一种矿用带式输送机沿线自动巡检装置论文和设计-李现国

全文摘要

本实用新型涉及一种矿用带式输送机沿线自动巡检装置，包括：轨道装置、位置标记装置、无线供电装置、无线信号传输装置、巡检移动平台；所述巡检移动平台包括：运动装置、位置识别装置、检测装置、图像采集装置、报警装置、控制与通讯装置；所述巡检移动平台在所述轨道装置上移动，能够实时检测带式输送机沿线的行人和周围的环境信息，并通过所述无线信号传输装置与井上调度室实时通讯；本装置有效适应于矿用领域的特殊环境，提高了巡检自动化和智能化水平，降低了巡检人员的工作强度和安全风险，预防和减少了带式输送机沿线事故的发生，有效保障了工作人员的生命安全。

主设计要求

1.一种矿用带式输送机沿线自动巡检装置，其特征在于，包括：轨道装置，包含导轨体、吊架、齿轨；导轨体为轨道装置的主体部分，吊架用于将导轨体吊装在空中，齿轨固定于导轨体的底部；位置标记装置，均匀布设在导轨体上；无线供电装置，由无线供电发射端和无线供电接收端组成，无线供电发射端安装于导轨体的一侧，与导轨体的平面平行，无线供电接收端安装在巡检移动平台的背部，与无线供电发射端平行；无线信号传输装置，包括基站、基站发射天线、接收天线；巡检移动平台，由运动装置、位置识别装置、检测装置、图像采集装置、报警装置和控制与通讯装置组成，运动装置包括顶部支撑轮、侧轮、有齿驱动轮、驱动电机，位置识别装置用于检测与确定巡检移动平台在空间中的位置，检测装置包括拾音器、温度传感器、甲烷传感器、气体检测传感器，图像采集装置包括云台、旋转电机、摄像机、补光灯，报警装置包括LED旋转警示灯、扩音器，控制与通讯装置通过连接无线信号传输装置实现与井上调度室的实时通讯、并连接与控制巡检移动平台中的所有设备。

设计方案

1.一种矿用带式输送机沿线自动巡检装置，其特征在于，包括：

轨道装置，包含导轨体、吊架、齿轨；导轨体为轨道装置的主体部分，吊架用于将导轨体吊装在空中，齿轨固定于导轨体的底部；

位置标记装置，均匀布设在导轨体上；

无线供电装置，由无线供电发射端和无线供电接收端组成，无线供电发射端安装于导轨体的一侧，与导轨体的平面平行，无线供电接收端安装在巡检移动平台的背部，与无线供电发射端平行；

无线信号传输装置，包括基站、基站发射天线、接收天线；

巡检移动平台，由运动装置、位置识别装置、检测装置、图像采集装置、报警装置和控制与通讯装置组成，运动装置包括顶部支撑轮、侧轮、有齿驱动轮、驱动电机，位置识别装置用于检测与确定巡检移动平台在空间中的位置，检测装置包括拾音器、温度传感器、甲烷传感器、气体检测传感器，图像采集装置包括云台、旋转电机、摄像机、补光灯，报警装置包括LED旋转警示灯、扩音器，控制与通讯装置通过连接无线信号传输装置实现与井上调度室的实时通讯、并连接与控制巡检移动平台中的所有设备。

2.如权利要求1所述的一种矿用带式输送机沿线自动巡检装置，其特征在于，所述轨道装置采用单片轨作为导轨体。

3.如权利要求1所述的一种矿用带式输送机沿线自动巡检装置，其特征在于，所述位置标记装置为电子标签或多个磁块组成的位置编码块，位置识别装置为射频读卡器或霍尔传感器。

4.如权利要求1所述的一种矿用带式输送机沿线自动巡检装置，其特征在于，所述无线供电装置还包含与之相连的电量检测装置，电量检测装置用于检测巡检移动平台内部锂电池中的电量信息。

5.如权利要求1所述的一种矿用带式输送机沿线自动巡检装置，其特征在于，根据巡检区域的大小和实际任务的需求确定巡检移动平台的数量，巡检移动平台之间通过无线信号传输装置进行通讯连接，协同工作。

6.如权利要求1所述的一种矿用带式输送机沿线自动巡检装置，其特征在于，所述驱动电机为矿用本安型直流无刷减速电机，自带减速机，可以正反转，通过有齿驱动轮带动所述巡检移动平台在轨道装置中移动。

7.如权利要求1所述的一种矿用带式输送机沿线自动巡检装置，其特征在于，所述控制与通讯装置采用具备深度学习处理性能的嵌入式系统作为控制单元。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及监控系统技术领域，具体涉及一种矿用带式输送机沿线自动巡检装置。

