CN109451641A - 一种加油站移动式静电泄漏装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及加油站的静电泄露技术领域，具体涉及一种通过扫描物件或人为触摸进行静电泄露的加油站移动式静电泄漏装置及其控制方法，装置为机器狗外壳，外壳内有电性连接的内部开关电源模块、距离探测模块、综合计算模块、综合运动控制模块、语音提示模块和静电泄漏模块，距离探测模块探测到的距离模拟信号发送给综合计算模块，经转换和计算后发送给综合运动控制模块，控制各个电机运转带动机器狗运动，人为触摸狗头帽或狗尾巴扫描物件进行静电泄露，防止因物件所带的静电引起事故的发生。

Description

一种加油站移动式静电泄漏装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及加油站的静电泄露技术领域，具体涉及一种通过扫描物件或人为触摸进行静电泄露的加油站移动式静电泄漏装置及其控制方法。

背景技术

静电是由于不同物质原子的接触产生电子的得失，使物质失去电平衡产生的现象，移动或静止的物件都带有本身的静电，静电的产生与聚集是油库加油站着火爆炸事故的主要点火源之一，有效且快速的对物件进行静电泄漏，防止其静电积聚是预防事故发生的一种简洁有效的方法，现有技术中对加油站中的静电处理都是人为泄露，不够智能，会有安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种结构简单、方便操作的加油站移动式静电泄漏装置及其控制方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种加油站移动式静电泄漏装置，包括外壳以及设置在外壳内的内部开关电源模块、距离探测模块、综合计算模块、综合运动控制模块、语音提示模块和静电泄漏模块，所述的内部开关电源模块与所述的距离探测模块、综合计算模块、综合运动控制模块、语音提示模块、静电泄漏模块分别通过电缆电性连接，所述的距离探测模块通过电缆与综合计算模块电性连接，综合计算模块通过电缆与综合运动控制模块电性连接，综合运动控制模块通过电缆分别与语音提示模块、静电泄漏模块电性连接；

所述的距离探测模块包括一个红外距离探测器及其转换电路、一个控制探测器探头水平位置旋转360°调整的控制电机A、一个控制探测器探头上下45°俯视角调整的控制电机B；

所述的综合计算模块包括A/D模数转换器和计算模块CPU，A/D模数转换器和计算模块CPU通过电缆电性连接；

所述的综合运动控制模块包括两个控制转向的电机C和两个控制驱动的电机D；

所述的语音提示模块包括电性连接的语音提示转换电路、功率放大电路和喇叭，语音提示模块内有事前录制好的语音提示，当机器狗移动时改模块启动，启动事前录制好的语音提示；

所述的静电泄漏模块包块接地链条，接地链条的一端连接加油站接地网。

所述的外壳呈机器狗的形状，该机器狗包括狗头泄漏帽、狗头、狗身、狗尾巴、狗腿和狗项圈，所述的狗头泄漏帽的材料为普通导体材料，与狗项圈、静电泄漏模块通过内部导体相连，所述的狗头为球形体并与狗身活动连接，狗头位于狗身的上方，狗身上留有安装狗头的安装孔，狗头上留有狗眼，所述的狗项圈套在狗头与狗身之间的颈部，狗项圈内部连接接地链条，所述的狗身竖直设置，狗腿安装在狗身的底部，狗尾巴安装在狗身的侧面下端。

所述的距离探测模块的红外距离探测器安装在球形的狗头内，红外距离探测器的探头对应安装在狗眼处，红外距离探测器的探头随着狗头一起旋转，所述的狗头与狗身的连接处设置有皮带轮，皮带轮位于狗身内，皮带轮的轴线竖直设置，与狗头固定连接，该皮带轮与控制探头水平旋转360°调整的控制电机A的皮带轮通过皮带传送相连，使得狗头在控制电机A的带动下水平旋转，所述的控制电机A的底部设置有调整平台，调整平台的一端转动连接固定板，固定板竖直设置并固接在狗身内，调整平台上与固定板相对的一端连接有螺套，螺套内套接有螺杆，螺杆的另一端连接控制电机B，控制电机B固定在狗身内，控制电机B旋转时带动螺杆转动，螺杆在螺套内转动使得螺套随着螺杆的转动方向的改变而上升或下降，进而使得调整平台绕固定板向上翘起或向下倾斜，使调整平台可以与水平面平视、仰视或俯视，从而控制探测器探头位置的上下视角变化，螺套的上升或下降高度能够使得调整平台与水平面之间产生不大于45°的夹角；

所述的综合计算模块通过电路板卡槽安装在狗身内部的卡槽中，A/D模数转换器与红外距离探测器通过内部电线连接，综合计算模块接收来自距离探测模块的测距模拟信号并将该信号经过A/D模数转换器转换成数字信号送入计算模块CPU，计算模块CPU根据原有红外距离探测器探头的历史记录位置信号综合判定物件的距离，并通过控制电机A调整探测器探头360°水平旋转的旋转角度以及通过控制电机B调整探测器探头垂直位置上下45°的俯视角度，构成对物件的水平位置、垂直位置不同角度的多次扫描测距，并根据扫描测距结果数据计算出物件的长度、高度、移动的速度；

