一种矿山爆破现场飞尘快速收集处理无人机系统

技术领域

本发明涉及飞尘处理和智能无人机技术领域，特别涉及一种矿山爆破现场飞尘快速收集处理无人机系统。

矿山爆破作业后炮烟和飞尘的存在极大的影响人们身体的健康，清烟的不及时或防护不当，都有可能导致人员伤亡。近年来，由于矿产资源开发、煤矿发电站的飞尘排放系统等一系列人类活动，常常造成周边的空气、环境污染特别严重。针对炮烟、飞尘的扩散快、不规律运动性和漂浮性，存在清烟和收集困难的问题。

目前，由无人机搭载除尘系统的方法在许多行业都得到了应用，主要应用于建筑物的清除和清扫。针对露天矿山夏季爆破现场炮烟和飞尘扬起面广量大的特点，需要快速清烟并将飞尘快速处理便于实施工作，常用的方法是利用喷水系统进行水雾除尘。该方法具有的缺点是遭遇大风及干旱的时候飞尘易再次扬起漂浮，其重复性导致经济成本高、不利于人体健康等。鉴于此，发明一种矿山爆破现场飞尘快速收集处理无人机系统，对矿山爆破时产生的炮烟、扬起的飞尘或其他飞尘量较大的区域进行飞尘收集和处理，杜绝有毒炮烟和飞尘长时间停留带来的有害效应。

对比一种除尘无人机及除尘方法发明专利，该专利申请号201910767874.2，申请公布号CN 110448239 A。该发明一种除尘无人机，将无人机旋翼收容于壳体内，集尘盒与旋翼相通；该发明利用旋翼在吸尘装置内形成负压，使壳体上的吸尘孔吸气，利用吸气的过程中形成的气流达到除尘效果。将旋翼放在吸尘装置内，集尘盒与旋翼相通，不利于无人机的本身工作并且容易使其积尘，形成的负压不集中，效率低，不能用于矿山爆破现场的爆破后飞尘的大面积快速收。

对于上述的技术问题，本发明为矿山爆破现场的现场环境设计的吸尘及排风的结构；不将旋翼放在吸尘装置内，而利用风机产生负压吸尘力度加大，设计的吸尘口和排风面积大，吸力强，作业范围增加；吸尘作业完成后能够集中排放；排风口以及集尘箱的位置不会影响旋翼的进风量，收集灰尘更加方便快捷。

发明内容

为了解决背景技术提出的技术问题，本发明提供一种矿山爆破现场飞尘快速收集处理无人机系统，吸力大、效率高，可用于矿山爆破后飞尘的大面积快速收集，高效的对矿山爆破现场飞尘进行收集处理，防止飞尘循环漂浮，适用于露天矿山、地下矿山等大面积需要清灰的场所。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种矿山爆破现场飞尘快速收集处理无人机系统，包括六翼载重无人机、集尘装置，所述集尘装置包括集尘箱、排风管和中轴杆；排风管固定在集尘箱上部，通过底部开口与集尘箱连通，所述六翼载重无人机的中心位于排风管内，旋翼伸出排风管外，排风管底部开口与集尘箱的连接处设有风机，六翼载重无人机的中心穿在中轴杆上，中轴杆下部连接风机。

所述的集尘箱的四壁设有喇叭型的进风口，当六翼载重无人机在烟尘中飞行时，上方与外界连通用于出风，风机位于四个进风口的正上方，由于风机高速旋转，在四个进风口产生负压形成真空，进而形成吸力用于吸尘，能从四周同时吸尘。

进一步地，所述集尘箱的喇叭型的进风口处为喇叭型开口的PVC管，为收集爆破后飞尘的进入风口，管口为外大内小。

进一步地，所述排风管的底部为喇叭形PVC管，连通集尘箱内部与六翼载重无人机上方，由于六翼载重无人机的旋翼下方空气流动会影响气流的稳定，所以所述的排风管出口水平位置在旋翼之上，不会影响旋翼的气流方向。

