矿井巷道全断面瓦斯涌出量自动测定装备及方法技术

本发明专利技术提供一种矿井巷道全断面瓦斯涌出量自动测定装备及方法，涉及智能矿山技术领域，本发明专利技术采用防爆防撞多旋翼飞行器作为搭载工具，集成风速测定、瓦斯浓度测定、二氧化碳浓度测定、测距、全景摄像模块于一体，测量过程对巷道断面及障碍物进行多方位扫描测距，从不同角度实时动态计算出巷道断面面积及有效通风面积，自动规划飞行路线，通过无线WIFI传输到控制平板电脑，自动生成巷道断面模拟图，将瞬时测定数据显示在巷道断面模拟图上，根据断面所测定数据的平均值计算出该断面的瓦斯涌出量及二氧化碳涌出量，以矿井通风系统图为底图，展示各断面的测定结果，实现矿井瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量的自动测定、精准测定、测定成果可视化。成果可视化。成果可视化。

【技术实现步骤摘要】
矿井巷道全断面瓦斯涌出量自动测定装备及方法


[0001]本专利技术涉及智能矿山
，尤其涉及一种矿井巷道全断面瓦斯涌出量自动测定装备及方法。

技术介绍

[0002]目前瓦斯涌出量测定工作通常采用人工测量的方法。包括巷道断面测定、风速测定、甲烷浓度测定、二氧化碳浓度测定工作，这几方面工作都存在一些不足。首先，使用钢卷尺测定巷道参数，计算巷道断面，采用估算的方法去除巷道风筒、运输皮带及其他障碍物和测定人员所占的面积，巷道断面测量误差较大。其次，人工测量风速时只能在巷道底部作业，无法测定巷道顶部区域的风速，测定结果代表性较差。再次，使用光学瓦检仪测定巷道气体中的甲烷浓度、二氧化碳浓度时，一般由瓦检员在巷道选取3
‑
5个固定地点测定气体浓度，人员操作对结果影响大。另外，对于巷道冒落带、垂直通风眼、煤仓、水仓等人员通行困难的巷道，难以采用人工方法进行测定，限制了作业的空间。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种矿井巷道全断面瓦斯涌出量自动测定装备及方法：
[0004]一方面，矿井巷道全断面瓦斯涌出量自动测定装备，包括飞行模块1、吊挂支架2、活动转轴3、起落架4、测定模块5、控制平板电脑6。
[0005]所述飞行模块1包括：飞行器主体、防爆电机1
‑
1、防撞圈1
‑
2、螺旋桨支架1
‑
3、螺旋叶片1
‑
4、主板1
‑
5、防爆电池1
‑
6、顶部测距摄像头1
‑
7。
[0006]所述防爆电机1
‑
1、防撞圈1
‑
2、螺旋桨支架1
‑
3、螺旋叶片1
‑
4、主板1
‑
5、防爆电池1
‑
6、顶部测距摄像头1
‑
7均安装于飞行器主体；
[0007]所述防爆电机1
‑
1有若干个，通过螺旋桨支架1
‑
3与所述飞行器主体连接，若干个防爆电机1
‑
1驱动螺旋叶片1
‑
4；
[0008]所述防撞圈1
‑
2安装于螺旋桨支架1
‑
3，位于螺旋叶片1
‑
4外侧；
[0009]所述的主板1
‑
5采用防爆设计，用于存储飞行指令，控制飞行路线，稳定飞行姿态。所述防爆电池1
‑
6，采用防爆设计，用于给飞行模块供电。
[0010]所述的顶部测距摄像头1
‑
7内部安装测距模块；
[0011]所述的吊挂支架2的一端安装在飞行模块1的下部，另一端连接所述活动转轴3的一端，活动转轴3的另一端连接测定模块5；
[0012]所述起落架4安装在飞行模块1下方；
[0013]所述的测定模块5包括风表5
‑
1、风速模块5
‑
2、进气管5
‑
3、甲烷浓度模块5
‑
4、二氧化碳浓度模块5
‑
5、WiFi装置5
‑
6、测试主板5
‑
7、摄像转轴5
‑
8、测距摄像头5
‑
9；
[0014]所述风表5
‑
1为螺旋桨式机械风表；
[0015]所述风速模块5
‑
2安装于风表5
‑
1的上部，内部存储有风表测定系数，对风表转数
进行计数，根据风表转数结合风表测定系数计算得到瞬时风速；
[0016]所述进气管5
‑
3安装在测定模块的下方，用于测定气体的进入通道，进气管为柱状结构，外壁布置筛孔，外部包裹蜂窝网，作为过滤防尘处理措施，保证气体浓度测定相对准确。
[0017]所述的甲烷浓度模块5
‑
4以及二氧化碳浓度模块5
‑
5安装于进气管的上部，进气管中的气体分别进入甲烷浓度模块5
‑
4、二氧化碳浓度模块5
‑
5，测定飞行模块所在位置气体中所含有甲烷气体的浓度和二氧化碳气体的浓度。
[0018]所述的WiFi装置5
‑
6接收测试模块中的数据并通过无线传输的方式传送到控制平板电脑6中；
[0019]所述的测试主板5
‑
7连接风速模块5
‑
2、甲烷浓度模块5
‑
4、二氧化碳浓度模块5
‑
5、WiFi装置5
‑
6、测距摄像头5
‑
9；
[0020]所述的摄像转轴5
‑
8安装于测定模块5的下方，与测距摄像头5
‑
9相连，所述测距摄像头5
‑
9安装于摄像转轴5
‑
8下方；
[0021]所述控制平板电脑6，采用防爆设计，通过触摸屏控制；内部预设数据处理程序，存储有矿井基本信息、通风系统图；实时处理巷道断面数据、风速数据、甲烷浓度数据、二氧化碳浓度，计算出瓦斯涌出量及二氧化碳涌出量，形成数据列表，并将数据在巷道断面模拟图与通风系统图中进行可视化展示。
[0022]另一方面，一种矿井巷道全断面瓦斯涌出量自动测定方法，基于前述一种矿井巷道全断面瓦斯涌出量自动测定装备实现，包括以下步骤：
[0023]步骤1：首先将矿井通风系统图导入控制平板电脑6，标定测定地点18、设计沿测定路线17；
[0024]步骤2：路线设定完成后，将矿井巷道全断面瓦斯涌出量自动测定装备放置于测定地点18，人员撤离至距测风地点10m以外，以免人员影响巷道风流。
[0025]步骤3：通过控制平板电脑6设置基点并启动矿井巷道全断面瓦斯涌出量自动测定装备，矿井巷道全断面瓦斯涌出量自动测定装备开启后顶部测距摄像头1
‑
7、测距摄像头5
‑
9开始自动扫描巷道顶板、边缘、底板、风筒7、供水管8、压风管9、排水管10以及其他障碍物11；根据扫描数据自动计算巷道有效通风面积，自行规划飞行轨迹15；
[0026]步骤4：飞行器按照规划飞行轨迹15运行，顶部测距摄像头1
‑
7、测距摄像头5
‑
9实时动态扫描巷道边缘，收集巷道断面数据，根据扫描数据，自动修正巷道有效通风面积，自动调整飞行轨迹15；
[0027]步骤5：飞行过程中自动调节飞行姿态，结合调节活动转轴，控制风表，使风表5
‑
1的表盘垂直风流方向，风速模块5
‑
2实时测定并记录风速，获得风速测定数据；
[0028]测定风速的同时，气体从进气管5
‑
3进入甲烷浓度模块5
‑
4、二氧化碳浓度模块5
‑
