煤矿运输系统智能巡检机器人系统研究

煤矿运输系统智能巡检机器人系统研究

张锋亮、李鹏飞

陕西陕煤澄合矿业有限公司董家河煤矿分公司

摘要：随着我国煤炭工业的快速发展，煤矿运输系统的安全运行对于保障煤炭生产具有重要意义。传统的煤矿运输系统巡检方式存在效率低、劳动强度大、安全隐患等问题。因此，针对这些问题，提出了一种基于智能巡检机器人系统的解决方案，通过研究机器人系统的设计、实现和应用，旨在提高煤矿运输系统的巡检效率和安全性。

关键词：煤矿运输系统；智能巡检机器人；系统设计；应用

引言

随着我国经济的快速发展，煤矿行业作为国家能源的重要支柱，其安全生产问题一直备受关注。煤矿运输系统作为煤矿生产过程中的重要环节，其安全运行直接关系到煤矿的整体安全生产。然而，传统的煤矿运输系统巡检方式存在诸多弊端，如巡检效率低、安全隐患大、巡检成本高等。为了提高煤矿运输系统的安全性和效率，近年来，智能巡检机器人技术逐渐成为煤矿行业的研究热点。

1智能巡检机器人系统架构

1.1机器人本体

作为系统的执行单元，机器人本体负责在煤矿运输系统中进行巡检作业。其设计需考虑以下要素：（1）移动平台：采用轮式或履带式移动平台，以适应不同地形和运输环境。（2）机械结构：具备足够的强度和稳定性，确保在复杂环境中安全运行。（3）驱动系统：采用高效、可靠的驱动系统，保证机器人具有较高的移动速度和灵活性。

1.2传感器模块

传感器模块负责采集环境信息和设备状态信息，为巡检提供数据支持。主要传感器包括：（1）视觉传感器：用于识别设备外观、缺陷和运行状态。（2）红外传感器：用于检测设备温度，及时发现异常。（3）声音传感器：用于检测设备运行声音，分析设备运行状态。（4）气体传感器：用于检测有害气体浓度，确保巡检人员安全。

1.3控制模块

控制模块负责处理传感器数据，控制机器人运动和执行巡检任务。其主要功能包括：（1）数据处理：对传感器采集的数据进行预处理，提取有效信息。（2）路径规划：根据巡检任务和现场环境，规划机器人运动路径。（3）运动控制：控制机器人按照规划路径进行移动，执行巡检任务。（4）异常处理：在巡检过程中，对出现的异常情况进行处理，确保系统稳定运行。

1.4通信模块

通信模块负责与其他系统进行数据交换和通信，实现信息共享。主要功能包括：（1）无线通信：实现机器人与地面控制中心、其他机器人之间的数据传输。（2）有线通信：实现机器人与传感器、执行机构之间的数据传输。（3）数据加密：确保数据传输过程中的安全性。

1.5数据处理与分析模块

数据处理与分析模块负责对巡检数据进行处理和分析，生成巡检报告。其主要功能包括：（1）数据存储：将巡检数据存储在数据库中，便于后续查询和分析。（2）数据分析：对巡检数据进行统计分析，识别设备运行规律和潜在故障。（3）报告生成：根据分析结果，生成巡检报告，为设备维护和故障排除提供依据。

2智能巡检机器人系统的优势

2.1提高巡检效率

智能巡检机器人系统具有显著提高巡检效率的优势。与传统的人工巡检方式相比，机器人可以24小时不间断工作，不受时间限制，从而大大缩短了巡检周期。在煤矿运输系统中，机器人可以快速、准确地完成对运输线路、设备、环境等方面的全面巡检，确保了巡检工作的及时性和全面性。此外，机器人巡检还可以根据预设的巡检路线和频率自动进行，避免了人工巡检中的遗漏和重复，进一步提高了巡检效率。

