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摘 要 ：现代化矿山的安全高效的生产模式下，胶带运输已然成为了其中的重要环节，在整个运输作业中伴随着各种的安全问 题出现，为使得整个的运输工作能够高效、有序完成，越来越多的大型矿山企业引入了智能巡检机器人，用智能机器人来负责 胶带运输全过程的巡视检查及智能化监管，有效克服了传统人工巡检的安全、效率等因素的弊端，整体的巡检作业安全、高效 且可靠性高。基于此，本文详细分析了在矿山胶带运输中的智能巡检机器人的具体应用，有利于推进巡检工作智能化，给矿山 企业创造更高效益。
关键词 ：矿山胶带运输 ；智能巡检机器人 ；应用
矿山行业一直是我国能源、工业产业的重点基础行业，其开 采的各种矿产资源， 满足了社会经济领域发展的各种需求， 为国 家贡献了巨大的财富。伴随着工业产业智能化水平的提升， 矿山 行业在近年来逐步进入了现代化、智能化的发展阶段， 各种现代 化设备在生产过程中的应用不仅提升了效率和效益，也大大推 进了安全、高效生产目标的实现， 尤其是作为高效运输环节的胶 带运输， 在作业过程中可能伴随着各种的突发情况， 通过智能巡 检机器人的应用，巡检更具智能、高效，实现了对运输全过程的 监督和管控， 保障了正常的生产秩序。
1 矿山胶带运输智能巡检机器人关键技术
1.1 移动平台技术
矿山胶带运输智能巡检机器人的总体构成相对复杂，移动 平台仅仅是其中的一个部分，虽然在当下的发展条件下有了多 种的移动平台，但不同的平台下所对应的工作方式有呈现出各 自的独特性。各个矿山企业在移动平台的选择上， 一般要综合考 虑巡检现场的环境条件，对比轮式、履带式或者轨道式的优缺 点，选择最符合自身的移动平台技术 [1]。相比较而言，履带式和 轮式移动平台的灵活性相对较高，但胶带机地表基础要求较高， 整个的移动平台选择时，还需综合考虑防潮、防振、防尘等方面 的因素， 如果选用的是轨道式移动平台， 一般要在巷道顶部进行 轨道式移动平台的安装， 但移动轨迹固定， 灵活性受限。
1.2 定位与导航技术
定位与导航技术同样是智能巡检机器人中的核心技术，在 这一技术的辅助下，整个的巡检工作进行中，定位更为精准。现 阶段随着现代智能化技术的不断发展，在智能巡检机器人的定 位和导航技术中做了大量的研究，也为智能巡检机器人的定位 与导航技术提供了平台支持，一些研究学者提出了磁轨迹引导 理论，在这一理论下，经由与RFID 电子标签的结合，为保障其 定位精度，需在巡检机器人运行路径上进行磁轨迹的预埋，并在机器人停靠位置上埋设RFID 电子标签，虽然表现出定位精度 高、抗干扰性强的突出优势，但整体的实现难度大，对于技术的 要求相对较高， 再加上运行线路的灵活性不足， 使得整个的智能 巡检机器人导航定位时存在一定的问题。随后， 部分学者利用地 面引导标志研发了单目视觉导航方法， 这一方式下， 能够通过图 像采集的方式来记录引导标志的自主识别，也就可以在此基础 上进行巡检路径、停靠位置等的自主确定，但这一导航方式下， 对于外界光线的敏感性较强，一旦在露天矿山开采作业环境内 的光线不足或者地面引导标志不清晰，都会导致导航定位的精 度不高 [2]。为避免光线对导航定位精度的不利影响，随后出现了 人工路标的激光导航系统，这一系统在智能巡检机器人中的应 用，大幅度改善了传统的导航定位技术局限，导航精度显著提 升，但为达到最佳的应用效果， 一般要保障人工路标的激光符合 要求，应用的范围相对有限。随着技术的不断发展，在智能巡检 机器人导航定位领域，专业研究人员更倾向于通过高精度差分 GPS定位技术来进行机器人的精准定位， 在这一技术下， 为保障 定位工作的顺利进行，需保障露天采矿作业环境内无线传输信 号的稳定性，一旦在定位系统运行时周边存在一定强度的电磁 扰动，将会导致 GPS信号无法实时到达，即发生延迟，如果现场 作业环境复杂，甚至会出现 GPS 信号丢失等问题，可能造成巡 检机器人脱离运行轨迹。针对当下的轮式和履带式智能巡检机 器人，在导航定位中多采用的是激光导航 +GPS定位技术，或者 单目视觉导航 +GPS定位技术。
