焦炉地下室智能巡检机器人的制作方法

1.本实用新型涉及焦炉巡检技术领域，具体的，涉及焦炉地下室智能巡检机器人。


背景技术：

2.焦炉是冶金行业中最复杂的炉窑，炉温控制是在炼焦生产中非常重要的环节，因此火道温度是炼焦生产工艺中关键温度指标之一，目前，国内焦化厂普遍采用周期性人工测量直行温度。根据测量结果人工调节煤气总管及各燃烧室支管煤气量，最终完成炉温控制。测温孔暴露在开放环境下，孔盖温度非常高，同时，炉顶空气中漂浮着大量粉尘，工作环境恶劣，对人员身体健康伤害较大。
3.测温工通过手持式红外测温仪对火道进行温度测量，测温仪记录测量结果。采用这种测温方式，每次出勤至少需要2人分工合作才能完成，并且对测温工业务水平和责任心都有很高要求。现有对于焦炉温度测量的工作具有人工成本高、测温效率低、易失误，无法提供实时、准确的温度数据等问题。


技术实现要素：

4.本实用新型提出焦炉地下室智能巡检机器人，解决了现有技术中对于焦炉温度测量的工作具有人工成本高、测温效率低、易失误，无法提供实时、准确的温度数据的问题。
5.本实用新型的技术方案如下：
6.焦炉地下室智能巡检机器人，包括轨道和移动载体，所述移动载体在所述轨道上移动，还包括主控单元、温度检测电路、驱动单元和无线通信模块，所述温度检测电路、驱动电路和无线通信模块均与主控单元连接，所述温度检测电路包括红外温度传感器、运放u1、变阻器rp1、运放u2、电容c1、电阻r3、电阻r6、电阻r7和运放u3，所述运放u1的同相输入端连接所述红外温度传感器的输出端，所述运放u1的反相输入端通过所述变阻器rp1连接所述运放u2的反相输入端，所述运放u1的输出端通过电阻r2连接所述运放u1的反相输入端，所述运放u1的输出端通过所述电阻r3连接所述运放u3的反相输入端，所述运放u2的同相输入端连接所述电容c1的第一端，所述电容c1的第二端接地，所述运放u2的输出端通过电阻r4连接所述运放u2的反相输入端，所述运放u2的输出端通过所述电阻r6连接所述运放u3的同相输入端，所述运放u3的同相输入端通过电阻r7接地，所述运放u3的输出端通过电阻r5连接所述运放u3的反相输入端，所述运放u3的输出端连接所述主控单元。
7.进一步，本实用新型中所述驱动单元包括两路结构相同的电机驱动电路，任一所述电机驱动电路包括放大器u6、放大器u7、隔离器u8和电机u9，所述隔离器u8的输入端连接所述主控单元，所述隔离器u8的第一输出端连接放大器u7的输入端，所述隔离器u8的第二输出端连接所述放大器u6的输入端，所述放大器u7的输出端连接所述电机u9的第一端，所述放大器u6的输出端连接所述电机u9的第二端，所述电机u9用于驱动所述移动载体移动。
8.进一步，本实用新型还包括气体检测电路，所述气体检测电路包括气体传感器u10、结型管q1、运放u4、运放u5、电阻r8、电阻r10、电阻r11、电阻r13、电阻r14和电阻r15，所
述结型管q1的栅极连接3.3v电源，所述结型管q1的源极连接所述气体传感器u10的第一输出端，所述结型管q1的漏极连接所述气体传感器u10的第二输出端，所述气体传感器u10的第二输出端通过所述电阻r13连接所述电阻r14的第一端，所述电阻r14的第二端连接所述运放u5的反相输入端，所述运放u5的同相输入端通过所述电阻r15连接3.3v电源，所述运放u5的同相输入端通过电阻r16接地，所述运放u5的输出端连接所述气体传感器u10的输入端，所述气体传感器u10的第一输出端通过所述电阻r8连接所述运放u4的反相输入端，所述运放u4的同相输入端通过所述电阻r11连接电源3.3v，所述运放u4的同相输入端通过电阻r12接地，所述运放u4的输出端通过电阻r9连接所述运放u4的反相输入端，所述运放u4的输出端通过所述电阻r10连接所述主控单元。
9.进一步，本实用新型还包括报警电路，所述报警电路包括电阻r17、电阻r18、电阻r19、发光二极管led1、发光二极管led2、三极管q2和报警器ls1，所述电阻r17的第一端连接主控单元，所述电阻r17的第二端连接所述发光二极管led1的阳极，所述led1的阴极连接所述三极管q2的基极，所述电阻r18的第一端连接主控单元，所述电阻r18的第二端连接所述发光二极管led2的阳极，所述led2的阴极连接所述三极管q2的基极，所述三极管q2的集电极通过所述电阻r19连接所述报警器ls1的负极，所述报警器ls1的正极连接vcc电源，所述三极管q2的发射极接地。
