瓦斯巡检机器人技术方案.docx
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瓦斯巡检机器人技术方案
瓦斯巡检机器人系统
技术方案
北京龙德时代技术服务有限公司
2020年2月8日
目录1
一、痛点分析1
二、系统功能2
（一）独有功能2
（二）其他功能3
三.系统结构3
四.主要设备技术参数4
（一）云计算“瓦斯巡检机器人”大脑4
（二）现场瓦斯巡检机器人5
（三）主控软件7
五、系统组成配置17
六、售后19
一、痛点分析
近年来，煤矿信息化、智能化建设开展得如火如荼，智能化云计算大数据等新技术
新装备，“机器人”装备的研究应用，大大提高了煤矿安全生产和管理效率。
可是，瓦斯巡检技术和作业方式，几十年一贯制，没有改变。
拖了智能化矿井建设
的后腿，其主要痛点表现在：
1、人工采用光学瓦斯检测仪巡检，占用人员多，速度慢，效率低。
2、检测数据用粉笔写在木板上，难辨认，看不清，看不远，浪费领导时间。
3、人工巡检，存在弄虚作假、空班漏检等严重违章行为，存在很大安全隐患。
4、检测数据信息不能实时传输，不能及时发挥作用。
5、领导在牌板面前想看看周围瓦斯数据、安全监控瓦斯数据，比对分析一下，根本不可能，因此降低了管理效率。
6、应急状态下，想通过牌板给现场下达命令，现场向通过牌板紧急呼叫，也根本不可能
二、系统功能
（一）独有功能
瓦斯巡检机器人系统，就是在每一个固定瓦斯检查地点（这类地点占人工瓦斯检查地点
的90%以上）安装一个瓦斯巡检机器人，免校验的自动检查瓦斯、自动现场显示、数据自动传输到瓦斯巡检机器人云大脑进行分析，发现异常自动报警等功能，从而，实现“机器替人”独有功能如下：
1、现场装有“瓦斯巡检机器人”，进行现场自动检查和实时显示。
代替人工检查和粉笔
书写显示。
2、现场装有“瓦斯巡检机器人”具有“四合一传感器”自动检测甲烷、二氧化碳、温度、
湿度等瓦斯检查员必须检查的参数。
3、采用免校验的激光传感器自动检测的甲烷，3年免校验（经过安标中心认证），保证
了数据可靠。
4、瓦斯检查数据现场自动采用P2.5真彩超低功耗LED屏显示，显示功能十分强大：
1）真彩显示各种颜色、清晰、明亮、看的远、看的清。
2）能够交替显示不同班次的数据、临近点的数据、附近瓦斯检测系统数据，协助领导分
析周围安全形势。
3）精细化显示，P2.5七彩的LED显示屏，精细细化显示，能够显示图形、图像、曲线
等。
4）能够显示避灾路线、灾害类型、紧急命令等。
5、实现瓦斯数据实时传输到云平台的“瓦斯巡检机器人”大脑，并对数据进行实时处理,形成报表、曲线、图形等供领导使用。
6、能够大数据推送周围安全信息，例如瓦斯、通风、紧急状态等，并在LED屏显示。
7、能够进行应急救援，调度室可以直接对每一个大屏喊话下达命令！
现场人员可以直接对屏喊话请求支援。
8、作为WiFi无线通讯基站，可以传输语音、录像、照片等信息，实现井上井下的安全联系通讯。
9、大数据一张图管理功能，地面指挥中心，可以在大数据一张图上直接查询、调用、通知等，方便操作。
（二）其他功能
1.自动打印瓦斯日报表、班报表；
2.瓦斯数据的自动分析功能：
可以按年度、季度、月度自动分析绘制有关分析图件和报表。
为加强瓦斯管理提供决策依据；
3.远程网络管理、查询功能：
凡是进入网络的领导、管理人员，根据自己的权限可以管理查询相应数据；
4.远程网络异地浏览、查询、汇总、统计、打印功能；
5.数据分析曲线图功能。
6.网络审查和网络签名功能。
三、系统结构
“瓦斯巡检机器人”系统由云服务器、瓦斯巡检机器人主系统软件、现场“瓦斯巡检机器人”、本安电源等构成。
“瓦斯巡检机器人”现场终端机负责定时或者不定时检查现场瓦斯（甲烷、二氧化碳、温度、湿度等），并显示到现场的P2.5真彩超低功耗led屏上面，同
