[发明专利]一种机载瓦斯遥感控制系统和方法

说明书

本发明公开了一种机载瓦斯遥感控制系统和方法，主要由主控制器、侧翼超声波传感器、顶板测距超声波传感器、瓦斯遥感装置、瓦斯遥感装置的固定支架、伺服电机驱动器、伺服电机和飞行器速度控制模块等构成。该发明的机载瓦斯遥感控制系统和方法，可以无盲区获得矿井环境侦测飞行器前进巷道积聚在顶板附近的高浓度瓦斯信息，为灾后矿井救援的救护队员的安全提供重要保证。

技术领域

本发明涉及灾后矿井瓦斯环境的侦测技术领域，具体是指一种机载瓦斯遥感控制系统和方法。

背景技术

矿井发生事故后通常要组织救护队员下井继续抢险救援工作，但是矿井事故往往造成高浓度瓦斯的涌出，由于碰撞等因素，容易造成瓦斯爆炸，危害救护队员的生命。因此，在救护队员深入矿井工作时，有必要派出环境侦测飞行器快速获取矿井巷道前方的瓦斯浓度信息。瓦斯比空气轻，所以在矿井巷道的顶板附近的瓦斯浓度较高，可以在侦测飞机机身上部安装瓦斯遥感装置获取顶板附近的瓦斯浓度。正常情况下，同一断面巷道顶板附近的瓦斯浓度是相同的，侦测飞行器只要获得飞行路径上部顶板的瓦斯浓度信息即可，但是，灾后矿井环境复杂，各种因素容易造成顶板塌落或变形，此时，由于风流的作用，往往会在顶板突出变形部位积聚更高浓度的瓦斯，侦测飞行器如何能够在飞行过程中探测到所有的高浓度瓦斯是一个难题，它关系到救护队员的生命安全。

发明内容

为了解决灾后矿井特殊环境下瓦斯信息的无盲区探测问题，本发明在十三五国家重点研发计划课题“煤矿灾变环境信息侦测和存储技术及装备2016YFC0801808”的资助下，提出了一种载瓦斯遥感控制系统和方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种机载瓦斯遥感控制系统，包括相互连接的主控制器、侧翼超声波传感器、顶板测距超声波传感器、瓦斯遥感装置、瓦斯遥感装置的固定支架、伺服电机驱动器、伺服电机和飞行器速度控制模块，其中主控制器的输出分别接伺服电机驱动器和飞行器速度控制模块的输入端，侧翼超声波传感器、顶板测距超声波传感器和瓦斯遥感装置的输出接主控制器的输入端，瓦斯遥感装置固定在瓦斯遥感装置的固定支架之中，瓦斯遥感装置的固定支架与伺服电机连接，伺服电机驱动器的输出接电机的输入端；

所述的侧翼超声波传感器有2个，分别安装在侦测飞行器的机身两侧，检测机身距离矿井巷道两侧的距离；

所述的顶板测距超声波传感器有6个，分别安装在侦测飞行器的机身上部，沿机身横向方向分布，检测机身距离矿井顶板的距离；

所述的瓦斯遥感装置的固定支架，在电机的旋转作用下，可以进行左右偏转，带动安装在支架中的瓦斯遥感装置扫描矿井巷道的整个顶板；

一种机载瓦斯遥感控制方法，包括以下内容

(a)、当矿井侦测飞行器在前进过程中，通过侧翼超声波传感器测量飞行器距离巷道两侧的距离，通过主控制器控制飞行器保持在巷道中心线上飞行，使矿井侦测飞行器距离两侧的距离相等；

(b)、瓦斯遥感装置发出激光，通过顶板的反射信号获得顶板附近的瓦斯浓度信息；

(c)、顶板测距超声波传感器检测飞行器距离顶板的距离，当发现个别超声波传感器的测量距离明显低于正常值时，主控制器控制飞行器的速度，然后进行短暂停留；

(d)、主控制器通过伺服电机驱动器控制伺服电机使得瓦斯遥感装置向距离异常的顶板偏转，通过瓦斯遥感装置的固定支架带动瓦斯遥感装置扫描异常顶板区域的瓦斯浓度；

(e)、完成异常顶板区域的扫描后，主控制器通过伺服电机驱动器控制伺服电机恢复原来的正中位置，瓦斯遥感装置的固定支架带动瓦斯遥感装置也恢复原态，主控制器控制飞行器的速度，然后继续向前飞行。

本发明的有益效果是：本发明的控制控制系统和方法操作简单，检测精准，可以在灾后矿井瓦斯浓度的侦测过程中，获得巷道底板所有的高浓度瓦斯信息，为救援工作提供安全保障。