王 歡

（南京工程學(xué)院，機械工程學(xué)院，江蘇 南京 210043）

礦山的安全巡檢工作一直是礦山工作中最重要的環(huán)節(jié)，從排水系統(tǒng)到開采系統(tǒng)，從電力問題到礦外環(huán)境，礦山的安全巡檢人員每天需要花費大量的時間和人力物力投入檢查過程中，巡檢人員每天定時檢查整個礦山的整體運行情況，特別是對于一些關(guān)鍵設(shè)備，如輸送設(shè)備，排水系統(tǒng)等[1]。人工巡檢的形式雖然可以最大可能的排查礦山工作存在的問題，但是人工的工作量非常大，并且也容易造成人員的浪費。因此現(xiàn)今的礦用智能巡檢機器人的出現(xiàn)和應(yīng)用能夠有效的保證日常安全排查工作正常進行同時科學(xué)化的系統(tǒng)管理情況，能夠避免人力物力的浪費。機器人的巡檢能力也超過人工。礦山巡檢機器人具備了較強的硬件技術(shù)，能夠保障礦山的安全生產(chǎn)，避免浪費，同時也實現(xiàn)了數(shù)字化、現(xiàn)代化的礦山工作管理模式。

1 智能巡檢機器人關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計

該智能巡檢機器人從整體結(jié)構(gòu)來看，質(zhì)量和體積適中，整體材料與傳統(tǒng)機器人一樣，為適應(yīng)礦山工作的特殊性，因此材料具有一定的防爆炸性能。外部的硬件設(shè)備主要包括了信息收集系統(tǒng)和監(jiān)控攝像系統(tǒng)，這是該機器人的關(guān)鍵裝備。整體如圖1所示。

在巡檢過程中兩個系統(tǒng)相輔相成，首先數(shù)據(jù)檢測收集是機器人正常運行的基礎(chǔ)。所有設(shè)備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)都是來自數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)，電腦錄入設(shè)備在正常運轉(zhuǎn)情況下的基礎(chǔ)數(shù)值，之后在機器人巡檢的過程中會通過監(jiān)控設(shè)備掃描各設(shè)備運行情況的同時，再將具體時間內(nèi)設(shè)備的具體數(shù)值錄入[2]，并核對運轉(zhuǎn)是否正常。通過每日每段時間的巡檢，對具體設(shè)備都有一整套數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，此技術(shù)將不斷提升使用此設(shè)備的企業(yè)對于這一設(shè)備性能的進一步了解和提升。

圖1 礦用智能巡檢機器人整體結(jié)構(gòu)

監(jiān)控攝像系統(tǒng)通過紅外線裝置及時掃描處理所看到的礦山各個設(shè)備運作情況和性能，除了攝像機之外，還有溫度濕度傳感器，傳感器的另一端與煙霧和響鈴報警器相連。核心裝備以傳感器和報警器為主，傳感器接收到的具體數(shù)值一旦超出了正常數(shù)值，報警器會立刻開始運作，及時將存在的危險情況反饋給礦山的后臺系統(tǒng)。以這兩個關(guān)鍵技術(shù)為主要內(nèi)容的巡檢機器人必備地理信息技術(shù)和圖像識別技術(shù)，并且傳感技術(shù)和無線通訊技術(shù)是該機器人的技術(shù)要求。及時的巡檢和掃描是對各設(shè)備和開采環(huán)境狀況的預(yù)估，傳感器真正能夠達到的目的在于提前預(yù)警和及時的處理。機器人將采用礦用本安型紅外溫度傳感器，最快速度的監(jiān)測到表面溫度，并且以保護機器人和設(shè)備為出發(fā)點，實現(xiàn)無接觸無磨損。

全方位的傳感器監(jiān)測能夠?qū)⒖床灰娒坏降目諝猸h(huán)境變得可視化、而且機器人與技術(shù)人員實現(xiàn)了聯(lián)動合作。巡檢機器人的并不是孤立的活動個體，而是在人工可操作可控制的條件下為人工服務(wù)的科學(xué)工具。在連接了礦山的整體電路之后，機器人可以根據(jù)實際操作的具體情況避免檢測并沒有在使用的設(shè)備和礦井。該機器人的充電技術(shù)將與礦山的電路相結(jié)合，實現(xiàn)自動充電技術(shù)，由于機器人可能會在礦山的地下進行巡檢工作，為了安全起見，充電盡可能的避免了人工運載機器人到地上充電的情況，而是以傳感器為基礎(chǔ)，及時在機器人電力不足的時候發(fā)出警報，連接礦山電路系統(tǒng)，及時充電。

2 實驗論證分析

圖2 實驗對比結(jié)果

為保證本文設(shè)計的智能巡檢機器人在實踐操作中的有效性，進行實驗論證，實驗以該機器人的數(shù)據(jù)定位速度和圖像形成的誤差范圍作為研究主體，對本文所涉及的巡檢機器人的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)和攝像傳感系統(tǒng)做實驗，并與傳統(tǒng)人工巡檢的數(shù)據(jù)定位速度作對比分析，結(jié)果如圖2所示。

由圖2中所示，通過數(shù)據(jù)定位速度對比圖可發(fā)現(xiàn)，該礦用智能機器人的數(shù)據(jù)定位速度比人工更快速，更便捷。在實踐操作中，機器人的數(shù)據(jù)定位是以數(shù)據(jù)收集信息系統(tǒng)為核心，沿礦山電路為數(shù)據(jù)測量的路線，與人工相比減少很多不必要的數(shù)據(jù)信息收集量。由圖像的誤差范圍結(jié)果圖可知，該智能巡檢機器人在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為圖像的反饋中，誤差范圍較小。在實踐操作中，圖像采集系統(tǒng)是以紅外線為核心技術(shù)，減小了誤差，并且傳感器的無線電通訊技術(shù)，及時的反饋到技術(shù)人員所操作的工控機顯示器中，通過長期的巡檢是能夠幫助建立完善的圖像成形系統(tǒng)。

3 結(jié)語

該礦用智能巡檢機器人的關(guān)鍵技術(shù)能夠滿足礦山地下較為惡劣的環(huán)境要求，對基礎(chǔ)設(shè)備的水泵電機、傳送帶等完成日常的巡檢工作。

以數(shù)據(jù)檢測收集和工控機為關(guān)鍵技術(shù)，能夠完善礦山的整體數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，并且避免了人力的浪費。其中較為靈敏的預(yù)警系統(tǒng)和處理設(shè)備問題的能力有效的減少了傳統(tǒng)巡檢過程中人員傷亡的情況，該機器人的廣泛應(yīng)用能夠讓礦山安全管理實現(xiàn)科學(xué)化、系統(tǒng)化。