CN107762558A - 矿井瓦斯***灾情智能探测***及探测方法 - Google Patents
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Abstract
矿井瓦斯***灾情智能探测***及探测方法，包括无人机地面控制***、智能无人机、独立无线信号中继装置、机载瓦斯气体传感器、机载压力传感器、机载温度传感器、机载粉尘传感器、机载高清摄像***、机载红外成像***、机载激光扫描仪、机载高速无线传输***。该***能够通过智能无人机的机载设备自动采集瓦斯***后煤矿井下的瓦斯气体浓度、压力、温度、粉尘含量、井下的现场画面，并将这些采集到的数据通过机载高速无线传输***经由多个独立无线信号中继装置自动传递给无人机地面控制***并对所采集数据进行分析，根据所分析的结果来确定被困人员的最佳逃生路线以及营救队伍的最佳下井时间和下井路线。
Description
技术领域
本发明属于煤矿安全和智能救灾技术领域，具体涉及一种矿井瓦斯***灾情智能探测***及探测方法。
背景技术
矿井瓦斯***在矿山灾害事故中带来的后果最为严重，造成的人员伤亡数目最多，经济损失最大。矿井瓦斯***产生的高温高压，促使爆源附近的气体以极大的速度向外冲击，造成人员伤亡，破坏巷道和器材设施，扬起大量煤尘并使之参与***，产生更大的破坏力。另外，***后生成大量的有害气体，造成人员中毒死亡。矿井瓦斯***事故具有严重性、瞬间性、突发性的特点。瓦斯***后带来的强烈冲击波几乎破坏了煤矿井下的一切的设施，同时***产生的烟雾降低了巷道的可见度以及***之后矿井内的氧气含量和瓦斯浓度的不确定性，巷道内的压力和温度情况也不能及时探测，以致于救援队伍不能及时了解煤矿井下的具体情况，不敢轻易下井营救。这都给井下被困人员的救援带来了很大的困难和不利。不仅导致救援工作进展缓慢，耽误井下受灾人员宝贵的生存时间，降低生存率，甚至对下井救援人员造成伤害，产生二次事故，极大地降低了救援效率，增加了人员和财产损失。因此在煤矿生产过程中，能否对瓦斯***现场情况进行及时准确了解，成为制约煤矿能否进行及时安全救援的重要因素。基于以上问题，亟需研发一种能够及时准确采集矿井瓦斯***灾情实况、分析事故情况并确定救援最佳时机及指导救援的灾情智能探测***。
发明内容
本发明的目的是提供一种矿井瓦斯***灾情智能探测***及探测方法，解决煤矿瓦斯***事故发生之后，因救援人员对井下灾情难以及时了解或了解不够准确，导致救援工作进展缓慢、耽误井下救灾最佳时间的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
矿井瓦斯***灾情智能探测***，包括无人机地面控制***、智能无人机、独立无线信号中继装置、机载瓦斯气体传感器、机载压力传感器、机载温度传感器、机载粉尘传感器、机载高清摄像***、机载红外成像***、机载激光扫描仪、机载高速无线传输***。所述的无人机地面控制***通过无线传输***控制智能无人机；所述的独立无线信号中继装置用于无人机地面控制***和智能无人机之间信号的接收和传输；所述的智能无人机携带机载瓦斯气体传感器、机载压力传感器、机载温度传感器、机载粉尘传感器、机载高清摄像***、机载红外成像***、机载激光扫描仪和机载高速无线传输***。
矿井瓦斯***灾情智能探测***，所述的无人机地面控制***包括智能飞行操作模块、无线信号发射接收模块、数据处理模块、图像显示模块；智能飞行操作模块通过发射无线信号控制智能无人机的飞行；无线信号发射接收模块进行控制信号的输出和无人机传输信号的接收；数据处理模块包括数据库子模块和处理子模块，处理子模块对接收的井下一系列数据进行处理分析得出结果，并将其与数据库子模块进行比对，确定此时井下安全状况；图像显示模块用来显示智能无人机机载设备传输过来的视频画面。
矿井瓦斯***灾情智能探测***，所述的机载瓦斯气体传感器用来探测井下瓦斯浓度，机载压力传感器用来探测井下气体压力，机载温度传感器用来探测井下温度，机载粉尘传感器用来探测井下粉尘浓度。
矿井瓦斯***灾情智能探测***，所述的机载高清摄像***、机载红外成像***和机载激光扫描仪用于巷道空间成像。
矿井瓦斯***灾情智能探测***，所述的机载高速无线传输***用于将各机载设备所采集的井下数据传送到无人机地面控制***的数据处理模块。
