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专利号: 2019109011377
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种超深立井井筒巡检系统,其特征在于,包括钢丝绳移动系统、巡检机器人、视觉图像采集系统、无线通信模块、中央控制系统以及上位机图像后处理系统;其中:所述钢丝绳移动系统包括位于地面的地面钢丝绳移动导轨和位于井下的井下钢丝绳移动导轨、与地面钢丝绳移动导轨嵌合的地面钢丝绳移动装置、与井下钢丝绳移动导轨嵌合的井下钢丝绳移动装置以及上端与地面钢丝绳移动装置连接、下端与井下钢丝绳移动装置连接的钢丝绳;

巡检机器人具有若干个,沿着钢丝绳布置;

所述无线通信模块包括无线数传模块、无线图传模块、GPS定位模块;

所述视觉图像采集系统包括下位机和防爆摄像头;防爆摄像头所采集到的图像信息经下位机处理后,再经无线图传模块传输至上位机图像后处理系统;

中央控制系统通过无线数传模块分别与巡检机器人、钢丝绳移动系统连接,同时巡检机器人通过GPS定位模块与中央控制系统连接;

所述中央控制系统包括用于控制巡检机器人工况的巡检机器人控制模块、用于控制钢丝绳移动系统中地面钢丝绳移动装置、井下钢丝绳移动装置移动的钢丝绳移动装置控制模块、用于控制中央控制系统与巡检机器人、钢丝绳移动系统之间通信的无线通信控制模块;

当需要对井筒的纵向进行监测时,中央控制系统制停钢丝绳移动系统,启动巡检机器人沿着钢丝绳纵向攀爬,通过防爆摄像头采集井筒纵向图像;当需要对井筒的周向进行监测时,中央控制系统制停巡检机器人,此时巡检机器人悬停在钢丝绳上,启动钢丝绳移动系统,带动钢丝绳上的各巡检机器人采集井筒周向图像;当需要对井筒内的特定位置进行监测时,中央控制系统同时控制巡检机器人、钢丝绳移动系统,直至巡检机器人能够抵达目标位置,通过防爆摄像头采集井筒内目标位置图像。

2.根据权利要求1所述的超深立井井筒巡检系统,其特征在于,所述上位机图像后处理系统,根据各巡检机器人所搭载防爆摄像头反馈的图像信息,在井筒内形成监控网络;所述中央控制系统,在巡检机器人中某个或某些机器人发生故障时,根据发生故障的巡检机器人对监控网络的影响,通过巡检机器人控制模块自动控制其余正常工作的巡检机器人的驱动机构、通过钢丝绳移动装置控制模块自动控制钢丝绳移动系统的驱动机构,调整各正常工作的巡检机器人的巡逻监控范围,实现监控网络修复。

3.根据权利要求1所述的超深立井井筒巡检系统,其特征在于,

所述井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置,结构一致,均包括外壳、驱动电机以及若干个移动滚轮;所述外壳,设置有能够装夹钢丝绳的钢丝绳锁紧机构;所述移动滚轮,包括一个主动滚轮以及一个以上的从动滚轮;

各移动滚轮均通过一根滚轮轴定位支撑,且各滚轮轴均通过轴承安装于外壳中;驱动电机的机座固定安装在外壳上,而驱动电机的动力输出端则通过减速器与支撑主动滚轮的滚轮轴连接。

4.根据权利要求3所述的超深立井井筒巡检系统,其特征在于,所述井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置,均配置有导向机构;导向机构包括横向导向机构以及纵向导向机构;横向导向机构包括横向导向支架以及横向导向滚轮;横向导向支架一端与外壳连接,另一端则与横向导向滚轮连接,横向导向滚轮的轴向与移动滚轮所在的滚动面相平行;纵向导向机构包括纵向导向支架以及纵向导向滚轮;纵向导向支架一端与外壳连接,另一端则与纵向导向滚轮连接,纵向导向滚轮的轴向与移动滚轮所在的滚动面相垂直;

主动滚轮在驱动电机的动力驱动下,配合横向导向机构、纵向导向机构的定位和导向,能够带动各从动滚轮始终沿着钢丝绳移动轨道移动。

5.根据权利要求4所述的超深立井井筒巡检系统,其特征在于,所述轨道本体上还包括横向导向面以及纵向导向面;滚动面的一侧设置有与滚动面相垂直的纵向导向面,另一侧则设置有在转折位置处贯通的L形凹槽,该L形凹槽包括竖直槽以及横向槽,竖直槽的槽体延伸方向与滚动面相垂直,且竖直槽的槽口与滚动面齐平,横向槽的槽体延伸方向与滚动面相平行,且横向槽具有与滚动面相平行的横向导向面;各移动滚轮均直接置于滚动面的上方;横向导向支架置于竖直槽内,而横向导向滚轮置于横向槽内,且横向导向支架的一端穿出竖直槽后与外壳连接,横向导向支架的另一端则与勾拦住横向导向面的横向导向滚轮连接,横向导向滚轮与横向导向面线连接;纵向导向滚轮与纵向导向面线连接;主动滚轮在驱动电机的动力驱动下,能够带动横向导向滚轮沿着横向导向面滚动、带动纵向导向滚轮沿着纵向导向面滚动、带动各从动滚轮沿着滚动面滚动。

6.根据权利要求5所述的超深立井井筒巡检系统,其特征在于,所述的外壳,呈环扇形设置;各滚轮轴均沿着环扇形外壳的径向布置;所述环扇形外壳的两径向截面端均设置有一个固定支架;每一个固定支架上均设置有一个纵向导向机构、一个横向导向机构;纵向导向机构设置在固定支架与环扇形外壳的内圆面相邻的一端;而横向导向机构则设置在固定支架与环扇形外壳的外圆面相邻的一端;分处于环扇形外壳的两径向截面端的两纵向导向机构对称设置,同时,分设在环扇形外壳的两径向截面端的两横向导向机构对称设置;纵向导向滚轮的轴线与环扇形外壳的环扇面相垂直;横向导向滚轮的轴线与环扇形外壳的环扇面相平行;纵向导向支架、横向导向支架在固定支架上的位置能够沿着环扇形外壳的径向调整。

7.一种超深立井井筒巡检方法,其特征在于,包含如下步骤:

(1)巡检前,在纵向上分段划分井筒,每一段内均配置一个巡检机器人,使得每个巡检机器人能够负责各自区域内的巡检任务;在放置巡检机器人时,对其位置信息进行定位;同时在巡检前也对井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置定位;

(2)巡检时,各巡检机器人按照规定的巡检区域对井筒进行监测,采用防爆摄像头对井筒的井壁图像进行监测,并将采集到的图像上传到上位机图像后处理系统中;通过GPS定位模块采集巡检机器人的实时位置信息,并上传到中央控制系统中;通过井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置上所安装的位置检测装置,实时检测井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置的位置信息,并实时上传到中央控制系统;中央控制系统根据所接收到的井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置的实时位置信息,判断井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置的运动是否同步,如果两者的运行不同步,则控制井下钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置,直至两者运行同步;

(3)巡检后,采用上位机图像后处理系统对采集到的图像进行处理,以判断井筒是否有缺陷存在。