背景技术

带式输送机具有运量大、运距远、能耗小等优点，广泛应用于煤炭、矿山、港口、电力、冶金、化工等领域。带式输送机作为煤矿领域的重要运输工具，在煤矿生产中具有举足轻重的地位，其运行安全关系着整个煤矿生产的安全。

在煤炭生产过程中，带式输送机作为重要的煤炭运输设备，应用十分广泛，然而在带式运输机运行过程中，容易发生托辊损坏、皮带断裂、纵撕、跑偏等事故，造成设备以及人员的重大损失。同时由于带式输送机沿线设备密集，空间狭窄，人员流动性较大，工作环境恶劣，照明差，不利于巡检人员巡视和及时发现问题，因此属于事故易发的高危区域。而且人在整个生产环节中处于弱势地位，极易受到外界伤害，因此有必要采取相应的技术手段保障人员的生命安全。目前广泛应用的矿用自动巡检装置存在应用时间短、功能不全、无法在线检测等问题，无法完全替代人工巡检方式对带式输送机沿线的实际情况进行识另和判断。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种矿用带式输送机沿线自动巡检装置，通过改进目前矿用自动巡检装置的不足，采用基于深度学习的行人检测技术、视频监控技术、音频监控技术、传感器测控技术、无线充电技术以及无线信号传输技术，实现了对带式输送机沿线行人及环境信息的实时监测，能够及时发现带式输送机工作过程中产生的问题，发现事故时能够及时报警处理，为带式输送机的安全生产提供保障。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：一种矿用带式输送机沿线自动巡检装置，包括：

轨道装置，所述轨道装置包含导轨体、吊架、齿轨；导轨体，所述导轨体为轨道装置的主体部分；吊架，所述吊架用于将导轨体吊装在空中；齿轨，所述齿轨固定于导轨体的底部；

位置标记装置，所述位置标记装置均匀布设在导轨体上；

无线供电装置，所述无线供电装置由无线供电发射端和无线供电接收端组成，无线供电发射端安装于导轨体的一侧，与导轨体的平面平行，无线供电接收端安装在巡检移动平台的背面，与无线供电发射端平行；

无线信号传输装置，所述无线供电装置包括基站、基站发射天线、接收天线；

巡检移动平台，所述巡检移动平台在轨道装置上移动，用于完成带式输送机沿线巡检的任务，巡检移动平台包括：

运动装置，所述运动装置包括顶部支撑轮、侧轮、有齿驱动轮、驱动电机；

位置识别装置，所述位置识别装置用于检测与确定巡检移动平台在空间中的位置；

检测装置，所述检测装置安装在巡检移动平台底部，包括拾音器、温度传感器、甲烷传感器、气体检测传感器；

图像采集装置，所述图像采集装置包括云台、旋转电机、摄像机、补光灯，主要用于行人检测；

报警装置，所述报警装置包括LED旋转警示灯、扩音器；

控制与通讯装置，所述控制与通讯装置通过无线信号传输装置与井上调度室实时通讯，并连接与控制巡检移动平台中的所有设备。

进一步的，所述轨道装置采用单片轨作为导轨体。

进一步的，所述位置标记装置为电子标签或多个磁块组成的位置编码块，位置识别装置为射频读卡器或霍尔传感器。

进一步的，所述无线供电装置还包含与之相连的电量检测装置，电量检测装置安装于巡检移动平台内部，用于检测巡检移动平台内部锂电池的电量信息。

进一步的，所述巡检移动平台能够根据实际任务需求布设多个同时工作，多个巡检移动平台之间通过无线信号传输装置进行通讯连接。

进一步的，所述驱动电机为矿用本安型直流无刷减速电机，自带减速机，可以正反转，通过有齿驱动轮带动巡检移动平台在轨道装置中移动。

进一步的，所述控制与通讯装置采用具备深度学习处理性能的嵌入式系统作为控制单元。

本实用新型的有益效果是：(1)所述轨道装置采用单片轨作为导轨体，单片轨易于折弯形成空间曲线，因此可根据现场的实际情况将导轨体加工成合适的形状，保证巡检移动平台始终处于最佳的巡检位置；(2)采用无线供电装置和电量检测装置，提高了井下充电的可靠性，同时巡检移动平台能够自动检测锂电池的剩余电量并自动充电，提高了巡检移动平台的工作时间；(3)采用基于深度学习的行人检测技术可实时检测视频图像中的行人及数量，并通过报警装置及时报警，能够有效保障人员的生命安全；(4)所述巡检移动平台同时携带多种检测装置，可同时检测多种环境信息，功能更全面；(5)所述巡检移动平台可同时多个协同工作，不仅可靠性更高，而且提高了检测效率。

