УСТРОЙСТВО НАБЛЮДЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК E21F17/18 G03B17/56 

Данное изобретение относится к устройству наблюдения для подземной выработки.

Использование камер в подземной выработке в принципе известно из уровня техники. Такого рода известные камеры служат преимущественно в качестве сенсорного устройства, т.е. для регистрации расстояний или для регистрации объектов в области измерений.

Камеры для грубого применения известны из уровня техники также в различных вариантах осуществления. Таким образом, имеются, например, купольные камеры для наружной области, которые, будучи незащищенными, соответственно подвержены загрязнению. Кроме того, известны неподвижные камеры, которые имеют, тем не менее, только одну неизменяемую область регистрации. Наконец известны также камеры, которые являются подвижными и карданно подвешены вместе с корпусом камеры и которые имеют стеклоочиститель. Однако такого рода камеры не пригодны для работы под землей, так как они слишком большие и слишком чувствительны в отношении повреждений. Применение устройств наблюдения в подземной выработке желательно именно в частности при низкой толщине пласта. Однако там очень ограничено имеющееся в распоряжении пространство.

Задача данного изобретения предоставить в распоряжение устройство наблюдения для подземной выработки, которое является компактным и при котором обеспечена низкая степень загрязнения, обусловленная конструкцией.

Решение этой задачи происходит посредством признаков пункта 1 формулы изобретения и, в частности, посредством устройства наблюдения для подземной выработки, которое имеет взрывонепроницаемый корпус с несколькими смотровыми окнами, в котором расположена поворотная видеокамера.

Согласно изобретению снабженная поворотным приводом видеокамера располагается во взрывонепроницаемом корпусе, так что находящиеся внутри корпуса электрические и электронные компоненты удовлетворяют требованиям в подземной выработке относительно защиты от взрыва. Здесь под взрывонепроницаемым корпусом понимается, что конструкция корпуса соответствует требованиям для применения электрических аппаратов в способной к взрыву атмосфере согласно нормам EN 60079-1:2007, IEC 60079-1:2007 или GB3836.2.

Кроме того, при соответствующем изобретению устройстве наблюдения предусмотрено не единственное смотровое окно, а видеокамера может производить съемку через несколько смотровых окон. Таким образом, могут лучше выполняться не только требования к взрывонепроницаемой оболочке корпуса. Сверх этого смотровые окна и корпус могут также оптимизироваться таким образом, что учитываются условия обтекания в подземной выработке. В зависимости от ориентации отдельных смотровых окон может при этом учитываться, пролегает ли соответствующее смотровое окно поперечно к направлению рудничного воздуха или в направлении рудничного воздуха, чтобы минимизировать загрязнение.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны в описании, чертежах, а также зависимых пунктах формулы изобретения.

По первому предпочтительному варианту осуществления корпус может быть сконструирован для монтажа под верхняком каркаса крепления (крепи) очистного забоя. С этой целью корпус может иметь принципиально плоскую конструкцию, которая, например, является прямоугольной в основных контурах. Кроме того, корпус может иметь средства прикрепления, в частности магниты, чтобы закреплять устройство наблюдения на нижней стороне верхняка каркаса крепления очистного забоя. При использовании магнитов в качестве средств прикрепления получается дополнительное преимущество быстрого и простого монтажа, который возможен без применения инструментов.

По следующему предпочтительному варианту осуществления смотровые окна могут быть расположены с наклоном по отношению к монтажному основанию корпуса, так что при монтаже устройства наблюдения в очистном забое смотровые окна наклонены относительно вертикали. С одной стороны, за счет этого получается преимущество, что несмотря на компактную конструкцию внутри корпуса имеется в наличии для камеры увеличенная поворотная область. С другой стороны, наклонное положение смотровых окон оказывает положительное воздействие на осаждение грязи на смотровых окнах.

По следующему предпочтительному варианту осуществления смотровые окна могут быть трапециевидной формы и находиться на боковых поверхностях усеченной пирамиды. Таким образом, можно получать очень плоскую конструкцию корпуса, причем требования к прочности на сжатие могут выполняться конструктивно особенно просто посредством конструкции в виде пирамиды. Поэтому может быть также предпочтительно конструировать корпус в целом в форме усеченной пирамиды.

