专利名称:矿用皮带多功能移动巡检装置制造方法
【专利摘要】一种矿用皮带多功能移动巡检装置，巡检机器人包括供能装置（A1）以及分别与供能装置连接的本安型红外摄像仪（A2）、红外成像温度分析仪（A3）、矿用多功能参数测定仪（A4）、本安型无线交换机（A5），本安型无线交换机与隔爆兼本安型无线交换机（A6）连接，隔爆兼本安型无线交换机通过隔爆兼本安型可编程控制器（A7）与隔爆计算机（A8）连接，驱动系控制系统（A9）与隔爆兼本安型可编程控制器连接，隔爆兼本安型无线交换机通过工业以太环网与地面监控主机连接。通过对皮带进行全线监控，解决固定监测方式存在监测盲点的问题，降低工人劳动强度并改善工作环境，系统具有报警和闭锁功能，提升皮带运输的可靠性。
【专利说明】 矿用皮带多功能移动巡检装置
【技术领域】
[0001]本实用新型是一种矿用皮带多功能移动巡检装置，属于煤矿安全监控【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着国家的科技投入，煤矿安全得到了很大的保证，先进的设备降低了工人的劳动强度，每一位煤矿建设者都希望及时的得到信息，更快的做出反应。
[0003]胶带运输机是煤矿的主要生产设备之一，特别是大型现代化煤矿，胶带运输机广泛应用在井下工作面、运输巷、装车站、地面煤楼等各个生产环节，胶带运输系统具有设备多、类型杂、布置分散、全线距离远等特点，属于事故多发环节煤矿胶带机运输系统的安全可靠与否直接影响矿井的经济效益。
[0004]煤矿井上、井下光纤工业电视系统在煤矿已经得到了广泛的应用，对安全生产、调度指挥、科学决策提供了直观、可靠的手段。
[0005]工业电视在胶带运输系统的应用，主要是在皮带机头、机尾、煤仓等处安装固定摄像仪，对整个皮带的运行情况进行实时监控，这种应用模式存在一些缺陷:对整条煤流的监控存在死角，不能全部覆盖；图像直接传输到地面，井下就地无法进行监视。
[0006]皮带沿线的局部环境温度和可能的托辊摩擦生热，上下皮带卡煤情况，皮带全线的甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、硫化氢浓度、环境温度、环境湿度等信息若按传统的固定方式检测，无法做到皮带巷的全线覆盖。
【发明内容】
[0007]针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种矿用皮带多功能移动巡检装置，使井下工人不必沿皮带全线行走进行日常巡检，在降低工人劳动强度的同时，提高皮带的运输可靠性。
[0008]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:该矿用皮带多功能移动巡检装置，包括工业以太环网和设置在地面上的地面监控主机，还包括设置在井下的巡检机器人，所述的巡检机器人包括供能装置以及分别与供能装置连接的本安型红外摄像仪、红外成像温度分析仪、矿用多功能参数测定仪、本安型无线交换机，本安型无线交换机与隔爆兼本安型无线交换机无线连接，隔爆兼本安型无线交换机通过隔爆兼本安型可编程控制器与隔爆计算机连接，驱动系控制系统与隔爆兼本安型可编程控制器连接，隔爆兼本安型无线交换机通过工业以太环网与地面监控主机连接。
[0009]供能装置、本安型红外摄像仪、红外成像温度分析仪、矿用多功能参数测定仪和本安型无线交换机安装于同一个设备内。
[0010]供能装置为隔爆兼本安型移动式电源。
[0011]本实用新型通过对皮带进行全线监控，解决了固定监测方式存在监测盲点的问题，隔爆计算机可布置在较安全、卫生的位置，井下工人可在皮带硐室进行远程巡检，实现对恶劣环境下的有效巡检，降低了工人劳动强度并改善了工作环境，系统具有报警和闭锁功能，提升了皮带运输的可靠性，系统利用矿井以太网资源，将皮带沿线信息和故障隐患传至调度中心，降低了信息传达的中间环节，便于领导第一时间发现问题，并做出及时正确的决策；红外热成像技术的应用，能及时发现皮带局部摩擦生热现象，以防事故的发生保障了煤矿安全生产，系统可与矿井安全监控系统等共用井下工业以太网，无线传输采用开放的WiFi协议，整个系统通信设备采用标准TCP/IP协议，具有远程WEB管理功能，维护操作简便；网络故障自诊断，当网络由于发生断线、干扰等传输问题时，网络会自动侦测到，并发出报警；系统扩展方便，皮带延伸后，可以方便地增加网络节点，并可通过网络在线修改配置；系统具有故障自诊断功能，能及时报告故障时间、位置、类型等信息，便于维护，控制器和网络可靠性高，维护工作量小。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的数据交换原理框图；