2.2降低劳动强度

在煤矿运输系统中，部分巡检工作需要在危险、恶劣的环境中完成，如高温、高湿、高尘等。这些环境对人工巡检人员的健康和安全构成严重威胁。智能巡检机器人系统可以替代人工进行这些危险、恶劣环境的巡检工作，有效降低劳动强度。机器人具有耐高温、耐腐蚀、抗磨损等特性，能够在恶劣环境中稳定工作，保障了巡检工作的顺利进行。

2.3提高安全性

智能巡检机器人系统在提高巡检效率的同时，还能实时监测运输系统的运行状态。通过搭载的传感器和摄像头等设备，机器人可以及时发现并处理安全隐患，如设备故障、线路损坏、环境异常等。与传统的人工巡检相比，机器人巡检具有更高的准确性和及时性，能够有效预防事故的发生，提高运输系统的安全性。此外，机器人巡检还可以减少人工巡检中的误判和漏检，降低了事故发生的风险。

2.4数据分析

智能巡检机器人可以收集大量巡检数据，包括运输系统的运行状态、设备参数、环境参数等。通过对这些数据的分析，可以了解运输系统的运行规律，发现潜在的问题和隐患。同时，数据分析还可以为运输系统的优化和改进提供依据，如调整设备参数、优化巡检路线等。这些措施有助于提高运输系统的运行效率，降低故障率，从而提高整个煤矿运输系统的经济效益。

3智能巡检机器人系统在煤矿运输系统中的应用

3.1运输皮带巡检

在煤矿的日常生产中，皮带运输机作为连接采掘工作面与地面仓库的关键设备，其稳定运行对于整个煤矿的运输效率和安全至关重要。为了确保皮带运输机的安全运行，智能巡检机器人系统被广泛应用于皮带巡检工作中。这些机器人配备了先进的视觉传感器和红外传感器，能够对皮带表面进行高清晰度的图像采集，实时监测皮带表面的磨损程度、跑偏角度以及是否存在撕裂等潜在危险。一旦检测到异常，机器人会立即通过无线通信系统向监控中心发送警报，提醒工作人员及时处理，从而有效降低因皮带故障引发的运输事故风险。

3.2运输巷道巡检

煤矿的运输巷道是运输设备和物资的重要通道，其内部环境的安全直接关系到人员和设备的安全。智能巡检机器人能够深入巷道内部，对通风系统、温度、湿度以及有害气体浓度等关键参数进行实时监测。此外，机器人还能对巷道内的支架、电缆等关键设备进行巡检，确保其结构完整、连接牢固。通过机器人收集的数据，管理人员可以及时了解巷道内环境的变化，采取相应的措施，如调整通风系统、维护设备等，保障巷道内作业环境的安全。

3.3运输设备巡检

运输设备是煤矿运输系统的核心组成部分，其正常运行对于整个系统的效率和安全至关重要。智能巡检机器人能够对电机、减速器、轴承等关键部件进行细致的巡检。通过高精度的传感器，机器人可以实时监测设备的温度、振动、电流等运行参数，并结合先进的故障诊断算法，对设备的潜在故障进行预测和预警。这样，不仅可以提前发现并排除设备故障，还能为设备的定期维护提供科学依据，延长设备的使用寿命。

3.4运输系统安全监控

智能巡检机器人系统不仅能够对单个设备进行巡检，还能对整个运输系统的运行状态进行实时监控。机器人可以收集设备运行参数、环境参数以及人员活动信息，通过大数据分析和人工智能算法，对运输系统的整体安全状况进行评估。一旦系统检测到异常，机器人会立即启动应急预案，如自动停止设备运行、隔离故障区域、启动应急预案等，确保运输系统的安全稳定运行，最大程度地减少事故损失。

结语

总之，智能巡检机器人系统在煤矿运输系统中的应用，不仅提高了巡检效率和准确性，还显著提升了煤矿运输系统的安全性和可靠性。随着技术的不断进步，智能巡检机器人将在煤矿安全生产中发挥更加重要的作用，为煤矿的可持续发展提供有力支持。

参考文献

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[2]江新奇.基于视觉识别的煤矿运输系统巡检机器人研究[J].自动化与仪表，2023，35（4）：56-60.

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