基于BRISK特征点约束的电力管廊点型气体探测器检测

随着人工智能等技术的快速发展,智能巡检机器人在综合管廊设备巡检中的应用已经非常普遍。电力综合管廊由于电气设备的特殊性,管廊内部需要专用传感器对管廊结构进行监测。智能巡检机器人负责对各种传感器是否处于正常工作状态进行巡检。点型气体探测器作为管廊内部重要的环境气体探测装置,对火灾预警、爆炸预警、人员生命安全,以及维护管廊正常运行安全具有重要作用。针对巡检机器人在管廊内部定位不精确导致目标在图像中成像位置不固定的问题,提出一种基于BRISK(Binary Robust Invariant Scalable Kepoints)特征点约束的方法,通过提取管廊内部安装的气体探测器特征点,利用几何约束实现特征点的精确匹配,实现智能巡检机器人对管廊内部安装的气体探测器的精确定位。实验结果表明,提出的算法定位精度高、速度快,可以完成智能巡检机器人对气体探测器的精确定位,减少了人工辅助,为智能巡检机器人对电力设备的精确巡检提供了重要的技术支撑。     

矿用巡检机器人行走机构有限元分析与仿真研究

为了解决煤矿井下设备人工巡检的难题,设计了矿用履带式智能巡检机器人。该机器人搭载了多种高灵敏度检测传感器、大容量锂电池、中央控制器等,实现了对煤矿井下空间环境参数的远程监控。采用有限元分析法建模巡检机器人行走机构并进行动力学仿真,设置不同的工况进行数值模拟。结果表明,煤矿巡检机器人在上坡运行过程中输出扭矩变化恒定,波动较小,整车结构紧凑且运行稳定可靠,有助于传感器准确采集现场数据、获取高清现场图像。     

煤矿井下巷道变形巡检视频异常检测方法

采用智能视频巡检技术进行煤矿井下巷道变形检测时,常用的背景差分算法因要求输入图像具有良好的时空连续性而无法满足巡检视频背景建模要求。根据煤矿井下巷道变形巡检机器人匀速、定向运动及周期性采集视频数据的特点,提出一种巡检视频异常检测方法:结合巡检机器人定位信息对巡检视频分段并提取相应关键帧,采用均值哈希算法建立背景模型,对背景模型中图像进行特征跟踪以实现校正,之后将背景模型与关键帧进行差分运算,生成二值掩膜并进行去噪及连通处理后,输出异常检测结果并更新关键帧。实验结果表明,该方法在一定条件下可较准确地定位关键帧并检测出异常目标,检测速度约为50帧/s。     

轨道式巡检机器人应用中的技术问题及解决方案

对于煤矿井下设备的监测,传统的方法是采用现场人工巡检,人工巡检不仅劳动强度大、效率低,而且易受人为因素影响,巡检质量不能得到很好的保证.随着机器人技术的快速发展及应用领域的不断扩大,目前,煤矿井下巡检机器人越来越多的投入使用,利用巡检机器人可以实现煤矿井下巷道、水泵房、变电站、皮带运输机等场所和大型设备的自动巡检,做到无人值守,对保证煤矿生产的安全,实现"无人则安",具有重要意义.在投入使用的巡检机器人中,轨道悬挂式巡检机器人是应用较多的一种,由于煤矿井下环境复杂、潮湿阴暗,同时存在瓦斯等可燃气体,属于易燃易爆场合.巡检机器人在使用中受环境影响经常遇到一些技术问题,本文就轨道式巡检机器人在煤矿井下应用中遇到的问题及解决办法进行了论述.     

