瓦斯巡檢機(jī)器人

　　一、研究背景

　　近年來(lái)，煤礦信息化、智能化建設(shè)開展得如火如荼，智能化云計(jì)算大數(shù)據(jù)等新技術(shù)新裝備，“機(jī)器人”裝備的研究應(yīng)用，大大提高了煤礦安全生產(chǎn)和管理效率，有效解決人員不足情況，還能有效減員90%以上，通過機(jī)器換人、替人減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減輕企業(yè)生產(chǎn)負(fù)擔(dān)，確保安全生產(chǎn)要求，向智能化智慧礦山邁出堅(jiān)實(shí)的一步。

　　二、研究?jī)?nèi)容

　　1.系統(tǒng)組成

　　“瓦斯巡檢機(jī)器人”就是要代替瓦斯檢查員的三個(gè)功能，并消除人工檢測(cè)的弊端。因此，“瓦斯巡檢機(jī)器人”系統(tǒng)由云服務(wù)器、瓦斯巡檢機(jī)器人主系統(tǒng)軟件、現(xiàn)場(chǎng)“瓦斯巡檢機(jī)器人”、本安電源等構(gòu)成。“瓦斯巡檢機(jī)器人”現(xiàn)場(chǎng)終端機(jī)負(fù)責(zé)定時(shí)或者不定時(shí)檢查現(xiàn)場(chǎng)瓦斯(甲烷、二氧化碳、溫度、濕度等)，并顯示到現(xiàn)場(chǎng)的P2.5真彩超低功耗led屏上面，同時(shí)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆拼竽X進(jìn)行匯總分析。

　　系統(tǒng)還具有廣播對(duì)講、WiFi無(wú)線通訊等應(yīng)急功能。

　　圖1 瓦斯巡檢機(jī)器人系統(tǒng)圖

　　2.系統(tǒng)配置

　　(1)井上設(shè)備：云服務(wù)器一套、系統(tǒng)主控軟件1套、管理終端機(jī)(平臺(tái)客戶端電腦)1臺(tái)、打印機(jī)1臺(tái)。

　　(2)井下設(shè)備：本安LED牌版、手持機(jī)、本安電源、線纜等。

　　三、系統(tǒng)功能特點(diǎn)

　　(一)獨(dú)有功能

　　瓦斯巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，就是在每一個(gè)固定瓦斯檢查地點(diǎn)安裝一個(gè)瓦斯巡檢機(jī)器人，免校驗(yàn)的自動(dòng)檢查瓦斯、自動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)顯示、數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸?shù)酵咚寡矙z機(jī)器人云大腦進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)異常自動(dòng)報(bào)警等功能，從而，實(shí)現(xiàn)“機(jī)器替人”。功能如下：

　　1.現(xiàn)場(chǎng)裝有“瓦斯巡檢機(jī)器人”，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)檢查和實(shí)時(shí)顯示。

　　2.現(xiàn)場(chǎng)裝有“瓦斯巡檢機(jī)器人”具有“四合一傳感器”自動(dòng)檢測(cè)甲烷、二氧化碳、溫度、濕度等參數(shù)。

　　3.采用免校驗(yàn)的激光傳感器自動(dòng)檢測(cè)甲烷，3年免校驗(yàn)(經(jīng)過安標(biāo)中心認(rèn)證)，數(shù)據(jù)可靠。

　　4.瓦斯檢查數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)采用P2.5真彩超低功耗LED屏顯示，顯示功能強(qiáng)大。

　　(1)真彩顯示各種顏色、清晰、明亮、看的遠(yuǎn)、看的清。

　　(2)能夠交替顯示不同班次的數(shù)據(jù)、臨近點(diǎn)的數(shù)據(jù)、附近瓦斯檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，協(xié)助領(lǐng)導(dǎo)分析周圍安全形勢(shì)。

　　(3)精細(xì)化顯示，P2.5七彩的LED顯示屏，精細(xì)細(xì)化顯示，能夠顯示圖形、圖像、曲線等。

　　(4)能夠顯示避災(zāi)路線、災(zāi)害類型、緊急命令等。

　　5.實(shí)現(xiàn)瓦斯數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)皆破脚_(tái)的“瓦斯巡檢機(jī)器人”大腦，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，形成報(bào)表、曲線、圖形等。

　　6.能夠推送周圍安全信息，例如瓦斯、通風(fēng)、緊急狀態(tài)等，并在LED屏顯示。

　　7.能夠進(jìn)行應(yīng)急救援，調(diào)度室可以直接對(duì)每一個(gè)大屏喊話下達(dá)命令，現(xiàn)場(chǎng)人員可以直接對(duì)屏喊話請(qǐng)求支援。

　　8.作為WiFi無(wú)線通訊基站，可以傳輸語(yǔ)音、錄像、照片等信息，實(shí)現(xiàn)井上井下的安全聯(lián)系通訊。

　　9.大數(shù)據(jù)一張圖管理功能，地面指揮中心，可以在大數(shù)據(jù)一張圖上直接查詢、調(diào)用、通知等，方便操作。

　　(二)其他功能

　　1.自動(dòng)打印瓦斯日?qǐng)?bào)表、班報(bào)表;