时把数据传输到云大脑进行汇总分析。
系统还具有广播对讲、WiFi无线通讯等应急功能。
云计算”瓦斯巡检机器人”大脑
由云服务器和相关软件组成，负责数据储存、分析、数据推送等云服务器型号：
通用型g6
配置：
IntelXeon（CascadeLake）Platinum8269CY/4vCPU/8G（可扩展）/500G（可扩展）
功能优势：
1、高网络包收发场景，如视频弹幕、电信业务转发等
2、支持实时扩展。
3、免维护。
4、系统稳定、安全性可靠、无后顾之忧。
瓦斯巡检机器人现场终端机
井下工业环网
主要设备技术参数
tLtnr
瓦斯巡检机器人系统示意图有；衿吼备人C云大脑，
数据库信息：
型号：
MySQL5.6/SQLServer2017
功能优势：
SQLServer实例提供主备架构保证高可用，主实例故障后自动切换至镜像实例，
安全防护信息：
Web应用防火墙
对网站或者APP的业务流量进行恶意特征识别及防护，将正常、安全的流量回源到服务器。
避免网站服务器被恶意入侵，保障业务的核心数据安全，解决因恶意攻击导致的服务器性能异常问题。
数据传输采用对称与非对称加密认证技术，确保不被修改和窥视。
（二）现场瓦斯巡检机器人
现场瓦斯巡检机器人由检测模块（四合一传感器）、p2.5真彩超低功耗本安
LED显示屏、传输电源等组成。
1、检测模块
四合一多功能传感器，同时检测甲烷、二氧化碳、温度、湿度等，并实施传输，甲烷检测采用免校验激光传感器（经过安标认证的），二氧化碳、温度、湿度等检测也达到相关标准要求。
该模块负责定时、不定时的检测。
2、P2.5真彩超低功耗本安型LED显示屏
1）P2.5,LED灯直径2.5mm,其他案例最小P4.75
2）真彩，每一个led灯为7种颜色，
显示刻画细腻。
3）超低功耗，一般一块200W,
本案一块9W,节能95%以上。
4）超薄、超轻量化，厚度56mm,
重量4Kg（两块拼装），一般显示同样点数需要25kg。
5）本质安全电路设计
6）供电：
直流本安DC18V
7）安装方式：
悬挂；
8）显示形式：
整屏显示、宽屏滚动显示；整屏分区动态显示等；
10）主要显示内容：
当班的瓦斯检查数据、附近瓦斯检查点数据、安全监控瓦斯检查数
据。
11）其他显示内容，可以滚动显示测风数据、通知、图像等，应急救援条件下可以显示避灾路线、避灾指令等。
12）通讯方式：
异步网络通讯，地面控中心通过网络对井下各LED屏发送显示数据，各
屏独立工作；
13）通讯接口：
1光口1电口，SC口单模双纤。
16）音量：
＞100dB;
17）显示屏技术参数指标
参数
双基色
像
素
像素管直径：
2.5mm
点间距：
P2.5mm
发光点颜色：
7色
密度：
2
44320点/m
基色：
真彩
显示屏
拼接方式：
可拼接
外观尺寸：
512*250mm
最佳视距：
3〜50m
显小面：
滚动显示
扫描频率：
》200帧/秒
刷新频率：
>60帧/秒
亮度：
_2
>300cd/m
欣）芟/颜色：
全彩
可显示内容：
文字、图形、视频
显示控制方式：
TCP/IP网络通讯控制
LED驱动方式:
1/16扫描驱动
亮度调节方式：
软件调节
有效通讯距离：
15KMH20KM
通讯接口：
2个SC光口、1个RJ45电口
供电
工作电压：
DC18V
Wif模块
Wifi通讯模块
用于wifi无线传输，为WiFi无线通讯系统提供硬件技术支撑
广播对讲模块
广播对讲模块
为广播、对讲等功能的提供硬件技术支撑
软件
LED平台管理软件
LED屏现场管理软件
（三）主控软件
1、显示控制软件
1.1控制平台界面
图：
3-1
1.2菜单栏
菜单是一种下拉列表，是整个控制平台执行操作的入口，在窗口的顶部，单击之后会展开菜单。
一般菜单每个选项后面都对应执行相应的动作。
