)組態(tài)軟件在原監(jiān)控主機(jī)上瀏覽巡檢機(jī)器人發(fā)來(lái)的圖像、系統(tǒng)工況、環(huán)境數(shù)據(jù)等信息。
[0032](2)礦井工業(yè)以太網(wǎng)
[0033]沿用即成的井上/下100M/1000M礦井工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，并根據(jù)需要在皮帶沿線拓展100M無(wú)線交換機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，該網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)的建設(shè)提高了礦井信息的傳輸速率和信道利用率，另外，由于工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)具有鏈路冗余功能，也使得數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃源鬄樘岣摺?br> (3)井下皮帶多功能移動(dòng)巡檢系統(tǒng)
[0034]由巡檢機(jī)器人、傳動(dòng)系、無(wú)線交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)、礦用隔爆兼本安型可編程控制器、隔爆計(jì)算機(jī)、傳動(dòng)系控制器組成。移動(dòng)巡檢機(jī)器人在傳動(dòng)系的驅(qū)動(dòng)下沿皮帶往復(fù)運(yùn)行，將所至環(huán)境信息以WiFi信號(hào)傳送至就近的隔爆兼本安型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)將數(shù)據(jù)送至操作硐室的可編程控制器和隔爆計(jì)算機(jī)，最終實(shí)現(xiàn)井下工人非親臨現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程巡檢工作。
[0035]工作過(guò)程:隔爆兼本安型可編程控制器A7發(fā)出控制指令給驅(qū)動(dòng)系控制系統(tǒng)A9，驅(qū)動(dòng)系控制系統(tǒng)A9驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系工作，移動(dòng)巡檢機(jī)器人沿皮帶自動(dòng)往復(fù)運(yùn)行，移動(dòng)巡檢機(jī)器人運(yùn)行過(guò)程中將皮帶沿線環(huán)境信息通過(guò)WiFi信號(hào)傳送至就近的隔爆兼本安型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)A6，最終將數(shù)據(jù)傳至隔爆兼本安型可編程控制器A7和隔爆計(jì)算機(jī)AS，隔爆計(jì)算機(jī)AS實(shí)時(shí)顯示沿線傳來(lái)的皮帶巷的環(huán)境信息并進(jìn)行形象的圖文顯示，井下工人通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)瀏覽并發(fā)出操作指令，進(jìn)行整個(gè)巡檢系統(tǒng)的控制；巡檢機(jī)器人移動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)可編程控制器和隔爆計(jì)算機(jī)AS分析出檢測(cè)數(shù)據(jù)超限時(shí)將報(bào)警輸出，并控制傳動(dòng)系使機(jī)器人定位故障處，必要時(shí)將閉鎖輸出停止皮帶運(yùn)行。
【權(quán)利要求】
1.一種礦用皮帶多功能移動(dòng)巡檢裝置，包括工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)(AlO)和設(shè)置在地面上的地面監(jiān)控主機(jī)(All)，其特征在于，還包括設(shè)置在井下的巡檢機(jī)器人，所述的巡檢機(jī)器人包括供能裝置(Al)以及分別與供能裝置(Al)連接的本安型紅外攝像儀(A2)、紅外成像溫度分析儀(A3)、礦用多功能參數(shù)測(cè)定儀(A4)、本安型無(wú)線交換機(jī)(A5)，本安型無(wú)線交換機(jī)(A5)與隔爆兼本安型無(wú)線交換機(jī)(A6)無(wú)線連接，隔爆兼本安型無(wú)線交換機(jī)(A6)通過(guò)隔爆兼本安型可編程控制器(A7)與隔爆計(jì)算機(jī)(AS)連接，驅(qū)動(dòng)系控制系統(tǒng)(A9)與隔爆兼本安型可編程控制器(A7)連接，隔爆兼本安型無(wú)線交換機(jī)(A6)通過(guò)工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)(AlO)與地面監(jiān)控主機(jī)(AlI)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用皮帶多功能移動(dòng)巡檢裝置，其特征在于，供能裝置(Al)、本安型紅外攝像儀(A2)、紅外成像溫度分析儀(A3)、礦用多功能參數(shù)測(cè)定儀(A4)和本安型無(wú)線交換機(jī)(A5 )安裝于同一個(gè)設(shè)備內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用皮帶多功能移動(dòng)巡檢裝置，其特征在于，所述的供能裝置(Al)為隔爆兼本安型移動(dòng)式電源。
【文檔編號(hào)】B65G43-02GK204297587SQ201420657876
【發(fā)明者】孫晉永, 高亞超, 李升 , 袁廣振 [申請(qǐng)人]徐州中礦大華洋通信設(shè)備有限公司