[发明专利]一种可及时采集灾情的矿井瓦斯爆炸灾情智能探测系统

说明书

本发明公开了一种可及时采集灾情的矿井瓦斯爆炸灾情智能探测系统，包括地上控制系统、智能无人机、机载装置、地下采集装置、探测机器人及中继装置，地上控制系统通过无线传输系统控制智能无人机，智能无人机装载机载装置；其中，智能无人机包括目标跟踪模块、计算任务分割模块、信息融合模块及运动检测模块，机载装置包括机载粉尘传感器、机载高清摄像系统、机载温度传感器、机载湿度传感器及无线传输系统。有益效果：本发明通过设置智能无人机、机载装置、地下采集装置及探测机器人，并配合地上控制系统，实现了对矿井的全方位探测、侦查和救援，从而使灾情探测的安全性及自动化程度更高，有利于减少人员伤亡和经济损失。

技术领域

本发明涉及煤矿安全和智能救灾技术领域，具体来说，涉及一种可及时采集灾情的矿井瓦斯爆炸灾情智能探测系统。

背景技术

矿井火灾是煤矿生产的五大灾害之一。矿井火灾的主要危害包括：产生大量的有害气体、产生高温、引起瓦斯和粉尘爆炸、毁坏设备和资源。煤矿火灾一旦发生，火灾蔓延速度快，难以控制，甚至会引起煤尘和瓦斯爆炸，造成难以预计的损失。矿井发生火灾后，受煤矿井巷空间狭小限制，人员的撤离、躲避及救援难度很大，而快速的掌握火灾现场的灾情是救援、控制火灾的重要保障。每个煤矿生产单位都制定严格的煤矿火灾预防措施，煤矿发生火灾后往往都能够控制火灾向其它巷道的蔓延，但由于矿井火灾产生大量的有毒气体及高温在井巷扩散的速度快、距离长，这对井下人员的危害极大，因此，必须对火灾现场及周围巷道环境有精准的掌握，才能保障救援人员安全，并推进救援工作的快速开展。

然而，当前煤矿生产单位缺乏实现远程、无人控制的探测装备，这为矿井火灾的救援带来了非常大阻力，在对灾情不了解的情况下，只能被迫等待救援时机，使救援工作极为被动。专利号CN105812727B公开了一种矿山井下事故现场搜救以及监控系统，其主要是为救援人员配备无线装置及应急装置，然而实际矿井发生火灾后，矿井中的灾情难以知晓，贸然让救援人员进入矿井进行搜救作业，很容易发生二次灾难，从而造成不必要的人员伤亡。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了可及时采集灾情的矿井瓦斯爆炸灾情智能探测系统，具备可准确采集矿井火灾灾情实况、分析事故情况并确定救援最佳时机的优点，进而解决现有煤矿生产单位缺乏远程、无人控制的灾情探测装备的问题。

(二)技术方案

为实现上述可准确采集矿井火灾灾情实况、分析事故情况并确定救援最佳时机的优点，本发明采用的具体技术方案如下：

一种可及时采集灾情的矿井瓦斯爆炸灾情智能探测系统，包括地上控制系统、智能无人机、机载装置、地下采集装置、探测机器人及中继装置，地上控制系统通过无线传输系统控制智能无人机，智能无人机装载机载装置；其中，智能无人机包括目标跟踪模块、计算任务分割模块、信息融合模块及运动检测模块，机载装置包括机载粉尘传感器、机载高清摄像系统、机载温度传感器、机载湿度传感器及无线传输系统。

进一步的，地上控制系统包括飞行操作模块、数据处理模块、图像显示模块及无线传输与接收模块；其中，飞行操作模块用于通过发射无线信号控制智能无人机的飞行；数据处理模块用于对机载装置、地下采集装置、探测机器人及中继装置传输的数据进行处理；图像显示模块用于显示机载高清摄像系统传输的视频画面；无线传输与接收模块用于信号的传输与接收。

进一步的，目标跟踪模块用于无人机在矿井中的智能避障，该避障方法包括以下步骤：

根据从巡检无人机上下载的电子地图来建立矿井中障碍物的最小安全空间边界线；

根据障碍物的最小安全空间边界线建立多边形柱状避障空间；

利用A-Star算法及新建立多边形柱状避障空间对无人机的电力巡检智能避障路径进行规划并传输至地上控制系统。