一种井下移动设备供电装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种井下移动设备供电装置，属于矿用设备技术领域。


背景技术：

2.智能化矿山指将云计算、大数据、5g、物联网等新一代信息技术与矿山生产过程深度融合，实现矿山设计、掘进、开采、运输与提升等环节自规划、自感知、自决策、自运行，从而提高矿山生产率和经济效益，通过对生产过程的动态实时监控，将矿山生产维持在最佳状态和最优水平。在智能矿山时代，用机器代替人已成必然，而煤矿井下巷道输送带巡检和设备巡检成为机器代替人的最现实的应用场景。
3.井下巷道高低起伏，路面坎坷不平，通常采用轨道巡检装置进行巡检。轨道巡检装置通过搭载高清摄像头、红外热成像摄像头以及各类有害气体传感器等设备在轨道上来回行走，从而对设备和环境参数进行检测。但煤矿井下是特殊的爆炸性环境，煤矿安全规范上明确规定不允许在井下插拔式或接触式充电，因此设计一种符合井下应用场景的移动设备供电装置，具有重要意义。


技术实现要素：

4.为此，本实用新型提供了一种井下移动设备供电装置，通过充电装置向移动设备本体传递机械能，然后移动设备本体将机械能转化为电能进行充电，以符合井下用电规范的要求。为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.一种井下移动设备供电装置，包括移动设备本体和充电装置；所述移动设备本体包括电池箱和本体发电机，所述本体发电机上连接有本体摩擦轮；所述充电装置包括充电电动机和电源箱，所述充电电动机上连接有充电耦合轮；所述移动设备本体与充电装置接触时，所述本体摩擦轮与充电耦合轮耦合连接。
6.作为上述方案的改进，所述充电装置还包括向充电电动机供电的电源箱。
7.作为上述方案的改进，所述本体发电机与本体摩擦轮之间设置有本体发电机轴承；所述充电电动机与充电耦合轮之间设置有充电电动机轴承。
8.作为上述方案的改进，所述充电电动机与充电电动机轴承之间设置有变速器。
9.作为上述方案的改进，当移动设备本体与充电装置接触时，充电电动机启动后依次带动充电耦合轮、本体摩擦轮和本体发电机，本体发电机通过转动，将机械能转换为电能，对电池箱进行充电。
10.作为上述方案的改进，在充电完成后，解除本体摩擦轮与充电耦合轮之间的耦合状态。
11.作为上述方案的改进，所述移动设备本体设置于导轨上；所述本体摩擦轮随移动设备本体在导轨的轨道延伸方向移动而转动，所述本体发电机随本体摩擦轮的转动而转动、并向电池箱充电。
12.作为上述方案的改进，所述移动设备本体还包括有对电池箱进行大电流放电的电
池活化模块。
13.作为上述方案的改进，所述充电装置上靠近移动设备本体的一侧设置有缓冲垫。
14.本实用新型提供的井下移动设备供电装置在移动设备本体需要充电时，通过充电装置的充电耦合轮与移动设备本体的本体摩擦轮进行耦合，充电装置的充电电动机启动后将机械能传递给移动设备本体的本体发电机，本体发电机通过转动将机械能转换为电能，对电池箱进行充电，该充电方式没有使用插拔式或接触式充电，符合井下用电规范的要求，充电过程安全可靠，有益效果显著。
附图说明
15.图1为本实用新型一种井下移动设备供电装置的结构示意图。
16.图中：10
‑
导轨，20
‑
移动设备本体，21
‑
本体发电机，22
‑
电池箱，23
‑
电池活化模块，30
‑
充电装置，31
‑
电源箱，32
‑
充电电动机，33
‑
缓冲垫，211
‑
本体发电机轴承，212
‑
本体摩擦轮，321
‑
变速器，322
‑
充电电动机轴承，323
‑
充电耦合轮。
具体实施方式
17.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.在下述实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
