专利名称：煤矿井下火情监测机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种监测机器人，尤其是涉及一种煤矿井下火情监测机器人。
背景技术：
近年来，我国煤矿安全事故频发，造成了重大人员伤亡和巨大的经济损失，煤矿安全生产问题受到社会各界的关注，其中瓦斯爆炸是煤矿安全事故的一个重要方面。瓦斯爆炸就其本质来说，是一定浓度的甲烷和空气中的氧气在一定温度作用下产生的激烈氧化反应，瓦斯爆炸的条件是一定浓度的瓦斯、高温火源的存在和充足的氧气。
实际生产过程中，在加强通风与各项检查工作降低瓦斯浓度的同时，还需采取诸多防止瓦斯引燃的措施，如井口房、瓦斯抽放站及主要通风机房周围20m内禁止使用明火、使用安全照明灯、严格管理井下火区、严格执行放炮制度、严格掘进工作面的局部通风机管理工作、采用防爆性能优良的电气设备、防止机械摩擦火花等，以减小甚至杜绝瓦斯爆炸事故发生。虽然采取了上述诸多防止瓦斯引燃的措施，但实际生产时仍不可避免地会出现可能引起瓦斯爆炸的高温火源，如能在火源处于萌芽状态时将其熄灭，则将会有效减小甚至决绝煤矿瓦斯爆炸事故的发生概率。但是，现如今在煤矿井下作业环境中，安全监测系统还不够完善，所采用的火情监测系统形式较为单一，一般均由多个分别布设于煤矿井下巷道内的无线检测单元和布设于地面上的上位监控机组成，多个无线检测单元组成一个无线传感器网络。实际使用过程中，由于无线传感器网络的覆盖范围有限，因而存在监测数据不全面的情形；同时随着开采工作不断进行，需及时在新的开采区域布设无线传感器网络，因而现场工作量较大，所需投入的人力物力较多。综上，现有的煤矿井下火情监测系统存在现场工作量较大、人力物力较多、智能化程度较低、监测数据不全面等多种实际问题。发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种煤矿井下火情监测机器人，其结构简单、设计合理、操作简便且智能化程度高、使用效果好，能解决现有煤矿井下火情监测系统存在的现场工作量较大、人力物力较多、智能化程度较低、监测数据不全面等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种煤矿井下火情监测机器人，其特征在于:包括机器人本体、供所述机器人本体安装的行走底盘、对行走底盘进行驱动的电动行走驱动机构、安装在所述机器人本体内的电子线路板和由煤矿井下工作人员随身携带的手持式移动终端；所述电子线路板上设置有控制器二、GPS定位单元、前方障碍物检测单元、视频采集单元、对所述机器人本体的行走方向进行实时检测的方向检测单元和与控制器相接的无线通信模块二，所述GPS定位单元、前方障碍物检测单元、视频采集单元和方向检测单元均与控制器相接；所述电动行走驱动机构由控制器二进行控制且其与控制器二相接，所述行走底盘与电动行走驱动机构之间通过传动机构进行连接；所述手持式移动终端包括程序更新键、内部存储有多套机器人控制程序的数据存储单元、以无线通信方式与控制器二进行双向通信且能对控制器二内部控制程序进行实时更新的控制器一以及分别与控制器二相接的参数输入单元一、显示单元一和无线通信模块一，所述无线通信模块一与无线通信模块一的工作频段相同，所述控制器一通过无线通信模块一和无线通信模块二与控制器二进行双向通信，所述程序更新键和数据存储单元均与控制器一相接；所述控制器二通过无线通信模块二和无线通信模块三与布设于上位监控室内的上位监控机进行双向通信，所述无线通信模块二与无线通信模块三的工作频段相同，且无线通信模块三与上位监控机相接；所述控制器一通过无线通信模块一和无线通信模块三与上位监控机进行双向通信。上述煤矿井下火情监测机器人，其特征是:所述手持式移动终端还包括与控制器一相接的控制程序下载端口。上述煤矿井下火情监测机器人，其特征是:所述电子线路板上还设置有与控制器二相接的瓦斯浓度检测单元。上述煤矿井下火情监测机器人，其特征是:所述前方障碍物检测单元包括对所述机器人本体前方所存在障碍物的距离进行实时检测的距离检测单元、对所述障碍物的方位进行实时检测的方位检测单元和对所述障碍物的大小进行实时检测的障碍物大小检测单元，所述距离检测单元、方位检测单元和障碍物大小检测单元均与控制器二相接。上述煤矿井下火情监测机器人，其特征是:还包括安装在所述机器人本体上的自动排障机构，所述自动排障机构由控制器二进行控制且其与控制器二相接。