1.3 图像识别技术
图像识别技术在智能巡检机器人中的应用，可以通过高清 图像的拍摄录制来对巡检范围内设备运行情况等加以全面监测 和判定。图像识别包含了仪表读数、指示灯状态、开关位置、设 备运行情况、设备主要部件形变等类型，在近几年的发展过程 中，我国的图像识别技术日渐成熟，取得了一定的发展成效，比 如，仪表读数的识别方面， 完全可以将所采集到的数据与系统内 的数字模板图像库直接匹配， 匹配结束后自动输出结果。针对指 示灯、开关位置和设备状态等的识别， 利用图像识别技术进行相 应的识别， 首先进行被识别对象位置的确定， 此位置指的是该对 象在图像中的位置， 在位置确定以后， 分析被识别对象的现状特 点，利用Hougu 变换判断的方式来进一步确定颜色和状态方面 的信息。露天采矿作业进行中， 虽然其作业环境相比井下作业环 境简单，但智能巡检机器人的使用同样面临着来自环境方面的 挑战， 露天开采作业中涉及的设备相对较多， 图像识别技术的应 用关键是要对仪表读数加以识别， 为保障识别结果的有效性， 对于一些相对复杂的设备， 需建立专用的识别模板和算法， 必要情 况下还需进行智能巡检机器人深度识别 [3]。因为在智能巡检机器 人运行过程中， 机器人的结构和组网方式都有各自的特殊性， 图 像识别方面包含了后台处理和就地处理两种模式， 其中， 前者指 的是将所拍摄到的图像直接经由无线技术传输到远端服务器来 实现识别， 整体的识别和传输需消耗较长的时间， 实时性较差且 容易导致设备损坏及故障扩大 ；而就地处理是通过自行搭载的 边缘计算模块来进行相应的识别信息和图像处理的，整体的识 别准确性、实时性高， 设备出现故障实时发送停机信息至胶带机 控制单元停机，并呼叫值班室将故障图像及故障说明发送至值 班室， 开展故障确认消除工作。
1.4 自主充电技术
随着工业智能化时代的到来，越来越多的矿山企业都在积 极采用智能巡检机器人， 在机器人研究领域， 用户希望机器人的 工作电池具有极强的续航能力，这就使得智能巡检机器人领域， 也需要保障电池的续航性能。随着电池技术研究的深入， 同步的 在智能机器人领域，自主充电技术也已然成为了重要性的技术， 在开展电池研究设计时， 不仅要适当增大电池容量， 更要使得智 能巡检机器人具备良好的自主充电能力，以达到智能化巡检的 要求。现阶段， 关于智能巡检机器人自主充电技术的研究主要表 现在以下方面 ：有关人员将导航光源作为导航信息，来实现巡 检机器人进入充电位置实现与充电站的可靠连接充电，但这一 技术下，环境光线可能会对导航光源造成一定的干扰 ；相关人 员提出了巡检机器人自主充电系统， 在这一系统基础上， 根据已 知的环境地图来实现巡检机器人与充电站的可靠连接，但一旦 在充电过程中环境地图受到其他因素而出现了明显的改变，智 能巡检机器人将无法识别充电位置，充电无法正常进行 ；在充 电站上进行色块和IR二极管的设置，在此基础上引导巡检机器 人来完成与充电站的对接充电， 再利用激光传感器、PTZ 彩色摄 像机、里程来辅助智能巡检机器人到达自主充电目标， 但这种充 电模式下，对接误差容忍度异常小，环境光线、粉尘等造成的色 差即导致无法识别充电站位置 ；利用磁轨道来引导与RFID 标 签定位， 导航定位过程中不需人工干预就可实现， 一旦将该巡检 机器人与充电桩对接，就可自动检测充电结构位置、极片电压， 看是否符合充电标准，因为在该充电机构中有漏斗形对接窗口 的设置， 使得对接误差容忍度相对较高， 即使面临复杂的露天矿 山开采环境，也同样可以满足自主充电的要求 [4]。未来随着智能 巡检机器人在矿山企业生产中应用范围的逐步扩大，自主充电 技术势必有着巨大的技术发展潜力，应从接触式和非接触式的 角度来进行技术创新， 随着无线充电技术的不断成熟， 智能巡检 机器人必定会实现非接触式以及实时充电技术。