所述的综合运动模块安装在狗腿中，前两个腿安装控制转向的转向轮及其电机C，后两个腿安装驱动前进的驱动轮及其电机D，四条狗腿上部连接为狗身和狗尾巴；其中，控制转向轮的电机C分别垂直安装在前两个转向轮的上方，电机C和转向轮通过齿轮咬合传动，达到控制转向轮的转向，电机C旋转，则控制方向的转向轮通过齿轮就改变转向，控制驱动的电机D分别平行安装在装置的两个后轮上，电机D旋转，轴承转动拖动两个后轮转动，使装置前进，此时装置前进的方向取决于转向轮的方向，控制驱动轮的电机D旋转的快慢与装置运行的速度大小成正比，装置的运行速度调整与距离探测模块探测的距离大小成反比列关系；

所述的静电泄漏模块安装在狗臀部及狗尾巴中，接地链条通过内部接线与狗尾巴内部相接，狗尾巴的臀部内部装有电机E，电机E与内部开关电源模块电性连接，狗尾巴的端部安装在电机E的转轴上，电机E的转轴轴线垂直于狗身的侧面，狗尾巴外部为柔性导体泄漏材料，狗尾巴的形状为外下垂弧形，最大弧形处距离安装的尾巴转轴之间的距离大于0.2米，机器狗静止时尾巴以外下垂弧形与地面垂直处于自然位置，当机器狗距离物件0.2米且停止时，此时机器狗的位置为狗头距离物件0.2米，狗尾巴的转轴也距离物件0.2米，相当于狗头与狗尾巴是在一个侧平面上的，狗头在前，狗尾巴在后，狗头、狗身与狗尾巴都距离物件0.2米，而狗头旋转了90度对着物件，狗眼盯着物件，当机器狗到达此位置后，狗尾巴与物件平行，此时，静电泄漏模块开始运行，启动带动狗尾巴转动的电机E转动，装在转轴上的狗尾巴的外垂弧形就被拖动开始旋转，由于狗尾巴转动的圆心半径大于0.2米，狗尾巴转动一圈，就会滑过离狗尾巴0.2米的物件一次，达到柔性泄漏；

所述的语音提示模块安装在狗头的狗嘴部位，喇叭安装在狗嘴中。

所述的狗头和控制电机A的皮带轮之间的传动比为360:1，控制电机A转一圈，则红外距离探测器旋转1°，控制电机A旋转360圈，红外距离探测器旋转一圈360°。

所述的机器狗设置在加油枪旁边，机器狗的接地链条的长度为5-8米。

所述的红外距离探测器分别实时将距离探测信号转化为0-3V的电压信号并传送给A/D模数转换器，所述的控制电机A、控制电机B均为3V直流电机，所述的控制转向轮的电机C和控制驱动轮的电机D均为9V直流电机。

电机D驱动装置移动的速度，启动时的额定速度为每秒0.5米，其后根据物件的距离远近调整运行速度范围为每秒0.2米到1米，距离越远，启动运行后的速度越高，距离越近，启动运行后的速度越低；在驱动轮驱动装置前进时，距离探测模块不停的探测物件与装置的距离，并将数据传送到综合运动控制模块，来调整转向轮的转向与驱动轮前进速度，当距离越来越小时其驱动轮运动的速度也越来越慢，当距离探测模块探测到该装置到达物件旁0.2米时，通过综合运动控制模块给装置发出自动停止驱动轮转动的命令，装置自动停止。

一种加油站移动式静电泄漏装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤一)、程序初始化，

设置红外距离探测器的数据转换为0-3V后接入A/D模数转换器所接口的通 道数，设置红外距离探测器探测到的一个物件时的距离数据、探测到该距离时 红外距离探测器探头的水平旋转角度数据、上下调整角度数据这三个数据为一 组的存储器起始位置，设置A/D模数转换器的数据采样频率为每10ms完成一次 数据采样，设置红外距离探测器的探头每次水平旋转角度数据与计数值存储器， 设置完成一周360°扫描后红外距离探测器探头上下位置每次调整角度数据以 及上下两个计数器存储器位置，设置半小时采样数据存储存储区长度，按先进 先出原则在采样过程中存放；设置物件实时数据计算值半小时存储区数据长度， 设置1000个事件记录窗口长度，设置控制转向轮的电机C的最大转向速度控制，设置控制驱动轮的电机D的最大运行速度控制，设定进入测距范围内的开始进 行计算与调整的距离定值，测距开始定值范围可为8～10米，本测距定值开始值 为8米，设定红外距离探测器探头的原始位置；

步骤二)、物件距离探测采样平滑处理子程序，

设定红外距离探测器每10ms各采集一个数据，当红外距离探测器将物件探 测距离实时数据不断的送入计算模块CPU后，计算模块CPU首先对采样数据进 行平滑滤波处理，保留并存储每次距离探测时红外距离探测器探头的水平旋转 角度、上下调整角度及距离探测平滑处理后的数据，并不断的调整红外距离探 测器探头的上下俯视角度和水平旋转角度，达到对物件的全方位扫描，并不断 存储处理这些数据，按采样规律排队；

步骤三)、综合运动控制模块，

综合运动控制模块根据每次探测距离时红外距离探测器探头的水平旋转角 度、上下调整角度及距离探测平滑处理后的数据，计算出物件的长度、高度及 运动的速度，其中物件距离的探测和分析计算的过程按照如下计算方法进行：