Как правило, в подземной выработке не бывает статического заряда, так как благодаря выбору материала и конструкции используемых аппаратов предотвращается возможное статическое электричество. К тому же влажность воздуха в очистном забое обычно очень высока. Частицы пыли, которые имеются в воздушном потоке, выбрасываются посредством движения воздуха на поверхность (смотровое окно) и благодаря ее свойству затем остаются там, возможно прилипают. Однако в неподвижном воздухе эти частицы пыли оседают вниз. Если заботиться о том, чтобы перед смотровым окном образовывался стоячий воздух, для чего при скорости потока 2 м/c достаточно примерно 6 см, то это стекло не загрязнится. Для успокоения воздуха может быть предусмотрена воронка, которая дополнительно может быть еще разделена перегородками на отдельные успокоительные зоны. Однако, если смотровое окно ориентировано в направлении рудничного воздуха или направлении потока, протекающий мимо воздух должен ускоряться с ним, чтобы пыль не откладывалась на стекле. Чтобы удовлетворительно совершать переход между зонами стоячего воздуха и подвижного воздуха, в этих переходных областях по типу сопла могут располагаться перегородки или пластины, которые заботятся о том, чтобы из малоподвижного или неподвижного воздуха получался воздух с высокой скоростью потока параллельно поверхности.

Чтобы получать по возможности малое загрязнение смотрового окна, по следующему варианту осуществления может быть предпочтительно, если корпус снаружи смотровых окон имеет плоскостные направляющие воздух элементы. Они могут быть - в зависимости от ориентации смотрового окна относительно направления рудничного воздуха - сконструированы таким образом, что имеющийся перед смотровым окном воздушный поток либо успокаивается, либо же ламинарно проводится мимо смотрового окна. Если смотровое окно ориентировано поперечно к направлению рудничного воздуха, может быть предпочтительно, если, по меньшей мере, два плоскостных направляющих воздух элемента расположены по обеим сторонам смотрового окна, причем воронкообразное расположение направляющих воздух элементов здесь предпочтительно, чтобы создавать перед смотровым окном область со стоячим воздухом. В стоячем воздухе пыль откладывается существенно меньше на смотровом окне, в частности, если оно направлено наклонно вниз. В зависимости от величины смотрового окна может быть также предпочтительно предусматривать дополнительные направляющие воздух элементы (параллельно направлению рудничного воздуха), т.е. по существу поперечно к смотровому окну, чтобы перед смотровым окном, т.е. внутри «воронки», предотвращать образование завихрений или турбулентный поток.

Для смотрового окна, которое направлено параллельно направлению рудничного воздуха, принимая во внимание поведение воздуха, имеют место другие условия. Рудничный воздух должен равномерно в одном и том же направлении омывать такое смотровое окно (переднее стекло). С этой целью по обеим сторонам этого смотрового окна с расстоянием друг от друга и, в частности, в виде сопла могут быть расположены соответственно несколько плоскостных направляющих воздух элементов (пластин), для того чтобы падающий параллельно к поверхности смотрового окна воздушный поток направлять по существу ламинарно мимо смотрового окна. Расположение в виде сопла может достигаться, например, благодаря тому, что находящийся между направляющими воздух элементами объем сокращается в направлении потока или расширяется в направлении потока.

По предпочтительному варианту осуществления изобретения могут быть предусмотрены, по меньшей мере, три смотровых окна, причем устройство является расположенным в очистном забое таким образом, что два смотровых окна направлены поперечно к направлению рудничного воздуха, а одно смотровое окно - в направлении рудничного воздуха. Так, находящаяся в корпусе камера посредством поворачивания может разворачиваться вокруг только одной оси таким образом, что она показывает в направлении выработки, против направления выработки и в направлении боковой угольной стенки подземной выработки. Если камера является дополнительно поворотной вокруг второй горизонтальной оси, могут регистрироваться все интересующие в районе очистного забоя области. Способности камеры к повороту внутри корпуса вокруг не более чем двух или вокруг ровно двух осей, таким образом, достаточно, чтобы проводить наблюдение внутри очистного забоя.

