一种井下多功能安全巡检系统

1.本实用新型涉及矿山安全监控领域，具体说是一种井下多功能安全巡检系统。


背景技术：

2.煤矿井下安全始终是煤矿开采作业过程中绕不开的重要课题之一。在日常的生产过程中，井下设备、各类管线的正常运行，以及矿井从业人员的规范操作都切实关乎到整个煤矿系统的平稳运行，只有在确保各子系统都安全运行的前提下才能够产生良好的经济效益。
3.通过分析近些年来国内所发生的煤矿事故发现，其中鲜有因不可抗力（如地震等自然灾害）诱发的事故，而大多是因为井下从业人员的违规行为或是井下设备的不安全状态未被及时处理才产生了严重的后果。现有的井下安全检测手段多为人工巡检、在线巡检或是简易传感器检测，其中人工巡检劳动强度大、巡检效率低，很容易忽视潜在的安全隐患；在线监控是监控人员依靠观察井下预置静态摄像头回传画面来排查安全隐患的方式，该方式存在投入成本高、维护效率低、覆盖面积小、视觉盲区多、监控员易疲劳等问题；井下简易传感器则存在着测量数据不够全面，测量范围小等局限。
4.为此，针对井下矿工违规行为、仪器设备故障、井下瓦斯泄露等各种潜在的安全隐患，亟需一种具备高可靠性的多功能巡检系统检测上述隐患，尽早对潜在的安全隐患进行预警，同时节省人力资源，保障企业的生产安全和矿工的生命安全。