①、设第一次探测到物件时对应的探头上下调整角度为δ₁，对应的水平旋转角 度为φ_l1，探测到的距离为l₁，其后不改变上下调整角度δ₁值，继续水平旋转探 头角度为φ_l2，探测到的距离为l₂，此后继续水平旋转角度直到最后一个探测 到该物件时的探头水平角度为φ_ln，探测到的距离为l_n，则该物件在上下调整 角度δ₁下所测试的的综合测距距离为：

该物件在上下调整角度δ₁下所测试的长度初步估值为：

不断调整垂直位置上下俯视物件的δ_i值，然后保持该δ_i值，继续旋转探头水 平位置探测角度，就可测到不同δ_i角度下该物件的距离探测值，由此可以计算出 该物件在不同高度下对应的长度值，对该物件的不同高度下的长度进行总体估 值，可表示为：

求取(3)式的最大值可得物件的最长长度为L_max；

②、保持红外距离探测器的探头水平旋转角度在某个角度φ_i下不变，改变探头 垂直位置调整的角度,第一次测到距离为l_φi1，垂直角度为δ_φil1，最后一次测到 的距离为l_φin，垂直角度为δ_φiln可以计算出物件在不同长度下的高度，对物件 高度进行估计，可表示为：

求出(4)式的最大值，即可知道该物件的最高高度H_max；

③、设在某个δ_i角度下物件两次测距的距离分别为x₁,x₂，两次测距之间的时间差 为Δt，两次测距之间水平旋转的角度差为x_φ，则物件的移动速度为：

根据采样值利用(1)式和(5)式可以不断的计算出物件距离机器狗的距 离及物件的运动速度；

步骤四)、机器狗运动控制子程序，

根据(1)式可以不断的探测到物件的实际距离，找出探测到物件最短距离 的探头水平旋转角度值就是机器狗正向移动的方向，即按此角度调整机器狗的 转向轮角度，即调整控制转向轮的电机C运转，使其朝物件的正前方准备运动， 然后根据物件离机器狗的距离采用自动改变驱动电机速度控制的办法，启动控 制驱动轮的电机D，即机器狗距离物件越远，启动的速度越快，离物件越近时 其速度依据计算公式自动降低，最后到达物件处，距离物件0.2米时停止，其运 动过程约束函数可表示为：

v_v＝βx (6)

式中v_v为机器狗移动的速度，x为物件距离机器狗的最小距离，β为自适 应系数，根据初始化设置的测距开始值8米定值，设定β可取1/8，机器狗运动 的速度根据物件的距离大小就变为，距离物件8米时，运行速度每秒1米，距 离物件4米时运行速度就变为0.5米，距离到2米时运行速度变为每秒0.25米， 此后保持该运行速度到距离物件0.2米时停止前进驱动电机，机器狗停止；

步骤五)、静电泄露模块，

当机器狗到达物件旁0.2米时，启动机器狗的电机E，带动狗尾巴转圈并扫 描接触物件，达到静电泄漏；

步骤六)、数据存储、记录、移动狗返回；

完成上述各步骤的任务后，程序存储所有本次事件的记录数据，包括时间， 物件基本大小，移动速度，移动轨迹，然后机器狗按最短距离返回初始位置或 按照刚才的移动路线沿原路返回，完成本次对物件的静电泄漏，程序自动返回 到一个新的初始状态，等待下一个事件的发生，程序设计可保存1000个事件记 录，然后一个新事件覆盖最早的一个旧事件，达到对事件状态的刷新。

在机器狗朝物件移动过程中，物件也在运动，因此机器狗在运动过程中其控制方向的转向轮也一直在调整中，直到物件停止，机器狗停止到物件旁，同时在移动过程中机器狗的语音提示模块也启动。

本发明的积极效果是：本发明采用活动机器狗，对进入加油站的物件进行快速的自动接触式静电泄漏，装置首先采用距离探测器件，探测进入加油站的物件的大小及移动的速度，然后根据物件移动的速度与方向，自动调整控制机器狗向物件运动的方向与运动速度，最后快速到达到该物件旁，并用柔性导体材料制成的尾巴快速扫描物件，使物件通过与尾巴连接的导线接入接地网的接点进行自动静电泄漏，防止因物件所带的静电引起事故的发生，该装置简单，应用于加油站尤其是未来无人加油站，对进入加油站的物件进行自动静电泄漏，防止事故的产生，装置具有广阔的应用前景与经济价值。

附图说明

图1是本发明的装置的结构框图示意图。

图2是本发明的距离探测器测量物件大小及运动速度计算方法示意图。

图3是本发明的控制方法流程示意图。

具体实施方式

如图1到3所示，一种加油站移动式静电泄漏装置，包括外壳以及设置在外壳内的内部开关电源模块、距离探测模块、综合计算模块、综合运动控制模块、语音提示模块和静电泄露模块，外壳呈机器狗的形状，该机器狗包括狗头泄漏帽、狗头、狗身、狗尾巴、狗腿和狗项圈，所述的狗头泄露帽的材料为普通导体材料，与狗项圈、静电泄漏模块通过内部导体相连，所述的狗头为球形体并与狗身活动连接，狗头位于狗身的上方，狗身上留有安装狗头的安装孔，狗头上留有狗眼，所述的狗项圈套在狗头与狗身之间的颈部，狗项圈内部连接接地链条，所述的狗身竖直设置，狗腿安装在狗身的底部，狗尾巴安装在狗身的侧面下端，机器狗设置在加油枪旁边，机器狗的接地链条的长度为5-8米。

