CN104898674A - 危化品泄漏事故环境监测移动机器人及监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在危化品泄漏事故现场进行各种环境信息监测的移动机器人控制管理系统，包括事故监测控制系统和事故监测管理系统。事故监测控制系统主要接收风速风向传感器、温度/湿度传感器、工业级GPS部分、复合型气体检测仪、网络高清防爆红外摄像机的监测信息通过无线发射部分和无线接收部分与远程管理部分进行气象/气体浓度、视频等信息交互，并控制移动机器人的运动；事故监测管理系统用于事故现场环境信息的分析与处理。救援人员根据探测到的危化品泄露事故现场环境信息制定救援方案。
Description
技术领域
本发明涉及危化品泄漏现场环境监测领域，具体涉及一种用于危化品泄漏事故环境监测的移动机器人及其监测系统。
背景技术
目前，危化品泄漏事故现场应急监测一般采用人工进入或者定点放置传感器的形式。现有监测手段存在着气体监测传感器功能单一，没有综合监测事故现场的气象信息及地理信息，无法对现场监测点的风向风速和气体浓度、视频等信息进行存储、管理和智能安全分析等缺点。造成监测到的信息不全面、不准确，不利于现场应急处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种危化品泄漏事故环境监测移动机器人控制管理系统，该设备由移动机器人携带在事故现场对环境信息进行综合监测，实现现场视频监控和特殊气体及气象信息监测，使救援人员能远离危险区域或者未知区域，保证了监测人员的人身安全，减低了危险性。该设备可靠性高，安全系数高，信息量大，便于综合分析。
根据本发明的一个方面，提供了一种在危化品泄漏事故现场对环境信息进行移动监测的移动机器人，其特征在于包括：
嵌入式控制器，
通过USB接口与嵌入式控制器连接的第一四合一气体检测仪，
通过USB接口与嵌入式控制器连接的第二四合一气体检测仪，
通过RS485总线接口与嵌入式控制器连接的风速风向传感器、工业级GPS部分、温度/湿度传感器，
一个交换机，
网络高清防爆红外摄像机，其通过网络接口与交换机连接，
无线传输发射部分，其通过网络接口与交换机连接，
其中，
嵌入式控制器也通过网络接口与交换机连接。
根据本发明的另一个方面，提供了一种在危化品泄漏事故现场对环境信息进行移动监测的监测系统，其特征在于包括：
上述的移动机器人，
远程管理部分，其包括：
无线接收部分，用于接收移动机器人的无线传输发射部分传送的信息，
工控机，用于对无线接收部分接收的信息进行处理，
工业遥控器，用于对移动机器人的运动和/或操作进行遥控。
根据本发明的另一个方面，本发明的目的和效果通过以下技术方案实现：
一种危化品泄漏事故环境监测移动机器人控制管理系统，其包括事故监测控制系统和事故监测管理系统。
所述的事故监测控制系统包括搭载在移动机器人的风速风向传感器、温度/湿度传感器、工业级GPS部分、复合型气体检测仪、网络高清防爆红外摄像机、无线发射部分、无线接收部分和远程管理部分。
所述的风速风向传感器用于监测点的风速风向等信息的监测。
所述的温度/湿度传感器用于监测点的温度、湿度的监测。
所述的工业级GPS部分用于监测点的位置信息的监测，便于与地理信息设备GIS一起生成事故现场信息图。
所述的复合型气体检测仪用于监测点的气体浓度的监测。
优选的，监测点的气体浓度信息通过无线方式传送到。当某种气体浓度超过预先设置的浓度报警值后，移动机器人上携带的报警器会根据不同气体发出不同的报警声。远程管理部分也会做出相应的报警处理。
所述的网络高清防爆红外摄像机，用于采集事故现场的视频图像信息以及遥控机器人的移动。
所述的无线发射部分和无线接收部分用于监测点的风速风向、温度、湿度、位置、气体浓度、视频图像以及移动机器人控制指令与远程管理部分的信息交互。
所述的远程管理部分包括工控机和工业遥控器。
优选的，远程管理部分位于事故现场之外。
所述的远程管理部分的工控机通过无线发射部分和无线接收部分与事故环境监测设备进行信息交互。
所述的远程管理部分的工业控制器通过无线发射部分和无线接收部分控制移动机器人行走、转向。
所述的事故监测管理系统包括事故现场气象/气体浓度管理模块和事故现场视频管理模块。
所述的事故现场气象/气体浓度管理模块包括气体信息查询模块、气体信息删除模块、气体信息对比模块、气体信息参数设定模块、气象参数监测模块、信息打印模块和用户管理模块。
优选的，气体信息查询模块主要用于查询某种或者某几种事故点周边区域有毒气体、可燃气体浓度在某个检测时间或超过某个阈值的情况，便捷、快速的信息提取功能；
