一、研究背景
近年來(lái)，煤礦信息化、智能化建設(shè)開(kāi)展得如火如荼，智能化云計(jì)算大數(shù)據(jù)等新技術(shù)新裝備，“機(jī)器人”裝備的研究應(yīng)用，大大提高了煤礦安全生產(chǎn)和管理效率。
在此情況下平煤股份二礦決定大力打造智慧礦山、智能礦山、綠色礦山，積極貫徹執(zhí)行國(guó)家煤監(jiān)局公告2019年第（1）號(hào)《煤礦機(jī)器人重點(diǎn)研發(fā)目錄》，全力進(jìn)行煤礦智能化建設(shè)、大力研發(fā)推進(jìn)煤礦機(jī)器人的研發(fā)和應(yīng)用，決定從瓦斯檢查和智能信息顯示開(kāi)始著手建設(shè)，某礦現(xiàn)有專職瓦斯檢查員45名，現(xiàn)有檢查地點(diǎn)240處，永久避難硐室兩處，臨時(shí)避難硐室若干個(gè)，檢查地點(diǎn)多分布廣面積大出現(xiàn)嚴(yán)重人員不足問(wèn)題急需解決。共同研發(fā)成功了煤礦智能瓦斯檢查機(jī)器人，不但可以有效解決人員不足情況，還能有效減員90%以上，通過(guò)機(jī)器換人、替人減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減輕企業(yè)生產(chǎn)負(fù)擔(dān)，確保安全生產(chǎn)要求，向智能化智慧礦山邁出堅(jiān)實(shí)的一步。
圖1 瓦斯巡檢機(jī)器人系統(tǒng)圖
二、系統(tǒng)功能
（一）獨(dú)有功能
瓦斯巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，就是在每一個(gè)固定瓦斯檢查地點(diǎn)（這類地點(diǎn)占人工瓦斯檢查地點(diǎn)的90%以上）安裝一個(gè)瓦斯巡檢機(jī)器人，免校驗(yàn)的自動(dòng)檢查瓦斯、自動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)顯示、數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸?shù)酵咚寡矙z機(jī)器人云大腦進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)異常自動(dòng)報(bào)警等功能，從而，實(shí)現(xiàn)“機(jī)器替人”。獨(dú)有功能如下：
1、現(xiàn)場(chǎng)裝有“瓦斯巡檢機(jī)器人”，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)檢查和實(shí)時(shí)顯示。代替人工檢查和粉筆書寫顯示。
2、現(xiàn)場(chǎng)裝有“瓦斯巡檢機(jī)器人”具有“四合一傳感器”自動(dòng)檢測(cè)甲烷、二氧化碳、溫度、濕度等瓦斯檢查員必須檢查的參數(shù)。
3、采用免校驗(yàn)的激光傳感器自動(dòng)檢測(cè)的甲烷，3年免校驗(yàn)（經(jīng)過(guò)安標(biāo)中心認(rèn)證），保證了數(shù)據(jù)可靠。
4、瓦斯檢查數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)采用P2.5真彩超低功耗LED屏顯示，顯示功能十分強(qiáng)大：
1）真彩顯示各種顏色、清晰、明亮、看的遠(yuǎn)、看的清。
2）能夠交替顯示不同班次的數(shù)據(jù)、臨近點(diǎn)的數(shù)據(jù)、附近瓦斯檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，協(xié)助領(lǐng)導(dǎo)分析周圍安全形勢(shì)。
3）精細(xì)化顯示，P2.5七彩的LED顯示屏，精細(xì)細(xì)化顯示，能夠顯示圖形、圖像、曲線等。
4）能夠顯示避災(zāi)路線、災(zāi)害類型、緊急命令等。
5、實(shí)現(xiàn)瓦斯數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)皆破脚_(tái)的“瓦斯巡檢機(jī)器人”大腦，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，形成報(bào)表、曲線、圖形等供領(lǐng)導(dǎo)使用。
6、能夠大數(shù)據(jù)推送周圍安全信息，例如瓦斯、通風(fēng)、緊急狀態(tài)等，并在LED屏顯示。
7、能夠進(jìn)行應(yīng)急救援，調(diào)度室可以直接對(duì)每一個(gè)大屏喊話下達(dá)命令！現(xiàn)場(chǎng)人員可以直接對(duì)屏喊話請(qǐng)求支援。