进一步地，所述的集尘箱的底部设有滤尘袋和滤尘袋排放门，所述滤尘袋放置在集尘箱内底部，内部有活性炭颗粒，用于吸附飞尘并沉淀，所述滤尘袋排放门为出尘口，位于集尘箱的底部，与铰链和智能遥控接收片相连，通过电脑终端或人工控制滤尘袋排放门的开合系统。

进一步地，所述滤尘袋排放门由两片轻质不锈钢板拼搭而成，两片钢板的一端由铰链分别连接在集尘箱底部对应的宽边，集尘箱底部四周贴有密封圈，用于关闭底部钢板时的密封处理。

进一步地，所述的集尘装置内还设有飞尘感应装置和高清摄像机，飞尘感应装置安装在集尘箱上方，感应灰尘浓度大的区域可向无人机发出方向控制指令，使无人机向浓度大的区域飞行；所述高清摄像机在飞尘感应器上，可以监视飞行区域，实时反馈到控制中心，用于在飞尘深处反馈视频画面，方便人员进行监控。

进一步地，所述的排风管底部设有过滤片，所述过滤片位于风机上、下部，防止吸入的风尘颗粒卷进风机发生风机堵塞、电机抱死现象，并能够使过滤的空气从风机上方排风管排出。

进一步地，所述集尘箱为轻质不锈钢，底部有密封圈，保证除吸尘进风口和排风口之外集尘箱的密封性。

进一步地，所述风机由电机驱动，电机由设置在集尘箱内的充电式蓄电池供电，充电式蓄电池材质为软包装聚合物锂电池，重量轻、体积小、电容大；所述电机为串激类电机，能达到20000-30000r/min,电机与蓄电池相连接，能够以高速度旋转带动风机旋转，起到增加吸力的作用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明提供了一种矿山爆破现场飞尘快速收集处理无人机系统，可用于矿山爆破后飞尘的大面积快速收集，并将收集到的飞尘打包处理，统一排放到指定位置，高效除尘；

2)矿山爆破后清灰、吸尘是一项大范围作业，本发明不将旋翼放在吸尘装置内，而利用风机产生负压吸尘力度加大；所述进风口的口径为外大内小的喇叭形开口，增大吸尘口的作业面积；

3)排风口以及集尘箱的位置不会影响旋翼的进风量，作业范围增加；

4)本发明吸尘作业完成后能够集中排放；收集灰尘更加方便快捷；

5)本发明的装置添加了飞尘感应器，自动感应飞尘较多的区域，无人机可以进入炮烟深处吸尘，减少矿山爆破飞尘消散的时间，能够有针对性的在灰尘聚集区域进行吸尘，作业完成后自动返航，减少矿山喷水人工除尘作业，降低飞尘颗粒对人体的危害；

6)本发明装置将集尘盒安装在无人机的下方，并将排风口的管道通向无人机上方，排出空气即为过滤后空气，且气流方向向上，不会影响无人机机翼的旋转，减少灰尘堵塞无人机旋翼的可能；

7)本发明的集尘盒内有过滤袋，可将吸入的灰尘集中在袋内，并可以通过集尘盒下部的智能门打包排放，且过滤袋为可溶于水的材质，不会影响灰尘在水中的凝聚，为灰尘收集和后续的化学处理提供有利条件。

附图说明

图1为本发明的一种矿山爆破现场飞尘快速收集处理无人机系统收集作业示意图；

图2为本发明的一种矿山爆破现场飞尘快速收集处理无人机系统排放飞尘滤尘袋示意图；

图3为本发明的装置分解图；

图4为本发明实施例的飞尘感应装置及高清摄像机示意图；

图5为本发明的吸尘管示意图。

图中：1-六翼载重无人机2-飞尘感应装置3-排风管4-过滤片5-充电式蓄电池6-电机7-风机8-集尘箱9-进风口(吸尘管)10-滤尘袋11-铰链12-智能遥控接收片13-滤尘袋排放门14-高清摄像机(或其他监测仪器及防灰装置)15-中轴杆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。