1.2.1文件菜单
显示项编辑国）软件工具控:
」新建00」打井⑦V俣存CZ）
D.VScreanZdi.tlSB'iprgFilesVSrprg
退出CE）
图：
3-2-1
【文件】菜单提供对节目单文件（文件扩展名：
*.PRG）的操作方法，如图3-2-1所示。
与文件和操作的相关介绍：
*节目单文件：
用来存放所有需要播放素材的一个列表文件，包含素材的播放顺序、区域划分、显示属性、播放时间段等信息。
*素材文件：
每一条需要播放的信息就是一个素材文件，可以分类为：
图片、动画、时间、内码文字、叫号、采集信息等素材文件。
*发送：
把编排好的节目单文件和素材文件一并发送给控制系统，控制系统接收到新的节目单文件和素材文件后，先打开节目单文件，然后按照节目单中的素材列表顺序，逐一循环播放各个区域内的素材信息。
口新建白）新建一个空的节目单文件
一/打开C）打开一个已存在的节目单文件
“保存值）保存当前已经编辑完毕的节目单文件退出匝）关闭退出软件系统，关闭前若节目单文件没有保存，系统会提示是否保存节目单文件。
节目单操作说明：
1）如果存在节目单文件，系统会把最近的2个节目单文件放在该菜单项内显示，方便操作
员选择打开使用；
2）编辑软件打开后，自动把上次的节目单载入。
操作员只需修改其中相应的素材，修改完
毕保存、发送既可。
3）操作员中途可以随时另外打开其他节目单文件，进行修改、保存、发送等操作；也可以
新建空白节目单文件，重新加入新的分区和素材。
注意：
节目单文件一般默认存放目录：
〜\prgFiles
1.2.2显示项编辑菜单
A单行文本他©名行文本（0J
③时间CN中正计时⑷
-闻计时®畲表盘时
」表格⑴国片细（ID
0勖面⑺
4a内码文字md排队信息亳）山夏时采集日）
堡卡排版Q）
图：
3-2-2
【显示项编辑】：
以直观的方式提供了一套易于使用、所见即所得的图形化编辑工具控件。
点击该菜单下的其中一项，将在显示屏选中的素材内容编辑区上添加该控件，在素材列表栏选中该控件，即可在素材内容编辑区编辑内容，或在素材属性区修改显示属性。
注意：
控制系统细分为多种类型及版本，若该菜单中的一些项目为灰颜色，则表明该类型的控制系统不支持该控件。
A单行文本⑹添加一个显示单行文本的素材。
不论该素材所在区域实际高度多少，内容只允许-行
方式显示。
内容由电脑排版，发送时以图片方式下发。
⑦学行文本⑶此菜单项与【单行文本】类似，每条【多行文本】素材允许显示多行。
时间沙）添加一个实时时钟素材。
该控件有多种时间显示组合，支持中/英文显示格式。
支持各
国不同时区的时、分修正值。
》正计时添加一个正计时素材。
正计时是指从某一时刻为起点，截止到当前时刻所经历的时间长
度。
该控件有多种显示组合。
若起点时刻还未到来，正计时显示为0。
例如：
距离2000年01月01日已安全生产8888天。
・倒计时6）添加一个倒计时素材。
倒计时是指从现在到未来的某一截止时刻还剩余的时间长度。
若当前时刻超越了截至时刻，倒计时显示为0。
例如：
距离北京奥运会开幕还有100天
6表盘⑸।此菜单选项提供图形化表盘模拟时钟。
添加一个表格素材。
可以方便地产生一个表格模板，用户可以在此模板上灵活选择表
格行数、列数、行高、列宽及编辑内容。
内容由电脑排版，发送时以图片方式下发。
添加一个图片组素材。
图片组素材是把不同的图片，按照相同的播放特效、组合在一
起。
小动画加添加一个动画素材。
动画素材可以使显示屏显示效果更加丰富多彩。
动画实质上是由
多幅动作连续的图片组成，控制系统按照顺序播放就使得显示的场景活动起来。
动画占用的存储空间比较大，但本控制系统有极大的存储容量和较快的网络通讯速度，能够满足一般的动画传送和显示要求。
向同空字曲添加一个内码文字素材。