矿井瓦斯***灾情智能探测***的探测方法，采用如权利要求1所述的矿井瓦斯***灾情智能探测***，包括以下步骤：
（1）进入可视化智能操控平台，启动智能无人机，***自动进行各项机载设备调试状态以及各模块的调试，调试过程中如果出现问题自动生成故障报警信号；
（2）当确认机载设备和各模块正常时，智能无人机出发，前往事故井口，沿着井筒由自动导航***导航快速到达井下，到达井下后，激活各机载设备，开始进行探测以及信息传输；
（3）智能无人机在井口对应井下位置抛掷一枚独立无线信号中继装置，之后在巷道直线段每隔150~200 m抛掷一枚独立无线信号中继装置，在巷道拐角处以及有信号阻隔位置每隔100~150 m抛掷一枚独立无线信号中继装置，所有独立无线信号中继装置自被抛掷出即启动；
（4）智能无人机向***区域前进，使用各机载设备来检测矿井下的压力、温度、瓦斯浓度、粉尘浓度，同时将井下的现场画面通过机载高清摄像***传输到地面的图像显示模块；
（5）将各机载设备所采集的井下数据通过无线传输***传送到无人机地面控制***的数据处理模块；
（6）通过数据处理模块将接受的各数据进行处理并与数据库进行比对，将最终的数据通过图像显示模块展示出来，从而判断井下瓦斯***后的环境，确定最佳救援时间、救援路线和救援方法；
（7）当完成一次探测任务后，在保障电量能够返航到地面的条件下自动返航；
（8）进行第二次探测任务时，重复步骤（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）、（7）。
附图说明
如图1是本发明矿井瓦斯***灾情智能探测***；
如图2是本发明地面无人机控制***工作流程图；
如图3是本发明无线传输***工作流程图。
具体实施方式
如图1～图3所示，矿井瓦斯***灾情智能探测***，包括无人机地面控制***1、智能无人机2、独立无线信号中继装置4、机载瓦斯气体传感器10、机载压力传感器11、机载温度传感器12、机载粉尘传感器13、机载高清摄像***14、机载红外成像***15、机载激光扫描仪16、机载高速无线传输***17。无人机地面控制***1通过无线传输***控制智能无人机2；独立无线信号中继装置4用于无人机地面控制***1和智能无人机2之间信号的接收和传输；智能无人机2携带机载瓦斯气体传感器10、机载压力传感器11、机载温度传感器12、机载粉尘传感器13、机载高清摄像***14、机载红外成像***15、机载激光扫描仪16和机载高速无线传输***17。
矿井瓦斯***灾情智能探测***，所述的无人机地面控制***1包括智能飞行操作模块18、无线信号发射接收模块19、数据处理模块20、图像显示模块21；智能飞行操作模块18通过发射无线信号控制智能无人机2的飞行；无线信号发射接收模块19进行控制信号的输出和无人机传输信号的接收；数据处理模块20包括数据库子模块和处理子模块，处理子模块对接收的井下一系列数据进行处理分析得出结果，并将其与数据库子模块进行比对，确定此时井下安全状况；图像显示模块21用来显示智能无人机机载设备传输过来的视频画面。
矿井瓦斯***灾情智能探测***，机载瓦斯气体传感器10用来探测井下瓦斯浓度，机载压力传感器11用来探测井下气体压力，机载温度传感器12用来探测井下温度，机载粉尘传感器13用来探测井下粉尘浓度。
矿井瓦斯***灾情智能探测***，所述的机载高清摄像***14、机载红外成像***15和机载激光扫描仪16用于巷道空间成像。
矿井瓦斯***灾情智能探测***，所述的机载高速无线传输***17用于将各机载设备所采集的井下数据传送到无人机地面控制***1的数据处理模块20。
矿井瓦斯***灾情智能探测***的探测方法，采用如权利要求1所述的矿井瓦斯***灾情智能探测***，包括以下步骤：
（1）进入可视化智能操控平台，启动智能无人机2，***自动进行各项机载设备调试状态以及各模块的调试，调试过程中如果出现问题自动生成故障报警信号；
（2）当确认机载设备和各模块正常时，智能无人机2出发，前往事故井口，沿着井筒3由自动导航***导航快速到达井下，到达井下后，激活各机载设备，开始进行探测以及信息传输；
（3）智能无人机2在井口对应井下位置抛掷一枚独立无线信号中继装置4，之后在巷道直线段每隔150~200 m抛掷一枚独立无线信号中继装置4，在巷道拐角处以及有信号阻隔位置每隔100~150 m抛掷一枚独立无线信号中继装置4，所有独立无线信号中继装置4自被抛掷出即启动；
