一种港口皮带机智能巡检机器人系统

技术领域

本发明涉及安全巡检技术领域，尤其涉及一种港口皮带机智能巡检机器人系统。

背景技术

我国《“互联网+”人工智能三年行动实施方案》和《新一代人工智能发展规划》中均提出要“推进重点领域智能产品创新应用和试点示范，推动人工智能规模化应用”。《国家能源集团2020年度科技创新重点研发方向指南》提出要大力开展“智能运行平台与功能模块开发；智能监测、预警与设备诊断技术”。近年来，信息技术和人工智能蓬勃发展。信息技术和人工智能技术发展的产物，集自主巡检、智能监控、数据智能采集分析、状态报警等功能于一体的智能巡检机器人在电力、大型厂矿、石油化工、冶金、港口、安监等领域多有应用。

皮带机作为码头运输的主力设备，因其自动化、专业化程度较高和连续化、大运量的作业方式，在运输过程中发挥了极其重要的作用。但随着生产任务不断加重，设备利用率逐步提高，设备长期处于运行状态，由于震动或安装精度等原因有可能会导致托辊、驱动等关键部位出现不平衡、不对中、磨损等机械故障而引起升温。由于皮带机在港口一般装运大多是煤炭等易燃物品，如果设备发生故障未及时发现，设备间长时间摩擦产生的高温将会导致发生重大火灾乃至爆炸事故，造成不可挽回的损失，甚至伤及人员，因此需要对设备安装一套智能巡检系统，达到预警、巡检的作用。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，而提出的一种港口皮带机智能巡检机器人系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种港口皮带机智能巡检机器人系统，包括控制系统，所述控制系统主要包括停泊车厢、轨道和巡检机器人，所述轨道的一端端部安装在停泊车厢的内侧壁上，所述巡检机器人活动安装正在轨道上，所述巡检机器人包括活动安装在轨道上的移动平台，所述移动平台的底部安装有壳体，所述壳体的底部安装有双目云台，且所述壳体内安装有电源以及控制中心系统，所述壳体的底部安装有与控制中心系统连接的巡视窗、空气分析检测器、补光灯、拾音器、扬声器、高清摄像头和警示灯，所述巡检机器人朝向停泊车厢的一端安装有无线感应充电面板、车载天线、电源开关和充电感应开关，所述停泊车厢的内部安装有对巡检机器人清理的吹扫机构。

优选地，所述停泊车厢内安装有无线感应充电头，所述无线感应充电头与无线感应充电面板位置对应设置。

优选地，所述移动平台的上端设有安装槽，所述安装槽内安装有两个橡胶轮，所述橡胶轮通过驱动电机驱动转动，且所述橡胶轮与轨道相抵设置。

优选地，所述控制中心系统包括控制中心，所述控制中心连接有电源控制模块、充电感应模块、电量控制模块、功能控制模块、行进控制模块、位置检测模块、环境检测模块、数据传输模块、人脸识别模块，所述充电感应模块连接有充电控制模块，所述环境检测模块连接有气体传感器、温度传感器、湿度传感器、粉尘浓度传感器，所述数据传输模块连接有5G传输单元。

优选地，所述壳体的底部安装有排出口，所述排出口与空气分析检测器的排出端相连接。

优选地，所述吹扫机构包括安装在停泊车厢底部的连接架，所述连接架的底部安装有除尘吹风机。

优选地，所述停泊车厢的底部安装有两个竖板，两个所述竖板的底部安装有控制盒，所述控制盒的上端侧壁上下贯穿设有两个竖杆，两个所述竖杆通过动力机构驱动转动，所述控制盒的内壁固定连接有支撑杆，两个所述竖杆均贯穿支撑杆并与其转动连接，两个所述竖杆的上端均安装有圆形块，两个所述圆形块的上端均固定连接有软清理刷，所述控制盒上端安装有两个吹风机，两个所述吹风机的进风端安装有进风管，所述吹风机的出风端安装有出风管，所述出风管的上端均安装有吹尘罩。

优选地，所述动力机构包括安装在控制盒内的L型板，所述L型板上安装有电机，所述电机的输出端安装有驱动杆，所述驱动杆、两个竖杆上均安装有传动轮，四个所述传动轮通过皮带相连接。

