CN104828163A - 一种危化品泄露事故应急监测移动机器人 - Google Patents

一种危化品泄露事故应急监测移动机器人 Download PDF

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康荣学
车洪磊
贠超
桑海泉
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Abstract

本发明提供一种危化品泄露事故应急监测移动机器人，可以代替救援人员深入危险的爆炸性或有毒气体环境进行危化品泄露事故现场环境信息的探测，为制定救援方案提供信息参考；并能为事故原因调查、分析提供证据。该机器人包括底盘(1)，应急监测模块(2)，图像采集模块(3)，电源模块(4)，无线通信模块(5)和远程管理系统(6)。其携带有危化品泄露事故监测所必需的本安型传感器，具有重复利用性，应用领域广泛；其采用矩形隔爆壳体，既能承受内部爆炸而不损坏，也不会引起外部环境的爆炸；采用履带式移动机构，越野能力强，能进入楼宇、街道、野地、汽车底部、铁轨、废墟、草地、会场等非结构化环境中的一种或多种。

Description

一种危化品泄露事故应急监测移动机器人
技术领域
本发明涉及一种可以代替救援人员进行应急监测任务的移动机器人，可应用于应急救援领域。
背景技术
近年来，随着化工、石化行业的高速发展，危化品事故处于多发态势。而危化品泄漏扩散是当前危化品事故的主要形式之一。为了准确、合理、有效预测对泄漏物质的浓度以及扩散趋势，需要在事故现场部署相应的应急救援监测设备。但目前面临的一个常见问题是，缺乏有效的移动式应急监测装备，往往要靠救援人员背负呼吸器直接接触作业，救援人员面临二次爆炸的危险。
用于危化品泄漏事故应急监测的移动机器人可以代替救援人员深入危险的爆炸性或有毒气体环境采集事故现场的温度、湿度、风速、风向、气体浓度(O2、CO、H2S、Cl2、CH4、NH3、H2Cl和有机物等8种气体)、经度、纬度、海拔，以及现场的视频信息；为制定下一步救援方案提供信息参考，并能为今后的事故原因调查、分析提供证据。
中国专利申请号为CN201110129869.2的发明专利公开了一种矿井防爆机器人，该专利方案存在以下欠缺：一是没有携带危化品泄露事故监测必须的传感器，应用领域有限；二是其采用六车轮机构，且只采用两个电机分别驱动三个车轮，其越野能力和转向能力较差；三是其采用圆筒形隔爆壳体，在抗爆性能上不如矩形结构。
中国专利申请号为CN200710073854.2的发明专利公开了一种自危化品探测及远程报警装置，该专利方案存在以下欠缺：一是不具有移动性，只能固定安装于某个应用场所，不具有重复利用性；二是一旦发生泄露爆炸事故，可能会损坏其监测设备，使其不具备后续应急监测的能力。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种用于危化品泄漏事故应急监测的移动机器人，其可以代替救援人员深入危险的爆炸性或有毒气体环境采集事故现场的温度、湿度、风速、风向、气体浓度(O2、CO、H2S、Cl2、CH4、NH3、H2Cl和有机物等8种气体)、经度、纬度、海拔，以及现场的视频信息；为制定下一步救援方案提供信息参考，并能为今后的事故原因调查、分析提供证据。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种危化品泄露事故应急监测移动机器人包括移动底盘、应急监测部分、图像采集部分、电源部分、无线通信部分和远程管理。其可以代替救援人员深入危险的爆炸性或有毒气体环境(楼宇、街道、野地、汽车底部、铁轨、废墟、草地、会场等非结构化环境)进行危化品泄露事故监测任务。
所述移动底盘，用于携带其他部分运动；
优选的，所述移动底盘采用履带式移动机构，且具有隔爆壳体；
所述应急监测部分包括风速风向传感器、温度/湿度传感器、工业级GPS无线部分和复合型气体监测传感器；用于温度、湿度、风速、风向、气体浓度(O2、CO、H2S、Cl2、CH4、NH3、H2Cl和有机物等8种气体)、经度、纬度和海拔等环境信息的探测。
根据本发明的一个方面，提供了一种危化品泄露事故应急监测移动机器人，其特征在于包括：
移动底盘，用于承载机器人的其他部分，并给其他部分提供足够的防爆型安装空间；
应急监测部分，用于监测事故现场的相应环境参数；
图像采集部分，用于事故现场的视频采集；
电源部分，用于给其他部分供电；
无线通信部分，用于提供移动底盘、应急监测部分、图像采集部分与远程管理部分之间的信息交互通信；
所述远程管理部分，用于通过无线通信部分与控制移动底盘应急监测部分和图像采集部分进行信息交互，和实时显示监测数据，从而给救援人员提供了辅助决策支持。
优选的，所述应急监测部分的风速风向传感器、温度/湿度传感器、复合型气体监测传感器均是本质安全型；