[0013]图2是本实用新型的环网传输平台框图；
[0014]图3是本图1中供能装置Al的原理框图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0016]如图1和图2所示，一种矿用皮带多功能移动巡检装置，包括工业以太环网AlO和设置在地面上的地面监控主机All，还包括设置在井下的巡检机器人，所述的巡检机器人包括供能装置Al以及分别与供能装置Al连接的本安型红外摄像仪A2、红外成像温度分析仪A3、矿用多功能参数测定仪A4、本安型无线交换机A5，本安型无线交换机A5与隔爆兼本安型无线交换机A6连接，隔爆兼本安型无线交换机A6通过隔爆兼本安型可编程控制器A7与隔爆计算机AS连接，驱动系控制系统A9与隔爆兼本安型可编程控制器A7连接，隔爆兼本安型无线交换机A6通过工业以太环网AlO与地面监控主机All连接。
[0017]进一步，供能装置Al、本安型红外摄像仪A2、红外成像温度分析仪A3、矿用多功能参数测定仪A4和本安型无线交换机A5安装于同一个设备内，构成一个可运动的移动巡检机器人，检测到的数据通过WIFI传至沿线交换机，无需额外建设专用的通信传输线路，减少布线成本。
[0018]优选的，如图3所示，供能装置Al为隔爆兼本安型移动式电源，由充电模块、电池管理模块、磷酸铁电池组和四路本安处理模块构成，供能装置Al储能密度高，且能达到IC电流充电，冲电后可以为各设备提供独立、长久、稳定、本安的电力供应。
[0019]上述系统中各部分装置的具体功能如下:
[0020]本安型红外摄像仪A2用来检测皮带沿线的视频信号，便于井下工人及时发现皮带堆煤跑偏，托辊脱落，异物卡塞等异常情况，红外设计，适应光线暗弱环境，视频信号通过阻燃网线送至交换机A5。
[0021]红外成像温度分析仪A3采用红外成像原理监测红外图像，利用网络信号传输监测数据，通过红外技术测量温度，同时可设置报警温度，当监测值达到报警温度时可输出报警信号，结合数据分析软件实现对红外图像进行数据分析，能及时发现皮带沿线监测区方向不正常的局部温升，并将实时监测数据通过阻燃网线送至本安型无线交换机A5。
[0022]矿用多功能参数测定仪A4能在线监测周围的环境温度、甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、硫化氢浓度、环境温度、环境湿度，系统具有超限报警功能，能自动发出光报警信号及语音提示，将实时监测数据通过阻燃网线送至本安型无线交换机A5。
[0023]矿用本安型无线交换机A5在系统中作为无线CPE用，将上述本安型红外摄像仪A2、红外成像温度分析仪A3、矿用多功能参数测定仪A4的网络数据通过WiFi传输至皮带沿线分布的隔爆兼本安型无线交换机。
[0024]隔爆兼本安型无线交换机A6在系统中作为无线网络的AP基站，交换机带有TKIP的WPA用于增强网络的安全性和保密性，带有CCMP的WPA2/802.1li用于保障网络的安全性和保密性，IEEE 802.1X/RADIUS用EAP-PEAP来保护企业级的安全认证，PSK保护用户的安全认证，多级用户口令，SSH/SSL加密，端口使能/禁止，基于MAC的端口安全性，基于端口的网络访问控制(802.lx)，用于隔离和保护网络通信的VLAN (802.1q )，口令集中认证管理，SNMPv3加密鉴权和访问安全性，隔爆兼本安型无线交换机A6沿皮带沿线靠巷道一侧布置，之间通过光缆级联数据，并从机头的交换机将数据送往原矿井工业以太环网AlO和隔爆兼本安型可编程控制器A7内的百兆光纤收发器。