　　2.瓦斯數(shù)據(jù)的自動(dòng)分析功能：可以按年度、季度、月度自動(dòng)分析繪制有關(guān)分析圖件和報(bào)表。為加強(qiáng)瓦斯管理提供決策依據(jù);

　　3.遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)管理、查詢功能：凡是進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)導(dǎo)、管理人員，根據(jù)自己的權(quán)限可以管理查詢相應(yīng)數(shù)據(jù);

　　4.遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)異地瀏覽、查詢、匯總、統(tǒng)計(jì)、打印功能;

　　5.數(shù)據(jù)分析曲線圖功能。

　　6.網(wǎng)絡(luò)審查和網(wǎng)絡(luò)簽名功能。

　　系統(tǒng)配置表

　　四、關(guān)鍵技術(shù)

　　(一)云計(jì)算“瓦斯巡檢機(jī)器人”大腦

　　由云服務(wù)器和相關(guān)軟件組成，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、分析、數(shù)據(jù)推送等。

　　1.云服務(wù)器型號(hào)：通用型 g6

　　功能優(yōu)勢(shì)：高網(wǎng)絡(luò)包收發(fā)場(chǎng)景，如視頻彈幕、電信業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)等;支持實(shí)時(shí)擴(kuò)展。免維護(hù)。系統(tǒng)穩(wěn)定、安全性可靠、無(wú)后顧之憂。

　　2.數(shù)據(jù)庫(kù)信息：MySQL 5.6/ SQL Server 2017

　　功能優(yōu)勢(shì)：SQL Server實(shí)例提供主備架構(gòu)保證高可用，主實(shí)例故障后自動(dòng)切換至鏡像實(shí)例。

　　3.安全防護(hù)信息：Web應(yīng)用防火墻

　　對(duì)網(wǎng)站或者APP的業(yè)務(wù)流量進(jìn)行惡意特征識(shí)別及防護(hù)，將正常、安全的流量回源到服務(wù)器。避免網(wǎng)站服務(wù)器被惡意入侵，保障業(yè)務(wù)的核心數(shù)據(jù)安全，解決因惡意攻擊導(dǎo)致的服務(wù)器性能異常問題。數(shù)據(jù)傳輸采用對(duì)稱與非對(duì)稱加密認(rèn)證技術(shù)，確保不被修改和窺視。

　　(二)現(xiàn)場(chǎng)瓦斯巡檢機(jī)器人

　　現(xiàn)場(chǎng)瓦斯巡檢機(jī)器人由檢測(cè)模塊(四合一傳感器)、p2.5真彩超低功耗本安LED顯示屏、傳輸電源等組成。

　　1.檢測(cè)模塊

　　四合一多功能傳感器，同時(shí)檢測(cè)甲烷、二氧化碳、溫度、濕度等，并實(shí)施傳輸，甲烷檢測(cè)采用免校驗(yàn)激光傳感器(經(jīng)過安標(biāo)認(rèn)證的)，二氧化碳、溫度、濕度等檢測(cè)也達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。該模塊負(fù)責(zé)定時(shí)、不定時(shí)的檢測(cè)。

　　2.P2.5真彩超低功耗本安型LED顯示屏

　　顯示屏技術(shù)參數(shù)指標(biāo)

　　(三)主控軟件

　　圖2 顯示控制軟件

　　大數(shù)據(jù)一張圖顯示。云系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全等級(jí)3級(jí)，達(dá)到政府政務(wù)云安全等級(jí)。云與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸采用對(duì)稱與非對(duì)稱加密方式，確保傳輸數(shù)據(jù)不能被窺視、篡改。大數(shù)據(jù)一張圖顯示管理，就是在一張圖上可以自動(dòng)查看管理到井下每一個(gè)監(jiān)測(cè)地點(diǎn)瓦斯、通風(fēng)等安全情況，實(shí)時(shí)跟蹤每一個(gè)瓦斯檢查人員檢測(cè)的地點(diǎn)信息軌跡，自動(dòng)搜取瓦斯檢查數(shù)據(jù)、自動(dòng)分析瓦斯檢測(cè)數(shù)據(jù)，統(tǒng)一每日(周、月)瓦斯班報(bào)表，繪制數(shù)據(jù)曲線圖，為管理者提供直觀有效的數(shù)據(jù)報(bào)告，大大提升安全生產(chǎn)效益，助力煤礦智能化、信息化及高質(zhì)量發(fā)展。

