CN205301237U

CN205301237U - 有毒有害气体应急监测机器人

Info

Publication number: CN205301237U
Application number: CN201620307026.5U
Authority: CN
Inventors: 吴婧; 徐连胜; 赵前; 施东; 方平
Original assignee: Beijing Dingxin Tianchuang Technology Co Ltd; China Waterborne Transport Research Institute
Current assignee: Beijing Dingxin Tianchuang Technology Co Ltd; China Waterborne Transport Research Institute
Priority date: 2016-04-13
Filing date: 2016-04-13
Publication date: 2016-06-08
Anticipated expiration: 2026-04-13

Abstract

本申请公开了一种有毒有害气体应急监测机器人，包括：机器人；任务载荷，包括用于检测有毒有害气体的气体传感器，所述气体传感器将采集的检测数据传送至地面信息处理系统，所述气体传感器设置在机器人上；地面信息处理系统，用于接收气体传感器采集的检测数据，并实时显示出机器人所处位置的有毒有害气体种类、名称及浓度的环境监测信息，以及对气体传感器的数据进行分析处理；主控计算机，用于对机器人进行导航，并接收从机器人传来的图像视频，并对气体传感器进行操控。本实用新型能够在有害气体突然泄露时，代替应急人员对一定危险区域内各个位置的有害气体进行监测和预警，确保人员安全。

Description

有毒有害气体应急监测机器人

技术领域

本实用新型涉及一种安全应急监测领域，特别是指一种有毒有害气体应急监测机器人。

背景技术

港口、化工、环境、生产等领域会发生化学突发事件，包括爆炸、火灾、泄露等原因造成的有毒有害气体泄露，对有毒有害气体的现场应急决策是当今安全应急领域和石油、化工、港口等工业生产行业亟待解决的重要问题之一。化学突发事故现场，仍需应急人员手持便携式检测仪器到现场进行操作。在发生气体泄漏后，现场环境变得高危，不宜人员进入，而做出及时、正确的判断和决定又依赖于及时、准确的事故现场数据。复杂和危险的突发事件现场往往使应急人员不敢或无法接近灾难现场，也给救援队员的生命安全带来很大隐患。在此情况下，快速准确地获取有毒有害气体的扩散速度、物质名称和浓度等信息能够为制定有效的应急措施提供科学依据，从而最大程度地降低群众生命和财产的损失。

随着生产节奏的加快和生产活动的日益频繁，及个别不安定的社会因素，突发性化学危害事件发生的可能性大大增加。如果大量有毒有害气体或高挥发性有毒有害化学品突然外泄、扩散，造成较大面积污染，将会对民众安全和社会稳定造成极大的威胁。因此，提高突发性气态危化品事件的快速应急能力有着十分重要的意义。

由于现场环境的复杂性和危险性，人员进入危险区域进行监测有着极大的风险，因此需要一种能够代替应急人员深入到危险区域并探测现场有用信息的技术手段。目前，地面移动机器人由于具有环境适应性强、负载重量大、控制灵活等特点，在环境领域应用越来越多。

在安全应急监测方面，现在机器人主要是通过图像采集显示污染区域，无法对一定危险区域内各个位置的有害气体的参数进行监测并预报，还需要应急人员手持仪器进入危险区域进行实地监测。在一些情况下人员进入现场存在一些挑战，如泄露的气体为剧毒物质，泄露的难度高，对人员容易造成伤害或者死亡；有时环境温度高，人员穿着厚重防护服无法长时间在现场检测；现场环境复杂，某些场合人员无法进入；人员无法同时带入多种仪器进入现场。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种能够解决有害气体突然泄露时，可以代替应急人员对一定危险区域内各个位置的有害气体进行监测和预警的有毒有害气体应急监测机器人。

第一方面，一种有毒有害气体应急监测机器人，包括：

机器人；

任务载荷，包括用于检测有毒有害气体的气体传感器，所述气体传感器将采集的检测数据传送至地面信息处理系统，所述气体传感器设置在机器人上；

地面信息处理系统，用于接收气体传感器采集的检测数据，并实时显示出机器人所处位置的有毒有害气体种类、名称及浓度的环境监测信息，以及对气体传感器的数据进行分析处理；

主控计算机，用于对机器人进行导航，对气体传感器进行操控，并接收从机器人传来的图像视频。

根据本申请实施例提供的技术方案，本申请具有以下优点：

(1)提高监测的安全性，减少人员伤亡。在发生气体泄漏不宜人员进入的场合，本实用新型可以代替人员进入现场，通过远程控制的方式在需要检测的地点进行检测，通过无线网络将现场气体检测数据及图像实时上传至上位机，降低了检测人员的危险性保障了人身安全。

