一种煤矿井下变电设备自主巡检机器人系统的制作方法

本发明涉及煤矿智能化巡检，更具体的说是涉及一种煤矿井下变电设备自主巡检机器人系统。

背景技术：

1、煤矿井下变电所承担电能分配、设备供电及安全保护等重要任务。高低压开关柜、变压器、馈电开关、保护装置、电缆接头等变电设备长期运行于高湿度、高粉尘、振动及电磁干扰环境中，容易出现接头过热、绝缘老化、局部放电、仪表异常及机械故障。若相关异常未被及时发现，可能造成设备停运，甚至引发井下安全事故。

2、目前，井下变电设备主要依靠人工定期巡检。人工巡检存在劳动强度大、巡检频次有限、危险环境暴露时间长、检测结果受人员经验影响等问题。部分矿井开始采用巡检机器人，通过预设路线采集可见光、红外、声音、气体浓度等信息，并将采集结果上传至监控平台进行分析。

3、现有巡检机器人通常按照固定路线和周期执行任务，难以根据设备负载、历史缺陷、实时告警及异常发展趋势动态调整巡检顺序。当发现疑似异常时，机器人通常仅进行报警或上传单次检测结果，不能根据观测质量和不同检测信息之间的一致性，自主改变检测角度、距离或检测方式进行复检。

4、此外，煤矿井下存在瓦斯、粉尘、积水、障碍物、狭窄通道及通信不稳定等情况。现有地面变电站巡检技术难以直接适用于井下环境。当通信中断或环境状态恶化时，机器人通常只能停止作业，缺少兼顾设备异常确认与机器人自身安全的自主降级处置机制。

5、因此，如何提出一种煤矿井下变电设备自主巡检机器人系统，实现根据设备风险动态编排巡检任务，对多模态检测结果进行可信融合，在发现疑似异常后自主复检，并可在环境恶化或通信受限情况下安全作业是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种煤矿井下变电设备自主巡检机器人系统，解决现有巡检方式任务执行顺序固定、多模态检测结果可信度不足、疑似异常无法自主复检，以及通信中断或井下环境恶化时难以安全闭环作业的问题。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

2、一种煤矿井下变电设备自主巡检机器人系统，包括：防爆巡检机器人侧和地面与设备侧；

3、所述防爆巡检机器人侧，包括：风险驱动任务编排模块、定位导航与安全约束模块、多模态采集与质量评价模块、证据一致性与异常诊断模块、主动复检与动作决策模块和本地安全降级与证据存储模块；

4、所述地面与设备侧包括：地面监控与人工确认端、变电设备运行数据接口模块和历史缺陷与巡检档案模块；

5、所述地面监控与人工确认端、变电设备运行数据接口模块和历史缺陷与巡检档案模块均与所述风险驱动任务编排模块信号连接；

6、所述风险驱动任务编排模块依次与定位导航与安全约束模块、多模态采集与质量评价模块、证据一致性与异常诊断模块、主动复检与动作决策模块信号连接，用于进行巡检规划以及基于巡检结果动态更新任务；

7、所述证据一致性与异常诊断模块通过本地安全降级与证据存储模块与所述地面监控与人工确认端信号连接，用于对巡检结果进行异常诊断；

8、所述主动复检与动作决策模块分别与地面监控与人工确认端、定位导航与安全约束模块信号连接，基于诊断结果触发复检反馈。

9、可选的，所述风险驱动任务编排模块用于为每个待巡检设备或部位建立风险画像。

10、可选的，所述定位导航与安全约束模块用于维护巷道和变电所地图、设备巡检位姿集合及禁入区域。

11、可选的，所述多模态采集与质量评价模块用于控制云台、焦距、补光和检测距离，对目标设备采集可见光、红外、声音、局部放电及环境信息。

12、可选的，所述证据一致性与异常诊断模块用于将不同模态的检测结果映射到统一的设备部位和时间窗口，判断证据之间是否相互支持。

13、可选的，所述主动复检与动作决策模块用于根据异常风险、证据一致性和观测质量选择下一动作。

14、可选的，所述本地安全降级与证据存储模块用于当通信质量不足时，继续执行预先授权的巡检和复检动作，并对原始数据、质量指标、决策依据和动作日志进行防篡改关联存储。

15、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种煤矿井下变电设备自主巡检机器人系统，具有如下有益效果：

16、本发明综合设备实时运行状态、历史缺陷及巡检间隔评估设备风险，动态调整巡检顺序，使机器人优先巡检高风险设备。对可见光、红外、声音、局部放电及设备运行数据进行融合分析，并结合观测质量评价证据一致性，降低粉尘遮挡、反光和环境噪声造成的误报、漏报。对疑似异常自主执行重新对焦、调整检测角度、改变检测距离或切换检测模态等复检动作，形成异常发现、复核及处置闭环。将瓦斯、烟雾、温度、积水及障碍物等环境信息作为安全约束，在环境异常时自主执行等待、绕行、退避、驻停或返航。通信中断时，机器人能够按照本地授权策略继续执行有限巡检和安全处置，并保存完整巡检证据，待通信恢复后上传。巡检结果能够更新设备健康档案并用于后续任务编排，减少无效重复巡检，及时发现设备劣化趋势，保障煤矿井下供电系统稳定运行。

1.一种煤矿井下变电设备自主巡检机器人系统，其特征在于，包括：防爆巡检机器人侧和地面与设备侧；

2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下变电设备自主巡检机器人系统，其特征在于，所述风险驱动任务编排模块用于为每个待巡检设备或部位建立风险画像。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下变电设备自主巡检机器人系统，其特征在于，所述定位导航与安全约束模块用于维护巷道和变电所地图、设备巡检位姿集合及禁入区域。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下变电设备自主巡检机器人系统，其特征在于，所述多模态采集与质量评价模块用于控制云台、焦距、补光和检测距离，对目标设备采集可见光、红外、声音、局部放电及环境信息。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿井下变电设备自主巡检机器人系统，其特征在于，所述证据一致性与异常诊断模块用于将不同模态的检测结果映射到统一的设备部位和时间窗口，判断证据之间是否相互支持。

6.根据权利要求1所述的一种煤矿井下变电设备自主巡检机器人系统，其特征在于，所述主动复检与动作决策模块用于根据异常风险、证据一致性和观测质量选择下一动作。

7.根据权利要求1所述的一种煤矿井下变电设备自主巡检机器人系统，其特征在于，所述本地安全降级与证据存储模块用于当通信质量不足时，继续执行预先授权的巡检和复检动作，并对原始数据、质量指标、决策依据和动作日志进行防篡改关联存储。