一种基于无人机的矿山巡检设备及其巡检方法与流程

本发明涉及矿山巡检，具体为一种基于无人机的矿山巡检设备及其巡检方法。

背景技术：

1、矿山巡检主要包括以下内容：检查矿山安全生产责任制和安全管理制度的落实情况、检查矿山的采掘、运输、通风、排水等设施和设备的安全运行状况、检查矿山作业人员的安全培训和持证上岗情况、检查矿山的应急救援措施和演练情况、检查矿山周边环境及隐患排查治理情况、检查矿山危险源的监测监控情况和检查矿山安全生产事故的报告和处理情况。

2、随着科技的快速发展，现有矿山内检测和监察工作主要由矿山环境监测系统进行管理，矿山环境监测系统是矿山安全生产活动的重要保障，系统包括安全监测、人员定位、广播通信、无线通信等相关设备，具有一氧化碳、烟雾、温度等模拟量、开关量、累计量的采集处理，声光报警控制、人员精确定位、灵活通信、集公共语音、安全播报、调度指挥等功能，矿井安全监控系统干线采用工业以太网环网+总线方式传输，系统支持采用opc标准软件接口或ftp文件传送协议接口等方式，将安全监控信息实时传输至矿井综合监控及自动化系统平台，并能上传至安全监测信息中心。

3、而矿山施工时，矿山内安装的矿山环境监测设备可能会受到信号阻碍，设备损坏等原因，导致矿山内的信号无法及时被施工人员接收，因此，在矿山施工期间，需要定时对矿山内的环境监测设备进行巡检，以确保环境监测设备能够正常使用，但现有巡检手段一般是通过人工逐步排查，或用机器进行图像检查，但这两种巡查方式不仅排查进度较慢，且巡查中可能会忽略部分设备的实时情况或实时数据，导致环境监测设备的实时数据与实际的监测数据不匹配。

4、为此，我们提出一种基于无人机的矿山巡检设备及其巡检方法。

技术实现思路

1、鉴于上述和/或现有一种基于无人机的矿山巡检设备及其巡检方法中存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明的目的是提供一种基于无人机的矿山巡检设备及其巡检方法，通过轨道及信号传输装置设置在矿山隧道的顶部，再通过驱动装置带动无人机设备进行移动，最后通过数据检测及清洁装置与现有设备进行连接检测，能够解决上述提出现有的问题。

3、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

4、一种基于无人机的矿山巡检设备，其包括：

5、轨道及信号传输装置，其安装在矿山内的顶部，并使轨道及信号传输装置贯穿整个施工隧道，且通过轨道及信号传输装置能够节点式的对矿山内的环境进行实时监测；

6、安装组件，其安装在驱动装置的顶部，且通过安装组件能够对设备进行安装和放置；

7、驱动装置，其滑动连接在轨道及信号传输装置的内部，并使驱动装置安装在安装组件的底部四周，且通过驱动装置能够带动安装组件上端的设备进行移动，实现轨道巡检；

8、高度调节装置，其安装在安装组件的顶部四周，且通过高度调节装置能够对数据检测及清洁装置的高度进行位置调节，从而使数据检测及清洁装置与监测设备接触；

9、数据检测及清洁装置，其连接在四组高度调节装置之间，且通过数据检测及清洁装置能够对监测设备表面的碎石进行清洁，同时，能够对监测设备的数据进行采集，并对监测设备的数据进行实时对比。

10、作为本发明所述的一种基于无人机的矿山巡检设备的一种优选方案，其中：所述轨道及信号传输装置包括：

11、轨道组件，其安装在矿山内的顶部，并使轨道组件贯穿整个施工隧道；

12、信号传输组件，其安装在两组轨道组件之间，并使若干组信号传输组件通过节点式进行安装，且通过信号传输组件能够将矿山外的信号与矿山内的信号进行连通，同时，能够将矿山内的信号进行相互连通；

13、第一环境检测设备，其安装在两组轨道组件之间，并使若干组信号传输组件通过节点式进行安装，且通过第一环境检测设备能够对矿山内的施工隧道进行分段，并对各个分段区域进行实时的环境监测，同时，通过信号传输组件能够将环境监测的数据信息实时播报和发送给施工人员。

14、作为本发明所述的一种基于无人机的矿山巡检设备的一种优选方案，其中：所述轨道组件包括：

15、巡检轨道，其安装在矿山内的顶部，并使轨道组件贯穿整个施工隧道；

16、凸块，其设置在巡检轨道的表面；

17、凹槽，其设置在巡检轨道的内壁两端；

18、所述信号传输组件包括：

19、第一信号传输设备，其安装在两组轨道组件之间，并使若干组第一信号传输设备通过节点式进行安装，且通过第一信号传输设备能够将矿山外的信号与矿山内的信号进行连通，同时，能够将矿山内的信号进行相互连通；