10.进一步，本实用新型中所述无线通信模块包括定位单元和通信单元，所述定位单元用于判断焦炉测温孔位置，通信单元用于主控单元和通信终端通讯连接。
11.本实用新型的工作原理及有益效果为：
12.本实用新型通过在巡检机器人上设置温度检测电路，代替人工实现了焦炉测温。温度检测电路由3个运放u1、u2、u3构成，其中，运放u1和运放u2组成对称结构差分输入，提高了输入阻抗，运放u3用来提高放大电路的共模抑制比，电路通过输入级的差分作用使漂移减少，同时还具有良好线性度的高放大倍数，变阻器rp1直接影响放大倍数精度和漂移，通过改变变阻器rp1的阻值，可以调整电路的放大倍数和漂移。
13.本实用新型中通过巡检机器人取代传统的人工测温，并将测量结果与控制终端互联互通，改变了以往工作模式，提高了测温的效率，降低了人工成本。
14.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
15.图1为本实用新型的原理框图；
16.图2为本实用新型温度检测电路的电路图；
17.图3为本实用新型驱动电路的电路图；
18.图4为本实用新型气体检测电路的电路图；
19.图5为本实用新型报警电路的电路图。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的
所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。
21.实施例1
22.如图1～图2所示，本实施例提出了焦炉地下室智能巡检机器人，包括轨道和移动载体，移动载体在轨道上移动，还包括主控单元、温度检测电路、驱动单元和无线通信模块，温度检测电路、驱动电路和无线通信模块均与主控单元连接，温度检测电路包括红外温度传感器、运放u1、变阻器rp1、运放u2、电容c1、电阻r3、电阻r6、电阻r7和运放u3，运放u1的同相输入端连接红外温度传感器的输出端，运放u1的反相输入端通过变阻器rp1连接运放u2的反相输入端，运放u1的输出端通过电阻r2连接运放u1的反相输入端，运放u1的输出端通过电阻r3连接运放u3的反相输入端，运放u2的同相输入端连接电容c1的第一端，电容c1的第二端接地，运放u2的输出端通过电阻r4连接运放u2的反相输入端，运放u2的输出端通过电阻r6连接运放u3的同相输入端，运放u3的同相输入端通过电阻r7接地，运放u3的输出端通过电阻r5连接运放u3的反相输入端，运放u3的输出端连接主控单元。
23.根据现场测试情况，安装轨道系统，为移动载体提供移动轨迹，主控单元、温度检测电路、驱动单元和无线通信模块均设置在移动载体上，组成焦炉地下室智能巡检机器人，主控单元控制驱动单元让移动载体向目标方向移动，温度检测电路用于检测焦炉火道温度，控单元借助无线通信模块与通信终端远程通讯，将检测数据进一步分析处理或留存。
24.温度检测电路中，为了增加传感器的感应能力可以将多只传感器构成一个传感器阵列结构，该电路由3个运放u1、u2、u3构成，其中，运放u1和运放u2组成对称结构差分输入，提高了输入阻抗，运放u3用来提高放大电路的共模抑制比，电路通过输入级的差分作用使漂移减少，同时还具有良好线性度的高放大倍数，变阻器rp1直接影响放大倍数精度和漂移，通过改变变阻器rp1的阻值，可以调整电路的放大倍数和漂移。
25.如图3所示，本实施例中驱动单元包括两路结构相同的电机驱动电路，任一电机驱动电路包括放大器u6、放大器u7、隔离器u8和电机u9，隔离器u8的输入端连接主控单元，隔离器u8的第一输出端连接放大器u7的输入端，隔离器u8的第二输出端连接放大器u6的输入端，放大器u7的输出端连接电机u9的第一端，放大器u6的输出端连接电机u9的第二端，电机u9用于驱动移动载体移动。
26.本实施例中，采用双电机驱动电路，用4个相同的放大器组成对比双电机驱动电路，可实现电机的正反转，在输入端引入pwm信号，经过放大器放大后即可驱动电机，当放大器u7的输入端为低电平，放大器u6的输入端为高电平，电机实现正传，反之电机实现反转，当两个放大器同时为高电平或低电平则为能耗制动状态，对双电机驱动的移动载体直线行驶时，保持双电机的pwm协调工作，可通过双电机实现差速控制，使智能小车平稳转向。
