[发明专利]一种深部矿井环境监测机器人系统及监测方法

说明书

本发明公布了一种深部矿井环境监测机器人系统及监测方法，属于煤矿智能监测领域。该机器人系统包括环境监测机器人、环境监测机器人远程工作站和矿用无线通信网络。环境监测机器人远程工作站由矿用本安型计算机、显示器、操作台组成，环境监测机器人和环境监测机器人远程工作站通过矿用无线通信网络进行通信。环境监测机器人采用轮式智能小车结构，由小车车架、主控制器、驱动机构、温湿度传感器、气体检测传感器、激光雷达、TOF深度相机、障碍物传感器、变形扫描机构、RFID标签、ZigBee无线数传模块组成。本发明利用多传感器信息融合技术，集自主定位、自主避障、远程遥控、变形监测、环境参数监测功能于一体，具有体积小、功能全、行走灵活、操作简单、自动化程度高的特点，能够提高对煤矿复杂环境的认知，为煤矿高效安全生产提供保障。

技术领域

本发明涉及煤矿智能监测领域，尤其涉及一种深部矿井环境监测机器人系统及监测方法。

背景技术

随着我国采矿和支护技术的高速发展，越来越多的煤矿煤炭产量达到千万吨级别，由于产量的提升，煤矿井下相应的机电、运输、通信设备逐渐增大增多，因而井下的巷道、硐室的大小和数量也逐渐增加。除此之外，随着煤矿开采深度的增加，受到深部开采三高一扰动的影响，巷道围岩变形量增大、矿压显示剧烈、地温升高，作业环境恶化、瓦斯涌出量增大，因此，对于深部矿井温湿度、瓦斯浓度、巷道围岩变形量、机电设备状态的自主监测就显得非常重要。

现有的监测装置只能完成单一参数的测量，如果需要对煤矿各个区域都实现自动测量，需要布置多个监测点，操作复杂；对巷道围岩有破坏作用；无法回收监测装置，增加人力、物力成本。

发明内容

发明目的：为了克服上述背景技术中的不足，本发明提供了一种深部矿井环境监测机器人系统，能够实现无人自动监测，将温湿度监测、气体浓度监测、巷道和硐室变形监测集于一体，完成监测任务后能够进行回收。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括：一种深部矿井环境监测机器人系统以及采用环境监测机器人系统的监测方法。

一种深部矿井环境监测机器人系统包括：环境监测机器人、矿用无线通信网络和环境监测机器人远程工作站；所述环境监测机器人远程工作站由矿用本安型计算机、显示器、操作台组成，环境监测机器人和环境监测机器人远程工作站通过矿用无线通信网络进行通信。

所述的环境监测机器人包括：小车车架1、主控制器2、驱动机构3、温湿度传感器4、气体检测传感器5、激光雷达6、TOF深度相机7、障碍物传感器8、变形扫描机构9、充电电池10、RFID标签11和ZigBee无线数传模块12；

在小车车架1底部连接有底盘构成机器人主体，在底盘上连接有主控制器2和充电电池10；在小车车架1的底端连接有驱动机构3；在小车车架1的顶部和两侧安装有变形扫描机构9；

所述ZigBee无线数传模块12用螺栓紧固安装在环境监测机器人的右前部，用于将采集到的各项数据通过矿用无线通信网络传输到环境监测机器人远程工作站进行处理，ZigBee无线数传模块12需要与主控制器2相连；

所述RFID标签11用螺栓紧固安装在环境监测机器人的底部，用于环境监测机器人的自主定位；

所述激光雷达6、TOF深度相机7和障碍物传感器8用螺栓紧固安装在环境监测机器人的前方，用于实时探测环境监测机器人运动环境，为环境监测机器人路径规划以及自主避障提供数据支持；

所述温湿度传感器4用螺栓紧固安装在环境监测机器人尾部，用于实时监测各区域温湿度。

所述气体检测传感器5用螺栓紧固安装在环境监测机器人尾部，用于实时监测各区域气体浓度，包括氧气、瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等气体。