矿用智能巡检机器人关键技术设计与实践

王 欢

（南京工程学院，机械工程学院，江苏 南京 210043）

矿山的安全巡检工作一直是矿山工作中最重要的环节，从排水系统到开采系统，从电力问题到矿外环境，矿山的安全巡检人员每天需要花费大量的时间和人力物力投入检查过程中，巡检人员每天定时检查整个矿山的整体运行情况，特别是对于一些关键设备，如输送设备，排水系统等[1]。人工巡检的形式虽然可以最大可能的排查矿山工作存在的问题，但是人工的工作量非常大，并且也容易造成人员的浪费。因此现今的矿用智能巡检机器人的出现和应用能够有效的保证日常安全排查工作正常进行同时科学化的系统管理情况，能够避免人力物力的浪费。机器人的巡检能力也超过人工。矿山巡检机器人具备了较强的硬件技术，能够保障矿山的安全生产，避免浪费，同时也实现了数字化、现代化的矿山工作管理模式。

1 智能巡检机器人关键技术设计

该智能巡检机器人从整体结构来看，质量和体积适中，整体材料与传统机器人一样，为适应矿山工作的特殊性，因此材料具有一定的防爆炸性能。外部的硬件设备主要包括了信息收集系统和监控摄像系统，这是该机器人的关键装备。整体如图1所示。

在巡检过程中两个系统相辅相成，首先数据检测收集是机器人正常运行的基础。所有设备的基础数据都是来自数据检测系统，电脑录入设备在正常运转情况下的基础数值，之后在机器人巡检的过程中会通过监控设备扫描各设备运行情况的同时，再将具体时间内设备的具体数值录入[2]，并核对运转是否正常。通过每日每段时间的巡检，对具体设备都有一整套数据信息系统，此技术将不断提升使用此设备的企业对于这一设备性能的进一步了解和提升。

图1 矿用智能巡检机器人整体结构

监控摄像系统通过红外线装置及时扫描处理所看到的矿山各个设备运作情况和性能，除了摄像机之外，还有温度湿度传感器，传感器的另一端与烟雾和响铃报警器相连。核心装备以传感器和报警器为主，传感器接收到的具体数值一旦超出了正常数值，报警器会立刻开始运作，及时将存在的危险情况反馈给矿山的后台系统。以这两个关键技术为主要内容的巡检机器人必备地理信息技术和图像识别技术，并且传感技术和无线通讯技术是该机器人的技术要求。及时的巡检和扫描是对各设备和开采环境状况的预估，传感器真正能够达到的目的在于提前预警和及时的处理。机器人将采用矿用本安型红外温度传感器，最快速度的监测到表面温度，并且以保护机器人和设备为出发点，实现无接触无磨损。

全方位的传感器监测能够将看不见摸不到的空气环境变得可视化、而且机器人与技术人员实现了联动合作。巡检机器人的并不是孤立的活动个体，而是在人工可操作可控制的条件下为人工服务的科学工具。在连接了矿山的整体电路之后，机器人可以根据实际操作的具体情况避免检测并没有在使用的设备和矿井。该机器人的充电技术将与矿山的电路相结合，实现自动充电技术，由于机器人可能会在矿山的地下进行巡检工作，为了安全起见，充电尽可能的避免了人工运载机器人到地上充电的情况，而是以传感器为基础，及时在机器人电力不足的时候发出警报，连接矿山电路系统，及时充电。

2 实验论证分析

图2 实验对比结果

为保证本文设计的智能巡检机器人在实践操作中的有效性，进行实验论证，实验以该机器人的数据定位速度和图像形成的误差范围作为研究主体，对本文所涉及的巡检机器人的数据收集系统和摄像传感系统做实验，并与传统人工巡检的数据定位速度作对比分析，结果如图2所示。

由图2中所示，通过数据定位速度对比图可发现，该矿用智能机器人的数据定位速度比人工更快速，更便捷。在实践操作中，机器人的数据定位是以数据收集信息系统为核心，沿矿山电路为数据测量的路线，与人工相比减少很多不必要的数据信息收集量。由图像的误差范围结果图可知，该智能巡检机器人在数据转为图像的反馈中，误差范围较小。在实践操作中，图像采集系统是以红外线为核心技术，减小了误差，并且传感器的无线电通讯技术，及时的反馈到技术人员所操作的工控机显示器中，通过长期的巡检是能够帮助建立完善的图像成形系统。

3 结语

该矿用智能巡检机器人的关键技术能够满足矿山地下较为恶劣的环境要求，对基础设备的水泵电机、传送带等完成日常的巡检工作。

以数据检测收集和工控机为关键技术，能够完善矿山的整体数据信息系统，并且避免了人力的浪费。其中较为灵敏的预警系统和处理设备问题的能力有效的减少了传统巡检过程中人员伤亡的情况，该机器人的广泛应用能够让矿山安全管理实现科学化、系统化。