如图1-5所示，一种矿山爆破现场飞尘快速收集处理无人机系统，包括六翼载重无人机1、集尘装置，所述集尘装置包括集尘箱8、排风管3和中轴杆15；排风管3固定在集尘箱8上部，通过底部开口与集尘箱8连通，所述六翼载重无人机1的中心位于排风管3内，旋翼伸出排风管3外，排风管3底部开口与集尘箱8的连接处设有风机7，六翼载重无人机1的中心穿在中轴杆15上，中轴杆15下部连接风机7。

所述的集尘箱8的四壁设有喇叭型的进风口9，当六翼载重无人机1在烟尘中飞行时，上方与外界连通用于出风，风机7位于四个进风口9的正上方，由于风机7高速旋转，在四个进风口9产生负压形成真空，进而形成吸力用于吸尘，能从四周同时吸尘。

所述集尘箱8的喇叭型的进风口9处为喇叭型开口的PVC管，为收集爆破后飞尘的进入风口，管口为外大内小。

所述排风管3的底部为喇叭形PVC管，连通集尘箱8内部与六翼载重无人机1上方，由于六翼载重无人机1的旋翼下方空气流动会影响气流的稳定，所以所述的排风管3上端出口水平位置在旋翼之上，不会影响旋翼的气流方向。

所述的排风管3底部设有过滤片4，所述过滤片4为海帕(HEPA高效过滤材料)，位于风机7上、下部，防止吸入的风尘颗粒卷进风机7发生风机7堵塞、电机6抱死现象，并能够使过滤的空气从风机7上方排风管3排出。

所述风机7由电机6驱动，电机6由设置在集尘箱8内的充电式蓄电池5供电，充电式蓄电池5材质为软包装聚合物锂电池，重量轻、体积小、电容大；所述电机6为串激类电机，能达到20000-30000r/min,电机与蓄电池相连接，能够以高速度旋转带动风机7旋转，起到增加吸力的作用。

所述的集尘箱8的底部设有滤尘袋10和滤尘袋排放门13，所述滤尘袋10放置在集尘箱8内底部，内部有活性炭颗粒，用于吸附飞尘并沉淀，所述滤尘袋排放门13为出尘口，位于集尘箱8的底部，与铰链11和智能遥控接收片12相连，通过电脑终端或人工控制滤尘袋排放门13的开合系统。

所述集尘箱8为轻质不锈钢，底部有密封圈，保证除吸尘进风口9和排风口(风机7处)之外集尘箱8的密封性。

由于灰尘种类不定、密度不定，在所述滤尘袋10内加入吸附物质，如化纤滤布、静电、活性炭等，令灰尘吸附在滤尘袋10内，若灰尘不溶于水且密度较大，可使用溶于水的材质的过滤袋，过滤袋直接排放在水中后溶解，便于灰尘的沉淀处理。滤尘袋10可溶于水，滤尘袋10排放在水中，由于密度的不同，灰尘大于水的密度，沉淀到水底，凝结成块状灰尘，可为后续飞尘净化处理提供方便的条件。

所述滤尘袋排放门13由两片轻质不锈钢板拼搭而成，两片钢板的一端由铰链11分别连接在集尘箱8底部对应的宽边。

所述滤尘袋排放门13以及所述智能感应接收片12，主要目的是为了方便开关底部的尘袋排放门13，在制作过程中可以更换智能感应接收片12，使尘袋排放门13通过其他方式打开或关闭。

所述的集尘装置内还设有飞尘感应装置2和高清摄像机14，飞尘感应装置2安装在集尘箱8上方，感应灰尘浓度大的区域可向无人机1发出方向控制指令，使无人机1向浓度大的区域飞行；所述高清摄像机14在飞尘感应器2上，可以监视飞行区域，实时反馈到控制中心，用于在飞尘深处反馈视频画面，方便人员进行监控。

