井下作业空间尘源智能识别-追踪精准降尘系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种井下作业空间尘源智能识别

【技术实现步骤摘要】
井下作业空间尘源智能识别
‑
追踪精准降尘系统及方法


[0001]本专利技术涉及矿井粉尘防治
，具体涉及一种井下作业空间尘源智能识别
‑
追踪精准降尘系统及方法
。

技术介绍

[0002]随着现代化矿井的智能化建设水平的不断提高，矿井生产效率随之不断提高的同时井下产尘量也大幅增加
。
加之，井下作业环境通常是进出口受限
、
自然通风不良
、
工人活动范围受限的有限作业空间，如独头掘进巷道
、
打钻点
、
皮带转载点等，这类作业场所中大量粉尘产生后不能及时沉降或者排出，导致细微粉尘颗粒在空间内大量积聚，严重威胁井下安全生产和工人身心健康
。
针对井下作业空间的粉尘防治问题，目前仍主要采取水喷雾除尘的方式
。
但是由于现有喷雾设备主要是以单一方向及功率向空间内喷洒水雾，并不关注空间内粉尘情况，这种方式存在耗水量大
、
难以从尘源处高效抑制粉尘逸散且智能化程度低等问题，导致井下作业空间内大量细微粉尘和水雾同时悬浮于空气中，进一步恶化了作业条件
。
[0003]公开号
CN112169496A
公开了一种受限空间智能精准喷雾降尘系统及方法，通过各类传感器实现粉尘灾害状态的智能监测和喷雾降尘，但是由于其采用的传感器种类及数量较多，存在传感器成本高
、
功能单一
、
数量多且现场安装和维护困难的问题，难以满足井下作业空间实际粉尘防治工作要求
。
公开号
CN114033464A
公开了一种综掘工作面自追踪系统及多角度粉尘瓦斯一体化智能防控系统，主要通过调节通风方式对逸散粉尘进行控除并对通风装置进行了改进，但是缺乏有效降尘手段，未实现粉尘灾害的尘源处高效治理
。
公告号
CN218266003U
公开了一种便于安装的煤矿自动喷雾降尘装置提高了喷雾覆盖范围，但是仍存在水压要求高
、
耗水量大且智能化程度较低的问题，尚不能实现喷雾状态的实时调节
。
综上所述，针对井下作业空间的粉尘防治难题，亟需一种新的系统及方法，使其无需较多传感器即能实现粉尘粒径分布识别及粉尘运移状态追踪，并根据监测情况对空间内的粉尘进行高效精准降尘，具有适应性强
、
智能化程度高的优点
。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种井下作业空间尘源智能识别
‑
追踪精准降尘系统及方法，无需较多传感器即能实现粉尘粒径分布识别及粉尘运移状态追踪，并根据监测情况对空间内的粉尘进行高效精准降尘，具有适应性强
、
智能化程度高的优点
。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种井下作业空间尘源智能识别
‑
追踪精准降尘系统，包括数据采集单元
、
尘源识别
‑
追踪与喷雾控制单元和自适应喷雾降尘单元；
[0006]所述数据采集单元，用于采集井下作业空间的粉尘实时视频图像并反馈给尘源识别
‑
追踪与喷雾控制单元；
[0007]所述尘源识别
‑
追踪与喷雾控制单元，用于接收数据采集单元拍摄的粉尘实时视频数据并进行分析处理，获得井下作业空间内的粉尘粒径分布情况及粉尘运移轨迹，进而发出控制指令使自适应喷雾降尘单元采取相应喷雾降尘动作；
[0008]所述自适应喷雾降尘单元，用于根据尘源识别
‑
追踪与喷雾控制单元的控制指令实时调整雾场覆盖范围和雾滴粒径分布，实现对井下作业空间内的精准降尘
。
[0009]进一步，所述数据采集单元包括高清摄像仪
、
底座和空气幕隔尘装置，底座上固定有支撑杆，高清摄像仪上装有套箍，支撑杆通过第一连接件与套箍铰接；空气幕隔尘装置装在高清摄像仪的前端上部；所述空气幕隔尘装置包括导流筒和导流槽，导流筒为一端设有进气口的圆筒形，导流槽装在导流筒侧部
、
且其与导流筒内部连通，导流筒内部为楔形流道，用于使进入导流筒内部气流的流场分布均匀；导流槽上开设出气口
、
且出气口朝向与高清摄像仪的拍摄方向垂直，导流槽内装有多个等间距排列的组合导流叶片，用于将导流筒内经过的气流进行整流，从而增强了空气幕出风强度和风流抗干扰能力；所述组合导流叶片由竖直叶片和倾斜叶片连接组成，且竖直叶片和倾斜叶片之间呈一定夹角，使组合导流叶片的近风侧
(
即靠近导流筒一侧
)
倾斜角度呈
40
～
50
°
可调，能够提高出口风流强度，从而增强隔尘效果
。
通过空气幕隔尘装置产生的空气幕将粉尘隔绝在空气幕之外，能大大降低井下作业空间内的粉尘对高清摄像仪拍摄镜头的污染
。
[0010]进一步，所述尘源识别
‑
追踪与喷雾控制单元为内置了粉尘粒径分布实时识别和粉尘运移轨迹追踪算法程序的单片机控制箱，能够实现对喷雾状态的实时调节
。
[0011]进一步，所述自适应喷雾降尘单元包括固定座
、
控制箱体
、
喷雾箱体
、
第一电动伸缩支杆
、