优选的，气体信息删除模块用于删除可以添加或删除监测点的信息，不会丢失历史数据，提高数据存储的空间；
优选的，气体信息对比模块用于事故点周边区域有毒气体、可燃气体浓度在不同时间段之间的统计分析及运行趋势；
优选的，气体信息参数设定模块用于气体实时监控系统中报警阈值的设定，可以根据需求分成不同报警等级；
优选的，气象参数监测模块用于实时监测事故点所在区域的风向、风速、经度、纬度、海拔、湿度和温度等气象参数，记录并存档。可对事故点所在区域气象参数的历史数据进行查询与统计管理。
优选的，信息打印模块用于打印所需信息；
优选的，用户管理模块用于用户管理和权限设定，用户管理用于管理不同的操作人员登录，权限设定用于某些特殊的系统登录限定。
所述的事故现场视频管理模块包括画面显示模块，抓拍管理模块，视频存储模块，导出查询模块。
优选的，画面显示模块用于实现实时监视事故现场的情况，可根据需要自由切换窗口界面和全屏界面；
优选的，抓拍管理模块用于抓拍实时/回放图片，管理员可自行设置/更改图片的存放路径。图像可作为线索证据，文档素材，打印等用途；
优选的，视频存储模块用于可对事故现场情况的视频资料进行存储；
优选的，导出查询模块用于导出录像。
本发明和现有技术相比的优点在于：
本发明改进了危化品泄漏事故应急监测采用人工进入或者定点放置传感器的模式，实现无人气体信息采集方式。这种控制及管理方法降低了危险性，保证了救援人员的安全；同时还对现场气象、位置、视频图像信息进行监测。监测到的信息全面、充分，对现场的应急事故处理起到一个很好的辅助，具有良好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施例的事故监测控制系统结构图；
图2为根据本发明的一个实施例的事故监测管理系统架构图；
图3为根据本发明的一个实施例的系统工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
从图1可以看出，移动机器人107的控制核心是一个高性能的嵌入式控制器106。
移动机器人107携带有第一四合一气体检测仪108(监测氧气、一氧化碳、硫化氢、甲烷)和第二四合一气体检测仪109(监测有机物、氨气、氯化氢、氯气)。第一和第二气体检测仪108、109通过USB接口与嵌入式控制器106连接。
移动机器人107还携带有风速风向传感器111、工业级GPS部分112、温度/湿度传感器110。风速风向传感器111、工业级GPS部分112、温度/湿度传感器110都通过RS485总线接口与嵌入式控制器106连接。移动机器人107还装有网络高清防爆红外摄像机113，后者的视频信息通过网络接口(未显示)与交换机114连接。嵌入式控制器106也通过网络接口(未显示)与交换机114连接。交换机还通过网络接口(未显示)与无线传输发射部分115连接。交换机114把视频信息及其他传感器110、111和工业级GPS部分112监测的数据一起无线传输给远程管理部分102。
根据本发明的一个实施例，嵌入式控制器106还带有一些IO端口方便连接其他设备116。
移动机器人107的运动由第一直流电机121、第二直流电机122驱动。工业遥控接收器123接收到工业遥控器103发出的控制命令后，向第一直流电机121的驱动器124和第二直流电机122的驱动器125发出信号，驱动第一直流电机121、第二直流电机122按指令动作。同时工业遥控接收器123带有一个与嵌入式控制器106连接的CAN接口。工业遥控接收器123接收到的指令通过CAN接口发给嵌入式控制器106，且嵌入式控制器106根据现场实际情况通过CAN接口向工业遥控接收器123发送控制移动机器人的行走的指令。
根据本发明的一个实施例，移动机器人107携带电池126。根据一个具体的实施例，电池126是48V锂电池。电池126通过电压转换部分127对移动机器人107供电。
远程管理部分102的工控机104通过无线接收部分105接收移动机器人107的无线传输发射部分115传送的各种信息，并在其显示器上生成事故现场的各种信息图，供应急指挥人员根据现场传送的信息作出正确的应急决策。
从图2可以看出，本发明的事故监测管理系统包括事故现场气象/气体浓度管理模块和事故现场视频管理模块。
事故现场气象/气体浓度管理模块包括气体信息查询模块、气体信息删除模块、气体信息对比模块、气体信息参数设定模块、气象参数监测模块、信息打印模块和用户管理模块。
气体信息查询模块主要用于查询某种或者某几种事故点周边区域有毒气体、可燃气体浓度在某个检测时间或超过某个阈值的情况，便捷、快速的信息提取功能。