煤矿巷道悬线巡检机器人结构设计及仿真

针对现有的煤矿巷道轮式或履带式巡检机器人结构及控制复杂、可靠性低,轨道式巡检机器人成本高、占用巷道空间资源等问题,设计了一种不受井下巷道复杂地理环境和人员及设备分布影响的煤矿巷道悬线巡检机器人。重点介绍了该机器人的结构设计,在ADAMS软件中建立了机器人虚拟样机模型,并对其水平行走且过障、上坡且过障、下坡且过障3种运动状态进行了仿真分析。结果表明:该机器人在水平沿线方向始终能够保持匀速直线运动;在竖直方向和水平侧摆方向上有波动,但均在允许范围之内;在3种运动状态下的位移变化比较平稳。仿真结果验证了该机器人结构设计的合理性。     

基于微纳电离式传感器的低浓度甲烷阈值气敏机理研究

在CH_4浓度较低时,目前煤矿井下CH_4的检测方法存在灵敏度较低、反应较慢等问题。现有微纳电离式气体传感器研究主要针对高浓度气体的检测,且使用的仿真模型为一维简化放电模型,忽略了N_2、CH_4分子与电离产生离子的横向漂移与扩散,对低浓度CH_4气体的准确检测还有待进一步验证。针对上述问题,在现有研究的基础上考虑了离子的横向漂移与扩散,并加入了等离子体模块,采用流体-化学动力学混合方法建立了常温常压下CH_4-N_2混合气体在微纳场域下的二维放电模型,分析了在常温常压下CH_4-N_2混合气体的安全放电电压、气敏性以及放电电流密度与CH_4浓度之间的变化关系。分析结果表明:电离式传感器的安全放电电压为200V,且信噪比较高;在CH_4-N_2混合气体中,CH_4对N_2的电离过程起抑制作用;电离式传感器的输出电流密度随CH_4体积分数的增加(0.25%～1.5%)而线性递减,体现了电离式传感器对低浓度杂质气体的敏感特性,利用CH_4浓度与电流密度之间单调递减的线性关系,可以实现对低浓度CH_4的检测。     

煤矿气体检测设备交叉干扰及评判方法研究

目前煤矿井下气体检测设备常因交叉干扰造成误报警甚至不报警,存在安全隐患,且现行国家或行业标准并未对气体交叉干扰提出明确的评判方法。针对上述问题,结合煤矿井下实际的环境气体类型和体积分数阈值情况,采用理论分析和试验验证相结合的方法研究了基于催化燃烧、激光和电化学3种常用原理的气体检测设备的交叉干扰机理和交叉干扰特性,设计并进行了交叉干扰试验。结合现行标准中气体检测设备误差试验通用方法,提出了基于煤矿井下特殊气体环境的气体检测设备交叉干扰评判方法：采用试验方法对气体检测设备交叉干扰特性进行评估,通入交叉干扰气样,计算气体检测设备的交叉干扰值,并与设备最高精度比较,从而判断非目标气体是否对气体检测设备造成交叉干扰影响。试验结果表明：气体检测设备交叉干扰影响普遍存在,在煤矿井下特定气体环境条件下,基于催化燃烧原理的甲烷检测设备易受硫化物和氢气干扰,应避免长时间在含有硫化氢或二氧化硫的气体环境中使用,以免造成催化剂中毒或抑制,影响测量精度;基于激光原理的甲烷和乙炔检测设备基本不受煤矿井下常见气体干扰,可以不进行交叉干扰试验,基于激光原理的乙烯检测设备易受甲烷气体的影响,经交叉干扰评判合格的,可以...     

多源信息簇融技术在煤矿瓦斯监测中的应用

由于煤矿井下环境的复杂性及动态变化性,导致监测煤矿环境中有害气体浓度及准确率难度大大增加。针对传统的传感器监测煤矿井下环境存在采集数据形式单一、可靠性低、误差大等缺点,结合计算机技术与无线传感技术提出了一种对多种异质气体源进行采样,然后利用提出的强分类算法进行优化筛选,筛选出气体浓度前后变化大的几组数据,再进行深度融合的安全监测方法。通过实验验证该方法能够明显地提高矿井监测系统的可靠性。     

基于红外光谱的煤矿新型瓦斯传感器的设计

利用E2V公司的IR22GJ红外瓦斯检测模块及CC2430芯片设计了煤矿新型红外瓦斯传感器电路。结合井下气体测量环境和红外光的瓦斯传感器测量原理,利用单片机的外围电路和硬件架构、C语言及汇编语言编写系统程序,研究设计了红外瓦斯传感器系统。最后搭建了气体测量环境,完成了红外吸收型瓦斯浓度检测系统的实验及测试。     