8、作為WiFi無(wú)線通訊基站，可以傳輸語(yǔ)音、錄像、照片等信息，實(shí)現(xiàn)井上井下的安全聯(lián)系通訊。
9、大數(shù)據(jù)一張圖管理功能，地面指揮中心，可以在大數(shù)據(jù)一張圖上直接查詢、調(diào)用、通知等，方便操作。
（二）其他功能
1、自動(dòng)打印瓦斯日?qǐng)?bào)表、班報(bào)表；
2、瓦斯數(shù)據(jù)的自動(dòng)分析功能：可以按年度、季度、月度自動(dòng)分析繪制有關(guān)分析圖件和報(bào)表。為加強(qiáng)瓦斯管理提供決策依據(jù)；
3、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)管理、查詢功能：凡是進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)導(dǎo)、管理人員，根據(jù)自己的權(quán)限可以管理查詢相應(yīng)數(shù)據(jù)；
4、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)異地瀏覽、查詢、匯總、統(tǒng)計(jì)、打印功能；
5、數(shù)據(jù)分析曲線圖功能；
6、網(wǎng)絡(luò)審查和網(wǎng)絡(luò)簽名功能。
三、應(yīng)用案例
圖2 某礦瓦斯巡檢機(jī)器人系統(tǒng)布設(shè)圖
某礦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：
1、“瓦斯巡檢機(jī)器人”系統(tǒng)由云服務(wù)器、瓦斯巡檢機(jī)器人主系統(tǒng)軟件、現(xiàn)場(chǎng)每一處檢查地點(diǎn)安裝一套瓦斯檢查機(jī)器人，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定安裝瓦檢機(jī)器人，分別安裝在庚20-31050風(fēng)巷（1#風(fēng)機(jī)、2#水泵、3#避難硐室、4#鉆車、5#皮帶、6#密閉、7#皮帶、8#水泵、9#超高、10#絞車、11#水泵、12#超高、13#避難硐室、14#水泵）。庚20-31050機(jī)巷瓦檢機(jī)器人（1#風(fēng)機(jī)、2#水泵、3#避難硐室、4#水泵、5#鉆車、6#避難硐室、7#水泵、8#水泵、9#避難硐室、10#皮帶、11#水泵、12#超高、13#鉆車）本安電源13臺(tái)等構(gòu)成“瓦斯巡檢機(jī)器人”現(xiàn)場(chǎng)終端機(jī)負(fù)責(zé)定時(shí)或者不定時(shí)檢查現(xiàn)場(chǎng)瓦斯（甲烷、二氧化碳、溫度、濕度等），并顯示到現(xiàn)場(chǎng)的P2.5真彩超低功耗led屏上面，同時(shí)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆拼竽X進(jìn)行匯總分析。
2、系統(tǒng)還具有廣播對(duì)講、WiFi無(wú)線通訊等應(yīng)急功能。
3、避難硐室聲光引導(dǎo)顯示：能夠準(zhǔn)確顯示庚20-31050機(jī)巷或是XX號(hào)永久避難硐室LED真彩顯示具有語(yǔ)音播報(bào)功能，
4、路標(biāo)：LED引導(dǎo)指示牌，帶有語(yǔ)音播報(bào)，如前方50米是庚20-31050風(fēng)巷XX號(hào)避難硐室。后方100米是XX號(hào)避難硐室。
5、顯示功能：可以實(shí)時(shí)或定時(shí)顯示避難硐室內(nèi)氣體情況（甲烷、二氧化碳、溫度、濕度、人員數(shù)量等或直接顯示人員姓名。）
6、井下候車室顯示功能：可以顯示局部或全礦瓦斯情況、安全標(biāo)語(yǔ)、班前會(huì)視頻播報(bào)、礦領(lǐng)導(dǎo)視頻講話、新聞聯(lián)播、礦電視臺(tái)播放、歡迎詞等等一切可顯示的內(nèi)容。
圖3 某礦瓦斯巡檢機(jī)器人系統(tǒng)顯示圖
在安裝完成瓦檢機(jī)器人后預(yù)計(jì)效果，能有效減員90%以上，給礦上直接帶來(lái)減少工人工資約38萬(wàn)余元/年，90%的瓦檢員重新分配到其他崗位同時(shí)又給礦上創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值機(jī)利潤(rùn)是不可估計(jì)的。
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