上述煤矿井下火情监测机器人，其特征是:所述电子线路板上还设置有与控制器二相接的报警指示单元、参数输入单元二和显示单元二。本发明与现有技术相比具有以下优点:1、结构简单且电路设计合理，投入成本低，安装布设简便。2、电路简单且接线方便。3、使用操作简单且智能化程度高。4、使用效果好，实际使用过程中，本发明接受上位监控机或手持式移动终端的控制指令，并按照控制指令对自身行走路线进行调整，且行走过程中同步对巷道周侧的火情信息进行监测并将所监测信息同步传送至上位监控机，同时通过手持式移动终端可以对机器人内部控制程序进行实时更新，以满足不同的具体实际需求。实际使用过程中，本发明与现有煤矿井下安全监控系统相结合使用，能有效解决现有煤矿井下火情监测系统存在的现场工作量较大、人力物力较多、智能化程度较低、监测数据不全面等问题。5、实用价值高，并且节能环保。6、适用范围广且推广应用前景广泛。综上所述，本发明结构简单、设计合理、操作简便且智能化程度高、使用效果好，能有效解决现有煤矿井下火情监测系统存在的现场工作量较大、人力物力较多、智能化程度较低、监测数据不全面等问题。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明的电路原理框图。
附图标记说明:
1-行走底盘；2-电动行走驱动机构；3-控制器二 ；
4-GPS定位单元；5-前方障碍物检测单元；5_1_距离检测单元；
5-2-方位检测单元；5-3-障碍物大小检测单元；
6-方向检测单元；7-手持式移动终端；7-1-参数输入单元一；
7-2-控制器一 ；7-3-程序更新键；7_4_数据存储单元；
7-5-显示单元一 ；7-6-无线通信模块一；
7-7-控制程序下载端口 ；8-视频采集单元；
9-无线通信模块三；10-无线通信模块二 ；11-上位监控机；
12-瓦斯浓度检测单元；13-自动排障机构；
14-报 警指示单元；15-参数输入单元二；16-显示单元二。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括机器人本体、供所述机器人本体安装的行走底盘1、对行走底盘I进行驱动的电动行走驱动机构2、安装在所述机器人本体内的电子线路板和由煤矿井下工作人员随身携带的手持式移动终端7。所述电子线路板上设置有控制器二 3、GPS定位单元4、前方障碍物检测单元5、视频采集单元8、对所述机器人本体的行走方向进行实时检测的方向检测单元6和与控制器3相接的无线通信模块二 10，所述GPS定位单元4、前方障碍物检测单元5、视频采集单元8和方向检测单元6均与控制器3相接。所述电动行走驱动机构2由控制器二 3进行控制且其与控制器二 3相接，所述行走底盘I与电动行走驱动机构2之间通过传动机构进行连接。所述手持式移动终端7包括程序更新键7-3、内部存储有多套机器人控制程序的数据存储单元7-4、以无线通信方式与控制器二 3进行双向通信且能对控制器二 3内部控制程序进行实时更新的控制器一 7-2以及分别与控制器二 7-2相接的参数输入单元一 7-1、显示单元一 7-5和无线通信模块一 7-6，所述无线通信模块一7-6与无线通信模块一 10的工作频段相同，所述控制器一 7-2通过无线通信模块一 7-6和无线通信模块二 10与控制器二 3进行双向通信，所述程序更新键7-3和数据存储单元7-4均与控制器一 7-2相接。所述控制器二 3通过无线通信模块二 10和无线通信模块三9与布设于上位监控室内的上位监控机11进行双向通信，所述无线通信模块二 10与无线通信模块三9的工作频段相同，且无线通信模块三9与上位监控机11相接。所述控制器一 7-2通过无线通信模块一 7-6和无线通信模块三9与上位监控机11进行双向通信。
本实施例中，所述手持式移动终端7还包括与控制器一 7-2相接的控制程序下载端口 7-7。
同时，所述电子线路板上还设置有与控制器二 3相接的瓦斯浓度检测单元12。本实施例中，所述前方障碍物检测单元5包括对所述机器人本体前方所存在障碍物的距离进行实时检测的距离检测单元5-1、对所述障碍物的方位进行实时检测的方位检测单元5-2和对所述障碍物的大小进行实时检测的障碍物大小检测单元5-3，所述距离检测单元5-1、方位检测单元5-2和障碍物大小检测单元5-3均与控制器二 3相接。