5中，测定甲烷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿井巷道全断面瓦斯涌出量自动测定装备，其特征在于，包括飞行模块1、吊挂支架2、活动转轴3、起落架4、测定模块5、控制平板电脑6；所述吊挂支架2的一端安装在飞行模块1的下部，另一端连接所述活动转轴3的一端，活动转轴3的另一端连接测定模块5；所述起落架4安装在飞行模块1下方；所述控制平板电脑6，采用防爆设计，通过触摸屏控制；内部预设数据处理程序，存储有矿井基本信息、通风系统图；实时处理巷道断面数据、风速数据、甲烷浓度数据、二氧化碳浓度，计算出瓦斯涌出量及二氧化碳涌出量，形成数据列表，并将数据在巷道断面模拟图与通风系统图中进行可视化展示。2.根据权利要求1所述的矿井巷道全断面瓦斯涌出量自动测定装备，其特征在于，所述飞行模块1包括：飞行器主体、防爆电机1
‑
1、防撞圈1
‑
2、螺旋桨支架1
‑
3、螺旋叶片1
‑
4、主板1
‑
5、防爆电池1
‑
6、顶部测距摄像头1
‑
7；所述防爆电机1
‑
1、防撞圈1
‑
2、螺旋桨支架1
‑
3、螺旋叶片1
‑
4、主板1
‑
5、防爆电池1
‑
6、顶部测距摄像头1
‑
7均安装于飞行器主体；所述防爆电机1
‑
1有若干个，通过螺旋桨支架1
‑
3与所述飞行器主体连接，若干个防爆电机1
‑
1驱动螺旋叶片1
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4；所述防撞圈1
‑
2安装于螺旋桨支架1
‑
3，位于螺旋叶片1
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4外侧；所述的主板1
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5采用防爆设计，用于存储飞行指令，控制飞行路线，稳定飞行姿态；所述防爆电池1
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6，采用防爆设计，用于给飞行模块供电；所述的顶部测距摄像头1
‑
7内部安装测距模块。3.根据权利要求1所述的矿井巷道全断面瓦斯涌出量自动测定装备，其特征在于，所述的测定模块5包括风表5
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1、风速模块5
‑
2、进气管5
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3、甲烷浓度模块5
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4、二氧化碳浓度模块5
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5、WiFi装置5
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6、测试主板5
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7、摄像转轴5
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8、测距摄像头5
‑
9；所述风表5
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1为螺旋桨式机械风表；所述风速模块5
‑
2安装于风表5
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1的上部，内部存储有风表测定系数，对风表转数进行计数，根据风表转数结合风表测定系数计算得到瞬时风速；所述进气管5
‑
3安装在测定模块的下方，用于测定气体的进入通道，进气管为柱状结构，外壁布置筛孔，外部包裹蜂窝网，作为过滤防尘处理措施，保证气体浓度测定相对准确；所述甲烷浓度模块5
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4以及二氧化碳浓度模块5
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5安装于进气管的上部，进气管中的气体分别进入甲烷浓度模块5
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4、二氧化碳浓度模块5
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5，测定飞行模块所在位置气体中所含有甲烷气体的浓度和二氧化碳气体的浓度；所述WiFi装置5
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6接收测试模块中的数据并通过无线传输的方式传送到控制平板电脑6中；所述测试主板5
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7连接风速模块5
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2、甲烷浓度模块5
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4、二氧化碳浓度模块5
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5、WiFi装置5
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6、测距摄像头5
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9；所述摄像转轴5
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8安装于测定模块5的下方，与测距摄像头5
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9相连，所述测距摄像头5
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9安装于摄像转轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩兵，曹垚林，李艳增，赵新，周睿，陈洋，于涛，
申请(专利权)人：中煤科工集团沈阳研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：