[0025]隔爆兼本安型可编程控制器A7内部配备可编程控制器、光纤收发器，具备DP、MPI接口和多个以太网光电口，内置的光纤收发器将移动巡检机器人传来的数据转成电信号后通过阻燃网线送至隔爆计算机AS，并接收隔爆计算机指令，进行数据分析和逻辑处理，自动发出报警和闭锁信号，驱动系控制系统A9，让移动巡检机器人按照需要模式工作。
[0026]隔爆计算机AS安装在皮带机头硐室，系统采集的视频图像、红外测温数据、环境数据可以通过隔爆计算机AS进行显示，通过计算机内的监控软件实现移动巡检机器人的监控和系统数据的分析，视频数据、环境数据和报警数据可以存储，井下工人也可通过隔爆计算机AS对移动巡检系统进行操作，控制机器人的运行，设定报警参数，必要时还可以闭锁皮带的运行。
[0027]驱动系控制系统A9用于驱动控制整条传动系，内置两象限变频器和PLC、通过通讯电缆和隔爆兼本安型可编程控制器A7通讯，控制其配套的声光信号装置和驱动部电机，具备传动系的速度保护、越位保护、掉绳保护、重锤限位保护和减速机超温保护等功能。
[0028]工业以太环网AlO和地面监控主机All为煤矿原有系统，移动巡检系统将共享这些即成资源，避免重复建设。
[0029]本系统具体结构包括井上调度系统、矿井工业以太网和井下皮带多功能移动巡检系统三个部分，其中前两者为煤矿原有系统，具体布置如图2所示。
[0030](I)井上调度系统
[0031]系统共享原矿井地面调度系统，可通过组态软件在原监控主机上浏览巡检机器人发来的图像、系统工况、环境数据等信息。
[0032](2)矿井工业以太网
[0033]沿用即成的井上/下100M/1000M矿井工业以太环网，并根据需要在皮带沿线拓展100M无线交换机组成网络平台，该网络传输平台的建设提高了矿井信息的传输速率和信道利用率，另外，由于工业以太环网具有链路冗余功能，也使得数据传输的可靠性大为提高。
(3)井下皮带多功能移动巡检系统
[0034]由巡检机器人、传动系、无线交换机网络、矿用隔爆兼本安型可编程控制器、隔爆计算机、传动系控制器组成。移动巡检机器人在传动系的驱动下沿皮带往复运行，将所至环境信息以WiFi信号传送至就近的隔爆兼本安型网络交换机，网络交换机将数据送至操作硐室的可编程控制器和隔爆计算机，最终实现井下工人非亲临现场的远程巡检工作。
[0035]工作过程:隔爆兼本安型可编程控制器A7发出控制指令给驱动系控制系统A9，驱动系控制系统A9驱动传动系工作，移动巡检机器人沿皮带自动往复运行，移动巡检机器人运行过程中将皮带沿线环境信息通过WiFi信号传送至就近的隔爆兼本安型网络交换机A6，最终将数据传至隔爆兼本安型可编程控制器A7和隔爆计算机AS，隔爆计算机AS实时显示沿线传来的皮带巷的环境信息并进行形象的图文显示，井下工人通过计算机进行数据浏览并发出操作指令，进行整个巡检系统的控制；巡检机器人移动过程中，当可编程控制器和隔爆计算机AS分析出检测数据超限时将报警输出，并控制传动系使机器人定位故障处，必要时将闭锁输出停止皮带运行。
【权利要求】
1.一种矿用皮带多功能移动巡检装置，包括工业以太环网(AlO)和设置在地面上的地面监控主机(All)，其特征在于，还包括设置在井下的巡检机器人，所述的巡检机器人包括供能装置(Al)以及分别与供能装置(Al)连接的本安型红外摄像仪(A2)、红外成像温度分析仪(A3)、矿用多功能参数测定仪(A4)、本安型无线交换机(A5)，本安型无线交换机(A5)与隔爆兼本安型无线交换机(A6)无线连接，隔爆兼本安型无线交换机(A6)通过隔爆兼本安型可编程控制器(A7)与隔爆计算机(AS)连接，驱动系控制系统(A9)与隔爆兼本安型可编程控制器(A7)连接，隔爆兼本安型无线交换机(A6)通过工业以太环网(AlO)与地面监控主机(AlI)连接。2.根据权利要求1所述的矿用皮带多功能移动巡检装置，其特征在于，供能装置(Al)、本安型红外摄像仪(A2)、红外成像温度分析仪(A3)、矿用多功能参数测定仪(A4)和本安型无线交换机(A5 )安装于同一个设备内。3.根据权利要求1所述的矿用皮带多功能移动巡检装置，其特征在于，所述的供能装置(Al)为隔爆兼本安型移动式电源。
【文档编号】B65G43-02GK204297587SQ201420657876
【发明者】孙晋永, 高亚超, 李升 , 袁广振 [申请人]徐州中矿大华洋通信设备有限公司