19.如图1所示，本实用新型提供了一种井下移动设备供电装置，包括移动设备本体20和充电装置30；移动设备本体20包括电池箱22和本体发电机21，本体发电机21上连接有本体摩擦轮212；充电装置30包括充电电动机32和电源箱31，充电电动机32上连接有充电耦合轮323；移动设备本体20与充电装置30接触时，本体摩擦轮212与充电耦合轮323相互耦合。
20.本体摩擦轮212与充电耦合轮323之间的耦合连接可以是采用齿轮啮合的方式进行耦合，此时通过本体摩擦轮212与设置在充电耦合轮323上的齿轮机构进行耦合，该耦合连接主要起到将充电耦合轮323的机械能传递给本体摩擦轮212的作用。
21.上述方案中，充电装置30还包括向充电电动机32供电的电源箱31；本体发电机21与本体摩擦轮212之间可以通过转轴连接，例如可以在本体发电机21与本体摩擦轮212之间设置本体发电机轴承211；充电电动机32与充电耦合轮323之间可以通过转轴连接，例如可以在充电电动机32与充电耦合轮323之间设置充电电动机轴承322。
22.上述方案中，当移动设备本体20需要充电时，可以将移动设备本体20靠近充电装置30并与其接触，此时本体摩擦轮212与充电耦合轮323之间相互耦合，这时候可以通过充电装置30的电源箱31向充电电动机32供电，充电电动机32启动后可以依次带动充电电动机
轴承322、充电耦合轮323、本体摩擦轮212、本体发电机轴承211和本体发电机21，本体发电机21通过转动将机械能转换为电能，对电池箱22进行充电。在充电完成后，解除本体摩擦轮212与充电耦合轮323的耦合状态，移动设备本体20可以离开充电装置30进行相应的井下工作。
23.移动设备本体20可以是井下所有带电池的移动设备，例如可以是自动巡检机器人等装置。移动设备本体20可以对井下的温度、湿度、硫化氢、氧气、一氧化碳等环境参数进行巡检。
24.进一步地，移动设备本体20设置于导轨10上；当移动设备本体20在导轨10上移动时，本体摩擦轮212在导轨10上摩擦转动，进而带动本体发电机21转动并向电池箱22充电。移动设备本体20上设置有一个将本体摩擦轮212压紧到导轨10上的压紧机构(图1中未示出)，当移动设备本体20靠近充电装置30进行充电维护时，该压紧机构处于放松状态，移动设备本体20上的本体摩擦轮212脱离导轨10，当移动设备本体20完成充电维护并离开充电装置30后，该压紧机构再将本体摩擦轮212压紧到导轨10上，依靠本体摩擦轮212在导轨10上行走时产生的摩擦带动本体发电机21转动并向电池箱22充电。
25.在移动设备本体20正常运行时，移动设备本体20依靠钢丝绳的牵引在导轨10上移动，移动的过程中，可以通过本体摩擦轮212与导轨10摩擦带动本体发电机21转动，通过本体发电机21的转动向电池箱22充电，电池箱22为移动设备本体20上携带的传感器、摄像头以及各类有害气体传感器等设备提供电能。
26.上述方案中，移动设备本体20还包括有对电池箱22进行大电流放电的电池活化模块23。该优选方案中电池活化模块23相当于一个大功率的功率电阻，具体可以采用具有良好散热作用的铝壳机构的电阻。通过控制电池活化模块23与电池箱22的电池进行接通，对电池箱22的电池进行大电流放电，通过测试放电时的放电电流的大小及放电时间，通过相应的软件对电池箱22的电池容量进行测试。
27.充电电动机32与充电电动机轴承322之间可以设置有变速器321，通过变速器321可以改变充电电动机轴承322和充电耦合轮323的转动速度。充电耦合轮323的转速越快，单位时间内产生的机械能就越高，相应的本体发电机21产生的电能就越多。
28.为了避免充电装置30与移动设备本体20靠近时发生直接碰撞，可以在充电装置30上靠近移动设备本体20的一侧设置有缓冲垫33，通过缓冲垫33起到一定的缓冲作用，从而对充电装置30与移动设备本体20进行保护。