所述的内部开关电源模块与所述的距离探测模块、综合计算模块、综合运动控制模块、语音提示模块、静电泄露模块分别通过电缆电性连接，所述的距离探测模块通过电缆与综合计算模块电性连接，综合计算模块通过电缆与综合运动控制模块电性连接，综合运动控制模块通过电缆分别与语音提示模块、静电泄露模块电性连接，电源取自加油站所用市电220V，引线电缆与静电泄漏模块的接地链条捆绑在一起，引入装设在装置上部的内部开关电源模块，然后变化为所用电压，与每个用电模块通过电缆导线相连，提供每个模块的能源。

所述的距离探测模块包括一个红外距离探测器及其转换电路、一个控制探测器探头水平位置旋转360°调整的控制电机A、一个控制探测器探头上下45°俯视角调整的控制电机B，控制电机A、控制电机B均为3V直流电机，红外距离探测器实时将距离探测信号转化为0-3V的电压信号并传送给A/D模数转换器；红外距离探测器安装在球形的狗头内，红外距离探测器的探头对应安装在狗眼处，红外距离探测器的探头随着狗头一起旋转，所述的狗头与狗身的连接处设置有皮带轮，皮带轮位于狗身内，皮带轮的轴线竖直设置，与狗头固定连接，该皮带轮与控制探头水平旋转360°调整的控制电机A的皮带轮通过皮带传送相连，使得狗头在控制电机A的带动下水平旋转，狗头和控制电机A的皮带轮之间的传动比为360:1，控制电机A转一圈，则红外距离探测器旋转1°，控制电机A旋转360圈，红外距离探测器旋转一圈360°；所述的控制电机A的底部通过螺栓固定安装有调整平台，调整平台的一端通过合页转动连接固定板，固定板竖直设置并通过螺栓固接在狗身内壁上，调整平台上与固定板相对的一端通过铰接有螺套，螺套内套接有螺杆，螺杆的另一端连接控制电机B，控制电机B通过螺栓固定在狗身内壁上，控制电机B旋转时带动螺杆转动，螺杆在螺套内转动使得螺套随着螺杆的转动方向的改变而上升或下降，进而使得调整平台绕固定板向上翘起或向下倾斜，使调整平台可以与水平面平视、仰视或俯视，从而控制探测器探头位置的上下视角变化，螺套的上升或下降高度能够使得调整平台与水平面之间产生不大于45°的夹角。

所述的综合计算模块包括A/D模数转换器和计算模块CPU，A/D模数转换器和计算模块CPU通过电缆电性连接；综合计算模块通过电路板卡槽安装在狗身内部的卡槽中，A/D模数转换器与红外距离探测器通过内部电线连接，综合计算模块接收来自距离探测模块的测距模拟信号并将该信号经过A/D模数转换器转换成数字信号送入计算模块CPU，计算模块CPU根据原有红外距离探测器探头的历史记录位置信号综合判定物件的距离，并通过控制电机A调整探测器探头360°水平旋转的旋转角度以及通过控制电机B调整探测器探头垂直位置上下45°的俯视角度，构成对物件的水平位置、垂直位置不同角度的多次扫描测距，并根据扫描测距结果数据计算出物件的长度、高度、移动的速度。

所述的综合运动控制模块包括两个控制转向的电机C和两个控制驱动的电机D，电机C和电机D均为9V直流电机；综合运动模块通过螺栓安装在狗腿中，前两个腿安装控制转向的转向轮及其电机C，后两个腿安装驱动前进的驱动轮及其电机D，四条狗腿上部连接为狗身和狗尾巴；其中，控制转向轮的电机C分别垂直安装在前两个转向轮的上方，电机C和转向轮通过齿轮咬合传动，达到控制转向轮的转向，电机C旋转，则控制方向的转向轮通过齿轮就改变转向，控制驱动的电机D分别平行安装在装置的两个后轮上，电机D旋转，轴承转动拖动两个后轮转动，使装置前进，此时装置前进的方向取决于转向轮的方向，控制驱动轮的电机D旋转的快慢与装置运行的速度大小成正比，装置的运行速度调整与距离探测模块探测的距离大小成反比列关系，电机D驱动装置移动的速度，启动时的额定速度为每秒0.5米，其后根据物件的距离远近调整运行速度范围为每秒0.2米到1米，距离越远，启动运行后的速度越高，距离越近，启动运行后的速度越低；在驱动轮驱动装置前进时，距离探测模块不停的探测物件与装置的距离，并将数据传送到综合运动控制模块，来调整转向轮的转向与驱动轮前进速度，当距离越来越小时其驱动轮运动的速度也越来越慢，当距离探测模块探测到该装置到达物件旁0.2米时，通过综合运动控制模块给装置发出自动停止驱动轮转动的命令，装置自动停止，这是一个由装置距离探测模块探测物件距离，然后通过综合计算与运动控制模块，启动改变装置运动方向的转向轮，再启动装置前进速度的驱动轮，然后再测距，再调整装置运动的方向和速度的自适应不断调整反馈过程。