同时，本发明还包括安装在所述机器人本体上的自动排障机构13，所述自动排障机构13由控制器二 3进行控制且其与控制器二 3相接。本实施例中，所述电子线路板上还设置有与控制器二 3相接的报警指示单元14、参数输入单元二 15和显示单元二 16。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
1.一种煤矿井下火情监测机器人，其特征在于:包括机器人本体、供所述机器人本体安装的行走底盘(I)、对行走底盘(I)进行驱动的电动行走驱动机构(2)、安装在所述机器人本体内的电子线路板和由煤矿井下工作人员随身携带的手持式移动终端(7);所述电子线路板上设置有控制器二(3)、GPS定位单元(4)、前方障碍物检测单元(5)、视频采集单元(8)、对所述机器人本体的行走方向进行实时检测的方向检测单元(6)和与控制器(3)相接的无线通信模块二(10)，所述GPS定位单元(4)、前方障碍物检测单元(5)、视频采集单元(8)和方向检测单元(6)均与控制器(3)相接；所述电动行走驱动机构(2)由控制器二(3)进行控制且其与控制器二(3)相接，所述行走底盘(I)与电动行走驱动机构(2)之间通过传动机构进行连接；所述手持式移动终端(7)包括程序更新键(7-3)、内部存储有多套机器人控制程序的数据存储单元(7-4)、以无线通信方式与控制器二(3)进行双向通信且能对控制器二(3)内部控制程序进行实时更新的控制器一(7-2)以及分别与控制器二(7-2)相接的参数输入单元一(7-1)、显示单元一(7-5)和无线通信模块一(7-6)，所述无线通信模块一(7-6)与无线通信模块一(10)的工作频段相同，所述控制器一(7-2)通过无线通信模块一(7-6)和无线通信模块二(10)与控制器二(3)进行双向通信，所述程序更新键(7-3)和数据存储单元(7-4)均与控制器一(7-2)相接；所述控制器二(3)通过无线通信模块二(10)和无线通信模块三(9)与布设于上位监控室内的上位监控机(11)进行双向通信，所述无线通信模块二(10)与无线通信模块三(9)的工作频段相同，且无线通信模块三(9)与上位监控机(11)相接；所述控制器一(7-2)通过无线通信模块一(7-6)和无线通信模块三(9)与上位监控机(11)进行双向通信。
2.按照权利要求1所述的煤矿井下火情监测机器人，其特征在于:所述手持式移动终端(7)还包括与控制器一(7-2)相接的控制程序下载端口(7-7)。
3.按照权利要求1或2所述的煤矿井下火情监测机器人，其特征在于:所述电子线路板上还设置有与控制器二(3)相接的瓦斯浓度检测单元(12)。
4.按照权利要求1或2所述的煤矿井下火情监测机器人，其特征在于:所述前方障碍物检测单元(5)包括对所述机器人本体前方所存在障碍物的距离进行实时检测的距离检测单元(5-1)、对所述障碍物的方位进行实时检测的方位检测单元(5-2)和对所述障碍物的大小进行实时检测的障碍物大小检测单元(5-3)，所述距离检测单元(5-1)、方位检测单元(5-2)和障碍物大小检测单元(5-3)均与控制器二(3)相接。
5.按照权利要求1或2所述的煤矿井下火情监测机器人，其特征在于:还包括安装在所述机器人本体上的自动排障机构(13)，所述自动排障机构(13)由控制器二(3)进行控制且其与控制器二(3)相接。
6.按照权利要求1或2所述的煤矿井下火情监测机器人，其特征在于:所述电子线路板上还设置有与控制器二(3)相接的报警指示单元(14)、参数输入单元二(15)和显示单元二 (16)。
全文摘要
本发明公开了一种煤矿井下火情监测机器人，包括机器人本体、行走底盘、电动行走驱动机构、电子线路板和手持式移动终端；电子线路板上设置有控制器二、GPS定位单元、前方障碍物检测单元、视频采集单元、方向检测单元和无线通信模块二；手持式移动终端包括程序更新键、内部存储有多套机器人控制程序的数据存储单元、以无线通信方式与控制器二进行双向通信且能对控制器二内部控制程序进行实时更新的控制器一以及参数输入单元一、显示单元一和无线通信模块一。结构简单、设计合理、操作简便且智能化程度高、使用效果好，能解决现有煤矿井下火情监测系统存在的现场工作量较大、人力物力较多、智能化程度较低、监测数据不全面等问题。
文档编号G08C17/02GK103147797SQ20111040446
公开日2013年6月12日 申请日期2011年12月7日 优先权日2011年12月7日
发明者周晓丽 申请人:西安扩力机电科技有限公司