瓦斯巡检机器人

　　一、研究背景

　　近年来，煤矿信息化、智能化建设开展得如火如荼，智能化云计算大数据等新技术新装备，“机器人”装备的研究应用，大大提高了煤矿安全生产和管理效率，有效解决人员不足情况，还能有效减员90%以上，通过机器换人、替人减轻工人劳动强度，减轻企业生产负担，确保安全生产要求，向智能化智慧矿山迈出坚实的一步。

　　二、研究内容

　　1.系统组成

　　“瓦斯巡检机器人”就是要代替瓦斯检查员的三个功能，并消除人工检测的弊端。因此，“瓦斯巡检机器人”系统由云服务器、瓦斯巡检机器人主系统软件、现场“瓦斯巡检机器人”、本安电源等构成。“瓦斯巡检机器人”现场终端机负责定时或者不定时检查现场瓦斯(甲烷、二氧化碳、温度、湿度等)，并显示到现场的P2.5真彩超低功耗led屏上面，同时把数据传输到云大脑进行汇总分析。

　　系统还具有广播对讲、WiFi无线通讯等应急功能。

　　图1 瓦斯巡检机器人系统图

　　2.系统配置

　　(1)井上设备：云服务器一套、系统主控软件1套、管理终端机(平台客户端电脑)1台、打印机1台。

　　(2)井下设备：本安LED牌版、手持机、本安电源、线缆等。

　　三、系统功能特点

　　(一)独有功能

　　瓦斯巡检机器人系统，就是在每一个固定瓦斯检查地点安装一个瓦斯巡检机器人，免校验的自动检查瓦斯、自动现场显示、数据自动传输到瓦斯巡检机器人云大脑进行分析，发现异常自动报警等功能，从而，实现“机器替人”。功能如下：

　　1.现场装有“瓦斯巡检机器人”，进行现场自动检查和实时显示。

　　2.现场装有“瓦斯巡检机器人”具有“四合一传感器”自动检测甲烷、二氧化碳、温度、湿度等参数。

　　3.采用免校验的激光传感器自动检测甲烷，3年免校验(经过安标中心认证)，数据可靠。

　　4.瓦斯检查数据现场自动采用P2.5真彩超低功耗LED屏显示，显示功能强大。

　　(1)真彩显示各种颜色、清晰、明亮、看的远、看的清。

　　(2)能够交替显示不同班次的数据、临近点的数据、附近瓦斯检测系统数据，协助领导分析周围安全形势。

　　(3)精细化显示，P2.5七彩的LED显示屏，精细细化显示，能够显示图形、图像、曲线等。

　　(4)能够显示避灾路线、灾害类型、紧急命令等。

　　5.实现瓦斯数据实时传输到云平台的“瓦斯巡检机器人”大脑，并对数据进行实时处理，形成报表、曲线、图形等。

　　6.能够推送周围安全信息，例如瓦斯、通风、紧急状态等，并在LED屏显示。

　　7.能够进行应急救援，调度室可以直接对每一个大屏喊话下达命令，现场人员可以直接对屏喊话请求支援。

　　8.作为WiFi无线通讯基站，可以传输语音、录像、照片等信息，实现井上井下的安全联系通讯。

　　9.大数据一张图管理功能，地面指挥中心，可以在大数据一张图上直接查询、调用、通知等，方便操作。

　　(二)其他功能

　　1.自动打印瓦斯日报表、班报表;

　　2.瓦斯数据的自动分析功能：可以按年度、季度、月度自动分析绘制有关分析图件和报表。为加强瓦斯管理提供决策依据;

　　3.远程网络管理、查询功能：凡是进入网络的领导、管理人员，根据自己的权限可以管理查询相应数据;

　　4.远程网络异地浏览、查询、汇总、统计、打印功能;

　　5.数据分析曲线图功能。

　　6.网络审查和网络签名功能。

　　系统配置表

　　四、关键技术

　　(一)云计算“瓦斯巡检机器人”大脑

　　由云服务器和相关软件组成，负责数据储存、分析、数据推送等。

　　1.云服务器型号：通用型 g6

　　功能优势：高网络包收发场景，如视频弹幕、电信业务转发等;支持实时扩展。免维护。系统稳定、安全性可靠、无后顾之忧。

　　2.数据库信息：MySQL 5.6/ SQL Server 2017

　　功能优势：SQL Server实例提供主备架构保证高可用，主实例故障后自动切换至镜像实例。

　　3.安全防护信息：Web应用防火墙

　　对网站或者APP的业务流量进行恶意特征识别及防护，将正常、安全的流量回源到服务器。避免网站服务器被恶意入侵，保障业务的核心数据安全，解决因恶意攻击导致的服务器性能异常问题。数据传输采用对称与非对称加密认证技术，确保不被修改和窥视。

