一种基于无人机探测的井下巷道全空间信息感知装置及方法
技术领域
本发明涉及一种基于无人机探测的井下巷道全空间信息感知装置及方法。
背景技术
对矿井巷道内有害气体及巷道变形量的日常监测对于矿井的安全生产具有重要意义。由于井下巷道地形复杂，不同位置与结构均有着很大的差别，因此需要对巷道进行多方位的及时准确地检测。
在现有的技术条件中，对井下巷道的检测大多为人工检测，人工检测具有一定的危险性，而且投入的资源也比较多，工作的效率比较低。而无人机的发展正好能够有效地辅助工作人员进行工作。无人机探测井下巷道能有很多优点：其一能够提高工作效率节省人力资源；其二无人机探测巷道内的数据测量比较全面，检测的仪器比较精准快速，所用探测摄像头能够进行多角度探测，对前方和侧方同时进行探测比人工探测的更加全面并且效率提高；其三信息综合整理平台能够把多种信息整合分类存储记忆，并且当触发阈值时能够进行快速报警，有利于工作人员快速处理。这种装置能够方便及时掌握巷道全空间的实时信息。
发明内容
本发明公开了一种基于无人机探测的井下巷道全空间信息感知装置及方法，所述的基于无人机探测的井下巷道全空间信息感知装置，包括无人机本体、动力装置、探测装置、散热装置、固定架、信息处理平台。动力装置包括无刷电机、电调、减速器。探测装置包括红外传感器，CO传感器、瓦斯传感器、粉尘传感器，且都位于一个探测盒中。散热装置包括散热管、散热孔。信息处理平台包括操作系统，信息处理系统，预警系统。该发明通过无人机本体与安装在其上的驱动装置、探测装置、散热装置、固定架以及地面的信息处理平台相互配合，可以对巷道全空间的风速、瓦斯浓度、CO浓度、粉尘浓度、巷道顶板变形量进行检测，同时当变形量或者浓度超标时会进行预警，达到了快速实时了解全巷道空间的信息的作用。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明公开了一种基于无人机探测的井下巷道全空间信息感知装置及方法，其特征在于：所述一种基于无人机探测的井下巷道全空间信息感知装置包括；
无人机本体、动力装置、探测装置、散热装置、固定架、信息处理平台。所述固定架安装在无人机本体底部，所述驱动装置与无人机的螺旋桨之间通过电线相连接，所述探测装置安装在探测盒内，其内含有多种传感器，所述散热装置附着在探测盒上，其含有散热孔和散热管其材料为隔热材料，所述信息处理平台具有存储记忆、信息整合的功能，其含有信号接收装置能够接收无人机各类传感器发出的各类信号，所述蓄电池为无人机提供电力支持，所述遥控器用来操控无人机走向、速度。
优选地，所述无人机本体带有4k高清摄像头，并有锂聚合物蓄电池，外壳均采用防爆、轻便材料来进行井下作业。
优选地，所述动力装置含有无刷电机、电调、减速器，减速器输出轴与电机齿轮中心固定连接，通过电调和无刷电机的配合来调节转速，从而调节速度。
优选地，所述探测装置包括风速传感器、红外传感器，CO传感器、瓦斯传感器、粉尘传感器，且都位于一个探测盒中，风速传感器固定安装在探测盒通风口处，风速传感器采用型号为F6000风速传感器，其具有稳定可靠、超快响应、高灵敏度、抗电磁干扰的优点，将其预警范围调至为采煤工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷风速为0.25-4m/s，掘进中的岩巷风速为0.15-4m/s，其他通风人行巷道最低风速为0.15m/s，当检测数据大于等于安全管理规定范围时会触发报警。