所述图像采集部分，用于事故现场视频的采集；
优选的，所述图像采集部分采用网络高清防爆红外摄像机；
所述电源部分用于给移动底盘驱动电机、风速风向传感器、温度/湿度传感器、工业级GPS无线部分、复合型气体监测传感器以及控制器供电；
所述无线通信部分，用于环境信息、控制指令等信息的交互；
优选的，所述隔爆壳体内部安装有驱动电机、减速器、控制部分、电源部分、无线通信部分，隔爆壳体外部携带风速风向传感器、温度/湿度传感器、复合型气体监测传感器和网络高清防爆红外摄像机；
所述远程管理部分，通过无线通信部分与控制移动底盘、应急监测部分和图像采集部分进行信息交互。
采用以上技术方案的有益效果是：一种危化品泄露事故应急监测移动机器人，可代替救援人员对泄露事故现场的视频、气象、可燃气体和常见有毒气体浓度(O2、CO、H2S、Cl2、CH4、NH3、H2Cl和有机物等8种气体)进行检测；该机器人运动灵活、结构简单可靠，具有一定的防爆能力；其机动性能好，越野能力强，能在楼宇、街道、野地、汽车底部、铁轨、废墟、草地、会场等非结构化环境下执行任务。
附图说明
图1是根据本发明的危化品泄漏事故应急监测移动机器人的现场应用示意图；
图2是根据本发明的一个实施例的机器人的硬件组成框图；
图3是图2的机器人的轴侧图；
图4是图2的机器人的爆炸图；
图5是图2的机器人的移动底盘的组成图；
图6是图2的机器人的应急监测部分的组成图。
图中数字所表示的相应部件名称：
1-移动底盘 2-应急监测部分 3-图像采集部分 4-电源部分 5-无线通信部分6-远程管理部分 101-隔爆壳体 102-顶板 103-直流电机 104-减速器 105-履带式移动机构 106-控制部分 201-风速风向传感器 202-温度/湿度传感器 203-工业级GPS无线部分 204、205-复合型气体监测传感器
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。此处描述的具体实施仅解释本发明而不是限制本发明。
图1至图6显示了本发明的一个实施案例。如图1所示，如果在城市的某一区域发生了危化品的泄露事故，事故现场有学校、超市、住宅等建筑物，若不及时了解事故现场情况，及时做出应急救援决策，将会造成重大的人员伤亡和财产损失。救援人员操纵危化品泄露事故应急监测移动机器人进入事故现场，机器人中的应急监测部分2(图6)监测到的事故现场的温度、湿度、风速、风向、气体浓度(O2、CO、H2S、Cl2、CH4、NH3、H2Cl和有机物等8种气体)、经度、纬度和海拔等环境参数通过无线通信部分5实时传输给远程管理部分6(图3、4)。救援人员通过对现场信息进行实时处理，确定泄漏影响范围、人员疏散范围和最佳疏散路径，为事故现场应急救援指挥提供了辅助决策支持。
根据本发明的一个实施例，如图2、3示，危化品泄露事故应急监测移动机器人包括移动底盘1(图3、4)、应急监测部分2(图6)、图像采集部分3、电源部分4、无线通信部分5和远程管理部分6。
移动底盘1包括隔爆壳体101、顶板102、直流电机103、减速器104、履带式移动机构105、控制部分106，用于承载机器人的其他部分，并给其他部分提供足够的防爆型安装空间；
应急监测部分2包括风速风向传感器201、温度/湿度传感器202、工业级GPS无线部分203、复合型气体监测传感器204和205，用于事故现场环境参数的监测；
图像采集部分3包括网络高清防爆红外摄像机，用于事故现场的视频采集；
电源部分4包括高效能的锂电池，用于给直流电机103、风速风向传感器201、温度/湿度传感器202、工业级GPS无线部分203、复合型气体监测传感器204和205以及控制部分106供电；
无线通信部分5包括无线发射设备和无线接收设备，主要用于移动底盘1、应急监测部分2、图像采集部分3与远程管理部分6进行信息交互；
远程管理部分6通过无线通信部分5与控制移动底盘1、应急监测部分2和图像采集部分3进行信息交互，并实时显示监测数据，给救援人员提供了辅助决策支持。
如图4所示，是根据本发明的一个实施例中，驱动电机103、减速器104、控制部分106、电源部分4、无线通信部分5等在隔爆壳体101内部的安装方式，以及风速风向传感器201、温度/湿度传感器202、工业级GPS无线部分203、复合型气体监测传感器204、205和图像采集部分3(网络高清防爆红外摄像机)在隔爆壳体101外部的设置方式。
根据本发明的一个实施例，移动底盘(1)包括隔爆壳体(101)、顶板(102)、直流驱动电机(103)、减速器(104)、履带式移动机构(105)、控制部分(106)，直流驱动电机(103)、减速器(104)、控制部分(106)、电源部分(4)、无线通信部分(5)被安装在隔爆壳体(101)内部，其中，减速器(104)对直流驱动电机(103)的转动输出进行减速，减速器(104)减速后的动力输出对履带式移动机构(105)进行驱动，电源部分(4)给直流驱动电机(103)、减速器(104)、控制部分(106)、无线通信部分(5)供电，无线通信部分(5)提供移动底盘(1)、应急监测部分(2)、图像采集部分(3)与机器人外部的一个远程管理部分(6)之间的无线通信连接。