Для наблюдения за очистным забоем в подземной выработке принимаются в расчет различные зоны. Таким образом, при помощи устройства наблюдения может контролироваться, подготовлены ли надлежащим образом отдельные щиты для ближайшего резания аппаратом подземной выработки. Для этого должно контролироваться, не находится ли щит слишком далеко впереди и должны ли возможно отодвигаться назад сдвигающиеся верхняки.

Кроме того, при помощи соответствующего изобретению устройства наблюдения может контролироваться резание на кровле пласта и аппарат подземной выработки может управляться таким образом, что он не режет в камень. Эту ситуацию можно хорошо видеть со щита, и эта ситуация может хорошо регистрироваться, в частности, с наиболее возможно высокого местоположения, так как с аппарата подземной выработки разбрызгивается вода и возникают пыль и частицы материала. При рассмотрении в направлении рудничного воздуха можно особенно хорошо регистрировать ситуацию с резанием.

Вне зоны, в которой происходят движения, камера ориентирована таким образом, что боковая угольная стенка подземной выработки может наблюдаться в полной длине. Для этого в направлении очистного забоя камера должна поворачиваться лишь незначительно относительно боковой угольной стенки подземной выработки. В этом случае наблюдение за очистным забоем может происходить с относительно небольшим количеством камер. В этой связи может быть предпочтительно, если при помощи камер регистрируется только изменение изображения и только при изменении отправляются отдельные изображения в центр наблюдения.

По дальнейшему аспекту изобретения при способе наблюдения за очистным забоем в подземной выработке вдоль очистного забоя может быть предусмотрено большое количество отдельно управляемых средств освещения, причем для предотвращения ослепления посредством рассеивания при отражении те средства освещения, которые расположены ближе к камере, выключаются, а отстоящие дальше от камеры средства освещения включаются.

Далее по соответствующему изобретению способу может быть предусмотрено централизованное управление, с которым соединены несколько соответствующих изобретению устройств наблюдения, причем централизованное управление регистрирует также текущее положение аппарата подземной выработки вдоль очистного забоя. Таким образом, возможно не только соответствующую камеру направлять на место аппарата подземной выработки. Для упрощенного управления также в централизованном управлении может быть сохранен поворотный цикл, который активизируется последовательно один за другим для соседних камер. При этом особенно предпочтительно, если для соседних камер используется один и тот же поворотный цикл.

В дальнейшем посредством приложенных чертежей и ссылаясь на последующее описание, чисто в качестве примера описывается предпочтительный вариант осуществления изобретения. Показаны:

фиг. 1 вид в перспективе устройства наблюдения для подземной выработки;

фиг. 2 в частичном разрезе вид спереди устройства из фиг. 1;

фиг. 3 в частичном разрезе вид сбоку устройства из фиг. 1 и фиг. 2;

фиг. 4 вид сверху поперечного разреза устройства из фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3; и

фиг. 5 увеличение фрагмента из фиг. 4.

Фиг. 1 показывает вид в перспективе устройства наблюдения для подземной выработки, которое включает в себя взрывонепроницаемый корпус 10 с несколькими смотровыми окнами 12, 14 и 16 (фиг. 2), причем в корпусе 10 расположена снабженная моторами видеокамера 18, которая является поворотной вокруг двух расположенных перпендикулярно по отношению друг к другу осей.

Корпус 10 сконструирован для потолочного монтажа под верхняком каркаса крепления очистного забоя и имеет для этого монтажное основание 20, с одной стороны, на задней стороне которого находятся штекерные соединители 22 и 24, которые пригодны для горных разработок. С другой стороны, на монтажном основании 20 предусмотрены в совокупности четыре магнитные пары 26, при помощи которых устройство наблюдения может закрепляться под верхняком каркаса крепления очистного забоя.

Корпус 10 принципиально имеет форму усеченной пирамиды, основание которой обращено к монтажному основанию 20, а закрывающая поверхность которой указывает вниз при монтаже под верхняком каркаса крепления очистного забоя. В корпусе 10 предусмотрены в совокупности три смотровых окна 12, 14 и 16, которые соответственно (вид сверху) сконструированы с трапециевидной формой и находятся на боковых поверхностях (упомянутой) усеченной пирамиды. Как разъясняет фиг. 4 в разрезе, три смотровых окна примыкают друг к другу соответственно торцевой стороной, причем между смотровыми окнами 12 и 14 находится уплотнение 28, а между смотровыми окнами 14 и 16 - уплотнение 30. При изображенной на фиг. 2 соответствующей назначению ориентации устройства наблюдения все три смотровых окна наклонены по отношению к вертикали, а именно являются исходящими из крепежного основания 20 в направлении камеры 18.