附图说明

图1为本实用新型一种矿用带式输送机沿线自动巡检装置的结构示意图；

图2为本实用新型巡检移动平台侧面剖视图；

图3为本实用新型巡检移动平台俯视图；

图4为本实用新型巡检移动平台充电时无线供电装置的结构示意图。

图示说明：

1、导轨体；2、齿轨；3、巡检移动平台；4、带式输送机；5、基站；6、基站发射天线；7、接收天线；8、无线供电发射端；9、拾音器；10、温度传感器；11、甲烷传感器；12、气体检测传感器；13、工作指示灯；14、电源指示灯；15、信号指示灯；16、云台；17、旋转电机；18、可见光摄像机；19、补光灯；20、LED旋转警示灯；21、扩音器；22、位置识别块；23、顶部支撑轮；24、侧轮；25、有齿驱动轮；26、传动轴；27、驱动电机；28、轨道轮固定板；29、旋转轴；30、无线供电发射端控制板；31、无线供电发射线圈；32、开关电源；33、无线供电接收端控制板；34、锂电池；35、无线供电接收线圈；36、电量检测装置。

具体实施方式

下面结合附图阐述实用新型内容的具体实施方式。

如图1至图4所示，本实用新型一种矿用带式输送机沿线自动巡检装置，包括：轨道装置、位置标记装置、无线供电装置、无线信号传输装置、巡检移动平台。所述巡检移动平台包括：运动装置、位置识别装置、检测装置、图像采集装置、报警装置、控制与通讯装置。

在图1中，所述轨道装置由导轨体1、吊架、齿轨2组成。其中，所述导轨体1采用易于折弯形成空间曲线的单片轨组成，可根据工作现场的实际情况将导轨体1加工成合适的曲线形状，保证巡检移动平台3始终处于最佳的巡检位置；所述吊架用于将导轨体1吊装在空中，导轨体1通过轨道连接件与吊架相连，轨道连接件的一端与导轨体1通过焊接的方式连接以增大其连接强度，另一端与吊架连接固定，吊架上方与顶部固定设施相连，并根据实际情况，每隔一段距离设置一个吊架用于吊装导轨体1；所述齿轨2固定于导轨体1的底部，并通过焊接的方式固定，以增大其连接强度。

在图1中，所述位置标记装置由位置识别块22组成。位置识别块22安装在导轨体1上，且每隔一定距离在导轨体1上设置一个位置识别块22，或在重要位置如无线供电发射端8处设置位置识别块22，当巡检移动平台3在导轨体1上移动时，巡检移动平台3中的位置识别装置通过识别导轨体1上设置的位置识别块22，确定巡检移动平台3所处的位置，完成定位。其中，所述位置识别块22为电子标签或多个磁块组成的位置编码块，位置识别装置对应为射频读卡器或霍尔传感器。

在图1中，所述无线信号传输装置由基站5、基站发射天线6、接收天线7组成。其中，所述基站5布设在导轨体1一侧，通过线缆与基站发射天线6连接，实现基站5与基站发射天线6的通讯连接；通过线缆与井下的环网连接，实现基站5与井上调度室之间的网络通信。所述基站发射天线6安装在导轨体1上方，能够实现巡检移动平台3之间以及巡检移动平台3与基站5之间的无线通讯，并根据巡检移动平台3与基站5之间的距离以及基站发射天线6的信号传输范围确定基站发射天线6的安装数量及间距，实现无线网络的无缝隙覆盖。所述接收天线7安装在巡检移动平台3的顶部，能够实现巡检移动平台3与基站发射天线6之间的无线通讯，并通过巡检移动平台3中的信号指示灯15显示其工作状态，当正常工作时，蓝色指示灯常亮，当遇到故障时，蓝色指示灯闪亮。

在图1中，所述巡检移动平台3在导轨体1上移动，可多个巡检移动平台3同时工作，可提高所述一种矿用带式输送机沿线自动巡检装置巡检的可靠性和效率，且多个巡检移动平台3之间通过基站发射天线6进行通讯连接。巡检移动平台3可通过巡检移动平台3中的工作指示灯13显示其工作状态，当正常工作时，绿色指示灯常亮，当遇到故障时，绿色指示灯闪亮。

在图1中，所述巡检移动平台3中的检测装置由安装在巡检移动平台3底部的拾音器9、温度传感器10、甲烷传感器11、气体检测传感器12组成。其中，所述拾音器9用于检测声音信息，所述温度传感器10用于检测温度信息，所述甲烷传感器11用于检测甲烷的浓度信息，所述气体检测传感器12用于检测一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫气体的浓度信息。