优选地，所述停泊车厢的底部安装有两个竖板，两个所述竖板的底部安装有控制盒，所述控制盒的上端侧壁上下贯穿设有两个竖杆，所述竖杆呈中空设置，两个所述竖杆通过动力机构驱动转动，所述动力机构包括安装在控制盒内的L型板，所述L型板上安装有电机，所述电机的输出端安装有驱动杆，所述驱动杆、两个竖杆上均安装有传动轮，四个所述传动轮通过皮带相连接；所述控制盒的内壁固定连接有支撑杆，两个所述竖杆均贯穿支撑杆并与其转动连接，两个所述竖杆的上端均安装有圆形块，所述圆形块呈中空设置且与竖杆连通，所述圆形块的上端贯穿设有多个负压孔，两个所述圆形块的上端均固定连接有软清理刷，所述控制盒的底部安装有负压除尘机构。

优选地，所述负压除尘机构包括安装在控制盒底部的负压风机，所述负压风机的进风端安装有Y型管，所述Y型管贯穿控制盒的底部设置，两个所述竖杆的底部均安装有旋转接头，所述Y型管与旋转接头相连通。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

1、通过巡检机器人可以使皮带机实现智能巡检，降低人员进行巡检的次数，降低了皮带机输送系统对人身的伤害，同时，采集皮带机的各项运行数据，并集中在大数据库中，建立皮带机模型，对应的模型与生产管理系统相结合，向运行人员提供皮带机的设备状态和报警信号，检修人员根据相关数据，能够准确地对皮带机的状态进行分析和诊断，提供皮带的生产、运转关键指标数据，最终实现设备可靠运行的目的。

2、电机工作带动驱动杆转动，在传动轮和皮带的传动下，可以实现竖杆、圆形块和软清理刷转动，通过转动的软清理刷可以对壳体底部的灰尘进行有效的清理，清理效果更好更加彻底。

3、电机工作带动驱动杆转动，在传动轮和皮带的传动下，可以实现竖杆、圆形块和软清理刷转动，通过转动的软清理刷可以对壳体底部的灰尘进行有效的清理，同时，启动负压风机，如此可以坐在负压孔处出现负压，如此可以将清扫的灰尘吸走，最终通过负压风机的排出端排出，如此，无需需要洁净的空气，对管道也无需布置，也降低了清扫灰尘扬尘的情况。

综上所述，本发明通过巡检机器人可以使皮带机实现智能巡检，降低人员进行巡检的次数，降低了皮带机输送系统对人身的伤害，且能够准确地对皮带机的状态进行分析和诊断，提供输送带的生产、运转关键指标数据，最终实现设备可靠运行的目的。

附图说明

图1为实施例1提出的一种港口皮带机智能巡检机器人系统的结构示意图；

图2为实施例1提出的一种港口皮带机智能巡检机器人系统中壳体的仰视图；

图3为实施例1提出的一种港口皮带机智能巡检机器人系统的侧视图；

图4为实施例1提出的一种港口皮带机智能巡检机器人系统中控制系统的结构示意图；

图5为实施例2提出的一种港口皮带机智能巡检机器人系统的结构示意图；

图6为实施例2提出的一种港口皮带机智能巡检机器人系统中竖杆处的侧视图；

图7为实施例3提出的一种港口皮带机智能巡检机器人系统的结构示意图；

图8为实施例3提出的一种港口皮带机智能巡检机器人系统中部分结构侧视图。

图中：1控制系统、2停泊车厢、3轨道、4移动平台、5无线感应充电头、6连接架、7除尘吹风机、8壳体、9双目云台、10巡视窗、11空气分析检测器、12排出口、13补光灯、14拾音器、15扬声器、16高清摄像头、17警示灯、18橡胶轮、19无线感应充电面板、20车载天线、21电源开关、22充电感应开关、23竖板、24控制盒、25支撑杆、26吹风机、27吹尘罩、28进风管、29出风管、30圆形块、31软清理刷、32传动轮、33L型板、34电机、35驱动杆、36皮带、37竖杆、38负压孔、39负压风机、40Y型管、41旋转接头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

参照图1-4，一种港口皮带机智能巡检机器人系统，包括控制系统1，控制系统1主要包括停泊车厢2、轨道3和巡检机器人，其中，停泊车厢2内安装有无线感应充电头5，无线感应充电头5与无线感应充电面板19位置对应设置。