所述的语音提示模块包括电性连接的语音提示转换电路、功率放大电路和喇叭，语音提示模块内有事前录制好的语音提示，当机器狗移动时改模块启动，启动事前录制好的语音提示，所述的语音提示模块安装在狗头的狗嘴部位，喇叭安装在狗嘴中。

所述的静电泄漏模块安装在狗臀部及狗尾巴中，接地链条通过内部接线与狗尾巴内部相接，狗尾巴的臀部内部装有电机E，电机E与内部开关电源模块电性连接，狗尾巴的端部安装在电机E的转轴上，电机E的转轴轴线垂直于狗身的侧面，狗尾巴外部为柔性导体泄漏材料，狗尾巴的形状为外下垂弧形，最大弧形处距离安装的尾巴转轴之间的距离大于0.2米，机器狗静止时尾巴以外下垂弧形与地面垂直处于自然位置，当机器狗距离物件0.2米且停止时，此时机器狗的位置为狗头距离物件0.2米，狗尾巴的转轴也距离物件0.2米，相当于狗头与狗尾巴是在一个侧平面上的，狗头在前，狗尾巴在后，狗头、狗身与狗尾巴都距离物件0.2米，而狗头旋转了90度对着物件，狗眼盯着物件，当机器狗到达此位置后，狗尾巴与物件平行，此时，静电泄漏模块开始运行，启动带动狗尾巴转动的电机E转动，装在转轴上的狗尾巴的外垂弧形就被拖动开始旋转，由于狗尾巴转动的圆心半径大于0.2米，狗尾巴转动一圈，就会滑过离狗尾巴0.2米的物件一次，达到柔性泄漏。

一种加油站移动式静电泄漏装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤一)、程序初始化，

设置红外距离探测器的数据转换为0-3V后接入A/D模数转换器所接口的通 道数，设置红外距离探测器探测到的一个物件时的距离数据、探测到该距离时 红外距离探测器探头的水平旋转角度数据、上下调整角度数据这三个数据为一 组的存储器起始位置，设置A/D模数转换器的数据采样频率为每10ms完成一次 数据采样，设置红外距离探测器的探头每次水平旋转角度数据与计数值存储器， 设置完成一周360°扫描后红外距离探测器探头上下位置每次调整角度数据以 及上下两个计数器存储器位置，设置半小时采样数据存储存储区长度，按先进 先出原则在采样过程中存放；设置物件实时数据计算值半小时存储区数据长度， 设置1000个事件记录窗口长度，设置控制转向轮的电机C的最大转向速度控制，设置控制驱动轮的电机D的最大运行速度控制，设定进入测距范围内的开始进 行计算与调整的距离定值，测距定值范围可设为8～10米，本测距开始定值为8 米，设定红外距离探测器探头的原始位置；

步骤二)、物件距离探测采样平滑处理子程序，

设定红外距离探测器每10ms各采集一个数据，当红外距离探测器将物件探 测距离实时数据不断的送入计算模块CPU后，计算模块CPU首先对采样数据进 行平滑滤波处理，保留并存储每次距离探测时红外距离探测器探头的水平旋转 角度、上下调整角度及距离探测平滑处理后的数据，并不断的调整红外距离探 测器探头的上下俯视角度和水平旋转角度，达到对物件的全方位扫描，并不断 存储处理这些数据，按采样规律排队；

步骤三)、综合运动控制模块，

综合运动控制模块根据每次探测距离时红外距离探测器探头的水平旋转角 度、上下调整角度及距离探测平滑处理后的数据，计算出物件的长度、高度及 运动的速度，其中物件距离的探测和分析计算的过程按照如下计算方法进行：

③、设第一次探测到物件时对应的探头上下调整角度为δ₁，对应的水平旋转角 度为φ_l1，探测到的距离为l₁，其后不改变上下调整角度δ₁值，继续水平旋转探 头角度为φ_l2，探测到的距离为l₂，此后继续水平旋转角度直到最后一个探测 到该物件时的探头水平角度为φ_ln，探测到的距离为l_n，则该物件在上下调整 角度δ₁下所测试的的综合测距距离为：

该物件在上下调整角度δ₁下所测试的长度初步估值为：

不断调整垂直位置上下俯视物件的δ_i值，然后保持该δ_i值，继续旋转探头水 平位置探测角度，就可测到不同δ_i角度下该物件的距离探测值，由此可以计算出 该物件在不同高度下对应的长度值，对该物件的不同高度下的长度进行总体估 值，可表示为：

求取(3)式的最大值可得物件的最长长度为L_max；

④、保持红外距离探测器的探头水平旋转角度在某个角度φ_i下不变，改变探头 垂直位置调整的角度,第一次测到距离为l_φi1，垂直角度为δ_φil1，最后一次测到 的距离为l_φin，垂直角度为δ_φiln可以计算出物件在不同长度下的高度，对物件 高度进行估计，可表示为：