技术实现要素：

5.本实用新型针对以上问题，提出了一种井下多功能安全巡检系统，对井下可能出现的各种人员、设备与环境的安全隐患进行巡检和及时预警，保障企业的生产安全和矿工的生命安全。
6.本实用新型的技术方案为：所述巡检系统包括轨道组件以及在轨道组件上往复行走的多功能巡检车，所述多功能巡检车包括行走组件、综合图像采集组件、气体检测组件、通信组件与供电组件，通过行走组件实现多功能巡检车在轨道组件上的往复行走，通过综合图像采集组件、气体检测组件采集图像以及瓦斯浓度，并通过通信组件收发信号；通过供电组件为行走组件、综合图像采集组件、气体检测组件、通信组件供电。
7.进一步的，所述轨道组件包括可调钢索支撑臂4以及钢索8，所述可调钢索支撑臂4通过l型钢板2与井下洞壁固定相连；
8.所述可调钢索支撑臂4由可拆卸相连接的上臂和下臂组成，所述上臂的底端和下臂的顶端之间通过螺栓5进行固定，所述下臂的底端具有钢索爪6，通过钢索爪6夹持所述钢索8。
9.进一步的，所述l型钢板2的顶部开设有多个圆孔1，将铆钉穿过圆孔1打入井下洞壁；所述l型钢板2的侧边还开设有多个安装孔3，所述安装孔3呈环形阵列分布，所述可调钢索支撑臂4的顶部通过两个对角螺栓与多个安装孔3中的两个固定相连。
10.进一步的，所述行走组件包括巡检车架10、电动机挡板13以及固定连接在电动机挡板13背面的行走动力电机，所述巡检车架10连接有两个位于钢索上下两侧的车轮固定板12，所述车轮固定板12在两端分别设置有与其转动连接的巡检车轮9，所述巡检车轮9与钢索8相接触；
11.所述电动机挡板13在正面与巡检车架10相连，背面与行走动力电机相连，所述行走动力电机与至少一个巡检车轮9的中心轴保持联动，从而通过行走动力电机带动至少一个巡检车轮9旋转。
12.进一步的，所述供电组件包括电池19以及电池固定框18，所述电池固定框18固定连接在巡检车架10以及电动机挡板13之下，并且所述电池19的四周由四块可拆卸连接在电池固定框18的防爆挡板包裹。
13.进一步的，所述综合图像采集组件包括固定连接在电池固定框18之下的透明防爆盒20以及容置在透明防爆盒20之内的中央处理硬件盒23、数字摄像头27、红外摄像头28；
14.所述透明防爆盒20由多块透明防爆板紧密拼合而成；所述中央处理硬件盒23固定连接在电池固定框18的底面上，并与电池19相连接；
15.所述中央处理硬件盒23的底部固定连接有两个所述驱动电机24，而所述中央处理硬件盒23的下方则设有旋转座29以及旋转环30，所述旋转座29可旋转的连接在支撑柱22上，所述支撑柱22的底端固定连接在透明防爆盒20的底部，所述旋转座29呈上小下大的阶梯轴状，所述旋转环30套在旋转座29的上部；
16.两个驱动电机24的输出轴26上都固定连接有传动齿轮25，所述旋转座29以及旋转环30的顶面上则分别固定连接有锥齿轮21，两个传动齿轮25分别与两个锥齿轮21啮合，从而通过两个驱动电机24独立的驱动旋转座29、旋转环30做旋转运动；
17.所述数字摄像头27固定连接在旋转座29上，所述红外摄像头28固定连接在旋转环30上。
18.进一步的，所述气体检测组件包括支撑框架15以及瓦斯浓度传感器16，所述支撑框架15固定连接在巡检车架10和电池固定框18之间，所述瓦斯浓度传感器16固定连接在支撑框架15中，并与电池19及中央处理硬件盒23相连。
19.进一步的，所述通信组件包括与中央处理硬件盒23相连的防爆天线17。
20.本实用新型具有的有益效果为：本实用新型将钢索通过可调节钢索支撑臂固定在井下洞壁上，因而可根据井下空间灵活地布置钢索位置，以求让多功能巡检车在狭小的井下空间内巡视不会受阻；多功能巡检车在井下巡逻过程中可以同时对瓦斯浓度信息、360
°
图像信息和红外温度信息进行采集，如果发现局部瓦斯浓度异常、井下从业人员有危险行为、体温异常、井下设备温度异常等安全隐患会将安全报警信号及时传到后台监控室，同时多功能巡检车的图像采集组件支持定向调节，在锁定安全隐患区域后可以多角度对目标区域进行扫描，从而可以对安全隐患有更全面的认识，也便于安全人员及时处置，保障矿工生命安全和降低企业经济损失。
附图说明
21.图1为本案中轨道组件可调钢索支撑臂的结构示意图，
22.图2为本案的结构示意图，
23.图3为本案中综合图像采集组件内部的结构示意图。
24.图例说明：
25.1-圆孔，2-l型钢板，3-侧边环形圆孔，4-可调钢索支撑臂，5-螺栓，6-钢索爪，7-多功能巡检车，8-钢索，9-巡检车轮，10-巡检车架，11-车轮防脱板，12-车轮固定板，13-电动机挡板，15-支撑框架，16-瓦斯浓度传感器，17-防爆天线，18-电池固定框，19-电池，20-透明防爆盒，21-锥齿轮，22-支撑柱，23-中央处理硬件盒，24-驱动电机，25-传动齿轮，26-输出轴，27-数字摄像头，28-红外摄像头，29-旋转座，30-旋转环。