27.实际应用中，电机驱动电流很大，并且变化剧烈。为防止电流过大烧毁主控单元，需要对主控单元与电机驱动电路之间进行隔离，pwm信号通过隔离器u8的in1、in2、in3和in4引脚输入，通过motor1、motor2、motor3和motor4引脚输出，通过隔离器u8来提高信号驱动能力，同时隔离4个放大器和主控单元，保护放大器u6、放大器u7、放大器u11、放大器u12和主控单元。
28.如图4所示，本实施例中还包括气体检测电路，气体检测电路包括气体传感器u10、结型管q1、运放u4、运放u5、电阻r8、电阻r10、电阻r11、电阻r13、电阻r14和电阻r15，结型管q1的栅极连接3.3v电源，结型管q1的源极连接气体传感器u10的第一输出端，结型管q1的漏
极连接气体传感器u10的第二输出端，气体传感器u10的第二输出端通过电阻r13连接电阻r14的第一端，电阻r14的第二端连接运放u5的反相输入端，运放u5的同相输入端通过电阻r15连接3.3v电源，运放u5的同相输入端通过电阻r16接地，运放u5的输出端连接气体传感器u10的输入端，气体传感器u10的第一输出端通过电阻r8连接运放u4的反相输入端，运放u4的同相输入端通过电阻r11连接电源3.3v，运放u4的同相输入端通过电阻r12接地，运放u4的输出端通过电阻r9连接运放u4的反相输入端，运放u4的输出端通过电阻r10连接主控单元。
29.焦炉煤气含有大量的一氧化碳，一氧化碳无色、无臭，对人体的危害是致命的，。焦炉在生产工作的过程中，必须对环境中的有害气体进行检测。气体传感器u10在恒电位模式下工作，其输出的微弱电流无法满足主控单元的检测电压要求，需要将输出电流转换并放大成主控单元可以检测的电压范围。
30.电阻r13、电阻r14、电容c3和运放u5组成恒压电路，在检测过程中，气体传感器u10的第一输入端和第二输入端之间电压发生变化时，恒压电路能够自动调节电位。
31.当气体传感器u10检测到被测气体浓度超过设定范围时，将检测信号转化为电流信号流出，经过电阻r8到运放u4的反相输入端，由运放u4组成的差动放大器对其进行放大，然后经过由电阻r10和电容c4组成的阻容滤波电路对放大后的信号进行滤波处理，最后将滤波后的信号送至主控单元。
32.如图5所示，本实施例中还包括报警电路，报警电路包括电阻r17、电阻r18、电阻r19、发光二极管led1、发光二极管led2、三极管q2和报警器ls1，电阻r17的第一端连接主控单元，电阻r17的第二端连接发光二极管led1的阳极，led1的阴极连接三极管q2的基极，电阻r18的第一端连接主控单元，电阻r18的第二端连接发光二极管led2的阳极，led2的阴极连接三极管q2的基极，三极管q2的集电极通过电阻r19连接报警器ls1的负极，报警器ls1的正极连接vcc电源，三极管q2的发射极接地。
33.报警电路设置两路结构相同的报警提示灯，其中发光二极管led1为温度报警提示灯，发出红色光，发光二极管led2为气体报警提示灯，发出黄色光，当火道温度不在正常范围内时主控单元向发光二极管led1所在支路发送高电平信号，此高电平信号使发光二极管led1导通，同时三极管q2导通，报警器ls1发出报警信号，当现场检测到被测气体浓度超过设定范围后，主控单元向发光二极管led2所在支路发送高电平信号，此高电平信号使发光二极管led2导通，同时三极管q2导通，报警器ls1发出报警信号，现场工作人员可根据发光二极管的发光颜色来判断具体报警情况，以便处理相应报警信号。
34.如图1所示，本实施例中无线通信模块包括定位单元和通信单元，定位单元用于判断焦炉测温孔位置，通信单元用于主控单元和通信终端通讯连接。
35.定位单元设置在每个焦炉测温孔位置对应的轨道附近，定位单元可以基于rfid的定位技术来实现，rfid传输的为射频信号，射频信号传输的速度恒定为光速，通过检测放射和接收信号的时间差，即可得到信号的传输距离，该方法不受视距和环境的影响，当巡检机器人移动到对应焦炉测温孔位置时停止移动，检测当前焦炉测温孔的温度，当前焦炉测温孔的温度检测结束后移动至下一测温孔位置继续测温，检测到的数据将送至主控单元，再由主控单元借助通信单元与通信终端进行数据传输，可以实时检测焦炉的工作温度状态。
36.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用
新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。