此项与‘单行文本‘、‘多行文本’在显示上没有区别，但
内码文字发送给控制系统的是ASCII码和GB2312码，而后者发送给显示屏的是图片文件。
特点：
*内码文字发送给控制系统，由控制系统根据显示区域的尺寸自动排版。
*这种模式是为了外部采集填充而设计的。
即：
在节目单编排完毕，该条内码文本素材随时可以从某一个通道独立地更新，替换原来的该条信息。
*该内码文字信息最新的一条掉电后仍旧保存。
排队信息打添加一个排队叫号素材。
此菜单项需与叫号机配合使用，配置好排队信息对应窗口的
地址参数，排队主机发送到该窗口的叫号信息将显示在该区域。
特点：
*各区域的叫号信息可以独立闪烁若干次。
*第一次显示完毕，以后该排队信息与该区域其他素材一样循环播放，也可以播放完一次
后消失。
*叫号信息掉电后不保存。
必实时采集仃）添加一个实时采集素材。
通过一个硬件接口输入各种类型的文本数据，如：
温度、湿
度、光电计数、环境噪声、利率数据等。
林版
采集信息掉电后不保存。
添加一个控制系统自动排版控件。
添加该控件后，表明该区域显示远程服务器传送来
的节目单和素材。
控制系统可以接收本地单机和远程服务器的双重管理。
若本地单机软件启动，控制系统与本地软件建立连接；否则与远程服务器建立连接。
若没有开辟此控件区域，则不显示远程服务器端的信息。
1.2.3软件工具菜单
的动画编辑器，如图：
3-2-3所示。
操作者可以快捷调用这些程序制作播放素材。
1.2.4控制系统控制菜单
法停止播放a）
y开始播放⑴
显示屏上显示。
当操作员选择该按钮时，显示屏软关屏。
与【开始播放】按钮相对
当操作员选择该按钮时，显示屏重新显示。
显示内容起点为先前软关屏时瞬间的显
示状态内容。
与【停止播放】按钮相对
当操作员选择该按钮时，软件控制台会将电脑上的准确时间发送给控制系统，供控
制系统校正及更新时间。
说明:
软关屏是指显示屏熄屏，不再显示任何信息内容，但控制系统还在工作，可以选择【开始播放】按钮启动显示屏显示信息内容。
1.2.5演示效果
图：
3-2-5
【演示效果】菜单提供了显示屏显示效果的预览，如图3-2-5所示。
1.2.6系统设置
1）通讯及参数配置
系新设置9
序*通讯及参数配置的
9管理员口令设置©
图：
3-2-6
单击【系统设置】菜单，选中相讯及参数配置菜件项,弹出如图所示“显示屏通讯及参数配置”对话框,该对话框包含“通讯参数设置”、“显示屏参数设置”两块区域（用不同的颜色区分开，浅色的为“通
讯参数设置”，深色的为“显示屏参数设置”）
图3-2-7
*通讯参数设置
“通讯参数设置”中的通讯接口下拉列表一共有三种通讯方式，分别是：
网络、串口、485。
在
下面“第五章”中会详细介绍到
*显示屏参数设置
同上所述，打开“显示屏通讯及参数配置”对话框（深色区域），从中可以设置显示的“长度宽度颜色"”扫描方式“…等等，点击写参职啊可修改,
2）管理员口令设置
该菜单功能为整个控制系统提供了一个权限功能的设置，可以避免闲杂人等胡乱涂鸦更改，增加了
软件控制台的安全性。
1.2.7帮助菜单
城帮助查看W）
美于
图3-2-8
1）帮助查看
该菜单按钮是软件控制台为用户提供全面而详细的LED控制系统说明帮助文档。
2）关于
该菜单按钮中包含有软件编写年份、版本号、版权声明等
1.3工具栏
」新逑n习开m保存
已跳怀sr■映昱于灵■匐四城■晦）■崛翻
w画邕“蹿本■故亘制归
■■
A直行文本♦务行工本
•甘1目+正计浮-他情t&表盘
■表格■现吉里・进国
■内岛文事/徘U信皂•空江采集
图3-3
该栏为操作者提供了一个高效、快捷、方便的工具界面。
如图3-3所示。
节目单按钮：
Hf］叵:
|保匠匚
素材列表区域按钮：
添加显示页、“除示页、添力网域、删除*玻、删除素忖厂
WINDOWS工具按钮：
雨!