Камера 18 внутри корпуса 10 является поворотной при помощи двух сервомоторов вокруг двух расположенных перпендикулярно по отношению друг к другу осей, а именно вокруг вертикальной поворотной оси S и вокруг проходящей перпендикулярно к ней горизонтальной оси. Записанные цифровой видеокамерой видеоданные через обрабатывающую электронику, которая предусмотрена также в корпусе, передаются в централизованное управление при помощи штекеров 22 и 24, которые служат также для энергоснабжения.

Для последующего описания направляющих воздух элементов на фигурах в качестве примера отмечено направление W рудничного воздуха. Само собой разумеется, что оно могло бы проходить также в противоположной ориентации.

Как разъясняет фиг. 4, при соответствующем назначению монтаже смотровые окна 12 и 16 расположены поперечно к направлению W рудничного воздуха, в то время как смотровое окно 14 ориентировано параллельно к направлению W рудничного воздуха. Чтобы соответственно успокаивать перед смотровыми окнами 12 и 16 воздушный поток, снаружи этих смотровых окон предусмотрены по обеим сторонам смотровых окон 12 и 16 плоскостные направляющие воздух элементы, которые совместно заботятся об успокоении попадающего воздушного потока. При взгляде на смотровое окно 12 на его левой стороне находится направляющий воздух элемент 32, который образует перед смотровым окном 12 воронкообразное воздушное пространство. На правой стороне смотрового окна 12 предусмотрены в целом три пластинообразных плоскостных направляющих воздух элемента 34, 36 и 38, которые по отношению к смотровому окну 12 имеют похожее воздействие как направляющий воздух элемент 32, а именно приводят в неподвижность воздух перед смотровым окном 12 с помощью воронкообразной формы. Однако по отношению к смотровому окну 14 направляющие воздух элементы 34-38 имеют другое воздействие: за счет сужающегося между направляющими воздух элементами 34-38 воздушного пространства (направляющие воздух элементы 34-38 расположены по типу сопла) протекающий насквозь воздух ускоряется и направляется по существу ламинарно мимо смотрового окна 14. Перед смотровым окном 12 между направляющим воздух элементом 32 и направляющими воздух элементами 34-38 предусмотрены две дополнительные перегородки 40 и 42, которые дополнительно заботятся об успокоении попадающего воздушного потока. При этом направляющие воздух элементы 40 и 42 слегка наклонены друг относительно друга и проходят перпендикулярно к монтажному основанию 10.

Вышеизложенное описание направляющих воздух листов производилось на основании примера осуществлении лишь в связи со смотровым окном 12 и 14. Для смотрового окна 16 вышеуказанные осуществления действуют по смыслу таким же образом.

На фиг. 4 отдельными стрелками обозначены возникающие в очистном забое условия протекания: поступающий в направлении W рудничного воздуха воздушный поток перед смотровым окном 12 замедляется или успокаивается при помощи направляющих воздух элементов 32, 40, 42 и 34-38. Однако при помощи направляющих воздух элементов 34-38, которые создают эффект сопла, воздушный поток перед смотровым окном 14 направляется ламинарно мимо него. Таким же образом воздушный поток успокаивается в области перед смотровым окном 16.

Фиг. 5 показывает увеличенное изображение стыка между смотровыми окнами 14 и 16, причем изображен путь двух лучей света L1 и L2. Как видно, посредством обоих смотровых окон 14 и 16, которые требуются для взрывонепроницаемой оболочки, преломляется луч L1 и луч L2 таким образом, что направляющие воздух элементы 34-38 являются невидимыми от камеры 18. В возникающем изображении отсутствует лишь соответствующая ширина, что, однако, не мешает выхватывать объект, который удален на несколько метров.

