瓦斯巡检机器人技术方案.docx

1、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

2、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

3、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

4、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

5、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），

6、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：Intel Xeon（Cascade Lake） Platinum 8269CY/4v CPU/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；

7、衿吼备人 C云大脑，数据库信息：型号：MySQL 5.6/ SQL Server 2017功能优势：SQL Server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

8、，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P4.752）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DC18V7）安装方式：悬挂；8）显示形式：整屏显示、宽屏滚动显示

9、；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：2.5 mm点间距：P2.5mm发光点颜色：7色密度：244320 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

10、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：15KMH 20KM通讯接口：2个SC光口、1个RJ45电口供电工作电压：DC 18VWif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：3-11.2菜单栏菜单是一种下拉列表，是整

11、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 V俣存CZ）D. VScreanZdi.tlSBiprgFilesVSr pr g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

12、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

13、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：prgFiles1.2.2显示项编辑菜单A单行文本他 名行文本（0J时间CN 中正计时-闻计时 畲表盘时表格 国片细（ID0勖面4a内码文字m d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

14、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 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。学行文本 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0

15、1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 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

16、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

17、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

18、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

19、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

20、，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 3-2-81）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

21、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

22、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：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

23、叉，表示连接正常。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。发送状态：新编辑的素材列表是否发送的标记。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

24、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

25、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

26、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

27、。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

28、 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12瓦斯巡检机

29、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HP M1005激光l体机台1可自备4管理终端机台式电脑，联想i5 8G 500G 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6WiFi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11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