红外传感器与无人机4k摄像头相连接，能够拍摄巷道照片，同时有距离感知功能，当无人机与巷道距离过近时会触发碰撞反馈便于及时调整飞行姿态。一氧化碳传感器为型号为ZE07-CO，具有恢复时间快、高灵敏度、低消耗、稳定性强，抗干扰能力强的优点，将其预警范围调至为CO浓度不能超过24ppm，超出其范围时会触发报警系统。瓦斯传感器用型号为MH-741A，其具有响应时间快、低功耗、使用寿命长的优点，将其预警范围调至为瓦斯浓度不得超过2%，当其超出范围时会触发报警系统。粉尘传感器采用ZH03A激光粉尘传感器，该型号具有实时响应、数据准确、低功耗的优点，将其预警范围调至为粉尘浓度不能超过100微克/立方米，当检测其浓度超出这个范围时会触发报警系统。
优选地，所述信息处理平台能够接收无人机内传感器发出的各类信号并进行信息整合，存储，然后此平台具有报警系统，若所测量超出其范围将会触发报警系统。
本发明公开了一种基于无人机探测的井下巷道全空间信息感知装置及方法，应用上述装置，其包括以下几个步骤：
a、在探测前对无人机、传感器及地面信息处理平台各项性能进行调试。
b、对传感器的检测范围调至煤矿安全规定的范围。
c、将无人机从副井进入矿井，对矿井下进风巷、上山、下山、区段运输巷、采区巷道、区段回风巷等回路上的甲烷、CO和粉尘的浓度进行检测。
d、地面信息处理平台对从无人机接受的信息进行分析处理、存储记忆，同时对检测的气体和粉尘的浓度绘制成图。
e、若检测气体浓度超出安全范围，无人机传递信息至地面平台触发报警系统。
f、探测结束后将无人机妥善保存，对地面信息处理平台的信息进行存储。
附图说明
图1为无人机探测的井下巷道全空间信息感知装置步骤；
图2为无人机图；
图3为探测盒内部图；
附图标记说明：图中1-无人机旋翼，2-固定架伸缩孔，3-4k高清探测摄像机，4-探测盒，5-锂聚合物蓄电池，6-电调，7-无刷电机，8-减速器，101-红外线传感器，102-风速传感器，104-一氧化碳传感器，105-瓦斯传感器，106-激光粉尘传感器，103-散热装置。
具体实施方式
本发明公开了一种基于无人机探测的井下巷道全空间信息感知装置及方法，是为了能够实时探测矿下全巷道的信息，能够及时了解并迅速做出判断，具体实施方案如下：
1为无人机旋翼是通过蓄电池5对动力装置6电调、7无刷电机、8减速器来控制无人机的飞行速度及转向，3为4k高清探测摄像机与101红外传感器相连接能够在巷道进行拍摄图片，同时具有夜视作用能够测到巷道壁的距离，2为无人机固定架伸缩孔，里面有可伸缩的固定架能够对无人机起到固定支撑作用，4为探测盒里面有风速传感器、CO传感器、粉尘传感器、瓦斯传感器，这些传感器能够实时有效监测并反馈信息给综合信息处理平台；103为散热装置，其散热孔与探测盒相连孔内含有散热管。矿井下进风巷、上山、下山、区段运输巷、采区巷道、区段回风巷等回路上的甲烷、CO和粉尘的浓度进行检测并绘制浓度分布图。
其操作步骤如下：
a、在探测前对无人机、传感器及地面信息处理平台各项性能进行调试。
b、对传感器的检测范围调至煤矿安全规定的范围。
c、将无人机从副井进入矿井，对矿井下进风巷、上山、下山、区段运输巷、采区巷道、区段回风巷等回路上的甲烷、CO和粉尘的浓度进行检测。
d、地面信息处理平台对从无人机接受的信息进行分析处理、存储记忆，同时对检测的气体和粉尘的浓度绘制成图。
e、若检测气体浓度超出安全范围，无人机传递信息至地面平台触发报警系统。
f、探测结束后将无人机妥善保存，对地面信息处理平台的信息进行存储。