求出(4)式的最大值，即可知道该物件的最高高度H_max；

③、设在某个δ_i角度下物件两次测距的距离分别为x₁,x₂，两次测距之间的时间差 为Δt，两次测距之间水平旋转的角度差为x_φ，则物件的移动速度为：

根据采样值利用(1)式和(5)式可以不断的计算出物件距离机器狗的距 离及物件的运动速度；

步骤四)、机器狗运动控制子程序，

根据(1)式可以不断的探测到物件的实际距离，找出探测到物件最短距离 的探头水平旋转角度值就是机器狗正向移动的方向，即按此角度调整机器狗的 转向轮角度，即调整控制转向轮的电机C运转，使其朝物件的正前方准备运动， 然后根据物件离机器狗的距离采用自动改变驱动电机速度控制的办法，启动控 制驱动轮的电机D，即机器狗距离物件越远，启动的速度越快，离物件越近时 其速度依据计算公式自动降低，最后到达物件处，距离物件0.2米时停止，其运 动过程约束函数可表示为：

v_v＝βx (6)

式中v_v为机器狗移动的速度，x为物件距离机器狗的最小距离，β为自适 应系数，根据初始化设置的测距开始定值8米值，设定β可取1/8，机器狗运动 的速度根据物件的距离大小就变为，距离物件8米时，运行速度每秒1米，距 离物件4米时运行速度就变为0.5米，距离到2米时运行速度变为每秒0.25米， 此后保持该运行速度到距离物件0.2米时停止前进驱动电机，机器狗停止；

在机器狗朝物件移动过程中，物件也在运动，因此机器狗在运动过程中其 控制方向的转向轮也一直在调整中，直到物件停止，机器狗停止到物件旁，同 时在移动过程中机器狗的语音提示模块也启动；

步骤五)、静电泄露模块，

当机器狗到达物件旁0.2米时，启动机器狗的电机E，带动狗尾巴转圈并扫 描接触物件，达到静电泄漏；

步骤六)、数据存储、记录、移动狗返回；

完成上述各步骤的任务后，程序存储所有本次事件的记录数据，包括时间， 物件基本大小，移动速度，移动轨迹，然后机器狗按最短距离返回初始位置或 按照刚才的移动路线沿原路返回，完成本次对物件的静电泄漏，程序自动返回 到一个新的初始状态，等待下一个事件的发生，程序设计可保存1000个事件记 录，然后一个新事件覆盖最早的一个旧事件，达到对事件状态的刷新。

Claims (9)

1.一种加油站移动式静电泄漏装置，其特征在于：包括外壳以及设置在外壳内的内部开关电源模块、距离探测模块、综合计算模块、综合运动控制模块、语音提示模块和静电泄漏模块，所述的内部开关电源模块与所述的距离探测模块、综合计算模块、综合运动控制模块、语音提示模块、静电泄漏模块分别通过电缆电性连接，所述的距离探测模块通过电缆与综合计算模块电性连接，综合计算模块通过电缆与综合运动控制模块电性连接，综合运动控制模块通过电缆分别与语音提示模块、静电泄漏模块电性连接；

所述的距离探测模块包括一个红外距离探测器及其转换电路、一个控制探测器探头水平位置旋转360°调整的控制电机A、一个控制探测器探头上下45°俯视角调整的控制电机B；

所述的综合计算模块包括A/D模数转换器和计算模块CPU，A/D模数转换器和计算模块CPU通过电缆电性连接；

所述的综合运动控制模块包括两个控制转向的电机C和两个控制驱动的电机D；

所述的语音提示模块包括电性连接的语音提示转换电路、功率放大电路和喇叭，语音提示模块内有事前录制好的语音提示，当机器狗移动时改模块启动，启动事前录制好的语音提示；

所述的静电泄漏模块包块接地链条，接地链条的一端连接加油站接地网。

2.根据权利要求1所述的加油站移动式静电泄漏装置，其特征在于：所述的外壳呈机器狗的形状，该机器狗包括狗头泄漏帽、狗头、狗身、狗尾巴、狗腿和狗项圈，所述的狗头泄漏帽的材料为普通导体材料，与狗项圈、静电泄漏模块通过内部导体相连，所述的狗头为球形体并与狗身活动连接，狗头位于狗身的上方，狗身上留有安装狗头的安装孔，狗头上留有狗眼，所述的狗项圈套在狗头与狗身之间的颈部，狗项圈内部连接接地链条，所述的狗身竖直设置，狗腿安装在狗身的底部，狗尾巴安装在狗身的侧面下端。

3.根据权利要求2所述的加油站移动式静电泄漏装置，其特征在于：所述的距离探测模块的红外距离探测器安装在球形的狗头内，红外距离探测器的探头对应安装在狗眼处，红外距离探测器的探头随着狗头一起旋转，所述的狗头与狗身的连接处设置有皮带轮，皮带轮位于狗身内，皮带轮的轴线竖直设置，与狗头固定连接，该皮带轮与控制探头水平旋转360°调整的控制电机A的皮带轮通过皮带传送相连，使得狗头在控制电机A的带动下水平旋转，所述的控制电机A的底部设置有调整平台，调整平台的一端转动连接固定板，固定板竖直设置并固接在狗身内，调整平台上与固定板相对的一端连接有螺套，螺套内套接有螺杆，螺杆的另一端连接控制电机B，控制电机B固定在狗身内，控制电机B旋转时带动螺杆转动，螺杆在螺套内转动使得螺套随着螺杆的转动方向的改变而上升或下降，进而使得调整平台绕固定板向上翘起或向下倾斜，使调整平台可以与水平面平视、仰视或俯视，从而控制探测器探头位置的上下视角变化，螺套的上升或下降高度能够使得调整平台与水平面之间产生不大于45°的夹角；

