[发明专利]基于防爆无人机平台隧道瓦斯自动监测系统与方法

说明书

本发明公开了基于防爆无人机平台隧道瓦斯自动监测系统与方法，防爆无人机平台包括无人机及远程监测平台；所述飞行驱动单元利用危险距离感知模块实现了无人机的安全飞行，使无人机能够在隧道内安全距离条件下前进并准确的到达待监测位置；自动监测单元利用安装在无人机上的瓦斯浓度感知模块、影像采集模块实现对隧道内瓦斯浓度的监测及隧道内影像的拍摄并将采集的数据通过无线信号传输单元传输至远程监测平台；远程监测平台对无人机的运行状态进行控制并对采集的数据进行处理、对采集的图像进行识别，监测数据异常时进行报警；本发明提供的技术方案能够提高监测精度和效率，同时也能大大提高监测的安全性。

技术领域

本发明涉及隧道内瓦斯浓度自动监测技术领域，特别是涉及基于防爆无人机平台隧道瓦斯自动监测系统与方法。

背景技术

目前，公路、铁路建设在西部山岭地区掀起了新的建设高潮。其中很多工程都采用了隧道方案，但要穿过岩性软弱的煤系地区和赋存高压力的煤层瓦斯隧道比较多见。因此，在隧道建设施工过程中必须考虑瓦斯带来的不良影响。

一般来说，隧道内发生瓦斯灾害事故几率很小，但是一旦发生瓦斯爆炸或瓦斯突出事故，后果往往十分严重，将造成极大的生命财产损失和极恶劣的社会影响。近年来随着我国在煤系地层中隧道建设的不断增加，安全事故发生的频率也在相应的增加。

因此，瓦斯监测也成为现场监控量测中的重点。一般隧道瓦斯监测采用便携式瓦斯检测仪人工监测和瓦斯自动监测系统相结合的方式进行。但是在采用便携式瓦斯检测仪人工检测过程中面临着一些难题和潜在风险。一是瓦斯监测员需要手持便携式瓦检仪只能在有限空间内进行检测，由于高度的限制，存在一些死角未能检测到。二是在“一炮三检”过程中，尤其是掌子面放炮后，新成掌子面前有十多米的废渣区，若要完成掌子面瓦斯浓度检测，瓦斯监测员就必须攀爬穿过废渣到达掌子面前，此过程非常不便并存在安全风险。

另外，由于围岩的不稳定，瓦斯监测员贸然接近掌子面会对其生命安全造成极大的危险，不利于准确地检测断面拱顶的瓦斯浓度。采用传统的瓦斯自动监测系统也存在不足之处，一是瓦斯自动监测系统中的高精度瓦斯浓度传感器布置位置较为固定，欠缺灵活性，对一些监测“死角”无能为力，也不能对放炮后的新成掌子面进行及时监测。二是其反馈系统较为单一，不能有效地提供较为及时且有价值的参考和应对措施。

以上问题造成的瓦斯浓度漏检或误检都可能会成为发生瓦斯事故的隐患。为解决以上难题，急需一种能随时检测到隧道内任意位置瓦斯浓度并使监测结果更准确、更安全、更方便的瓦斯监测系统。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明目的之一是提供了基于防爆无人机平台隧道瓦斯自动监测系统，本发明基于防爆无人机平台的瓦斯监测系统，监测结果准确、安全性高、操作简单，能有效减小隧道内因瓦斯浓度变化而带来的潜在危险。

基于防爆无人机平台隧道瓦斯自动监测系统，所述防爆无人机平台包括无人机及远程监测平台；

所述无人机包括有自动监测单元、无线信号传输单元及飞行驱动单元；

所述飞行驱动单元利用危险距离感知模块实现了无人机的安全飞行，使无人机能够在隧道内安全距离条件下前进并准确的到达待监测位置；

所述自动监测单元利用安装在无人机上的瓦斯浓度感知模块、影像采集模块实现对隧道内瓦斯浓度的监测及隧道内影像的拍摄并将采集的数据通过无线信号传输单元传输至远程监测平台；

所述瓦斯浓度感知模块包括高精度瓦斯浓度传感器，所述高精度瓦斯浓度传感器的探头与无人机螺旋桨保持一定的安全距离；

所述远程监测平台对无人机的运行状态进行控制并对采集的数据进行处理、对采集的图像进行识别，监测数据异常时进行报警。