［|,也本、1心1_
素材控件按钮：
|w亍文本、|毛亍文本、［1［同己计心］硝十」、限I~~琲除格
内码文字、I俳队信息、，时采集、系I统排版;
1.3.1节目单按钮
上面关于‘新建、J打开、用保存对应菜单项文件中的3项已经在前面章节详细介绍了，在此不再重复。
1.3.2素材列表区域按钮
］添加显示页
删除显示页
・二」泰加区域
■;删除区域
’3删除素材
添加一幅显示页面。
删除一幅已存在的显示页面。
在一幅显示页面中添加一个显示区域。
在一幅显示页面中删除一个已存在的显示区域。
删除某一个显示区域内已存在的一条素材。
1.3.3Windows工具按钮
由画图
图片制作工具
文本编辑工具
动画制作工具
、环境噪声、利率数据对象
淮卡排版用于放置远程服务器文本内容
1.4对象列表区
图：
3-4-1
该区域是所有编辑对象的集合列表。
把鼠标移动到该区域，按鼠标右键，弹出一个菜单条，可以对该区域的对象进行快捷增减操作。
1）对象分为4级：
控制系统。
支持多张控制系统的管理，软件启动后可以按搜索键搜寻网络中存在的控制系统，
然后把控制系统的状态罗列到该区域。
在控制系统的显示行有几个状态：
①连接状态：
若打红色叉，表明到目前为止还未连接上，没有红色叉，表示连接正常。
②名称：
每个控制系统都分派一个独一无二的名称，用户可以自行在属性区重新命名。
③发送状态：
新编辑的素材列表是否发送的标记。
④鼠标选中控制系统一行时，左下角的属性区域将显示控制系统的属性，包含:
名称，控制系统支持显示屏的长高尺寸，显示屏的颜色，通讯方式及参数，当前播放节目单文件等。
在此属性区域，除控制系统名称可以改写外，其它属性只能读出而不能改写。
显示页。
新添加一个显示页，就可以在该显示页内重新添加区域，布置显示板面。
当鼠标选中显示页一行时，左下角出现显示页的播放时间段属性，可以调整显示页的播放起始时间和结束时间。
区域。
在存在的显示页中添加独立的显示区域，每个显示页内最多可以添加8个显示区域。
每
个区域内可以添加显示素材。
当鼠标选中区域一行时，再移动鼠标选中素材内容编辑区中的该区域，可以直接拖动改变区域
的位置或大小。
当鼠标选中区域一行时，左下角出现区域的属性，有该矩形区域左上角的坐标、区域长、区域
宽等属性，可以直接输入数字修改区域位置或大小。
区域之间可以叠加显示，操作员要小心避免不必要的边界叠加，否则影响显示效果；同时也允许不同区域叠加，实现特定功能，如：
先显示一个静止显示的表格，然后在表格上再叠加一个区域显示实时采集信息。
素材。
在某一个区域可以任意添加若干条不同类型的素材。
如果是文本或表格素材，可以双击素材内容编辑区内素材，进入到素材内容编辑界面。
当鼠标选中素材一行时，左下角出现素材的属性，包含素材的显示方式、显示速度、停留时间、播放次数等，不同类型的素材有不同的属性。
2）快捷键:
搜索■卷索I。
搜索网络中的控制系统。
一般一次的搜索过程会持续20秒左右，中途也可以按
退出键退出。
发送产发送_L素材列表编辑完毕，可以选中某一个控制系统后，按发送键把该控制系统下的节目单发送给控制系统。
发送过程中和发送完毕，在最下面的一行状态栏中都会显示发送状态信息。
1.5属性编辑区
选择不同的对象，左下角的属性列表区会显示该对象的属性。
可通过修改属性区域中的参数来设定素材播放的效果，修改方式有通过下拉框选择、直接输入数字或字符等方式，修改后的效果可以通过预览方式提前查看。
1.6素材编辑区
图：
3-6-1