所述飞尘感应装置2根据吸尘要求可放置在不同的位置，装置的数量也可根据矿山爆破后飞尘情况增加或减少，所述飞尘感应装置2可以将现场飞尘浓度等数据及时传回电脑终端，并向发出指令更改飞行路线。

矿山爆破后清灰、吸尘是一项大范围作业，本发明的进风口9吸尘管的口径为外大内小的喇叭形开口，增大吸尘口的作业面积，集尘箱8内外吸尘管的部分可以调整角度或长度，满足吸力或飞尘吸入的方向要求。

本发明可适用于露天矿山、地下矿山等大面积需要清灰的场所，所述高清摄像机14根据现场环境可以更换为夜视仪或者红热成像仪等监测、探测仪器，能够反馈现场的影像、监测数据等信息，实时传回电脑终端，方便了解现场情况。

实施例1：

一种矿山爆破现场飞尘快速收集处理无人机系统，包括六翼载重无人机1、飞尘感应装置2、集尘箱8；所述集尘箱8安置在六翼载重无人机1下方，由中轴杆15连接，其顶部对角处分别设有飞尘感应装置2和高清摄像机14，所述高清摄像机14或其他监测仪器及防灰装置安装在飞尘感应装置2上方，通过底部圆盘可以水平360°旋转；所述集尘箱8的四壁有4个喇叭型进风口9(吸尘管)，顶部中心连接着风机排风口3，连接处有2层过滤片4分别位于风机7上下方，风机7与充电式蓄电池5、电机6相连接；所述排风管3是一个贯通的管道，连通着集尘箱8和无人机上方，管口高度据无人机有一定的距离，风机7和过滤片4在排风管3内，风机7排出的风通过排风管3向六翼载重无人机1上方排出，排风管3为喇叭型开口，上排风口的直径大于六翼载重无人机1主控台，但不大于影响旋翼的最大直径；所述滤尘袋10放置在集尘箱8内的底部，内部有活性炭颗粒；所述滤尘袋排放门13为集尘箱8的底部，滤尘袋排放门13的开合铰链11与智能遥控接收片12连接，六翼载重无人机1终端可以直接控制滤尘袋排放门13的开关。

本实施例中，在对露天矿山爆破后飞尘进行吸尘作业时，接通充电式蓄电池5，使电机6带动风机7旋转，吸尘装置开始工作，启动六翼载重无人机1，在电脑终端录入起点坐标，控制六翼载重无人机1飞向需要除尘的区域，通过集尘箱8上方的两个飞尘感应装置2，自动感应飞尘浓度较大的区域，并对六翼载重无人机1发出指令，飞尘浓度降低到人体安全范围内，会发出自动返航的指令，完成作业。

在电脑终端输入飞尘排放点的坐标，当完成吸尘作业时，六翼载重无人机1会飞到排放位置，并反馈到达信息，人员可以向智能接收器12发出指令，打开滤尘袋排放门13，滤尘袋10落下，无人机返航。

实施例2：

在巷道进行吸尘作业时，由于GPS信号弱，可安装高清摄像机14或夜视仪，通过半自动半人工控制六翼载重无人机1的飞行，由于巷道内通风不够，飞尘消散时间较长，可更换电机6用于提高风机7转速，增加滤尘袋10内的活性炭颗粒，延伸排放管上方长度，避免气流对六翼载重无人机1旋翼产生影响，飞尘浓度较大时可同时升起多架无人机集尘装置，进行大范围吸尘作业。

实施例3：

在火灾现场进行吸尘作业时，由于现场环境温度过高、烟雾较大、能见度低，可将六翼载重无人机1和集尘装置的材料换成耐高温的材质，或在本装置外涂抹硅脂用于降温，高清摄影机14的镜头安装防雾镜。

以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。