Для наблюдения за очистным забоем в подземной выработке вдоль очистного забоя могут располагаться несколько вышеописанных устройств наблюдения, которые могут соединяться с централизованным управлением. Кроме того, вдоль очистного забоя могут предусматриваться управляемые по отдельности средства освещения. При этом для предотвращения рассеянных отражений может быть предпочтительно для съемки, если выключаются находящиеся ближе к камере осветительные устройства, а находящиеся более удаленно осветительные устройства включаются.

Кроме того, в централизованном управлении может регистрироваться текущее положение аппарата подземной выработки, причем в таком случае камера или несколько камер поворачиваются в соответствии с текущим положением аппарата подземной выработки. Кроме того, в централизованном управлении для каждой камеры может быть предусмотрен нормированный поворотный цикл, причем этот поворотный цикл активизируется последовательно один за другим для соседних камер в зависимости от положения аппарата подземной выработки. Таким образом, можно контролировать весь очистной забой с помощью простого программирования.

Изобретение относится к устройству и способу наблюдения для подземной выработки. Техническим результатом является обеспечение компактности и низкой степени загрязнения. Устройство включает в себя взрывонепроницаемый корпус с несколькими смотровыми окнами, в котором расположена поворотная видеокамера. Причем предусмотрены, по меньшей мере, три смотровых окна, и при этом устройство выполнено с возможностью расположения в очистном забое таким образом, что два смотровых окна направлены поперек направления рудничного воздуха, а одно смотровое окно - в направлении рудничного воздуха. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство наблюдения для подземной выработки, включающее в себя взрывонепроницаемый корпус (10) с несколькими смотровыми окнами (12-16), в котором расположена поворотная видеокамера (18), причем предусмотрены, по меньшей мере, три смотровых окна, и при этом устройство выполнено с возможностью расположения в очистном забое таким образом, что два смотровых окна (12, 16) направлены поперек направления (W) рудничного воздуха, а одно смотровое окно (14) - в направлении (W) рудничного воздуха.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус (10) выполнен для монтажа под верхняком каркаса крепления очистного забоя.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что смотровые окна (12-16) расположены с наклоном по отношению к монтажному основанию (20) корпуса (10).

4. Устройство п. 1, отличающееся тем, что смотровые окна (12-16) имеют трапециевидную форму и находятся, в частности, на боковых поверхностях усеченной пирамиды.

5. Устройство п. 1, отличающееся тем, что корпус (10) имеет форму усеченной пирамиды.

6. Устройство п. 1, отличающееся тем, что корпус (10) снаружи смотровых окон (12-16) имеет плоскостные направляющие воздух элементы (32-38), из которых, по меньшей мере, два расположены по обеим сторонам смотрового окна.

7. Устройство п. 1 или 6, отличающееся тем, что по обеим сторонам смотрового окна (12) с расстоянием друг от друга и, в частности, по типу сопла расположены соответственно несколько плоскостных направляющих воздух элементов (31-38) для того, чтобы попадающий параллельно поверхности смотрового окна воздушный поток направлять по существу ламинарно мимо смотрового окна.

8. Устройство п. 1 или 6, отличающееся тем, что перед смотровым окном (12) с расстоянием друг от друга расположены несколько плоскостных направляющих воздух элементов (40-42) для того, чтобы попадающий поперечно к поверхности смотрового окна (12) воздушный поток затормозить перед смотровым окном.

9. Способ наблюдения за очистным забоем в подземной выработке при использовании по меньшей мере одного устройства по одному из пп. 1-8, отличающийся тем, что вдоль очистного забоя предусматривают несколько управляемых по отдельности средств освещения и что для съемки камерой выключают находящиеся ближе к камере средства освещения и включают отстоящие дальше от камеры средства освещения.

10. Способ наблюдения за очистным забоем в подземной выработке при использовании нескольких устройств по одному из пп. 1-8, отличающийся тем, что устройства соединены с централизованным управлением, которое регистрирует также текущее положение аппарата подземной выработки вдоль очистного забоя, и что камеры поворачивают в зависимости от текущего положения аппарата подземной выработки.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что в централизованном управлении сохранен поворотный цикл для камеры, причем этот поворотный цикл активизируют последовательно один за другим для соседних камер в зависимости от положения аппарата подземной выработки.