轨道3的一端端部安装在停泊车厢2的内侧壁上，巡检机器人活动安装正在轨道3上，巡检机器人包括活动安装在轨道3上的移动平台4，移动平台4的上端设有安装槽，安装槽内安装有两个橡胶轮18，橡胶轮18通过驱动电机驱动转动，且橡胶轮18与轨道3相抵设置。

移动平台4的底部安装有壳体8，壳体8的底部安装有双目云台9，且壳体8内安装有电源以及控制中心系统，控制系统包括控制中心，控制中心连接有电源控制模块、充电感应模块、电量控制模块、功能控制模块、行进控制模块、位置检测模块、环境检测模块、数据传输模块、人脸识别模块，充电感应模块连接有充电控制模块，环境检测模块连接有气体传感器、温度传感器、湿度传感器、粉尘浓度传感器，数据传输模块连接有5G传输单元；其中，还包括与控制中心连接的储存模块，即作为数据库，还包括模型建立模块，建立皮带机模型，对应的模型与生产管理系统相结合，向运行人员提供皮带机的设备状态和报警信号。

5G传输单元：网络通讯基站采用5.8G网桥通讯方式，该通讯方式采用了稳定可靠的无线网络链路与云链路，支持视频、语音和多协议数据同时传输，单个基站的带宽和接入容量大，具备良好的应用扩展能力。智能巡检机器人行驶中能够稳定传输监控视频、语音或控制数据，避免丢失数据包或产生较大的延时。实现机器人与上位机软件之间的通信，实现图像等数据传输和运动控制命令传输；

气体传感器：存在煤炭的工作环境中常含有大量的可燃性气体，其中部分气体可能直接影响生产作业的安全，因此巡检机器人搭载了业界领先的燃烧催化式可燃气体传感器，采用燃烧催化反应可保持高精确度检测可燃气体浓度；

温度传感器：工业现场常用铂电阻类传感器，此类传感器为模拟器件，还需要采样电路来支持，增加了设计难度和功耗，如果为了提高测温精度，去除传感器线上电阻的影响，还会造成更多的成本投入和资源开销；因此温度传感器选择了数字型温度传感器DS18B20，独特的总线接口，只需要一根数据线便可实现通信，电压范围为3.0V～5.5V，测量温度范围为-55℃至+125℃，精度为±0.5℃，无需外部元件，简化了电路的设计；

湿度传感器：对于环境湿度的检测，我们选用了AM2322数字湿度传感器，它是一款含有己校准数字信号输出的温度传感器。采用专用的湿度采集技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容式感湿元件和一个高性能微处理器相连接。该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。AM2322通信方式采用单总线通讯。标准单总线接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择；

粉尘浓度传感器：粉尘浓度传感器采用激光散射原理：当激光照射到通过检测位置的颗粒物时会产生微弱的光散射，在特定方向上的光散射波形与颗粒直径有关，通过不同粒径的光学积分统计及换算公式可以得到不同粒径的实时颗粒物的数量浓度，按照标定方法得到跟官方单位统一的质量浓度。可对环境总悬浮颗粒物浓度(TSP)进行实时监测，量程可达到0-20mg/m3，灵敏度1μg/m3，相对误差±30μg/m3；

同时我们针对空气中水雾颗粒和粉尘颗粒难以区别的问题，对两者相互影响及除湿方案进行探究，结合湿度数据综合分析，得出更接近实际的总悬浮颗粒物浓度，通过大量的前期数据测试、分析和曲线拟合，得到矫正曲线。解决了实际应用中的误差，有极高的实用价值。

壳体8的底部安装有与控制中心系统连接的巡视窗10、空气分析检测器11、补光灯13、拾音器14、扬声器15、高清摄像头16和警示灯17，巡检机器人朝向停泊车厢2的一端安装有无线感应充电面板19、车载天线20、电源开关21和充电感应开关22，其中，壳体8的底部安装有排出口12，排出口12与空气分析检测器11的排出端相连接。

停泊车厢2的内部安装有对巡检机器人清理的吹扫机构，吹扫机构包括安装在停泊车厢2底部的连接架6，连接架6的底部安装有除尘吹风机7。

本实施例中，通过巡检机器人可以使皮带机实现智能巡检，降低人员进行巡检的次数，降低了皮带机输送系统对人身的伤害，同时，采集皮带机的各项运行数据，并集中在大数据库中，建立皮带机模型，对应的模型与生产管理系统相结合，向运行人员提供皮带机的设备状态和报警信号，检修人员根据相关数据，能够准确地对皮带机的状态进行分析和诊断，提供输送带的生产、运转关键指标数据，最终实现设备可靠运行的目的。

