[实用新型]用于超视距远程遥控系统的环境感知子系统

说明书

一种用于超视距远程遥控系统的环境感知子系统，主要使远程操作员更全面监测设备作业面。车载环境感知传感器系统经数据传输单元与井上远程操作台端通过网络通讯系统连接；车载环境感知传感器系统包括双轴倾角传感器、测距传感器、热释人体红外传感器、甲烷气体浓度传感器、二氧化碳浓度传感器和温度与湿度传感器。本实用新型可根据井下设备作业面状况的实际特点，让远程操作员实时且更全面监测井下设备作业面，为远程操作员提供精准的设备与矿洞内壁的距离感、任何地面倾角感知以及环境感知，并判断井下设备附近是否有人，井下设备还可直观检测甲烷与二氧化碳浓度等数据，极大提高了对井下设备作业面的安全监测能力和操作的安全稳定性能。

技术领域

本实用新型涉及工程机械与工业物联网技术领域，具体是一种用于超视距远程遥控系统的环境感知子系统。

背景技术

现有的超视距远程遥控系统通过安装在设备上的多个摄像头向操作员呈现设备的环境视觉信息。但是，设备的倾角信息几乎无法通过摄像头来感知。尤其在井下封闭的环境里，当没有任何水平面参照物的时候，从摄像头传来的视频信息会让操作员误认为设备是处于水平状态。这样，即使设备处于一个过于陡峭的斜面或者严重坑洼的地面，无论是前后向的倾斜，还是左右向的倾斜，都可能导致设备侧翻。并且，相比现场操作，远程设备上的摄像头传来的视频信息也柔化了地面的颠簸状况，操作员会误以为地面较为平滑，因此会过快地移动设备，这样就会使设备经历过度颠簸，进而导致设备损坏甚至失控。

其次，现有的超视距远程遥控系统通过安装在设备上的多个摄像头来向操作员呈现设备与矿洞内壁的距离信息。但是，视频所呈现的设备与矿洞内壁的距离感知很模糊。第一，现有的摄像头传递的是二维视频信息，相比现场肉眼观察，视频图像的深度感大打折扣。第二，摄像头呈现的视频信息通常存在一定的桶形畸变，远程遥控系统的视听系统为了更全方位地捕捉设备的周边信息，偏向于用广角镜头，这样就会导致更严重的桶形畸变，桶形畸变虽然不影响成像清晰度，但却影响成像的位置精度，这会给图像分析和图像测量带来误差，甚至是误判。第三，井下光线不足，导致摄像头采集的画面不清晰，或过暗，引起额外判断误差。

不仅如此，现有的超视距远程遥控系统通过安装在设备上的多个摄像头来呈现设备周边的全方位信息，但需要远程操作员格外谨慎地实时观察显示器上的五至六个画面来判断设备附近是否有人。这就增加了远程操作员的工作强度和视觉疲劳，影响对信息的快速判断。

因此，现有的超视距远程遥控系统中的视听子系统只能给远程操作员一些模糊的设备与矿洞内壁的距离感，或通过观察摄像头的覆盖面来判断设备附近是否有人，难以提供任何地面倾角感知和环境感知，并且，操作员还需要通过仪器监测非直观可感受的信息来提升对作业面安全监测的能力，如甲烷与二氧化碳浓度等。若失去了这些重要的环境信息，远程操作可能导致设备侧翻、损坏，或引发重大安全事故。

因此，研究一种用于超视距远程遥控系统中的环境感知系统，帮助远程操作员全面掌握设备的环境信息，就显得非常重要。

发明内容

为克服现有技术的不足，本实用新型的发明目的在于提供一种用于超视距远程遥控系统的环境感知子系统，以实现让远程操作员更全面监测设备作业面的目的。

为实现上述发明目的，本实用新型井下设备的车载环境传感器系统经数据传输单元与井上远程操作台端通过网络通讯系统连接；车载环境传感器系统包括双轴倾角传感器、测距传感器、热释人体红外传感器、甲烷气体浓度传感器、二氧化碳浓度传感器和温度与湿度传感器。

所述双轴倾角传感器安装在井下设备的电箱内，双轴倾角传感器的双轴平面与水平面平行；测距传感器安装在井下设备的侧面与后方，所述测距传感器为激光测距传感器、超声波超级传感器或雷达测距传感器；热释人体红外传感器安装在井下设备的侧面与后方；甲烷气体浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、温度与湿度传感器安装在井下设备的驾驶室内。