1.5 后台管理及诊断技术
智能巡检机器人具有高度的智能化特点，正是因为如此，使 得在机器人设计时， 后台管理和诊断技术的应用非常重要， 在后 台管理和诊断技术的支持下，智能巡检机器人可以对所采集到 的信息加以全面分析，根据分析结果来及时发送诊断结果和处 理方式。机器人运行中的数据采集量相对较大，如果将这些数 据直接上传到后台， 采用人工处理的方式， 将会产生巨大的工作 量，且人工失误必将影响到诊断结果， 且通信系统的传输压力也 非常大。后台管理和诊断技术应用以后， 使得智能巡检机器人的 后台数据处理能力得到本质提升， 实现数据处理的自动化， 即使 在机器人使用过程中出现了故障，该模块也可以快速根据所掌握到的信息来进行故障识别和诊断，帮助专业人员快速制定有 效的故障处理对策，达到快速恢复智能巡检机器人工作正常状 态的目的。
2 矿山胶带运输智能巡检机器人的应用
以某矿企业为例，在2019 年 1 月，基于智能巡检的要求，该 矿山开采作业中引入了胶带运输智能巡检机器人，根据相应的 应用结果， 应用效果相对理想， 完全取代了传统人工巡检工作模 式的限制。结合现场的工业性试验与应用结果分析，胶带运输 智能巡检机器人在使用时，可以对生产的全过程加以安全智能 化监控， 且整个系统的运行过程中， 保持着较高的可靠性与稳定 性，可以快速识别出现场的潜在故障并立即将故障信息反馈给 相关人员， 在应用这一智能巡检机器人以后， 现场作业的可视化 目标得以实现， 呈现出巡检可视化、一键智能巡检和智能报警等 方面的突出优势， 具体监控画面如图 1。
根据该机器人在采矿作业中的应用成果，机器人中的相应 模块能够实时获取现场画面并对现场的全部参数加以实时获取 和分析，即使后台管理人员需进行相应的数据或者现场画面调 取，也可以直接在相应的存储模块直接提取。总之，胶带运输智 能巡检机器人兼具实时监控、历史数据、参数设置等功能，克服 了控制方面的时间和空间限制。根据调查， 在智能巡检机器人应 用之前，关于巡检方面需调配 85 人，而在应用了该机器人以后， 人员仅仅为25 个，人力资源投入量大大降低，减少人员劳动强 度，提高人员本质安全且节约了人力成本。
3 结语
现阶段的矿山生产作业中，智能化生产已然取得了显著的 发展成果， 尤其是智能巡检机器人在胶带运输环节的使用， 具有 比人工巡检突出的优势。但相应的技术发展尚不成熟， 未来还需 进一步加大智能巡检机器人的研发和设计，提高巡检机器人的 性能。
参考文献
[1] 邵珠娟 , 邓晓刚 , 程豪杰 , 等 . 智能带式输送机巡检机器人在煤矿的应用 [J]. 中 国煤炭 ,2020,527(06):40-44.
[2] 刘佳 . 智能巡检机器人的新技术及应用分析 [J]. 决策探索 ( 中),2020,669(11):88.
[3] 刘琦 . 单轨悬挂式胶带输送机巡检机器人研究与设计 [J]. 煤 ,2018,027(007):62-63.
[4] 郑日忠 , 张华英 .ZigBee 定位技术在井下智能巡检机器人的应用研究 [J]. 煤炭 技术 ,2017,36(007):223-225.
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