20、采集口，其设置在第一信号传输设备与第一环境检测设备的顶部，并使采集口处通过韧性的滑动板进行密封，且通过采集口能够使数据检测及清洁装置进行数据采集。

21、作为本发明所述的一种基于无人机的矿山巡检设备的一种优选方案，其中：所述安装组件包括：

22、横梁，其安装在两组驱动装置的顶部；

23、安装框架，其安装在两组横梁之间，且通过横梁与安装框架能够将四组驱动装置进行安装。

24、作为本发明所述的一种基于无人机的矿山巡检设备的一种优选方案，其中：所述驱动装置包括：

25、驱动组件，其滚动连接在巡检轨道的内部，且通过驱动组件能够带动安装框架沿巡检轨道进行移动；

26、所述驱动组件包括：

27、u型支架，其安装在横梁的底部两端；

28、驱动电机，其安装在u型支架的外壁一端；

29、驱动滚轮，其转动连接在u型支架的内部下端，并使驱动滚轮的一端连接驱动电机，且通过驱动电机能够驱动着驱动滚轮在巡检轨道内滚动，同时，通过驱动滚轮的槽口与凸块啮合，能够使驱动滚轮稳定在巡检轨道内活动；

30、导向组件，其安装在驱动组件的外壁两端，且通过导向组件能够对驱动组件的移动进行限位和导向，同时，通过导向组件的收缩，能够将装置从巡检轨道内取出；

31、所述导向组件包括：

32、折叠驱动电机，其安装在u型支架的内部中间；

33、第一轴座，其设置在u型支架的外壁两端；

34、转杆，其转动连接在第一轴座的内部，并使转杆的顶端通过链轮和链条连接折叠驱动电机的输出端，且通过折叠驱动电机能够对转杆进行旋转驱动；

35、第二轴座，其转动连接在转杆的外壁，并使第二轴座设置在第一轴座的内部，且通过转杆的转动，能够带动第二轴座进行转动，从而实现第二轴座的折叠操作；

36、导向滚轮，其转动连接在第二轴座的内部，并使导向滚轮与巡检轨道的内壁接触，同时使导向滚轮与凹槽啮合，且通过导向滚轮与凹槽的配合，能够对驱动滚轮的移动进行限位和导向。

37、作为本发明所述的一种基于无人机的矿山巡检设备的一种优选方案，其中：所述高度调节装置包括：

38、高度调节组件，其安装在安装框架的表面四周，且通过高度调节组件能够对活动组件进行升降驱动；

39、活动组件，其连接在四组高度调节组件之间，并使活动组件连接数据检测及清洁装置的外壁两端，且通过活动组件与高度调节组件的配合，能够对数据检测及清洁装置进行高度调节。

40、作为本发明所述的一种基于无人机的矿山巡检设备的一种优选方案，其中：所述高度调节组件包括：

41、支柱，其安装在安装框架的表面四周；

42、丝杆，其转动连接在支柱的内部；

43、高度调节电机，其安装在支柱的顶部，并使高度调节电机的输出端连接丝杆的顶部端口，且通过高度调节电机能带动丝杆进行转动；

44、所述活动组件包括：

45、滑块，其滑动连接在支柱的内部，并使滑块的内部与丝杆的外壁螺纹连接

46、活动钢板，其安装在滑块的外侧端口，且通过丝杆与滑块的配合，能够带动活动钢板进行升降驱动；

47、连接杆，其一端连接在活动钢板的内壁两端，另一端连接在数据检测及清洁装置的外壁两端，且通过连接杆的连接，能够带动数据检测及清洁装置进行高度调节。

48、作为本发明所述的一种基于无人机的矿山巡检设备的一种优选方案，其中：所述数据检测及清洁装置包括：

49、数据检测组件，其外壁两端连接有连接杆，且通过连接杆与活动钢板的配合，实现对数据检测组件的高度调节，同时，通过数据检测组件自带的检测装置，能够使现有数据与第一信号传输设备和第一环境检测设备的实时数据进行对比；

50、转换组件，其安装在数据检测组件的内部，且通过转换组件的驱动，能够带动清洁组件和数据采集组件进行功能转换；

51、清洁组件，其安装在转换组件的外壁一端，且通过清洁组件与第一信号传输设备和第一环境检测设备的顶部接触，能够对第一信号传输设备和第一环境检测设备的顶部碎石和杂物进行清洁；

52、数据采集组件，其安装在转换组件的外壁下端，且通过数据采集组件能够将第一信号传输设备和第一环境检测设备顶部的采集口打开，同时将采集设备与第一信号传输设备和第一环境检测设备连接，对第一信号传输设备和第一环境检测设备的实时数据进行采集。

53、作为本发明所述的一种基于无人机的矿山巡检设备的一种优选方案，其中：所述数据检测组件包括：

54、外壳体，其外壁两端连接有连接杆，且通过连接杆与活动钢板的配合，实现对外壳体的高度调节；

55、u型槽，其设置在外壳体的底部和外壁两端；

56、第二信号传输设备，其设置在外壳体的顶部一端，并使第二信号传输设备与数据采集组件连接，且通过数据采集组件与第一信号传输设备连接，从而使第二信号传输设备与第一信号传输设备的实时数据进行对比；

57、第二环境检测设备，其设置在外壳体的顶部另一端，并使第二环境检测设备与数据采集组件连接，且通过数据采集组件与第一环境检测设备连接，从而使第二环境检测设备与第一环境检测设备的实时数据进行对比；

