白瑞峰
神东煤炭集团补连塔煤矿，内蒙古 鄂尔多斯 017209
摘要:随着矿井自动化水平的不断提高，煤矿工业视频监控技术是安全防范体系中重要的组成部分，以其方便、直观、实用而被广泛使用，成为保障重要岗位的安全生产全程监控的重要手段。巡检机器人实现可靠的变电所无人值守，通过巡检机器人完成变电所不间断，关键点无死角，多手段的周期性自动化巡检的基础功能，并通过将机器人融入矿井区域自动化系统，实现智能联动，智能故障识别判断，隐患预警等智能化功能。补齐矿井整体系统的短板，提高人员工作效率，降低劳动强度，实现煤矿安全、稳定、高效运行。
关键词:工业以太环网;手机电子眼；视频监控体系;
1视频监控系统
视频监控方案设计:井下视频监控系统通过数据采集箱接入网络交换机，用环网的形式连接起来，实现调度室远程监测和控制。通过建立硬盘录像机实现工业视频同款软件同时监控。将井下各种型号工业视频添加进硬盘录像机后，上传手机电子眼监控系统，从而实现持手机终端的用户随时随地对井下工业视频进行实时远程监控。
2巡检机器人视频监控系统的研究及应用
2．1变电所水泵房巡检机器人技术
变电所及水泵房传统的监控方式通常采用人工巡检或固定摄像头定点监视。人工巡查浪费人力、效率低下，而且人工巡检容易受到个人经验和主观意识的影响，出现巡检不到位的情况；固定摄像头定点监视，范围有限，需要在运行设备处布置大量摄像头，不仅图像切换、监视、存储任务量大，而且布线多、功耗大、维护任务艰巨，综合效率非常低下而且当设备发生故障不能及时的发现，有可能导致问题扩大化。另一方面在复杂的设备运行环境下，多人多频次巡检也会增加人员人身安全的不确定性。因此迫切需要开展巡检技术研究，探索通过机器人技术辅助人工巡检或者代替人工巡检，减轻工作人员的劳动强度、降低劳动风险，及时发现问题，实现有效、可靠巡检，提升煤矿企业的本质安全管理。巡检机器人集机械、电子、计算机、移动通讯等技术于一体，利用自身传动系统，能够在轨道上自动行走，实现监测范围内的移动巡检，能够连续采集、传输、存储现场的图像、声音、温度、烟雾等数据，通过数据实时分析，判断是否存在设备故障以及故障位置，具有终点自动换向、限位停止、定点校正等功能，不影响正常行人和设备的检修工作。同时能够代替巡检工实时监测设备沿线的各种数据，及时发现设备运行过程中出现的问题，避免事故扩大化。
（1）视频监测
机器人集成2台高清可见光摄像机（一路视频、一路红外热成像），其中一台位于机器人前方，对机器人前方设备进行监控。一台位于机器人侧方，通过自带云台，对机器人一侧的设备情况进行监控。通过两台摄像仪，完成对巡检设备的全方位监控。同时为了满足机器人监控需求，在机器人本体上增加补光设备，适合煤矿低照度情况的使用。
（2）温度监测
巡检机器人采用非接触式红外热像测温仪，通过捕捉设备辐射的热红外线，能够准确检测设备表面各个温度数值，并形成热视图像，直观展示设备温度分布情况，快速定位高温故障点。
（3）异常声音监测
巡检机器人搭载高灵敏度拾音器，可通过对采集的原始声音样本进行分析，提取样本特征，学习并构建分类模型，通过异常特征与正常的特征识别，定位异常声音位置。
（5）环境监测
巡检机器人搭载烟雾传感器、甲烷、一氧化碳传感器，在巡检过程中实时检测井下有害气体的浓度及火情隐患。
（6）人员安全监测
巡检机器人在巡检过程中，观察到有人员不安全行为时，可实现机器人本体与远程控制站处之间的双向对讲，发出警告。
（7）智能停送电功能
巡检机器人具备人脸识别功能，可以实现巡检机器人和配电系统进行闭锁，在停送电时对人脸信息进行识别比对，只有比对通过或者系统授权人员才可以进行配电设备的停送电，并对操作人员的人脸识别信息进行存储记录。
2.3轨道式巷道巡检机器人技术
胶带机巡检无人化、智能化是未来智能矿山发展的趋势，通过机器人技术代替皮带巡视工完成对胶带机设施、设备的巡检，在巡检过程中可对巡检区域的环境数据、设施情况、设备工况等信息进行采集，以实现环境、设施异常状况和设备故障的诊断、预警等功能。钢丝绳牵引巡检机器人可代替巡检工人进行设备及环境巡检，尤其是大倾角、长距离、高湿度的煤矿巷道，能够有效的减轻工作人员的劳动强度，降低巡检过程中存在的安全隐患，提升煤矿企业的本质安全水平。机器人本体搭载云台摄像仪、红外摄像仪、气体检测等传感器，人员通过远程操作巡检机器人检查胶带机运行情况及周围环境，上位系统对机器人采集到音频、视频等各类数据进行深度分析，实现环境、设施异常状况和设备故障的诊断、预警等功能。
（1）皮带沿线视频和热像监控
机器人集成2台可见光摄像机；两台摄像仪配合使用，实现机器人对巡检设备的全方位监控；能够实时采集沿轨道方向的整个皮带现场工况。同时为了满足机器人监控需求，在机器人本体上增加补光设备，适合煤矿低照度情况的使用。
机器人下方的旋转云台，通过远程工作站对云台的控制，使得机器人对运转设备的异常温度捕捉，能够准确检测皮带和托辊表面温度值，并形成热视图像。
（2）电机和滚筒异常监测
电机和大型滚筒可以通过采集原有的或增加配备定点监测无线振动传感器、防爆摄像仪和红外热成像仪及高精度工业拾音器、对设备的振动、温度、噪音进行实时监测，与软件平台进行分析报警。
（3）托辊和巷道沿线异常监测
机器人搭载红外热像仪，实时获取被检测设备的红外热像图，存储并分析被检测设备的发热情况，预警皮带托辊、巷道沿线电缆等温度异常。巡检机器人配备高精度拾音器，能精准采集到现场设备的运行声音。可通过对采集的原始声音样本和托辊温度进行时域和频域分析，通过异常特征与正常的特征识别，识别出现场异常声音并报警。
（4）皮带跑偏、皮带异物监测
在低照度、高湿度和粉尘环境下，通过巡检机器人上搭载的摄像机实现对巡检巷道沿线的图像采集，通过视频识别皮带跑偏、视频皮带上大块矸石、锚杆、托盘、钻杆等大块物料和长杆利器。当出现异常情况时，可触发实时警报系统，完成与皮带机主控的闭锁启停控制。
（5）皮带沿线环境监测
巡检机器人上搭载有气体检测、温湿度检测、烟雾检测等传感器对现场进行环境检测。
结论
通过应用变电所智能轨道巡检系统，有效解决了无人值守变电所内设备多、高压设备对巡检人员存在安全隐患，以及时间较长后巡检人员可能存在惰性，导致巡检工作疏忽等问题，并实现与自动化系统的联动，确保及时发现设备异常并报警，提高了调度人员对数字化变电站的遥视监控能力，缩短了变电设备的故障发现时间与缺陷排除的时间，在运行过程中可实时将设备运行情况和保护器显示的故障原因上传至智能控制中心，为地面操作人员远程快速处理故障提供了依据。同时在员工停送电操作时，可远程近距离的监督现场操作情况，发现问题，及时纠正，确保员工规范操作。
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