(2)缩短了救援准备时间，提高救援效率。人员可以无线远程操控该装置进行现场数据采集和图像传输，为制定救援决策提供可靠的数据，提高了救援效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型实施例提供的有毒有害气体应急监测机器人的结构图；

图2为本实用新型实施例提供的检测数据处理系统原理图；

图3为本实用新型实施例提供的的有毒有害气体应急监测机器人的检测原理图。

图中：1-机器人；2-任务载荷；3-气体传感器；4-地面信息处理系统；5-主控计算机；6-数据无线传输模块；7-数据无线接收模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅展示出了与发明相关的部分。

参见图1、图2和图3，一种有毒有害气体应急监测机器人，包括：

机器人1，

任务载荷2，包括用于检测有毒有害气体的气体传感器3，气体传感器3将采集的检测数据传送至地面信息处理系统4，气体传感器3设置在机器人1上；

地面信息处理系统4，用于接收气体传感器3采集的检测数据，并实时显示出机器人1所处位置的有毒有害气体种类、名称及浓度的环境监测信息，以及对气体传感器3的数据进行分析处理；

主控计算机5，用于对机器人1进行导航，并对气体传感器3进行操控并接收从机器人1传来的图像视频。

本实施例具有以下优点：

1)代替应急人员进入危险环境，降低对人员的伤害，快速检测应急现场有毒有害气体，可定性定量，即检测气体种类及浓度等，并可实时报警。

2)能够获取现场的实时视频画面，及时了解现场的情况，方便寻找泄露源。

3)通过数据无线传输功能，将现场的检测数据实时传送给指挥中心，为下一步应急措施提供科学依据。

参见图2，本实施例在上述实施例的基础上，气体传感器3将采集的检测数据通过数据无线传输模块6传送至地面信息处理系统4。

参见图1和图2，本实施例在上述实施例的基础上，地面信息处理系统4包括突发性毒气扩散模拟与危害评估系统和数据无线接收模块7，数据无线接收模块7用于接收数据无线传输模块6所传输的信息，数据无线接收模块7与地面信息处理系统4连接。

本实用新型应急监测的地面信息处理系统是基于地理信息系统(GIS)的突发性毒气扩散模拟与危害评估系统，可接受和集成机器人传来的气体传感器检测数据，可在软件上实时显示出具体物理位置的有毒有害气体种类、名称及浓度等环境监测信息。软件根据不同有毒物质的扩散特性，结合机器人传来的毒气监测信息，计算出对周边环境的危害程度及在各种环境要素影响下毒气的扩散区域范围，建立不同毒气扩散范围的数据库，构建不同的毒气扩散评估系统，为政府安监部门、交通主管部门、环境监测部门、军事相关部门建立一个详细的毒气扩散可视化模拟与评估系统，旨在解决危害国家和人民生命财产安全相关的突发性毒气事件。

参见图2，本实施例在上述实施例的基础上，气体传感器3采用模块化设计，能够同时使用一个或多个组合，每个气体传感器3利用不同的原理来检测不同的气体。且每个气体传感器3连接同一个数据无线传输模块6。本发明的数据无线传输模块6为开放式设计，用于连接每个气体传感器，并进行数据储存和无线传输。

在监测过程中，气体传感器将检测到的数据一方面进行本地存储，另一方面需要无线传输到应急监测的地面信息处理系统，对于不具备数据无线传输功能的气体传感器，通过通讯协议，将数据从传感器的数据接口传输给数据无线传输模块。本实用新型采用统一的数据无线传输模块，所有的气体传感器与同一个数据无线传输模块连接，将数据传送到该数据无线传输模块，该数据无线传输模块重新编码成统一的数据格式，再远距离无线传送到数据无线接收模块，再连接到地面信息处理系统，数据无线传输模块统一接口，建立了具有开放式体系结构的集成系统，具有灵活的数据采集性，可方便接入新的气体传感器。

本实施例在上述实施例的基础上，气体传感器3为离子迁移谱传感器、电化学传感器、光电离传感器、红外传感器和催化氧化传感器的一种或多种组合使用，用于检测不同的有毒有害气体，当然也可以选用其他原理的气体传感器，用于检测相应的气体。