停泊车厢2为智能巡检机器人停靠点位，它是集自动充电桩、清洁车身的综合性泊车点，还具有防尘防水功能。当输送线做整线清洁时，智能巡检机器人停泊于停泊车厢2，避免高压水枪正面对设备进行冲刷；当皮带输送线运行时，如现场的粉尘含量高，壳体8的底部表面在很短时间内就沾上灰尘，影响相关视频采集设备正常数据采集，停泊车厢2点位配备洁净压缩空气，除尘吹风机7在运行过程中，定期回巢充电以及利用停泊车厢点位的洁净压缩空气对车身做清扫处理。

实施例2

参照图5-6，本实施例与实施例1不同的是，本实施例中停泊车厢2的底部安装有两个竖板23，两个竖板23的底部安装有控制盒24，控制盒24的上端侧壁上下贯穿设有两个竖杆37，两个竖杆37通过动力机构驱动转动，控制盒24的内壁固定连接有支撑杆25，两个竖杆37均贯穿支撑杆25并与其转动连接，两个竖杆37的上端均安装有圆形块30，两个圆形块30的上端均固定连接有软清理刷31，控制盒24上端安装有两个吹风机26，两个吹风机26的进风端安装有进风管28，吹风机26的出风端安装有出风管29，出风管29的上端均安装有吹尘罩27，动力机构包括安装在控制盒24内的L型板33，L型板33上安装有电机34，电机34的输出端安装有驱动杆35，驱动杆35、两个竖杆37上均安装有传动轮32，四个传动轮32通过皮带36相连接。

本实施例中，存在空气潮湿的情况，而灰尘依附在壳体8底部，则会给高清摄像头16等采集造成影响，而通过气体吹扫存在清理不彻底的情况；为此，本实施例中，启动电机34，电机34工作带动驱动杆35转动，在传动轮32和皮带36的传动下，可以实现竖杆37、圆形块30和软清理刷31转动，通过转动的软清理刷31可以对壳体8底部的灰尘进行有效的清理；

设置前后的软清理刷31，为了保证壳体8的底部被有效彻底的清理之外，同时不会受到双目云台9的干涉。

实施例3

参照图7-8，本实施例与实施例1、2不同的是，本实施例中停泊车厢2的底部安装有两个竖板23，两个竖板23的底部安装有控制盒24，控制盒24的上端侧壁上下贯穿设有两个竖杆37，竖杆37呈中空设置，两个竖杆37通过动力机构驱动转动，动力机构包括安装在控制盒24内的L型板33，L型板33上安装有电机34，电机34的输出端安装有驱动杆35，驱动杆35、两个竖杆37上均安装有传动轮32，四个传动轮32通过皮带36相连接；控制盒24的内壁固定连接有支撑杆25，两个竖杆37均贯穿支撑杆25并与其转动连接，两个竖杆37的上端均安装有圆形块30，圆形块30呈中空设置且与竖杆37连通，圆形块30的上端贯穿设有多个负压孔38，两个圆形块30的上端均固定连接有软清理刷31，控制盒24的底部安装有负压除尘机构，负压除尘机构包括安装在控制盒24底部的负压风机39，负压风机39的进风端安装有Y型管40，Y型管40贯穿控制盒24的底部设置，两个竖杆37的底部均安装有旋转接头41，Y型管40与旋转接头41相连通。

本实施例中的不同之处在于，实施例1、2均需要洁净的空气，相应的需要输送的管道，对于管道的布置等非常不便，且仍会存在灰尘继续依附在壳体8底部的情况；

本实施例中，启动电机34，电机34工作带动驱动杆35转动，在传动轮32和皮带36的传动下，可以实现竖杆37、圆形块30和软清理刷31转动，通过转动的软清理刷31可以对壳体8底部的灰尘进行有效的清理，同时，启动负压风机39，如此可以坐在负压孔38处出现负压，如此可以将清扫的灰尘吸走，最终通过负压风机39的排出端排出，如此，无需需要洁净的空气，对管道也无需布置，也降低了清扫灰尘扬尘的情况。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。