一种基于无人机协同控制的煤基固废注浆采空区防灭火系统及方法与流程

本申请涉及煤炭防火，尤其涉及一种基于无人机协同控制的煤基固废注浆采空区防灭火系统及方法。

背景技术：

1、煤矿采空区防灭火作为矿山安全治理的核心环节，广泛应用于厚煤层开采场景。相关技术中，通过黄泥灌浆、液态co2注入与惰性气体覆盖的协同作业，构建了传统防灭火体系。具体地，该体系涵盖了从浆液制备、管网输送到采空区灌注的全过程，包括注浆泵站、管路布设、浆液配比等关键环节。

2、然而，现有的防灭火方法中，并没有考虑采空区塌陷变形导致的管网覆盖盲区，由此可能会导致塌陷区边缘、高冒顶区等区域火源残留，或者因系统改造成本高、材料利用低效，从而影响防灭火的全面性、经济性与环保性。

技术实现思路

1、本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本申请提出一种基于无人机协同控制的煤基固废注浆采空区防灭火系统及方法。

3、本申请一方面实施例提出了一种基于无人机协同控制的煤基固废注浆采空区防灭火系统，包括：无人机、管线收放单元、增能单元和协同控制单元；

4、所述无人机中包括：与喷浆管相适配的可旋转抓手、定位感知模块、通信控制模块、安全冗余模块、电源模块；

5、所述管线收放单元包括：管线收放架、气动减速装置和导向装置；所述管线收放架用于收放所述喷浆管；所述气动减速装置包含里侧气动减速装置和外侧气动减速装置，所述里侧气动减速装置用于与无人机实现协同控制，所述外侧气动减速装置用于与里侧气动减速装置实现同步运行对管线收放架提供动力以控制所述喷浆管的收放；所述导向装置用于调整所述喷浆管的角度；

6、增能单元包括气动增压泵，所述气动增压泵的一端通过软管与巷道内的注浆管路连接，另一端与所述管线收放单元上的喷浆管相连，用于为所述注浆管路提供压力；

7、协同控制单元用于控制所述无人机、所述管线收放单元和所述增能单元的运行状态。

8、本申请另一方面实施例提出了一种基于无人机协同控制的煤基固废注浆采空区防灭火方法，包括：

9、测定无人机在采空区内的喷浆范围，并根据所述喷浆范围规划无人机的飞行路径；

10、将所述无人机部署于井下采煤工作面回风巷；

11、控制所述无人机携带喷浆管飞行至采空区里侧，根据无人机的实时定位数据收放所述喷浆管；

12、控制所述无人机按照所述飞行路径在采空区内进行喷浆作业，并在喷浆完成后，控制管线收放单元回收所述喷浆管。

13、可选的，所述测定无人机在采空区内的喷浆范围，并根据所述喷浆范围规划无人机的飞行路径，包括：

14、根据采空区长度确定对应的喷浆管总长度，并在所述喷浆管总长度中设置冗余长度；

15、在所述无人机保持固定飞行位置的情况下，转动无人机端的喷浆管上的喷头来测定所述喷浆范围；

16、根据所述喷浆范围采用由里向外的喷浆方式规划无人机的飞行路径，所述飞行路径包括多个悬停点，每个悬停点对应一个喷浆覆盖区域。

17、可选的，所述将所述无人机部署于井下采煤工作面回风巷，包括：

18、将所述无人机、管线收放单元、增能单元和协同控制单元运输至井下采煤工作面回风巷内的端头支架一侧；

19、将外侧气动减速装置、气动增压泵和管线收放单元的气动马达通过管路与巷道内的压风管路相连，将里侧气动减速装置通过管路与巷道内的压风管路相连，将喷浆管的第一端穿过里侧气动减速装置和通过导向装置，将喷浆管的第二端与气动增压泵相连，并将气动增压泵通过软管与注浆管路相连。

20、可选的，所述控制所述无人机携带喷浆管飞行至采空区里侧，根据无人机的实时定位数据收放所述喷浆管，包括：

21、控制所述无人机的飞行路线和喷浆范围，启动无人机与里侧气动减速装置之间的通讯以及里侧气动减速装置与外侧气动减速装置及气动马达之间的联系；

22、控制所述无人机携带喷浆管在采空区内飞行，根据无人机的实时定位数据，通过闭环控制算法动态调整里侧气动减速装置的电机转速，以进行喷浆管的收放控制，其中，所述喷浆管长度与无人机飞行位置相匹配。

23、可选的，所述控制所述无人机按照所述飞行路径在采空区内进行喷浆作业，包括：

24、控制无人机在飞行路径中的的悬停点保持不动，并控制无人机抓手的转动实现喷浆覆盖，当喷浆范围达到所述悬停点的最大值后，控制所述无人机移动至下一悬停点继续喷浆；

25、当无人机喷浆至里侧气动减速装置区域时，控制所述导向装置转动以改变喷浆管的角度。

26、本申请另一方面实施例提出了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如前述一方面所述的方法。

27、本申请提出的基于无人机协同控制的煤基固废注浆采空区防灭火系统及方法，可以实现以下有益效果：通过控制无人机与其他单元协同进入采空区进行灭火操作，实现采空区防灭火全覆盖，降低系统改造成本，同时实现煤基固废的资源化利用。

28、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

1.一种基于无人机协同控制的煤基固废注浆采空区防灭火系统，其特征在于，包括：无人机、管线收放单元、增能单元和协同控制单元；

2.一种基于无人机协同控制的煤基固废注浆采空区防灭火方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的系统中，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述测定无人机在采空区内的喷浆范围，并根据所述喷浆范围规划无人机的飞行路径，包括：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述无人机部署于井下采煤工作面回风巷，包括：

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制所述无人机携带喷浆管飞行至采空区里侧，根据无人机的实时定位数据收放所述喷浆管，包括：

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述控制所述无人机按照所述飞行路径在采空区内进行喷浆作业，包括：