所述的综合计算模块通过电路板卡槽安装在狗身内部的卡槽中，A/D模数转换器与红外距离探测器通过内部电线连接，综合计算模块接收来自距离探测模块的测距模拟信号并将该信号经过A/D模数转换器转换成数字信号送入计算模块CPU，计算模块CPU根据原有红外距离探测器探头的历史记录位置信号综合判定物件的距离，并通过控制电机A调整探测器探头360°水平旋转的旋转角度以及通过控制电机B调整探测器探头垂直位置上下45°的俯视角度，构成对物件的水平位置、垂直位置不同角度的多次扫描测距，并根据扫描测距结果数据计算出物件的长度、高度、移动的速度；

所述的综合运动模块安装在狗腿中，前两个腿安装控制转向的转向轮及其电机C，后两个腿安装驱动前进的驱动轮及其电机D，四条狗腿上部连接为狗身和狗尾巴；其中，控制转向轮的电机C分别垂直安装在前两个转向轮的上方，电机C和转向轮通过齿轮咬合传动，达到控制转向轮的转向，电机C旋转，则控制方向的转向轮通过齿轮就改变转向，控制驱动的电机D分别平行安装在装置的两个后轮上，电机D旋转，轴承转动拖动两个后轮转动，使装置前进，此时装置前进的方向取决于转向轮的方向，控制驱动轮的电机D旋转的快慢与装置运行的速度大小成正比，装置的运行速度调整与距离探测模块探测的距离大小成反比列关系；

所述的静电泄漏模块安装在狗臀部及狗尾巴中，接地链条通过内部接线与狗尾巴内部相接，狗尾巴的臀部内部装有电机E，电机E与内部开关电源模块电性连接，狗尾巴的端部安装在电机E的转轴上，电机E的转轴轴线垂直于狗身的侧面，狗尾巴外部为柔性导体泄漏材料，狗尾巴的形状为外下垂弧形，最大弧形处距离安装的尾巴转轴之间的距离大于0.2米，机器狗静止时尾巴以外下垂弧形与地面垂直处于自然位置，当机器狗距离物件0.2米且停止时，此时机器狗的位置为狗头距离物件0.2米，狗尾巴的转轴也距离物件0.2米，相当于狗头与狗尾巴是在一个侧平面上的，狗头在前，狗尾巴在后，狗头、狗身与狗尾巴都距离物件0.2米，而狗头旋转了90度对着物件，狗眼盯着物件，当机器狗到达此位置后，狗尾巴与物件平行，此时，静电泄漏模块开始运行，启动带动狗尾巴转动的电机E转动，装在转轴上的狗尾巴的外垂弧形就被拖动开始旋转，由于狗尾巴转动的圆心半径大于0.2米，狗尾巴转动一圈，就会滑过离狗尾巴0.2米的物件一次，达到柔性泄漏；

所述的语音提示模块安装在狗头的狗嘴部位，喇叭安装在狗嘴中。

4.根据权利要求3所述的加油站移动式静电泄漏装置，其特征在于：所述的狗头和控制电机A的皮带轮之间的传动比为360:1，控制电机A转一圈，则红外距离探测器旋转1°，控制电机A旋转360圈，红外距离探测器旋转一圈360°。

5.根据权利要求2所述的加油站移动式静电泄漏装置，其特征在于：所述的机器狗设置在加油枪旁边，机器狗的接地链条的长度为5-8米。

6.根据权利要求3所述的加油站移动式静电泄漏装置，其特征在于：所述的红外距离探测器实时将距离探测信号转化为0-3V的电压信号并传送给A/D模数转换器，所述的控制电机A、控制电机B均为3V直流电机，所述的控制转向轮的电机C和控制驱动轮的电机D均为9V直流电机。

7.根据权利要求3所述的加油站移动式静电泄漏装置，其特征在于：电机D驱动装置移动的速度，启动时的额定速度为每秒0.5米，其后根据物件的距离远近调整运行速度范围为每秒0.2米到1米，距离越远，启动运行后的速度越高，距离越近，启动运行后的速度越低；在驱动轮驱动装置前进时，距离探测模块不停的探测物件与装置的距离，并将数据传送到综合运动控制模块，来调整转向轮的转向与驱动轮前进速度，当距离越来越小时其驱动轮运动的速度也越来越慢，当距离探测模块探测到该装置到达物件旁0.2米时，通过综合运动控制模块给装置发出自动停止驱动轮转动的命令，装置自动停止。

