一种煤矿井下移动测量机器人、安全评价方法及系统技术方案

本申请提供一种煤矿井下移动测量机器人、安全评价方法及系统，移动测量机器人包括：移动平台和搭载在所述移动平台上的移动测量设备，所述移动测量设备包括SLAM扫描单元、环境气体检测传感单元以及地质雷达检测单元；移动平台，用于在巷道内自主行走；SLAM扫描单元，用于采集巷道空间数据；地质雷达检测单元，用于采集地质体内部数据；环境气体检测传感单元，用于采集有害气体浓度指标数据；SLAM扫描单元、地质雷达检测单元和环境气体检测传感单元均与管理平台通信连接，并将采集的数据上传至管理平台。本申请提高了煤矿井下监测的安全性和监测的准确度。和监测的准确度。和监测的准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿井下移动测量机器人、安全评价方法及系统


[0001]本申请涉及智能检测
，尤其涉及一种煤矿井下移动测量机器人、安全评价方法及系统。

技术介绍

[0002]煤矿井下地质环境较差，随着开采深度增加，井下巷道愈发复杂，对巷道空间环境测量的专业装备较少，多以手持式、背负式激光雷达测量设备为主，结合行走轨迹对数据进一步处理，形成巷道空间数据。对于掘进巷道等重点区域，安全员一般采用便携式检测设备与裸眼经验判断的传统安全评价方式。掘进工作面完成爆破作业后，一般由安全员进入掘进工作面利用烟气传感器等进行爆破区域的有害气体检测，利用全站仪等设备进行爆破后巷道成形质量的测量。常用的检测设备有全站仪、经纬仪、水准仪、钢尺，将测量结果与设计图纸进行对照，以便评价掘进巷道的安全状况。现有的，安全员利用上述检测设备进行检测的方法，测量不精准并且严重威胁安全员人身安全。
[0003]目前，手持式或背负式激光雷达测量设备是以行人的位置为基准，基准位置的误差对巷道整体的探测精度影响较大，严重影响煤矿地理三维空间模型的质量；对于掘进巷道等重点区域，传统的安全评价方式难以精准评价对出矿进路顶板围岩稳定性的影响，同时，掘进后存在顶板不稳定现象，严重威胁安全员人身安全。
[0004]因此，目前亟需提供一种安全性较高、测量准确度高的机器人和提高安全评价准确度的评价方法。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种煤矿井下移动测量机器人、安全评价方法及系统，对煤矿井下巷道空间以及掘进工作面等重点区域进行安全评价，辅助分析巷道围岩稳定性，提高了煤矿井下监测的安全性和监测的准确度，以及安全评价的准确度。
[0006]为达到上述目的，本申请提供一种煤矿井下移动测量机器人，包括：移动平台和搭载在所述移动平台上的移动测量设备，所述移动测量设备包括SLAM扫描单元、环境气体检测传感单元以及地质雷达检测单元；
[0007]所述移动平台，用于在巷道内自主行走；
[0008]所述SLAM扫描单元，用于采集巷道空间数据；
[0009]所述地质雷达检测单元，用于采集地质体内部数据；
[0010]所述环境气体检测传感单元，用于采集有害气体浓度指标数据；
[0011]所述SLAM扫描单元、所述地质雷达检测单元和所述环境气体检测传感单元均与管理平台通信连接，并将采集的数据上传至所述管理平台。
[0012]如上所述的煤矿井下移动测量机器人，其中，还包括自动识别避让系统和主控系统，所述自动识别避让系统与所述移动平台通信连接；所述自动识别避让系统和所述移动平台与所述主控系统通信连接；
[0013]所述自动识别避让系统识别到障碍物后，向所述主控系统发出障碍物警告信息；
[0014]所述主控系统接收到障碍物警告信息后，控制所述移动平台避开障碍物行驶。
[0015]如上所述的煤矿井下移动测量机器人，其中，所述移动平台为履带式移动平台。
[0016]如上所述的煤矿井下移动测量机器人，其中，还包括集成多种传感器的三维移动测量系统，三维移动测量系统用于对所述移动测量设备进行定位定姿。
[0017]如上所述的煤矿井下移动测量机器人，其中，三维移动测量系统包括惯性导航、里程计传感器和控制网辅助模块。
[0018]本申请还提供一种煤矿井下安全评价方法，该方法包括：
[0019]应用于煤矿井下移动测量机器人：
[0020]根据巡检任务的要求，规划行进路径；
[0021]沿着行进路径行进，实时采集巷道围岩数据、工作面的有害气体浓度指标数据和巷道全景扫描数据；
[0022]根据巷道全景扫描数据，生成巷道三维实体模型；
[0023]将采集的巷道围岩数据、工作面的有害气体浓度指标数据和巷道三维实体模型通过网络上传至管理平台，管理平台用于对上传的数据进行分析处理，获取煤矿井下安全评价结果。
[0024]如上所述的煤矿井下安全评价方法，其中，管理平台获取煤矿井下安全评价结果的方法包括：
[0025]获取掘进工作面爆破作业后巷道的第一扫描数据，并根据第一扫描数据，确定巷道岩体内部的异常区域；