　　(二)现场瓦斯巡检机器人

　　现场瓦斯巡检机器人由检测模块(四合一传感器)、p2.5真彩超低功耗本安LED显示屏、传输电源等组成。

　　1.检测模块

　　四合一多功能传感器，同时检测甲烷、二氧化碳、温度、湿度等，并实施传输，甲烷检测采用免校验激光传感器(经过安标认证的)，二氧化碳、温度、湿度等检测也达到相关标准要求。该模块负责定时、不定时的检测。

　　2.P2.5真彩超低功耗本安型LED显示屏

　　显示屏技术参数指标

　　(三)主控软件

　　图2 显示控制软件

　　大数据一张图显示。云系统数据安全等级3级，达到政府政务云安全等级。云与现场数据传输采用对称与非对称加密方式，确保传输数据不能被窥视、篡改。大数据一张图显示管理，就是在一张图上可以自动查看管理到井下每一个监测地点瓦斯、通风等安全情况，实时跟踪每一个瓦斯检查人员检测的地点信息轨迹，自动搜取瓦斯检查数据、自动分析瓦斯检测数据，统一每日(周、月)瓦斯班报表，绘制数据曲线图，为管理者提供直观有效的数据报告，大大提升安全生产效益，助力煤矿智能化、信息化及高质量发展。

　　五、应用案例

　　(一)平煤二矿系统结构

　　1.“瓦斯巡检机器人”系统由云服务器、瓦斯巡检机器人主系统软件、现场每一处检查地点安装一套瓦斯检查机器人，根据现场测定安装瓦检机器人，分别安装在庚20-31050风巷(1#风机、2#水泵、3#避难硐室、4#钻车、5#皮带、6#密闭、7#皮带、8#水泵、9#超高、10#绞车、11#水泵、12#超高、13#避难硐室、14#水泵)。庚20-31050机巷瓦检机器人(1#风机、2#水泵、3#避难硐室、4#水泵、5#钻车、6#避难硐室、7#水泵、8#水泵、9#避难硐室、10#皮带、11#水泵、12#超高、13#钻车)本安电源13台等构成“瓦斯巡检机器人”现场终端机负责定时或者不定时检查现场瓦斯(甲烷、二氧化碳、温度、湿度等)，并显示到现场的P2.5真彩超低功耗led屏上面，同时把数据传输到云大脑进行汇总分析。

　　图3 瓦斯巡检机器人系统布设图

　　2.系统还具有广播对讲、WiFi无线通讯等应急功能。

　　3.避难硐室声光引导显示：能够准确显示庚20-31050机巷或是XX号永久避难硐室LED真彩显示具有语音播报功能，

　　图4 矿瓦斯巡检机器人系统显示图

　　4.路标：LED引导指示牌，带有语音播报，如前方50米是庚20-31050风巷XX号避难硐室。后方100米是XX号避难硐室。

　　5.显示功能：可以实时或定时显示避难硐室内气体情况(甲烷、二氧化碳、温度、湿度、人员数量等或直接显示人员姓名。)

　　6.井下候车室显示功能：可以显示局部或全矿瓦斯情况、安全标语、班前会视频播报、矿领导视频讲话、新闻联播、矿电视台播放、欢迎词等等一切可显示的内容。

　　平煤股份二矿，在安装完成瓦检机器人后预计效果，能有效减员90%以上，给矿上直接带来减少工人工资约38万余元/年，90%的瓦检员重新分配到其他岗位同时又给矿上创造一定的经济价值机利润是不可估计的。

　　六、公司简介

　　北京龙德时代技术服务有限公司是国家高新技术企业、中关村高新技术企业，长期致力于煤矿安全信息化、智能化先进技术以及民爆行业智能化人工智能大数据研发。同清华大学、北京科技大学等合作，建设有汪旭光院士合作机构一处。煤矿领域，主要有本安P2.5mm真彩LED瓦斯牌板与显示系统、瓦斯巡检机器人系统、视频机器人系统、可视化人员精确定位系统、“抓违章机器人”、安康呵护大数据系统、矿井直流供电照明系统、煤矿二氧化碳爆破系统、煤矿爆破监控系统、UWB人员精确定位系统、本安虹膜仪等等。在民爆领域研发成功了民爆末端管控云，其中“煤矿爆破监控系统”获得国家安全生产管理局科技二等奖，煤矿电容式发爆器获得中国煤炭协会科技二等奖。民用爆炸物品末端管控云获得中国爆破行业协会科技二等奖，牵头编写国家行业标准《煤矿爆破安全规程》、《煤矿爆破监控系统》、《煤矿爆破监控系统使用管理规范》三项，参加国标《煤矿电容式起爆器》、行业标准《煤矿虹膜仪》编制，获得包括受理发明专利73项(其中发明专利20项)，获得软件著作权31项。

　　北京龙德时代秉承“一切为了客户安全、一切为了客户高效、一切为了客户体验”的核心理念，用心服务，创造价值。