一种基于无线覆盖的巡检式超温洒水保护系统的制作方法

本发明创造属于煤矿带式输送机保护设备技术领域，尤其是涉及一种基于无线覆盖的巡检式超温洒水保护系统。

背景技术：

现有对皮带机的保护主要包括如图1所示的皮带机头主驱动滚筒18、机尾从动滚筒14、皮带托辊17以及皮带自身的保护。机头主驱动滚筒、机尾从动滚筒、皮带托辊的受损绝大多情况下是由于部件高温导致机械部件物理性能改变，带来了部件功能失效，且多是不能修复的实效。从直接成因的角度，及时降低高温区的滚筒、托辊和皮带的温度，是最为有效的措施。现有针对超温的保护系统的典型方案如下：在皮带的机头主驱滚筒处、机尾从动滚筒轴承座处安装接触式或红外非接触式温度传感器来检测滚筒温度，皮带全程定点安装烟雾传感器以探测高温导致的皮带雾化烟尘，皮带全程定点安装水管和电磁阀，其中电磁阀和传感器皆通过通讯电缆与皮带保护系统控制器(以下简称系统控制器)相连。超温发生时，传感器将信号发送给系统控制器，系统控制器发出超温洒水指令，由定点的电磁阀对相应区域进行洒水降温降尘。这样的皮带机的保护系统存在诸多缺陷，比如，不能实现对皮带全程的检测保护，尤其不能实现对全程托辊的检测，导致托辊高温事件频发，该部件更换率极高；由于是在有限的几个点布置洒水电磁阀，不能实现对皮带全程的洒水降温，导致洒水系统不能有效降低已发现异常区段的故障损失；工程安装和设备维护工作量大，使用成本高；另外，必须设置轮班倒的多名井下皮带机巡检人员，管理成本居高不下，且工作失误率高。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明创造旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提出一种基于无线覆盖的巡检式超温洒水保护系统。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种基于无线覆盖的巡检式超温洒水保护系统，包括安装在轨道上洒水机器人、以及沿所述轨道间隔布置的无线基站、以及为洒水机器人提供水源的水站；其中，所述洒水机器人包括：

一驱动部，包括安装在轨道上可自由移动的驱动轮、以及为驱动轮提供动力的驱动电机；

一洒水部，包括水箱、以及用于洒水降温的旋转喷头、以及用于为水箱补水的洒水真空泵；

一电控部，包括主控制单元、以及分别与该主控制单元连接的驱动电机控制单元和洒水泵控制单元；所述驱动电机连接所述驱动电机控制单元、所述洒水真空泵连接所述洒水泵控制单元；所述主控制单元上连接有用于传送数据信号的WIFI模块；

一电源模块，与所述主控制单元以及所述WIFI模块连接；

一探测部，包括分别与所述主控制单元连接的报警信号的烟雾传感器和热成像仪。

进一步，所述主控制单元上还连接有漏电保护监测单元。

进一步，所述探测部还包括与所述主控制单元连接的摄像机。

进一步，所述主控制单元包括用于读取所述烟雾传感器的烟雾报警信号、所述摄像机视频画面以及所述热成像仪温度分布云图的系统控制器。

进一步，所述系统控制器采用华宁KTC150通信控制主机。

进一步，所述洒水泵控制单元包括水箱水位监测模块、以及与该水箱水位监测模块连接的洒水泵启停控制模块。

进一步，所述无线基站沿所述轨道等间隔布置。

进一步，所述轨道呈工字型结构，其上部有供动力电缆滑动的电缆滑槽。

相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：

能够实现对运输皮带任意点洒水降尘，弥补传统超温洒水系统水区域有限的缺陷，有效降低已发现异常区段的故障损失；同时安装工程量小，系统整体成本低，有效减少了皮带机维护班组人员，符合当下减员增效趋势。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造的系统结构布置示意图；

