煤矿井下带式输送机巡检机器人无线充电系统应用
煤矿井下带式输送机承担原煤运输任务，运行时间长、线路距离长、巡检点位多。传统人工巡检容易出现效率低、数据滞后、人员风险高等问题。针对这一场景，轨道式智能巡检机器人逐渐成为皮带运输巷智能运维的重要装备，而无线充电则是机器人长期在线巡检的关键补能方式。
一、带式输送机巡检为什么需要机器人
带式输送机巡检并不是简单看一圈设备。井下皮带巷涉及托辊、滚筒、电机、减速机、胶带跑偏、烟雾、温升、堆煤、撕裂、异响和环境安全等多类信息。人工巡检受路线长度、噪声、粉尘、照明和人员状态影响，数据很难做到连续、实时和标准化。
- 巡检距离长：皮带运输线连续布置，人工往返耗时明显；
- 风险点分散：烟雾、温升、跑偏、撒煤等异常可能出现在不同位置；
- 数据滞后：人工记录难以实现秒级告警和实时回传；
- 环境复杂：煤尘、潮湿、振动和噪声会增加巡检难度。
二、轨道式巡检机器人的系统组成
孙旭鹏在《煤矿井下带式输送机用巡检机器人系统研究》中提出，系统基于“感-传-算-控-显”一体化和多源传感融合方法，集成AI图像识别、红外热成像、多源环境感知、定位和工业通信等能力。
| 系统模块 | 主要作用 |
| AI图像识别 | 识别跑偏、撒煤、异物、人员闯入等可视异常 |
| 红外热成像 | 监测托辊、滚筒、电机、减速机等温升异常 |
| 多源环境感知 | 采集烟雾、温湿度、气体等环境信息 |
| RFID/北斗定位 | 实现机器人巡检位置识别和异常点定位 |
| 工业环网通信 | 通过万兆工业环网协同Wi-Fi 6/5G完成数据回传 |
| 无线充电 | 支持机器人自主回站补能，减少人工维护 |
三、无线充电在皮带巡检中的作用
皮带巡检机器人通常沿固定轨道运行，路线明确、停靠点稳定，非常适合布置固定无线充电站。机器人可以在任务完成、电量不足或调度空闲时自动回到充电位，通过非接触方式完成补能。
- 机器人按设定路线进行自主、定点或遥控巡检；
- 发现烟雾、温升、跑偏等异常后实时上传告警；
- 巡检结束或电量低时返回无线充电站；
- 系统完成到位识别、通信握手和自动充电；
- 充电状态同步上传至巡检平台，便于统一管理。
四、无线充电相比接触式充电的优势
井下皮带巷煤尘多、湿度高，接触式充电触点容易出现积尘、氧化、磨损和接触不良。无线充电没有裸露电极和机械插拔动作，更适合固定轨道巡检机器人长期运行。
| 对比项目 | 接触式充电 | 无线充电 |
| 安全性 | 插拔触点存在火花和漏电隐患 | 非接触传输，无裸露电极 |
| 维护量 | 触点需要清洁、调整和更换 | 无机械磨损，维护量低 |
| 环境适应性 | 粉尘、潮湿易影响接触质量 | 可做密封防水防尘结构 |
| 自动化 | 对位要求高，异常需人工处理 | 允许一定偏移，便于自主回充 |
| 平台联动 | 充电状态采集相对分散 | 可接入BMS、机器人控制器和巡检平台 |
五、论文测试数据对工程应用的启示
该研究在150 m模拟巷道中进行测试，单次巡检时间为7.6 min，而人工巡检约21 min；烟雾和温升异常告警响应时间为2-3 s；数据上传成功率大于98%；定位误差为±0.4 m；ZigBee丢包率小于4%。这些数据说明，轨道式巡检机器人不仅能提高巡检效率，也能把异常识别和告警从“事后记录”前移到“实时响应”。
对于无线充电方案来说，固定轨道和固定充电点让系统集成更可控。只要机器人定位精度、充电板安装距离、横向偏移范围和通信联动设计合理，就可以形成“巡检-告警-回充-再巡检”的闭环。
六、系统设计建议
- 充电站位置：优先布置在轨道端点、检修硐室或调度等待区；
- 防护等级：发射端和接收端应考虑煤尘、潮湿和冲洗环境；
- 功率选型：根据巡检频次、电池容量、停靠时间和设备功耗确定；
- 通信联动：建议与机器人控制器、BMS和工业环网平台打通；
- 安全保护：过温、过流、过压、异物检测和充电状态指示不可省略。
结语
煤矿井下带式输送机巡检机器人，是煤矿运输系统智能运维的重要组成部分。AI图像识别、红外热成像、工业通信和多源传感负责“看得见、传得出、算得准”，无线充电负责“能长期运行”。当机器人能够自主巡检、自动告警并自主回充，皮带运输巷的巡检方式就从人工周期检查转向了无人值守、实时感知和闭环管理。
参考资料：孙旭鹏《煤矿井下带式输送机用巡检机器人系统研究》，《山东煤炭科技》2026年第44卷第4期，135-140页，DOI：10.3969/j.issn.1005-2801.2026.04.023。