[发明专利]一种输煤皮带巡检机器人及运行异常识别方法

说明书

本发明提出一种输煤皮带巡检机器人及检测方法，所述机器人由红外传感器、可见光传感器、声音传感器、激光传感器、机器人控制电路、24V直流稳压电源组成，可将各种传感器采集回来的信息(红外、图像、声音、激光等)进行计算处理，并将结果直观的呈现在监控人员面前，并对异常结果进行报警，实现自动巡检；所述运行异常识别方法在收集大量煤粉堆积量异常、煤粉温度异常、声音异常等实际样本数据的基础上，对数据进行特征提取，并通过主成分分析方法对特征信息进行降维，再利用k近邻法训练分类器，实现输煤皮带异常状态的识别。本发明能够替代运行人员对输煤皮带进行巡检，在减轻巡检人员工作量的同时保证输煤皮带的稳定运行，从而提高生产效率。

技术领域

本发明涉及一种输煤皮带巡检机器人及运行异常识别方法，属于输煤皮带故障检测技术领域。

背景技术

输煤皮带在煤炭生产、火力发电、钢铁制造及其他工业生产中有着广泛的应用，相对于其他运输设备，输煤皮带具有结构简单、稳定性高、运输量大、维护方便等优点，是工业生产过程中的重要设备。

随着输煤皮带传输距离的加长，传输容量的增大和传输速度的提高，输煤皮带在运行过程中存在的跑偏、堆料、撒料、撕裂、打滑、轴承异常、异物掉落、输煤设备故障、局部区域温度过高等问题日益凸显。输煤皮带的巡检工作量和巡检人员人难以进入的输煤段增加，输煤皮带的自动巡检及其故障诊断成为研究的热点。传统的输煤皮带故障检测手段是将传感器检测和人工巡检相结合，传感器检测到某一项参数超过阈值时报警。但是这种检测方式准确度较低，也无法检测较为复杂的故障。

故本发明提出一种输煤皮带巡检机器人及运行异常识别方法，以替代运行人员对输煤皮带进行巡检。该巡检机器人配备多个传感器，可以检测输煤皮带的多个运行参数，并将多个传感器采集到的信息结合，判断输煤皮带的故障类型。

发明内容

一种输煤皮带巡检机器人，其特征在于：所述巡检机器人包括红外传感器、可见光传感器、声音传感器、激光传感器、机器人控制电路，24V直流稳压电源；机器人控制电路通过SPI通讯接口与红外传感器相连接，机器人控制电路通过RS485通讯接口与激光传感器相连接，机器人控制电路通过I2C通讯接口与声音传感器相连接，机器人控制电路通过100M以太网接口与可见光传感器相连接；24V直流稳压电源分别与机器人控制电路、红外传感器、可见光传感器、声音传感器、激光传感器相连接；机器人控制电路从红外传感器、可见光传感器、声音传感器、激光传感器中获取现场信息，并进行计算处理，实现异常识别的功能；

所述红外传感器，由场镜、光电型红外感光阵列、恒流偏置放大电路、AD转换采集电路、SPI通讯接口构成；场镜与光电型红外感光阵列相连接；光电型红外感光阵列与场镜相连接，还与恒流偏置放大电路相连接；恒流偏置放大电路与光电型红外感光阵列相连接，还与AD转换采集电路相连接；AD转换采集电路与恒流偏置放大电路相连接，还与SPI通讯接口相连接；SPI通讯接口与AD转换采集电路相连接，还与所述机器人控制电路相连接；

所述场镜焦距为50mm；所述光电型红外感光阵列分辨率为320×240；红外光通过场镜后在光电型红外感光阵列上成像，使光电型红外感光阵列的电导发生变化，生成相应的电信号，该电信号经过恒流偏置放大电路处理后转换为0到12V的模拟信号，AD转换采集电路将该模拟信号转换为十二位的数字信号，该数字信号通过SPI通讯接口输出，实现红外测量功能；

所述可见光传感器，包括光学镜头、CMOS感光阵列、模拟信号处理电路、AD转换电路、数字信号处理电路、100M以太网接口；光学镜头与CMOS感光阵列相连接；CMOS感光阵列与光学镜头相连接；还与模拟信号处理电路相连接；模拟信号处理电路与CMOS感光阵列相连接，还与AD转换电路相连接；AD转换电路与模拟信号处理电路相连接，还与数字信号处理电路相连；数字信号处理电路与AD转换电路相连接，还与100M以太网接口相连接；100M以太网接口与数字信号处理电路相连接，并与所述机器人控制电路相连；