（4）智能无人机向***区域前进，使用各机载设备来检测矿井下的压力、温度、瓦斯浓度、粉尘浓度，同时将井下的现场画面通过机载高清摄像***14传输到地面的图像显示模块21；
（5）将各机载设备所采集的井下数据通过无线传输***传送到无人机地面控制***1的数据处理模块20；
（6）通过数据处理模块20将接受的各数据进行处理并与数据库进行比对，将最终的数据通过图像显示模块21展示出来，从而判断井下瓦斯***后的环境，确定最佳救援时间、救援路线和救援方法；
（7）当完成一次探测任务后，在保障电量能够返航到地面的条件下自动返航；
（8）进行第二次探测任务时，重复步骤（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）、（7）。
Claims (6)
1.矿井瓦斯***灾情智能探测***，包括无人机地面控制***、智能无人机、独立无线信号中继装置、机载瓦斯气体传感器、机载压力传感器、机载温度传感器、机载粉尘传感器、机载高清摄像***、机载红外成像***、机载激光扫描仪、机载高速无线传输***，其特征在于：所述的无人机地面控制***通过无线传输***控制智能无人机；所述的独立无线信号中继装置用于无人机地面控制***和智能无人机之间信号的接收和传输；所述的智能无人机携带机载瓦斯气体传感器、机载压力传感器、机载温度传感器、机载粉尘传感器、机载高清摄像***、机载红外成像***、机载激光扫描仪和机载高速无线传输***。
2.根据权利要求1所述的矿井瓦斯***灾情智能探测***，其特征在于：所述的无人机地面控制***包括智能飞行操作模块、无线信号发射接收模块、数据处理模块、图像显示模块；智能飞行操作模块通过发射无线信号控制智能无人机的飞行；无线信号发射接收模块进行控制信号的输出和无人机传输信号的接收；数据处理模块包括数据库子模块和处理子模块，处理子模块对接收的井下一系列数据进行处理分析得出结果，并将其与数据库子模块进行比对，确定此时井下安全状况；图像显示模块用来显示智能无人机机载设备传输过来的视频画面。
3.根据权利要求1所述的矿井瓦斯***灾情智能探测***，其特征在于：所述的机载瓦斯气体传感器用来探测井下瓦斯浓度，机载压力传感器用来探测井下气体压力，机载温度传感器用来探测井下温度，机载粉尘传感器用来探测井下粉尘浓度。
4.根据权利要求1所述的矿井瓦斯***灾情智能探测***，其特征在于：所述的机载高清摄像***、机载红外成像***和机载激光扫描仪用于巷道空间成像。
5.根据权利要求1所述的矿井瓦斯***灾情智能探测***，其特征在于：所述的机载高速无线传输***用于将各机载设备所采集的井下数据传送到无人机地面控制***的数据处理模块。
6.矿井瓦斯***灾情智能探测***的探测方法，采用如权利要求1所述的矿井瓦斯***灾情智能探测***，其特征在于：包括以下步骤：
（1）进入可视化智能操控平台，启动智能无人机，***自动进行各项机载设备调试状态以及各模块的调试，调试过程中如果出现问题自动生成故障报警信号；
（2）当确认机载设备和各模块正常时，智能无人机出发，前往事故井口，沿着井筒由自动导航***导航快速到达井下，到达井下后，激活各机载设备，开始进行探测以及信息传输；
（3）智能无人机在井口对应井下位置抛掷一枚独立无线信号中继装置，之后在巷道直线段每隔150~200 m抛掷一枚独立无线信号中继装置，在巷道拐角处以及有信号阻隔位置每隔100~150 m抛掷一枚独立无线信号中继装置，所有独立无线信号中继装置自被抛掷出即启动；
（4）智能无人机向***区域前进，使用各机载设备来检测矿井下的压力、温度、瓦斯浓度、粉尘浓度，同时将井下的现场画面通过机载高清摄像***传输到地面的图像显示模块；
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（6）通过数据处理模块将接受的各数据进行处理并与数据库进行比对，将最终的数据通过图像显示模块展示出来，从而判断井下瓦斯***后的环境，确定最佳救援时间、救援路线和救援方法；
（7）当完成一次探测任务后，在保障电量能够返航到地面的条件下自动返航；
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