气体信息删除模块用于删除可以添加或删除监测点的信息，不会丢失历史数据，提高数据存储的空间。
气体信息对比模块用于事故点周边区域有毒气体、可燃气体浓度在不同时间段之间的统计分析及运行趋势。
气体信息参数设定模块用于气体实时监控系统中报警阈值的设定，可以根据需求分成不同报警等级。
气象参数监测模块用于实时监测事故点所在区域的风向、风速、经度、纬度、海拔、湿度和温度等气象参数，记录并存档。可对事故点所在区域气象参数的历史数据进行查询与统计管理。
信息打印模块用于打印所需信息。
用户管理模块用于用户管理和权限设定，用户管理用于管理不同的操作人员登录，权限设定用于某些特殊的系统登录限定。
事故现场视频管理模块包括画面显示模块，抓拍管理模块，视频存储模块，导出查询模块。
画面显示模块用于实现实时监视事故现场的情况，可根据需要自由切换窗口界面和全屏界面；
抓拍管理模块用于抓拍实时/回放图片，管理员可自行设置/更改图片的存放路径。图像可作为线索证据，文档素材，打印等用途；
视频存储模块用于可对事故现场情况的视频资料进行存储；
导出查询模块用于导出录像。
图3位本发明的一个实施例，当有危化品泄漏事故发生时，操作人员首先设置移动机器人107、第一四合一气体检测仪108、第二四合一气体检测仪109、风速风向传感器111、工业级GPS部分112、温度/湿度传感器110的参数。移动机器人107进入事故现场外围后，网络高清防爆红外摄像机113的视频信息及其他传感器监测的数据，通过交换机114的转换，利用无线发射部分115传输给远程管理部分102，操作人员根据传送的视频信息，通过工业遥控器103遥控的移动机器人107的运动和/或操作；操作人员等待工业级GPS部分112进行定位，当GPS定位成功后，事故监测控制系统处理GPS信息。与此同时，嵌入式控制器106通过RS485总线接口读取监测点的风速风向信息、温度/湿度信息；通过USB接口读取有毒有害气体浓度信息。当气体浓度超过阀值后，嵌入式控制器106将监测点的GPS定位、风速风向、温度/湿度、气体浓度等信息通过无线发射部分115发送给远程管理部分102的无线接收部分105，供应急指挥人员根据远程管理部分102的工控机104显示的泄露事故现场的各种信息做出相应的应急处理。
以上是发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用同等变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (6)
1.在危化品泄漏事故现场对环境信息进行移动监测的移动机器人(107)，其特征在于包括：
嵌入式控制器(106)，
通过USB接口与嵌入式控制器(106)连接的第一四合一气体检测仪(108)，
通过USB接口与嵌入式控制器(106)连接的第二四合一气体检测仪(109)，
通过RS485总线接口与嵌入式控制器(106)连接的风速风向传感器(111)、工业级GPS部分(112)、温度/湿度传感器(110)，
一个交换机(114)，
网络高清防爆红外摄像机(113)，其通过网络接口与交换机(114)连接，
无线传输发射部分(115)，其通过网络接口与交换机(114)连接，
其中，
嵌入式控制器(106)也通过网络接口与交换机(114)连接。
2.根据权利要求1的移动机器人(107)，其特征在于：
嵌入式控制器(106)还带有IO端口。
3.根据权利要求1的移动机器人(107)，其特征在于进一步包括：
第一直流电机(121)，
第二直流电机(122)，
第一直流电机(121)的第一驱动器(124)，
第二直流电机(122)的第二驱动器(125)，
工业遥控接收器(123)，其与第一驱动器(124)和第二驱动器(125)之间有信号连接。
4.根据权利要求3的移动机器人(107)，其特征在于：
工业遥控接收器(123)通过CAN接口与嵌入式控制器(106)连接。
5.根据权利要求1－4之一的移动机器人(107)，其特征在于进一步包括：
电池(126)，
电压转换部分(127)。
6.在危化品泄漏事故现场对环境信息进行移动监测的监测系统，其特征在于包括：
根据权利要求1－5之一的移动机器人(107)，
远程管理部分(102)，其包括：
无线接收部分(105)，用于接收移动机器人(107)的无线传输发射部分(115)传送的信息，
工控机(104)，用于对无线接收部分(105)接收的信息进行处理，
工业遥控器(103)，用于对移动机器人(107)的运动和/或操作进行遥控。
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