在图1中，所述巡检移动平台3中的图像采集装置由云台16、旋转电机17、可见光摄像机18、补光灯19组成。所述图像采集装置采集到的图像主要用于进行实时行人检测。其中，所述可见光摄像机18和补光灯19安装在云台16中并设有保护壳，云台16通过旋转电机17固定在支撑杆上，并通过支撑杆固定于巡检移动平台3的下方。云台16通过巡检移动平台3中的控制与通讯装置或井上调度室的操作指令控制旋转电机17旋转以调整方向。可见光摄像机18用于采集带式输送机沿线的图像信息，并通过云台16调整图像采集的方向。补光灯19的方向与可见光摄像机18的图像采集方向一致，可根据环境自动调节其亮度或根据井上调度室的指令调节其亮度。

在图1中，所述巡检移动平台3中的报警装置由LED旋转警示灯20、扩音器21组成。当巡检移动平台3中的图像采集装置检测到行人或检测装置检测到异常时，可通过LED旋转警示灯20和扩音器21进行声光提示。其中，所述扩音器20也可根据要求播报井上调度室值班人员的喊话信息。

在图1中，所述巡检移动平台3中的控制与通讯装置主要由NVIDIA公司推出的嵌入式开发平台Jetson TX2组成，Jetson TX2是目前领先的低功耗嵌入式开发平台，标准功耗为7.5W，可为巡检移动平台3提供服务器级别的AI计算性能。其中，所述Jetson TX2搭载了由两颗64位ARM处理器组成的CPU集群，并搭配有NVIDIA Pascal架构的256核心的GPU，支持更大、更深、更复杂的深度神经网络；Jetson TX2支持硬件视频编码器和解码器，支持4K超高清分辨率，最多支持6颗摄像头；Jetson TX2包括一个音频处理引擎，全硬件支持多通道音频处理；Jetson TX2支持Wi-Fi、蓝牙无线连接以及千兆以太网基础。因此Jetson TX2能够实时处理本实用新型中由于采用的基于深度学习的行人检测技术、视频监控技术、音频监控技术、传感器测控技术、无线充电技术以及无线信号传输技术所带来大量数据信息，并连接与控制巡检移动平台3中的所有设备，并通过无线信号传输装置与井上调度室实时通讯。

在图2和图3中，所述巡检移动平台3中的运动装置由顶部支撑轮23、侧轮24、有齿驱动轮25、传动轴26、驱动电机27组成。其中，所述顶部支撑轮23位于巡检移动平台3顶部，且与导轨体1顶部贴合，用于支撑巡检移动平台3；所述侧轮24位于巡检移动平台顶部两侧，且与导轨体1两侧贴合，用于保持巡检移动平台3的运行状态；所述有齿驱动轮25与导轨体1底部的齿轨2相啮合，并通过传动轴26与驱动电机27相连；所述驱动电机27为矿用本安型直流无刷减速电机，自带减速机，可以正反转，通过传动抽26驱动有齿驱动轮25转动，带动所述巡检移动平台3在所述轨道装置中前后移动；所述巡检移动平台3顶部轨道轮固定板28的中部包含一个纵向旋转轴26，可使巡检移动平台3的运动装置适应不同弯曲程度的导轨体1。

在图4中，所述无线供电装置由无线供电发射端8和无线供电接收端组成。其中，所述无线供电发射端8为多个，并根据巡检移动平台3的巡检范围合理布设，均安装于导轨体1的一侧，与导轨体1的平面平行，并与井下的矿用电源通过线缆连接，由无线供电发射端控制板30、无线供电发射线圈31、开关电源32组成；所述无线供电接收端安装在巡检移动平台3的背部，与无线供电发射端8平行，由无线供电接收端控制板33、锂电池34、无线供电接收线圈35组成；所述无线供电装置还包含与之相连的电量检测装置36，电量检测装置36安装于巡检移动平台3内部并与内部锂电池34直接相连，用于检测锂电池34的电量。当锂电池34中的电量低于设定值时，巡检移动平台3中的控制与通讯装置控制巡检移动平台3移动至最近的无线供电发射端8处，当无线供电接收端和无线供电发射端8平行时，巡检移动平台利用驱动电机27制动并锁定，无线供电发射端8中的开关电源32自动开启，无线供电发射端控制板30将开关电源32输出的电能转换成振荡信号，并传送给无线供电发射线圈31产生交变磁场，利用磁场藕合的方式将能量进行非接触式传输给无线供电接收线圈35，在无线供电接收端控制板33的作用下将接收到电能转换成可供锂电池34充电的电能，当电量检测装置36检测到锂电池34充电完成时，控制与通讯装置控制驱动电机27动作，巡检移动平台3离开无线供电发射端8，继续巡检工作。所述巡检移动平台3可通过巡检移动平台3中的电源指示灯14显示其电量剩余状态，当锂电池34中的电量高于设定值时，黄色指示灯常亮，当锂电池34中的电量低于设定值时，黄色指示灯闪亮。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化从而可以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本实用新型的专利保护范围。

设计图

一种矿用带式输送机沿线自动巡检装置论文和设计

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