应急监测部分2的风速风向传感器201、温湿度传感器202、复合型气体监测传感器204、205均是本质安全型。
根据本发明的危化品泄漏事故应急监测的移动机器人的有益效果包括：
其可以代替救援人员深入危险的爆炸性或有毒气体环境，避免救援人员承受二次伤害；
救援人员可以实时地了解和掌握事故现场的环境参数和视频信息，为制定下一步救援方案提供信息参考，并能为今后的事故原因调查、分析提供证据。
需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对上述实施方式的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，用其它实施方式实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施方式，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种危化品泄露事故应急监测移动机器人，其特征在于包括移动底盘(1)，用于承载机器人的其他部分，并给其他部分提供足够的防爆型安装空间；
应急监测部分(2)，用于监测事故现场的相应环境参数；
图像采集部分(3)，用于事故现场的视频采集；
电源部分(4)，用于给其他部分供电；
无线通信部分(5)，用于提供移动底盘(1)、应急监测部分(2)、图像采集部分(3)与远程管理部分(6)之间的信息交互通信；
所述远程管理部分(6)，用于通过无线通信部分(5)与控制移动底盘(1)、应急监测部分(2)和图像采集部分(3)进行信息交互，和实时显示监测数据，从而给救援人员提供了辅助决策支持。
2.根据权利要求1所述的危化品泄露事故应急监测移动机器人，其特征在于：
移动底盘(1)包括隔爆壳体(101)、顶板(102)、直流电机(103)、减速器(104)、履带式移动机构(105)、控制部分(106)，
其中
直流驱动电机(103)、减速器(104)、控制部分(106)、电源部分(4)、无线通信部分(5)被安装在隔爆壳体(101)内部，
减速器(104)对直流驱动电机(103)的转动输出进行减速，减速器(104)减速后的动力输出对履带式移动机构(105)进行驱动，
电源部分(4)给直流驱动电机(103)、减速器(104)、控制部分(106)、无线通信部分(5)供电，
无线通信部分(5)提供移动底盘(1)、应急监测部分(2)、图像采集部分(3)与机器人外部的一个远程管理部分(6)之间的无线通信连接。
3.根据权利要求1所述的危化品泄露事故应急监测移动机器人，其特征在于：
应急监测部分(2)包括风速风向传感器(201)、温度/湿度传感器(202)、工业级GPS无线部分(203)、复合型气体监测传感器(204、205)。
4.根据权利要求1所述的危化品泄露事故应急监测移动机器人，其特征在于：
图像采集部分(3)包括网络高清防爆红外摄像机。
5.根据权利要求1所述的危化品泄露事故应急监测移动机器人，其特征在 于：
电源部分(4)包括高效能的锂电池；
无线通信部分(5)包括无线发射设备和无线接收设备。
6.根据权利要求2所述的危化品泄露事故应急监测移动机器人，其特征在于：
驱动电机(103)、减速器(104)、控制部分(106)、电源部分(4)、无线通信部分(5)被安装在隔爆壳体(101)内部。
7.根据权利要求2所述的危化品泄露事故应急监测移动机器人，其特征在于：
所述移动底盘(1)具有隔爆壳体(101)；
风速风向传感器(201)、温度/湿度传感器(202)、工业级GPS无线部分(203)、复合型气体监测传感器(204、205)、图像采集部分(3)被安装在隔爆壳体(101)的外部。
8.根据权利要求1－7之一的危化品泄露事故应急监测移动机器人，其特征在于其用于代替救援人员深入危险的爆炸性和/或有毒气体环境进行危化品泄露事故监测任务；
所述爆炸性和/或有毒气体环境是非结构化环境，包括楼宇、街道、野地、汽车底部、铁轨、废墟、草地、会场中的一种或多种环境。
9.根据权利要求1－7之一的危化品泄露事故应急监测移动机器人，其特征在于：
移动底盘(1)采用履带式移动机构。
10.根据权利要求1－7之一的危化品泄露事故应急监测移动机器人，其特征在于：
应急监测部分(2)用于温度、湿度、风速、风向、气体浓度、经度、纬度和海拔环境信息中的一种或多种的探测；
所述气体浓度包括O2、CO、H2S、Cl2、CH4、NH3、H2Cl和有机物气体中的一种或多种气体的混合物的浓度。
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