编辑区是一个与LED显示屏尺寸1:
1对应的显示区域，放置在编辑区的显示对象会在显示屏的相应的位置
显示出来（即见即所得）。
如图：
3-6-1所示。
对于单行文本、多行文本、内码文本、表格等对象，用鼠标双击即可进入编辑界面。
对于图片组对象，选中时，会在右下部分的【图文添加区】里显示一个图片内容添加的表格，可以添加若
干个图片。
对于其它对象，在左下角的属性区域修改参数，即可完成对象内容的控制编辑。
1.7系统状态栏
控制卡己年接
当前控制卡1第30.144【耒命名：
通讯方式网络4艮招需第》工作端口矽能打
系统状态栏提示一些系统配置状态及通讯过程情况信息。
如图3-7-1所示。
通椒T式网络工作知［况歌1：
当前选中控制系统与上位机系统的硬件通讯方式。
3、大数据一张图显示
云系统数据安全等级3级，达到政府政务云安全等级。
云与现场数据传输采用对称与非对称加密方式,确保传输数据不能被窥视、篡改。
大数据一张图显示管理，就是在一张图上可以自动查看管理到井下每一个监测地点瓦斯、通风等安全情况，实时跟踪每一个瓦斯检查人员检测的地点信息轨迹、。
自动搜取瓦斯检查数据、自动分析瓦斯检测数据，统一每日（周、月）瓦斯班报表，绘制数据曲线图，为管理者提供直观有效的数据报告，大大提升安全生产效益，助力煤矿智能化、信息化及高质量发展。
瓦斯巡检机器人系统显示界面（部分）图
4、其他
系统可扩展WIFI无通讯、广播对讲系统功能。
五、系统组成配置
系统组成配置如下：
井上设备：
云服务器一套、系统主控软件1套、管理终端机（平台客户端电脑）1台、打印机1台。
井下设备:
:
本安LED牌版、手持机、本安电源、线缆等。
**矿瓦斯巡检机器人系统配置表
序号
设备名称
型号规格
单位
数量
备注
一
云计算设备
1
云服务器
安装主系统、数据存储、安全防护等；
LDYGL
包含云服务器：
1套RDS数据库（含主备机）、2台web服务器（主备机）实现当季自动切换。
系统软件：
系统应用平台软件*1、云安全中心*1、web应用防火墙*1、负责均衡自动研判软件*1、web发布平台软件*1、数据传输加密认证软件*1
套
1
2
瓦斯巡检机器人系统软件
主系统软件（显示控制、虹膜、巡检、大数据一张图软件）LDWJ-2017
套
1
一
地面装备
3
打印机
HPM1005激光l体机
台
1
可自备
4
管理终端机
台式电脑，联想i58G500G固态硬盘
2G独立显卡WIN7操作系统21英寸显
小命
台
1
可自备
5
广播对讲系统
包含网络广播控制主机LDKKT话筒
ARM控制软件
套
1
可选配
6
WiFi无线通
讯系统
包含WIFI通讯主机（LDPPBX、WIFI语音网关（LDWG、控制软件
套
1
可选配
三
井下设备
1
瓦斯巡检机器人
含检测模块、显示模块、广播对讲应急模块、WiFi通讯模块等
套
每一个固定瓦斯检查点一套
2
本安电源
含电源管理模块。
台
1
1个机器人一个电源
3
矿用通信线缆
屏与屏200米内直接WIFI通讯不用布
线；MHYVP1x4*7/0.43
什
根据现场情况匹配
4
光缆
MGTSV-4B
什
根据现场情况匹配
5
安装工具
套
1
根据现场情况匹配
六、售后
1、项目工期保证措施及承诺
工期承诺：
我单位郑重承诺如下：
我单位将严格遵守合同，在合同规定工期内完成施工内容，在确保安全生
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