一种多功能智能防护口罩的设计

介绍了一种以口罩为载体,具有主动送风、气体检测和呼吸检测功能的智能可穿戴设备。系统以STM32为核心,通过半导体气体传感器和气压传感器采集特定气体浓度、可吸入颗粒物浓度和口罩内气压;经控制器处理后,控制风扇主动送风,并通过蓝牙通信模块将相关信息发送至上位机,最终实现呼吸检测和气体检测功能。该系统具有降低呼吸阻力、功能丰富、可重复使用、安全可靠的优点,有较高的实用价值。     

煤矿四旋翼飞行机器人环境信息数据压缩算法

针对四旋翼飞行机器人在煤矿巷道中的飞行路径与轨迹多变,导致其在动态空间中采集的环境信息数据有较大冗余的问题,提出了一种煤矿四旋翼飞行机器人环境信息数据压缩算法。采用小波分析中的默认阈值降噪方法对原始数据进行降噪处理,以提高信噪比;以甲烷监测为例介绍数据压缩算法,将巷道空间沿巷道方向拆分成若干个截面,选取每个拆分截面的甲烷浓度有效值,并通过有效值对甲烷浓度检测数据进行重构。实验结果表明,通过算法压缩和重构的甲烷浓度信号与人工检测结果相比误差很小,数据压缩算法能够提取出甲烷浓度数据有效值,去除机器人采集到的冗余环境信息,从而提高数据传输的有效性和实时性。     

轨道式煤矿巡检机器人在察哈素煤矿的应用与研究

随着察哈素煤矿井下原煤开采工作进程的不断深入,当前察哈素煤矿的井下原煤运输皮带数量正不断增多,且由于复杂的井下环境,这些皮带的布局呈现出了数量多、倾角大、距离长等特点,导致传统的人工巡检面临着较大的安全事故隐患,并且在井下环境中巡检精度越发难以保障.因此,察哈素煤矿通过招标,引进了高度智能化的矿用轨道式巡检机器人系统,...     

基于A*算法的油气安全智能巡检机器人设计

石油化工车间风险高且工作人员活动空间狭窄,大型巡检设备无法进入场地;设计开发一款智能巡检机器人代替工作人员对危险环境进行巡检,与原有的固定位置传感器相配合,以降低事故发生率,保证生产安全;该巡检机器人以DSP为核心控制器,利用A*算法规划巡检路径;通过旋转编码器与MPU6050配合智能算法实现自动循迹;搭载各类环境传感器,实时监测车间环境;使用C++Builder设计人机交互界面;利用WiFi模块实现机器人与上位机的数据实时互传;测试结果表明,可以实现对机器人速度和位置的精确控制,并能准确、实时地显示甲烷、一氧化碳等危险气体浓度变化,对危险提前预警,提醒工作人员处理。     

嵌入式气体检测系统及其图像分析算法

针对传统气体检测方法的不足,提出了基于嵌入式和卟啉阵列传感器的气体快速检测系统及其图像分析算法。该系统通过USB接口的摄像头采集待测气体与卟啉阵列传感器反应前后的RGB图像信息,再由图像处理算法得到图像中每个卟啉点的颜色变化信息,最后通过模式识别算法得到待测气体种类和浓度。重点研究了检测系统的结构及软件功能的设计,给出了针对卟啉阵列传感图像的图像处理算法及与标准数据库匹配的模式识别算法。通过对氨气等气体进行试验,结果表明该系统及其分析算法能够很好地识别出气体的种类和浓度。     

基于GA-RBF的煤矿机器人井下混合气体检测系统的研究

井下混合气体的检测关系到地下煤矿挖掘工程的安全,以及地下工人的安全与健康,进行高效、高精准度的气体检测,对工程进度及安全保障的提升有重大意义。该设计对GA-RBF径向基函数以及煤矿机器人井下混合气体检测的工程进行概述,并以试验的形式提出了GA-RBF在煤矿机器人检测井下混合气体的运用,给工程单位以借鉴,保证井下工作安全。     

矿井巷道无线传感器网络监测下位机系统设计

针对目前矿井环境参数监测采用有线通信存在的布线结构复杂、数据采集点固定和容易出现监测盲区的问题.根据矿井巷道环境特点,提出了一种采用Zig Bee技术的适用于煤矿巷道多参数采集的无线传感器网络监测下位机系统设计方案.首先利用多种传感器,通过无线传感器网络实现对井下环境和生产参数的实时监测和智能预警;其次采用Zig Be...     