第二电动伸缩支杆和微型防爆电机，微型防爆电机装在固定座内，第一电动伸缩支杆的固定端通过转动轴承垂直装在固定座上，且第一电动伸缩支杆能相对固定座转动，第一电动伸缩支杆的固定端与微型防爆电机的输出轴同轴连接，使微型防爆电机能带动第一电动伸缩支杆同步转动；第一电动伸缩支杆的伸缩端与喷雾箱体下部铰接，第二电动伸缩支杆的固定端与第一电动伸缩支杆的固定端侧部铰接，第二电动伸缩支杆的伸缩端与喷雾箱体下部铰接，当第一电动伸缩支杆和第二电动伸缩支杆伸缩时能对喷雾箱体的喷雾角度进行调整；所述控制箱体装在固定座上，控制箱体内部设有控制器，控制器与第一电动伸缩支杆
、
第二电动伸缩支杆和微型防爆电机连接，用于对第一电动伸缩支杆
、
第二电动伸缩支杆和微型防爆电机的启停进行控制，所述控制箱体上设有电源开关
、
电源接口和
RS485
数据接口，其中电源接口用于为自适应喷雾降尘单元供电，电源开关用于控制供电线路的通断，
RS485
数据接口将控制器与尘源识别
‑
追踪与喷雾控制单元连接，使控制器接收尘源识别
‑
追踪与喷雾控制单元的指令对第一电动伸缩支杆
、
第二电动伸缩支杆和微型防爆电机进行控制；所述喷雾箱体侧部开设多个气水喷嘴
、
下部设有供气接口和供水接口，从供气接口进入喷雾箱体的气体和从供水接口进入喷雾箱体的水体在喷雾箱体内混合后，从气水喷嘴喷出形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种井下作业空间尘源智能识别
‑
追踪精准降尘系统，其特征在于，包括数据采集单元
、
尘源识别
‑
追踪与喷雾控制单元和自适应喷雾降尘单元；所述数据采集单元，用于采集井下作业空间的粉尘实时视频图像并反馈给尘源识别
‑
追踪与喷雾控制单元；所述尘源识别
‑
追踪与喷雾控制单元，用于接收数据采集单元拍摄的粉尘实时视频数据并进行分析处理，获得井下作业空间内的粉尘粒径分布情况及粉尘运移轨迹，进而发出控制指令使自适应喷雾降尘单元采取相应喷雾降尘动作；所述自适应喷雾降尘单元，用于根据尘源识别
‑
追踪与喷雾控制单元的控制指令实时调整雾场覆盖范围和雾滴粒径分布，实现对井下作业空间内的精准降尘
。2.
根据权利要求1所述井下作业空间尘源智能识别
‑
追踪精准降尘系统，其特征在于，所述数据采集单元包括高清摄像仪
、
底座和空气幕隔尘装置，底座上固定有支撑杆，高清摄像仪上装有套箍，支撑杆通过第一连接件与套箍铰接；空气幕隔尘装置装在高清摄像仪的前端上部；所述空气幕隔尘装置包括导流筒和导流槽，导流筒为一端设有进气口的圆筒形，导流槽装在导流筒侧部
、
且其与导流筒内部连通，导流筒内部为楔形流道，用于使进入导流筒内部气流的流场分布均匀；导流槽上开设出气口
、
且出气口朝向与高清摄像仪的拍摄方向垂直，导流槽内装有多个等间距排列的组合导流叶片，用于将导流筒内经过的气流进行整流，从而增强了空气幕出风强度和风流抗干扰能力
。3.
根据权利要求1所述井下作业空间尘源智能识别
‑
追踪精准降尘系统，其特征在于，所述尘源识别
‑
追踪与喷雾控制单元为内置了粉尘粒径分布实时识别和粉尘运移轨迹追踪算法程序的单片机控制箱，能够实现对喷雾状态的实时调节
。4.
根据权利要求1所述井下作业空间尘源智能识别
‑
追踪精准降尘系统，其特征在于，所述自适应喷雾降尘单元包括固定座
、
控制箱体
、
喷雾箱体
、
第一电动伸缩支杆
、
第二电动伸缩支杆和微型防爆电机，微型防爆电机装在固定座内，第一电动伸缩支杆的固定端通过转动轴承垂直装在固定座上，且第一电动伸缩支杆能相对固定座转动，第一电动伸缩支杆的固定端与微型防爆电机的输出轴同轴连接，使微型防爆电机能带动第一电动伸缩支杆同步转动；第一电动伸缩支杆的伸缩端与喷雾箱体下部铰接，第二电动伸缩支杆的固定端与第一电动伸缩支杆的固定端侧部铰接，第二电动伸缩支杆的伸缩端与喷雾箱体下部铰接，当第一电动伸缩支杆和第二电动伸缩支杆伸缩时能对喷雾箱体的喷雾角度进行调整；所述控制箱体装在固定座上，控制箱体内部设有控制器，控制器与第一电动伸缩支杆
、
第二电动伸缩支杆和微型防爆电机连接，用于对第一电动伸缩支杆
、
第二电动伸缩支杆和微型防爆电机的启停进行控制，所述控制箱体上设有电源开关
、
电源接口和
RS485
数据接口，其中电源接口用于为自适应喷雾降尘单元供电，电源开关用于控制供电线路的通断，
RS485
数据接口将控制器与尘源识别
‑
追踪与喷雾控制单元连接，使控制器接收尘源识别
‑
追踪与喷雾控制单元的指令对第一电动伸缩支杆
、
第二电动伸缩支杆和微型防爆电机进行控制；所述喷雾箱体侧部开设多个气水喷嘴
、
下部设有供气接口和供水接口，从供气接口进入喷雾箱体的气体和从供水接口进入喷雾箱体的水体在喷雾箱体内混合后，从气水喷嘴喷出形成喷雾...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦波涛，周帮豪，周群，邓志鹏，冉美，杨凯，孙道伟，潘青彦，李会桢，郭军庄，何璐翔，崔岩，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：