本实用新型的机器人运用于安全应急监测时，具有多项任务载荷兼容性的特点，尤其针对气体监测功能，满足应急监测任务需求，具有强大的气体传感器平台，可灵活配置。本实用新型重点解决机器人有毒有害气体的监测功能，提出“多功能平台”设计思路，对气体传感器采用模块化设计，可在机器人上安装多种最新技术原理的传感器，如：离子迁移谱(IMS)、电化学(EC)、光电离(PID)、红外(IR)、催化氧化(LEL)等原理，传感器即可同时多种组合使用，也可单独使用，使检测机器人的检测范围得到极大扩展，更加适合安全应急检测使用。

根据不同的环境要求使用不同的技术和仪器进行检测。本实用新型中的方案采用离子迁移谱(IMS)、电化学(EC)、光电离(PID)、红外(IR)、催化氧化(LEL)等多种技术，可检测多种化学毒剂和工业毒气，具体检测气体包括总挥发性有机物浓度(TVOC，TotalVolatileOrganicCompounds)、笨、氯气、光气、氰化氢、甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、一氧化碳(CO)、硫化氢(H₂S)、二氧化硫(SO₂)、二氧化氮(NO₂₎、一氧化氮(NO)、氰化氢(HCN)、氨气(NH₃)、磷化氢(PH₃)、二氧化氯(CIO₂)、氯化氢(HCI)和其它挥发性有机化合物(VOC，volatileorganiccompounds)等。可满足大部分有毒有害气体的检测需要，气体传感器为组件式模块化设计，可根据安全应急现场的具体情况，可进行一种或多种传感器组合，快速投入现场使用。

本实用新型在一个机器人平台上集成了多种技术原理的传感器，使检测机器人的检测范围得到极大扩展，更加适合安全应急检测使用。

参见图1，为了便于移动，机器人1为轮式移动机器人。

本实用新型应用在突发性事件现场，在危险区域实现快速监测，弥补现有安全应急监测体系在复杂地形环境下应急监测车和人员难以到达的不足，避免应急人员的伤害，同时，采集的气体检测数据通过机器人上的传感器数据无线传输模块发送给地面信息处理系统进行综合分析，可为有毒有害气体的检测与定性、污染范围和应急区域的划分、污染浓度分布和扩散趋势判读提供有效数据，为安全应急决策提供科学依据。

本实用新型的优点：

1、基于移动式机器人平台的有害有毒气体监测系统具有机动、灵活、占地面积小、监测范围大的优点。

2、本实用新型通过对机器人平台的改造和对气体传感器载荷组件模块化开发，以及软硬件集成，实现了机器人在应急监测现场的使用。

3、为了在不同的气体环境中都能使用气体传感器，将每一个传感器模块化，可以更换或组合使用，当环境不同时在仅更换气体传感器的情况下完成不同气体的检测，数据采集范围广，灵活性强，适用性强。实现了一机多用。

4、对气体传感器的数据无线传输模块，统一接口，可集成多种不同技术原理的传感器，建立了具有开放式体系结构的集成系统，可根据需求集成新的传感器。

5、本实用新型在危化品突发事件中，在某些对人员容易造成伤害的恶劣环境下，可代替人员进入危险和复杂地形进行有毒有害气体监测，极大的提高了安全应急监测能力。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims

1.一种有毒有害气体应急监测机器人，其特征在于，包括：

机器人；

主控计算机，用于对机器人进行导航，对所述气体传感器进行操控，并接收从机器人传来的图像视频。

2.根据权利要求1所述的有毒有害气体应急监测机器人，其特征在于，所述气体传感器将采集的检测数据通过数据无线传输模块传送至地面信息处理系统。

3.根据权利要求2所述的有毒有害气体应急监测机器人，其特征在于，所述地面信息处理系统包括突发性毒气扩散模拟与危害评估系统和数据无线接收模块，所述数据无线接收模块用于接收所述数据无线传输模块所传输的信息，所述数据无线接收模块与突发性毒气扩散模拟与危害评估系统连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的有毒有害气体应急监测机器人，其特征在于，所述气体传感器采用模块化设计，能够同时使用一个或多个组合。

5.根据权利要求4所述的有毒有害气体应急监测机器人，其特征在于，所述气体传感器为离子迁移谱传感器、电化学传感器、光电离传感器、红外传感器和催化氧化传感器，用于检测不同的有毒有害气体。

6.根据权利要求5所述的有毒有害气体应急监测机器人，其特征在于，所述数据无线传输模块为开放式设计，用于连接每个气体传感器，并进行数据储存和无线传输。

7.根据权利要求1所述的有毒有害气体应急监测机器人，其特征在于，所述机器人为轮式移动机器人。