8.一种加油站移动式静电泄漏装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一)、程序初始化，

设置红外距离探测器的数据转换为0-3V后接入A/D模数转换器所接口的通道数，设置红外距离探测器探测到的一个物件时的距离数据、探测到该距离时红外距离探测器探头的水平旋转角度数据、上下调整角度数据这三个数据为一组的存储器起始位置，设置A/D模数转换器的数据采样频率为每10ms完成一次数据采样，设置红外距离探测器的探头每次水平旋转角度数据与计数值存储器，设置完成一周360°扫描后红外距离探测器探头上下位置每次调整角度数据以及上下两个计数器存储器位置，设置半小时采样数据存储存储区长度，按先进先出原则在采样过程中存放；设置物件实时数据计算值半小时存储区数据长度，设置1000个事件记录窗口长度，设置控制转向轮的电机C的最大转向速度控制，设置控制驱动轮的电机D的最大运行速度控制，设定进入测距范围内的开始进行计算与调整的距离定值，测距范围定值设定为8～10米，本测距开始值为8米，设定红外距离探测器探头的原始位置；

步骤二)、物件距离探测采样平滑处理子程序，

设定红外距离探测器每10ms各采集一个数据，当红外距离探测器将物件探测距离实时数据不断的送入计算模块CPU后，计算模块CPU首先对采样数据进行平滑滤波处理，保留并存储每次距离探测时红外距离探测器探头的水平旋转角度、上下调整角度及距离探测平滑处理后的数据，并不断的调整红外距离探测器探头的上下俯视角度和水平旋转角度，达到对物件的全方位扫描，并不断存储处理这些数据，按采样规律排队；

步骤三)、综合运动控制模块，

综合运动控制模块根据每次探测距离时红外距离探测器探头的水平旋转角度、上下调整角度及距离探测平滑处理后的数据，计算出物件的长度、高度及运动的速度，其中物件距离的探测和分析计算的过程按照如下计算方法进行：

①、设第一次探测到物件时对应的探头上下调整角度为δ₁，对应的水平旋转角度为φ_l1，探测到的距离为l₁，其后不改变上下调整角度δ₁值，继续水平旋转探头角度为φ_l2，探测到的距离为l₂，此后继续水平旋转角度直到最后一个探测到该物件时的探头水平角度为φ_ln，探测到的距离为l_n，则该物件在上下调整角度δ₁下所测试的的综合测距距离为：

该物件在上下调整角度δ₁下所测试的长度初步估值为：

不断调整垂直位置上下俯视物件的δ_i值，然后保持该δ_i值，继续旋转探头水平位置探测角度，就可测到不同δ_i角度下该物件的距离探测值，由此可以计算出该物件在不同高度下对应的长度值，对该物件的不同高度下的长度进行总体估值，可表示为：

求取(3)式的最大值可得物件的最长长度为L_max；

②、保持红外距离探测器的探头水平旋转角度在某个角度φ_i下不变，改变探头垂直位置调整的角度,第一次测到距离为l_φi1，垂直角度为δ_φil1，最后一次测到的距离为l_φin，垂直角度为δ_φiln可以计算出物件在不同长度下的高度，对物件高度进行估计，可表示为：

求出(4)式的最大值，即可知道该物件的最高高度H_max；

③、设在某个δ_i角度下物件两次测距的距离分别为x₁,x₂，两次测距之间的时间差为Δt，两次测距之间水平旋转的角度差为x_φ，则物件的移动速度为：

根据采样值利用(1)式和(5)式可以不断的计算出物件距离机器狗的距离及物件的运动速度；

步骤四)、机器狗运动控制子程序，

根据(1)式可以不断的探测到物件的实际距离，找出探测到物件最短距离的探头水平旋转角度值就是机器狗正向移动的方向，即按此角度调整机器狗的转向轮角度，即调整控制转向轮的电机C运转，使其朝物件的正前方准备运动，然后根据物件离机器狗的距离采用自动改变驱动电机速度控制的办法，启动控制驱动轮的电机D，即机器狗距离物件越远，启动的速度越快，离物件越近时其速度依据计算公式自动降低，最后到达物件处，距离物件0.2米时停止，其运动过程约束函数可表示为：v_v＝βx (6)

式中v_v为机器狗移动的速度，x为物件距离机器狗的最小距离，β为自适应系数，根据初始化设置的测距开始值8米，设定β可以取值1/8，机器狗运动的速度根据物件的距离大小就变为，距离物件8米时，运行速度每秒1米，距离物件4米时运行速度就变为0.5米，距离到2米时运行速度变为每秒0.25米，此后保持该运行速度到距离物件0.2米时停止前进驱动电机，机器狗停止；

步骤五)、静电泄漏模块，

当机器狗到达物件旁0.2米时，启动机器狗的电机E，带动狗尾巴转圈并扫描接触物件，达到静电泄漏；

步骤六)、数据存储、记录、移动狗返回；

完成上述各步骤的任务后，程序存储所有本次事件的记录数据，包括时间，物件基本大小，移动速度，移动轨迹，然后机器狗按最短距离返回初始位置或按照刚才的移动路线沿原路返回，完成本次对物件的静电泄漏，程序自动返回到一个新的初始状态，等待下一个事件的发生，程序设计可保存1000个事件记录，然后一个新事件覆盖最早的一个旧事件，达到对事件状态的刷新。

9.根据权利要求8所述的加油站移动式静电泄漏装置的控制方法，其特征在于：在机器狗朝物件移动过程中，物件也在运动，因此机器狗在运动过程中其控制方向的转向轮也一直在调整中，直到物件停止，机器狗停止到物件旁，同时在移动过程中机器狗的语音提示模块也启动。