礦用智能巡檢機器人關鍵技術設計與實踐

王 歡

（南京工程學院，機械工程學院，江蘇 南京 210043）

礦山的安全巡檢工作一直是礦山工作中最重要的環節，從排水系統到開采系統，從電力問題到礦外環境，礦山的安全巡檢人員每天需要花費大量的時間和人力物力投入檢查過程中，巡檢人員每天定時檢查整個礦山的整體運行情況，特別是對于一些關鍵設備，如輸送設備，排水系統等[1]。人工巡檢的形式雖然可以最大可能的排查礦山工作存在的問題，但是人工的工作量非常大，并且也容易造成人員的浪費。因此現今的礦用智能巡檢機器人的出現和應用能夠有效的保證日常安全排查工作正常進行同時科學化的系統管理情況，能夠避免人力物力的浪費。機器人的巡檢能力也超過人工。礦山巡檢機器人具備了較強的硬件技術，能夠保障礦山的安全生產，避免浪費，同時也實現了數字化、現代化的礦山工作管理模式。

1 智能巡檢機器人關鍵技術設計

該智能巡檢機器人從整體結構來看，質量和體積適中，整體材料與傳統機器人一樣，為適應礦山工作的特殊性，因此材料具有一定的防爆炸性能。外部的硬件設備主要包括了信息收集系統和監控攝像系統，這是該機器人的關鍵裝備。整體如圖1所示。

在巡檢過程中兩個系統相輔相成，首先數據檢測收集是機器人正常運行的基礎。所有設備的基礎數據都是來自數據檢測系統，電腦錄入設備在正常運轉情況下的基礎數值，之后在機器人巡檢的過程中會通過監控設備掃描各設備運行情況的同時，再將具體時間內設備的具體數值錄入[2]，并核對運轉是否正常。通過每日每段時間的巡檢，對具體設備都有一整套數據信息系統，此技術將不斷提升使用此設備的企業對于這一設備性能的進一步了解和提升。

圖1 礦用智能巡檢機器人整體結構

監控攝像系統通過紅外線裝置及時掃描處理所看到的礦山各個設備運作情況和性能，除了攝像機之外，還有溫度濕度傳感器，傳感器的另一端與煙霧和響鈴報警器相連。核心裝備以傳感器和報警器為主，傳感器接收到的具體數值一旦超出了正常數值，報警器會立刻開始運作，及時將存在的危險情況反饋給礦山的后臺系統。以這兩個關鍵技術為主要內容的巡檢機器人必備地理信息技術和圖像識別技術，并且傳感技術和無線通訊技術是該機器人的技術要求。及時的巡檢和掃描是對各設備和開采環境狀況的預估，傳感器真正能夠達到的目的在于提前預警和及時的處理。機器人將采用礦用本安型紅外溫度傳感器，最快速度的監測到表面溫度，并且以保護機器人和設備為出發點，實現無接觸無磨損。

全方位的傳感器監測能夠將看不見摸不到的空氣環境變得可視化、而且機器人與技術人員實現了聯動合作。巡檢機器人的并不是孤立的活動個體，而是在人工可操作可控制的條件下為人工服務的科學工具。在連接了礦山的整體電路之后，機器人可以根據實際操作的具體情況避免檢測并沒有在使用的設備和礦井。該機器人的充電技術將與礦山的電路相結合，實現自動充電技術，由于機器人可能會在礦山的地下進行巡檢工作，為了安全起見，充電盡可能的避免了人工運載機器人到地上充電的情況，而是以傳感器為基礎，及時在機器人電力不足的時候發出警報，連接礦山電路系統，及時充電。

2 實驗論證分析

圖2 實驗對比結果

為保證本文設計的智能巡檢機器人在實踐操作中的有效性，進行實驗論證，實驗以該機器人的數據定位速度和圖像形成的誤差范圍作為研究主體，對本文所涉及的巡檢機器人的數據收集系統和攝像傳感系統做實驗，并與傳統人工巡檢的數據定位速度作對比分析，結果如圖2所示。

由圖2中所示，通過數據定位速度對比圖可發現，該礦用智能機器人的數據定位速度比人工更快速，更便捷。在實踐操作中，機器人的數據定位是以數據收集信息系統為核心，沿礦山電路為數據測量的路線，與人工相比減少很多不必要的數據信息收集量。由圖像的誤差范圍結果圖可知，該智能巡檢機器人在數據轉為圖像的反饋中，誤差范圍較小。在實踐操作中，圖像采集系統是以紅外線為核心技術，減小了誤差，并且傳感器的無線電通訊技術，及時的反饋到技術人員所操作的工控機顯示器中，通過長期的巡檢是能夠幫助建立完善的圖像成形系統。

3 結語

該礦用智能巡檢機器人的關鍵技術能夠滿足礦山地下較為惡劣的環境要求，對基礎設備的水泵電機、傳送帶等完成日常的巡檢工作。

以數據檢測收集和工控機為關鍵技術，能夠完善礦山的整體數據信息系統，并且避免了人力的浪費。其中較為靈敏的預警系統和處理設備問題的能力有效的減少了傳統巡檢過程中人員傷亡的情況，該機器人的廣泛應用能夠讓礦山安全管理實現科學化、系統化。