29.下面通过具体流程详细介绍移动设备本体20的充电装置30是如何工作的。正常运行时，移动设备本体20在导轨10上进行正常巡检工作，移动的过程中，通过本体摩擦轮212与导轨10摩擦带动本体发电机21转动，通过本体发电机21的转动向电池箱22充电。由于摩擦发电的充电电流小，移动设备本体20巡检过程中用电量也较小，电池箱22的电池在长期的小电流充放电过程中会出现电池老化的问题，影响电池的使用寿命及设备的正常运行。因此，当巡检一段时间(对于移动设备电池在线检测和维护的周期可以人为设定，可以根据移动设备巡检现场情况进行调整)后，需要定期的对电池进行维护。移动设备电池在线检测和维护方法的步骤如下：
30.步骤一，首先需要对电池进行活化操作，可以通过远程监控系统下发电池维护指令，控制移动设备本体20移动到电装置30的位置，使本体摩擦轮212与充电耦合轮323进行
耦合；在耦合成功后，进行充电功能测试，控制充电电动机32启动，带依次带动充电电动机轴承322、充电耦合轮323、本体摩擦轮212、本体发电机轴承211和本体发电机21，通过带动本体发电机21转动，测试本体发电机21充电功能是否正常；若本体发电机21转动时，电流的方向为流向电池箱22，并且充电电流大于额定充电电流的0.25倍，则本体发电机21充电功能正常；
31.步骤二，在确定充电功能正常时，将电池活化模块23与电池箱22接通，对电池箱22的电池进行大电流放电，在放电过程中对电池的容量进行测试，在放电过程中，当电池箱22的电池电压降低到设定的活化门槛时，停止大电流放电，记录下当前的电池容量测试值，测试完成后断开电池箱22与电池活化模块23；该步骤中，具体可以通过测试放电时的放电电流的大小及放电时间，通过软件计算，从而对电池容量进行测试；该步骤中通过大电流放电进行电池容量测试的方式，能够解决了小电流放电电池容量估算不准的问题，放电到设定的电池安全电压时停止大电流放电，记录下此次的电池容量估算值并上传到远程监控系统进行记录；该步骤中，活化门槛可以根据不同的电池进行人为设定；记录下当前的电池容量测试值，电池容量测试值c可以通过以下公式进行计算：c＝i
放电电流
×△
u
×
t
放电时间
，该公式中，c为电池容量测试值，i
放电电流
指的是大电流放电时的电流值，
△
u为放电开始时的电压减去放电中止时的电压，t
放电时间
为大电流放电的时间，t
放电时间
的单位一般为小时。
32.步骤三，开始充电，启动充电电动机32对电池箱22进行大电流充电，并记录下充电曲线及充电时间上传远程监控系统；电池箱22的电池充满后解除本体摩擦轮212与充电耦合轮323的耦合连接，完成一次移动设备电池在线检测和维护；该步骤中，大电流充电的过程为：通过电源箱31向充电电动机32供电，充电电动机32启动后通过变速器321进行变速，依次带动充电电动机轴承322、充电耦合轮323、本体摩擦轮212、本体发电机轴承211和本体发电机21，本体发电机21通过转动，将机械能转换为电能，实现对电池箱22进行大电流充电。
33.上述步骤中，移动设备本体20和充电装置30通过远程监控系统进行控制，远程监控系统包括云平台和/或上位机。
34.上述井下移动设备电池在线检测及维护系统，能够解决诸如井下巡检机器人等井下移动设备的电池维护问题，可以适用于井下所有带电池的移动设备。通过移动设备本体20上的电池活化模块23与电池箱22接通，对电池的大电流放电，在放电过程中对电池箱22的电池容量进行准确的检测并记录。在电池容量测试结束后，控制充电装置30，充电电动机32启动后把电能转换为机械能，通过机械耦合，带动移动设备本体20的本体发电机21，通过本体发电机21的转动，将机械能转换为电能，对电池箱22进行大电流充电。充满电后，通过机械耦合的分离机构，解除本体摩擦轮212与充电耦合轮323的耦合连接，完成一次移动设备本体20的电池的在线检测和维护过程。整个在线检测和维护过程都可以远程控制的方式自动在井下完成，也可以通过现场人工控制的方式进行，整个过程不需要拆装设备，非常方便。
35.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型实施例的基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。