矿井无人驾驶环境感知技术研究现状及展望

矿井辅助运输系统是煤矿企业运输人员和重要物料、装备的必备系统,实现矿井无人驾驶是提高运输效率、保障运输安全的必然要求,也是落实国家煤矿智能化建设部署的必由之路。矿井无人驾驶依赖于准确实时的环境感知,即利用激光雷达、毫米波雷达等车载感知器件和车联网支持下的协同感知,实现车辆局部甚至矿井全局的精确详尽感知。对矿井无人驾驶环境感知技术的研究现状进行了系统梳理,指出巷道特殊环境使得矿井车载感知设备的性能都将出现不同程度的下降,并对各种车载感知设备的优劣进行了总结归纳;详细阐述了矿井无人驾驶环境感知的关键技术,包括基于可见光图像或激光点云的单传感器障碍物识别方法,多传感器融合感知的分类及可见光图像+激光点云、可见光图像+毫米波点云、可见光图像+激光点云+毫米波点云、4D毫米波雷达+其他感知器件等多传感器融合方式,智能网联协同感知的实现方式、数据处理方法及其对无人驾驶的促进作用,井下巷道交通标志检测与识别方法,井下无轨胶轮车和有轨机车的巷道可行驶区域分割方法等;对矿井无人驾驶环境感知技术的发展方向进行了展望,建议提高矿井多传感器融合性能、研究矿井自适应感知算法并突破矿井智能网联协同感知技术。     

可燃性气体智能检测系统软件的设计与实现

可燃性气体的实时在线检测及报警,对于保障工矿环境和人身安全有着重要的意义。本文针对所设计的甲烷气体检测系统,采用编程软件Visual C 6．0,基于Windows98操作系统,编制出一套智能检测软件,并应用在实际的气体检测中。软件不仅运用于甲烷气体浓度的检测,稍加修改各参数,也可以检测其它气体的浓度。     

煤矿信息化与自动化发展趋势

分析了2004—2013年全国煤矿百万吨事故率、百万吨死亡率、亿吨重特大事故率和亿吨重特大事故死亡率。提出融合机器视觉、激光测距、雷达测距和测速、人工智能等的胶轮车和电机车智能无人驾驶方法及矿用机器人与救灾机器人自动导航控制方法。探讨了矿用机器视觉的特点及其在煤矿井下的应用。提出煤矿井下移动通信主要是4G和WiFi技术;5G移动通信传输速度更快、工作频率更高,更适用于煤矿井下。指出较大辐射功率的无线电波不但会引爆瓦斯和电雷管,还会造成人身伤害;较大发射功率和增益的天线,应尽量布置在巷道顶部,远离固定岗位作业人员,避免长时间辐射。提出矿用机器人与救灾机器人宜选用锂电池大马力微电机旋翼无人机,需研究煤矿井下机器人远程无线控制和自动导航控制技术。提出基于气体和温度遥测传感器的采空区火灾监测预警方法。提出了防煤炭盗采监测技术需求。分析了可见光通信用于煤矿井下的优点和不足。     

高压电力廊道巡检机器人控制系统研究

定期巡检是保障高压电力廊道正常生产、安全运行的重要工作。针对电力廊道空间大、内部环境复杂、空气湿度大以及含可燃性气体的问题,设计了一种多传感器、可远程操控的智能巡检机器人,克服了时间和环境的约束,保障了巡检结果的准确性。经测试表明,该巡检机器人既可以完成巡检任务,还具有适应性强、可靠性高、控制灵活且抗干扰性高等优点。