具体实施方式
26.为能清楚说明本专利的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本专利进行详细阐述。
27.本实用新型如图1-3所示，所述巡检系统包括轨道组件以及在轨道组件上往复行走的多功能巡检车7，所述多功能巡检车7包括行走组件、综合图像采集组件、气体检测组件、通信组件与供电组件。
28.关于轨道组件
29.所述轨道组件包括可调钢索支撑臂4以及钢索8，所述可调钢索支撑臂4通过l型钢板2与井下洞壁固定相连，所述l型钢板2的顶部开设有多个圆孔1，将铆钉穿过圆孔1打入井下洞壁；所述l型钢板2的侧边还开设有多个安装孔3，所述安装孔3呈环形阵列分布，所述可调钢索支撑臂4的顶部通过两个对角螺栓与多个安装孔3中的两个固定相连，从而在安装之初，即实现了可调钢索支撑臂4和l型钢板2之间夹角的设定。
30.所述可调钢索支撑臂4由可拆卸相连接的上臂和下臂组成，所述上臂的底端和下臂的顶端之间通过螺栓5进行固定，从而在安装之初，即实现了上臂和下臂之间夹角设定。所述下臂的底端具有钢索爪6，通过钢索爪6夹持所述钢索8，最终，即在井下巷道的有限空间内实现轨道的灵活部署。
31.关于行走组件
32.所述行走组件包括巡检车架10、电动机挡板13以及固定连接在电动机挡板13背面的行走动力电机，所述巡检车架10连接有两个长短不一且位于钢索上下两侧的车轮固定板12，所述车轮固定板12在两端分别设置有与其转动连接的巡检车轮9，所述巡检车轮9与钢索8相接触，并且巡检车轮9上还固定安装有搭接在钢索8上的车轮防脱板11，从而保证车轮在高速旋转过程中始终牢牢卡在钢索上；
33.所述电动机挡板13在正面与巡检车架10相连，背面与行走动力电机相连，所述行走动力电机与至少一个巡检车轮9的中心轴保持联动，从而通过行走动力电机带动至少一个巡检车轮9旋转，进而为多功能巡检车7的行走提供动力输出。
34.关于供电组件
35.所述供电组件包括电池19以及电池固定框18，所述电池固定框18固定连接在巡检车架10以及电动机挡板13之下，并且所述电池19的四周由四块可拆卸连接在电池固定框18的防爆挡板包裹，从而既能满足井下防爆要求，又能方便维护人员快速更换电池；
36.通过所述电池19为动力电机14、驱动电机24、中央处理硬件盒23、防爆天线17、瓦斯浓度传感器16提供电力。
37.关于综合图像采集组件
38.所述综合图像采集组件包括固定连接在电池固定框18之下的透明防爆盒20以及容置在透明防爆盒20之内的中央处理硬件盒23、数字摄像头27、红外摄像头28；
39.所述透明防爆盒20由多块透明防爆板紧密拼合而成，能够保证该组件处在一气密性良好的防爆盒之中，以防止在井下达到瓦斯爆炸极限的气体环境中因为工作产生的静电引发爆炸；
40.所述中央处理硬件盒23内含电源管理芯片、射频芯片、气体传感器处理芯片、图像处理芯片，能够对整个巡检系统的各项功能提供算力支持；所述中央处理硬件盒23固定连接在电池固定框18的底面上，并与电池19相连接；
41.所述中央处理硬件盒23的底部固定连接有两个所述驱动电机24，而所述中央处理硬件盒23的下方则设有旋转座29以及旋转环30，所述旋转座29可旋转的连接在支撑柱22上，所述支撑柱22的底端固定连接在透明防爆盒20的底部，所述旋转座29呈上小下大的阶梯轴状，所述旋转环30套在旋转座29的上部；
42.两个驱动电机24的输出轴26上都固定连接有传动齿轮25，所述旋转座29以及旋转环30的顶面上则分别固定连接有锥齿轮21，两个传动齿轮25分别与两个锥齿轮21啮合，从而通过两个驱动电机24独立的驱动旋转座29、旋转环30做旋转运动；
43.所述数字摄像头27固定连接在旋转座29上，所述红外摄像头28固定连接在旋转环30上，使得两个锥齿轮21的转动会直接作用于摄像头，对其位置进行精准控制，从而分别进行两种不同的拍摄任务。
44.关于气体检测组件
45.所述气体检测组件包括支撑框架15以及瓦斯浓度传感器16，所述支撑框架15固定连接在巡检车架10和电池固定框18之间，所述瓦斯浓度传感器16固定连接在支撑框架15中，并与电池19及中央处理硬件盒23相连，从而将采集到的数据传输到中央处理硬件盒23里处理。
46.关于通信组件
47.所述通信组件包括与中央处理硬件盒23相连的防爆天线17，所述中央处理硬件盒23里的射频芯片产生电磁信号，通过防爆天线17发射出去。
48.本实用新型具体实施途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。