58、所述转换组件包括：

59、转换电机，其安装在外壳体的外壁一端；

60、转换轮，其转动连接在外壳体的内部，并使转换轮的一侧端口连接转换电机的输出端，且通过转换电机能够带动转换轮进行旋转驱动；

61、所述清洁组件包括：

62、第一工形架，其安装在转换轮的外壁一端；

63、旋转电机，其安装在第一工形架的内部；

64、清洁刷，其转动连接在第一工形架的外壁中心，并使清洁刷的一端与旋转电机的输出端连接，且通过清洁刷与第一信号传输设备和第一环境检测设备接触，能够对第一信号传输设备和第一环境检测设备顶部的碎石和杂物进行清洁；

65、所述数据采集组件包括：

66、第二工形架，其安装在转换轮的外壁另一端；

67、安装盘，其安装在第二工形架的底部；

68、液压缸，其安装在第二工形架的内部，并使液压缸的输出杆贯穿第二工形架与安装盘的中心；

69、扩展爪，其顶部转动连接在安装盘的底部四周；

70、驱动杆，其顶部转动连接在液压缸输出杆的外壁，底部转动连接在扩展爪的内壁下端，且通过液压缸的驱动，能够带动驱动杆进行活动，从而实现扩展爪向外扩展，进而使扩展爪将采集口表面的韧性滑动板打开；

71、安装块，其安装在液压缸输出杆的底部；

72、数据采集器，其安装在安装块的内部，并使数据采集器与第二信号传输设备和第二环境检测设备连接，且通过液压缸的驱动，能够使数据采集器插入采集口的内部，从而对第一信号传输设备和第一环境检测设备的实时数据进行采集，并使实时数据与现有检测数据相互对比，将对比信息反馈给矿山外部的总端。

73、一种基于无人机的矿山巡检方法，包括以下操作步骤：

74、s1：通过将巡检轨道安装在矿山隧道的顶部，并将第一信号传输设备与第一环境检测设备通过节点式进行安装在两组巡检轨道之间，此时通过第一信号传输设备能够将矿山外的信号与矿山内的信号进行连通，同时，能够将矿山内的信号进行相互连通，通过第一环境检测设备能够对各个分段区域进行实时的环境监测，同时，通过信号传输组件能够将环境监测的数据信息实时播报和发送给施工人员，从而对矿山内的环境进行实时监测和警示；

75、s2：当进行巡检时，通过将无人机设备放入巡检轨道的内部，此时驱动滚轮与巡检轨道的凸块啮合接触，并启动折叠驱动电机，将第二轴座和导向滚轮展开，使导向滚轮与巡检轨道内壁的凹槽啮合接触，通过启动第二信号传输设备和第二环境检测设备，开始对矿山内的环境进行巡检测量；

76、s3：同时启动驱动电机，带动无人机设备移动至第一信号传输设备与第一环境检测设备处，当无人机设备移动至第一信号传输设备与第一环境检测设备的顶部后，通过启动高度调节电机和旋转电机，使清洁刷与第一信号传输设备与第一环境检测设备的顶部接触，并对第一信号传输设备与第一环境检测设备的顶部的碎石和杂物进行清洁，防止碎石和杂物堆积在第一信号传输设备与第一环境检测设备的顶部，导致信号的衰弱或监测数据不精确；

77、s4：当清洁完成后，启动转换电机，将清洁刷与扩展爪的位置互换，此时通过启动高度调节电机和液压缸，使扩展爪与采集口表面的韧性滑动板接触，并将采集口表面的韧性滑动板打开，同时数据采集器下压，使数据采集器插入采集口的内部，使数据采集器对第一信号传输设备与第一环境检测设备的数据进行采集，同时使实时数据与第二信号传输设备和第二环境检测设备检测出的现有检测数据相互对比，将对比信息反馈给矿山外部的总端；

78、s5：当出现数据差异时，则第一信号传输设备与第一环境检测设备可能出现问题，需要巡检人员及时对此节点的第一信号传输设备与第一环境检测设备进行维修；

79、s6：当数据对比反馈正常时，无人机设备继续巡检，对下一组第一信号传输设备与第一环境检测设备进行检测。

80、与现有技术相比：

81、通过启动高度调节电机和旋转电机，使清洁刷与第一信号传输设备与第一环境检测设备的顶部接触，并对第一信号传输设备与第一环境检测设备的顶部的碎石和杂物进行清洁，防止碎石和杂物堆积在第一信号传输设备与第一环境检测设备的顶部，导致信号的衰弱或监测数据不精确；

82、通过数据采集器插入采集口的内部，使数据采集器对第一信号传输设备与第一环境检测设备的数据进行采集，同时使实时数据与第二信号传输设备和第二环境检测设备检测出的现有检测数据相互对比，将对比信息反馈给矿山外部的总端，对第一信号传输设备和第一环境检测设备进行检测，确保环境监测设备的实时数据与实际的监测数据相匹配，且巡检效率高，无需人工逐步巡检，同时不会忽视掉损坏的设备，确保施工人员的安全。