[发明专利]矿山灾害预警、侦查和救援机器人集群系统及作业方法

说明书

本发明涉及一种矿山灾害预警、侦查和救援机器人集群系统及作业方法，包括井下超前探测机器人、井下侦查机器人、地表侦查探测机器人、空中探测机器人、井下救援机器人、地面控制站、远程指挥站，井下超前探测机器人包括多点旋转式探测组件、矩阵式超前探测模组，通过采用多点旋转式探测组件实现对矿山掘进面前端以及周围灾情参数的实时探测，配合发射不同频率波形的矩阵式超前探测模组，实现对定点探测区域的多频探测，探测精度更高，鲁棒性更强。集群式的各机器人配合地面控制站和远程指挥站，实现了对矿山的全方位立体系统探测、侦查和救援，矿山安全作业性更高、自动化程度更高，有利于降低甚至避免矿山灾害。

技术领域

本发明属于矿山开采设备技术领域，具体涉及一种矿山灾害超前预警、侦查和救援机器人集群系统及作业方法。

背景技术

我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤矿开采中瓦斯爆炸、涌水、火灾等事故频繁发生，严重危害工作人员生命安全、制约煤炭作业发展。在矿山作业时，如果能对矿山前方灾害进行超前探测将极大地减弱甚至避免灾害造成的人员伤亡和财产损失。矿山灾害发生后，目前的主要救援手段还是依赖人工救助，由于灾后环境复杂恶劣、空间狭窄、充满有毒和易燃易爆气体等，并且随时可能发生二次灾害，严重威胁救援人员生命安全，对抢夺矿井黄金救援时间提出巨大挑战。因此，研制适用于复杂恶劣环境的矿井探测机器人实现事故灾害后的快速侦察和探测以提高救援效率、抢夺救援时机并降低人员伤亡迫在眉睫。

当前现有的技术方案主要针对某一功能性的矿山安全作业，包括：采用井下探测装置进行常规的灾害监控、井下环境的监测等，由于技术原因，目前还尚未见到采用立体式的灾害预测、井下侦查以及救援的系统或装置。而采用部分系统化功能的矿山灾害超前预警系统，多采用固定式探头传感器的方法。

当前现有的技术方案主要针对某一功能性的矿山安全作业，包括：采用井下探测装置进行常规的灾害监控、井下环境的监测等，由于技术原因，目前还尚未见到采用立体式的灾害预测、井下侦查以及救援的系统或装置。而采用部分系统化功能的矿山灾害超前预警系统，多采用固定式探头传感器的方法。

例如，(1)在矿山灾害预警技术领域，申请号为201010136462.8的专利公开了一种远程控制矿井掘进工作面超前探测预报的系统及方法，申请号为201310045425.X的专利公开了掘进灾害超前探测系统及方法。(2)在井下侦查救援技术领域，申请号为201010146118.7的专利公开了矿用子母机器人救灾探测系统，申请号为201010237464.6的专利公开了矿井自主智能探测多机器人系统。(3)在矿山侦查探测系统技术领域，申请号为201610207904.0的专利公开了矿山隐蔽灾害实时主动探测与被动监测一体化系统及方法，申请号为201711436962.1 的专利公开了一种移动式电磁辐射定位探测及预警矿山动力灾害的方法等。

矿山灾害预警、井下侦查以及灾害救援的装置或技术手段单一，无法实现联合部署作业，极大地阻碍着我国矿山开采的自动化和智能化水平，同时也威胁着我国采矿业的安全生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿山灾害预警、侦查和救援机器人集群系统，本发明另一目的在于提供该矿山灾害预警、侦查和救援机器人集群系统的作业方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：矿山灾害预警、侦查和救援机器人集群系统，包括井下超前探测机器人、井下侦查机器人、地表侦查探测机器人、空中探测机器人、井下救援机器人、地面控制站、远程指挥站，井下超前探测机器人、井下侦查机器人、地表侦查探测机器人、空中探测机器人、井下救援机器人均与地面控制站无线通讯连接，地面控制站与远程指挥站无线通讯连接。