图2为本发明创造中洒水机器人的结构组成示意图；

图3为本发明创造中轨道的结构示意图。

附图标记说明：

1-轨道；2-水站；3-水箱；4-旋转喷头；5-驱动部；6-电控部；7-探测部；8-驱动轮；9-动力电缆；10-主动式电缆绞盘；11-巡检同步电机；12-电机控制开关；13-通讯电缆；14-机尾从动滚筒；15-系统控制器；16-无线基站；17-皮带托辊；18-主驱动滚筒。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

一种基于无线覆盖的巡检式超温洒水保护系统，如图1至3所示，包括安装在轨道1上洒水机器人、以及沿所述轨道1间隔布置的无线基站16、以及为洒水机器人提供水源的水站2；需要说明的是，为本超温洒水保护系统供电的电缆可以设置在一主动式电缆绞盘装置上，该主动式电缆绞盘装置可以由电缆绞盘、巡检同步电机、电机控制开关组成，此主动式电缆绞盘装置 可以设置在轨道的出发端，其与机器人速度、方向同步，保证供电电缆长度满足及机器人行程距离。

所述洒水机器人承担在皮带全程范围内的对托辊温度、滚筒温度、皮带是否产生烟雾做巡回检测，其主要组成部件如下：

1.用于驱动洒水机器人沿所述轨道行走的驱动部：

包括安装在轨道上可自由移动的驱动轮8、以及为驱动轮提供动力的驱动电机；洒水机器人能够在轨道上自由行走，实现对运输皮带任意点洒水降尘，弥补传统超温洒水系统水区域有限的缺陷；

2.用于洒水降温降尘的洒水部：

包括水箱3、及用于洒水降温的旋转喷头4、及用于为水箱3补水的洒水真空泵；洒水部负责执行洒水命令，动作包括真空泵的启停，旋转电机的启停。

3.用于逻辑判断、下达各种指令的电控部：

包括主控制单元、以及分别与该主控制单元连接的驱动电机控制单元和洒水泵控制单元；所述驱动电机连接所述驱动电机控制单元、所述洒水真空泵连接所述洒水泵控制单元；所述主控制单元上连接有用于传送数据信号的WIFI模块；电控部6负责WIFI信号的传输、对各部的信号监测和动作指令下达，对巡检机器人的电气安全监测，负责整个系统的供电控制，负责与系统控制器的通讯。

4.为系统供电的电源模块：

与所述主控制单元以及所述WIFI模块连接；电源模块可以采用直流供电，利用变压器稳压变压，为系统提供可靠稳定的电源，不会因电能不足导致巡检行程受限，充电方便。

5.全程检测超温的探测部：

包括分别与所述主控制单元连接的报警信号的烟雾传感器和热成像仪。

需要指出的是，在上述主控制单元上通常都连接有漏电保护监测单元，一旦发生漏电事故，漏电保护监测单元可直接下达闭锁保护指令，切断巡检机器人自身电路，并向系统控制器传回漏电报警信号，由系统控制器15下达指令关闭电缆控制开关，达到整个系统断电的目地，整套系统具备更高一级电气安全保护，从设备层到系统层实现双重电气安全保护，杜绝人身伤害。

其中，所述探测部7还包括与所述主控制单元连接的摄像机，主要用于摄录图像信息，为主控室提供视频资料。上述主控制单元包括用于读取所述烟雾传感器的烟雾报警信号、所述摄像机视频画面以及所述热成像仪温度分布云图的系统控制器。

系统控制器承担探测部传回信号的计算，判定超温位置，下达洒水指令。同时，通过环网与矿方已建成的集成系统通讯，报告超温洒水系统工作信息或执行管理人员指令。可以采用华宁KTC150通信控制主机，可以提供事故处理日志保存功能，提供当时的视频录像回放功能，对于重大事故的事后查证提供依据。