[0026]获取异常区域内不同水平面的第二扫描数据，得到巷道岩体内部异常区域的水平测量数据；
[0027]获取异常区域内不同垂直面的第三扫描数据，得到巷道岩体内部异常区域的垂直测量数据；
[0028]将异常区域的水平测量数据和垂直测量数据拟合至巷道三维激光扫描数据中，对巷道内部岩体的异常结构进行判别。
[0029]如上的，其中，根据巷道全景扫描数据，生成巷道三维实体模型的方法包括：
[0030]对多组巷道全景扫描数据进行预处理；
[0031]将预处理后的数据统一配准整合在一起，得到地下矿山整体空间三维数据；
[0032]在地下矿山整体空间三维数据的基础上，对巷道的点云进行建模，自动生成巷道模型；
[0033]对巷道模型的拼接，形成井下巷道模型的更新和延伸趋势，进而获得巷道三维实体模型。
[0034]如上的，其中，巷道三维激光扫描数据的获取方法为：在掘进工作面巷道中，沿巷道开拓方向进行SLAM扫描，获取巷道三维激光扫描数据。
[0035]本申请还提供一种煤矿井下安全评价系统，包括煤矿井下移动测量机器人，以及管理平台；所述煤矿井下移动测量机器人采集巷道内的安全评价数据，并将采集的安全评价数据上传至所述管理平台；所述管理平台对所述煤矿井下移动测量机器人采集的数据进行分析处理，获取煤矿井下安全评价结果。
[0036]本申请实现的有益效果如下：
[0037](1)本申请面向掘进工作面爆破作业后的巷道环境，基于履带式移动平台设计的可伸缩支撑机构，搭载SLAM激光扫描、环境气体探测、地质雷达监测单元，实现感知设备的自主移动测量；
[0038](2)本申请机器人通过搭载地质雷达对掘进工作面前端进行扫描，能够辨识顶板围岩稳定性。
[0039](3)本申请通过井下巷道全景扫描后，对采集的扫描数据进行处理分析，生成井下巷道三维实体模型，利用巷道三维实体模型与设计施工图进行对比，完成巷道施工质量验收工作。通过对比多个时间段的实体模型变化情况，辅助分析巷道围岩稳定性。
[0040](4)本申请通过机器人的自主巡检，实现了掘进工作面爆破初期巷道安全及质量的快速评价，减少了危险环境下的作业人员，提高了掘进工作面的智能化水平。
附图说明
[0041]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0042]图1为本申请实施例的一种煤矿井下安全评价方法的流程图。
[0043]图2为本申请实施例的管理平台对巷道内部岩石进行异常判别的方法流程图。
[0044]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下移动测量机器人，其特征在于，包括：移动平台和搭载在所述移动平台上的移动测量设备，所述移动测量设备包括SLAM扫描单元、环境气体检测传感单元以及地质雷达检测单元；所述移动平台，用于在巷道内自主行走；所述SLAM扫描单元，用于采集巷道空间数据；所述地质雷达检测单元，用于采集地质体内部数据；所述环境气体检测传感单元，用于采集有害气体浓度指标数据；所述SLAM扫描单元、所述地质雷达检测单元和所述环境气体检测传感单元均与管理平台通信连接，并将采集的数据上传至所述管理平台。2.根据权利要求1所述的煤矿井下移动测量机器人，其特征在于，还包括自动识别避让系统和主控系统，所述自动识别避让系统与所述移动平台通信连接；所述自动识别避让系统和所述移动平台与所述主控系统通信连接；所述自动识别避让系统识别到障碍物后，向所述主控系统发出障碍物警告信息；所述主控系统接收到障碍物警告信息后，控制所述移动平台避开障碍物行驶。3.根据权利要求1所述的煤矿井下移动测量机器人，其特征在于，所述移动平台为履带式移动平台。4.根据权利要求1所述的煤矿井下移动测量机器人，其特征在于，还包括集成多种传感器的三维移动测量系统，三维移动测量系统用于对所述移动测量设备进行定位定姿。5.根据权利要求4所述的煤矿井下移动测量机器人，其特征在于，三维移动测量系统包括惯性导航、里程计传感器和控制网辅助模块。6.一种煤矿井下安全评价方法，其特征在于，该方法包括：应用于权利要求1
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5之一所述的煤矿井下移动测量机器人：根据巡检任务的要求，规划行进路径；沿着行进路径行进，实时采集巷道围岩数据、工作面的有害气体浓度指标数据和巷道全景扫描数据；根据巷道全景扫描数据，生成巷道三维实体模型；将采集的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋国栋，王鹏，崔朋志，胡而已，疏礼春，张冬阳，陈佳林，王翀，魏立科，高洪波，姜孟冯，
申请(专利权)人：应急管理部信息研究院，
类型：发明
国别省市：