　　五、應(yīng)用案例

　　(一)平煤二礦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　1.“瓦斯巡檢機(jī)器人”系統(tǒng)由云服務(wù)器、瓦斯巡檢機(jī)器人主系統(tǒng)軟件、現(xiàn)場(chǎng)每一處檢查地點(diǎn)安裝一套瓦斯檢查機(jī)器人，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定安裝瓦檢機(jī)器人，分別安裝在庚20-31050風(fēng)巷(1#風(fēng)機(jī)、2#水泵、3#避難硐室、4#鉆車、5#皮帶、6#密閉、7#皮帶、8#水泵、9#超高、10#絞車、11#水泵、12#超高、13#避難硐室、14#水泵)。庚20-31050機(jī)巷瓦檢機(jī)器人(1#風(fēng)機(jī)、2#水泵、3#避難硐室、4#水泵、5#鉆車、6#避難硐室、7#水泵、8#水泵、9#避難硐室、10#皮帶、11#水泵、12#超高、13#鉆車)本安電源13臺(tái)等構(gòu)成“瓦斯巡檢機(jī)器人”現(xiàn)場(chǎng)終端機(jī)負(fù)責(zé)定時(shí)或者不定時(shí)檢查現(xiàn)場(chǎng)瓦斯(甲烷、二氧化碳、溫度、濕度等)，并顯示到現(xiàn)場(chǎng)的P2.5真彩超低功耗led屏上面，同時(shí)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆拼竽X進(jìn)行匯總分析。

　　圖3 瓦斯巡檢機(jī)器人系統(tǒng)布設(shè)圖

　　2.系統(tǒng)還具有廣播對(duì)講、WiFi無(wú)線通訊等應(yīng)急功能。

　　3.避難硐室聲光引導(dǎo)顯示：能夠準(zhǔn)確顯示庚20-31050機(jī)巷或是XX號(hào)永久避難硐室LED真彩顯示具有語(yǔ)音播報(bào)功能，

　　圖4 礦瓦斯巡檢機(jī)器人系統(tǒng)顯示圖

　　4.路標(biāo)：LED引導(dǎo)指示牌，帶有語(yǔ)音播報(bào)，如前方50米是庚20-31050風(fēng)巷XX號(hào)避難硐室。后方100米是XX號(hào)避難硐室。

　　5.顯示功能：可以實(shí)時(shí)或定時(shí)顯示避難硐室內(nèi)氣體情況(甲烷、二氧化碳、溫度、濕度、人員數(shù)量等或直接顯示人員姓名。)

　　6.井下候車室顯示功能：可以顯示局部或全礦瓦斯情況、安全標(biāo)語(yǔ)、班前會(huì)視頻播報(bào)、礦領(lǐng)導(dǎo)視頻講話、新聞聯(lián)播、礦電視臺(tái)播放、歡迎詞等等一切可顯示的內(nèi)容。

　　平煤股份二礦，在安裝完成瓦檢機(jī)器人后預(yù)計(jì)效果，能有效減員90%以上，給礦上直接帶來(lái)減少工人工資約38萬(wàn)余元/年，90%的瓦檢員重新分配到其他崗位同時(shí)又給礦上創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值機(jī)利潤(rùn)是不可估計(jì)的。

　　六、公司簡(jiǎn)介

　　北京龍德時(shí)代技術(shù)服務(wù)有限公司是國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)、中關(guān)村高新技術(shù)企業(yè)，長(zhǎng)期致力于煤礦安全信息化、智能化先進(jìn)技術(shù)以及民爆行業(yè)智能化人工智能大數(shù)據(jù)研發(fā)。同清華大學(xué)、北京科技大學(xué)等合作，建設(shè)有汪旭光院士合作機(jī)構(gòu)一處。煤礦領(lǐng)域，主要有本安P2.5mm真彩LED瓦斯牌板與顯示系統(tǒng)、瓦斯巡檢機(jī)器人系統(tǒng)、視頻機(jī)器人系統(tǒng)、可視化人員精確定位系統(tǒng)、“抓違章機(jī)器人”、安康呵護(hù)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)、礦井直流供電照明系統(tǒng)、煤礦二氧化碳爆破系統(tǒng)、煤礦爆破監(jiān)控系統(tǒng)、UWB人員精確定位系統(tǒng)、本安虹膜儀等等。在民爆領(lǐng)域研發(fā)成功了民爆末端管控云，其中“煤礦爆破監(jiān)控系統(tǒng)”獲得國(guó)家安全生產(chǎn)管理局科技二等獎(jiǎng)，煤礦電容式發(fā)爆器獲得中國(guó)煤炭協(xié)會(huì)科技二等獎(jiǎng)。民用爆炸物品末端管控云獲得中國(guó)爆破行業(yè)協(xié)會(huì)科技二等獎(jiǎng)，牽頭編寫國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煤礦爆破安全規(guī)程》、《煤礦爆破監(jiān)控系統(tǒng)》、《煤礦爆破監(jiān)控系統(tǒng)使用管理規(guī)范》三項(xiàng)，參加國(guó)標(biāo)《煤礦電容式起爆器》、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煤礦虹膜儀》編制，獲得包括受理發(fā)明專利73項(xiàng)(其中發(fā)明專利20項(xiàng))，獲得軟件著作權(quán)31項(xiàng)。

　　北京龍德時(shí)代秉承“一切為了客戶安全、一切為了客戶高效、一切為了客戶體驗(yàn)”的核心理念，用心服務(wù)，創(chuàng)造價(jià)值。