其中，所述无线基站沿所述轨道等间隔布置，每两个之间最大间距500m，在运输皮带全长度上提供全程WIFI接入。

本发明适用于高3-5米、宽2-4米的一般性巷道。首先在巷道顶部铺设工字型单轨，轨道轨道处于运输皮带的中心线位置，距皮带中心线高度约1.5m，工字轨道距离巷道顶壁留出约500mm间隙。上述轨道1呈工字型结构，其上部有供动力电缆9滑动的电缆滑槽，在电缆滑槽内涂满润滑油。轨道出发端安装主动式电缆绞盘10、巡检同步电机11、电机控制开关12。供电电缆采用127v电压等级，长度根据轨道长度而定。

系统控制器和电缆控制开关之间采用通讯电缆13连接，提供设备间控制信号的通讯，通讯电缆可用华宁TK200系统多芯通讯电缆，系统控制器利用网线与环网连接。

工字型轨道的长度根据皮带长度确定，为机器人的行走以及供电线缆拖动提供支持。需要说明的是，工字型轨道两侧为洒水机器人的行走轮提供行走时的轨道，由于行走轮为双轮，镶嵌在工字型轨道两侧，杜绝了高速行走过程中的脱落风险。

通常，皮带机运转过程中，皮带的正常运行带速一般为3m/s。洒水机器人的运行速度常设为6m/s，紧急情况可以提升为10m/s，对于长度为3000m皮带，最快可以5分钟完成单程巡检。

巡检过程中，洒水机器人自带的摄像机和热成像仪将全程工作，通过WIFI模块将视频画面以及皮带机托辊的温度分布云图同步传送沿途的WIFI基站，沿途的N个基站之间以桥接跳传形式传递WIFI信号，由于基站与环网连接，系统控制器可以从环网中读取视频画面和温度分布云图。其中温度分布云图用于判定出故障的托辊，系统控制器截取到该特定画面后上提出报警，系统控制器可以跟根据报警时间T1、巡检机器人速度V和出发时间计算T2出机器人位置(用距出发端距离L表示)。公式为：

L＝V*(T1-T2)

同时，摄像机提供的图像可以辅助更为精确判定故障点状况严重程度，且该图像可以保存在环网云端供日后调取。

洒水机器人自带的烟雾传感器将全程工作，探测到烟雾后，WIFI模块将报警信号传送沿途的WIFI基站，沿途的N个基站之间以桥接跳传形式传递WIFI信号，系统控制器可以从环网中读取到烟雾报警信号。

系统控制器可以根据任何途径得到的报警信号，经逻辑判断后下达多种洒水指令，包括沿途顺序洒水、定点洒水、直喷洒水、旋转洒水等。各指令可以组合下达。巡检机器人的电控部接到指令后，传递给洒水泵控制单元和云台控制单元，由水箱部负责执行动作。过程中巡检机器人的电控部可下达驱动指令给驱动部5动作，以配合沿途洒水。

巡检机器人配置漏电保护单元，负责对巡检机器人各部的电气安全监测。如果发生漏电事故，电控部可直接下达闭锁保护指令，切断巡检机器人自身电路，并向系统控制器传回漏电报警信号，由系统控制器下达指令关闭电缆控制开关，达到整个系统断电的目地。

其中，所述洒水泵控制单元包括水箱水位监测模块、以及与该水箱水位监测模块连接的洒水泵启停控制模块。

水箱水位监测模块负责对水箱水位的实时监测，发现水位低于预设值，则向主控制单元报警，由主控制单元下达补水指令，机器人自行回到到达端补水，洒水泵启停控制模块控制洒水真空泵为水箱补水，水箱水位监测模块监测到水位到达预设值时，则由主控制单元下达补水完成指令，洒水泵启停控制模块停止洒水真空泵补水，洒水机器人重新出发，全程无需人为参与。

本发明创造针对常见的皮带机的超温故障现象设计了整套的检测、逻辑判断、措施自动实施的系列动作，达到了对皮带机的全程、多维检测、无人值守保护，为数字化矿石所要达成的无人采煤奠定基础。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。