CN210161133U - 一种危化品园区巡检系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种危化品园区巡检系统，包括机器人本体、云端系统和移动终端，所述机器人本体上设有驱动底盘、控制器模块、传感器组、天线和检测云台，所述检测云台上设有图像采集模块，所述控制器模块包括第一控制器和第二控制器，所述传感器组包括气体检测模块、温湿度传感器和风速传感器。本实用新型通过机器人本体上的图像采集模块、气体检测模块、温湿度传感器和风速传感器对园区进行实时巡检，相较于现有的人工巡检方式，本实用新型提高了巡检的实时性和效率，降低了人工成本，可广泛应用于工业监测技术领域。

Description

一种危化品园区巡检系统

技术领域

本实用新型涉及工业监测技术领域，尤其是一种危化品园区巡检系统。

背景技术

目前，国内的化工园区风险管控和安全隐患排查采用的主要办法是巡视员或维修工的定期巡查。随着信息化的飞速发展和生产数据的日积月累，传统的管理方式和人工徒步巡查记录模式已不能满足现代企业的发展要求，人为惰性导致巡检不到位、巡检不专心有可能会造成严重后果。对危险源的实时监控、对生产信息的实时采集、数据统计和查询共享化已成为现代企业保证工作质量、提高工作效率、降低生产成本的必然管理方式。目前我国某些重点化工园区的安全防护体系建设，如视频监控、人员定期巡逻等，虽然一定程度上能够监测园区的情况，但是仍存在不能24小时高频度巡查、不能远程获取现场泄露气体浓度、不能保障近场人员安全等重大弊端。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种效率高且实时性高的危化品园区巡检系统。

本实用新型实施例提供了一种危化品园区巡检系统，包括机器人本体、云端系统和移动终端，所述机器人本体上设有驱动底盘、控制器模块、传感器组、天线和检测云台，所述检测云台上设有图像采集模块，所述控制器模块包括第一控制器和第二控制器，所述传感器组包括气体检测模块、温湿度传感器和风速传感器；所述图像采集模块的输出端、气体检测模块的输出端、温湿度传感器的输出端和风速传感器的输出端均连接第二控制器的输入端，所述第二控制器的输出端连接第一控制器的输入端，所述第一控制器的输出端连接驱动底盘的输入端，所述天线分别连接第一控制器和云端系统，所述云端系统连接移动终端。

进一步，所述机器人本体上还设有超声雷达模块，所述超声雷达模块的输出端连接第一控制器的输入端。

进一步，所述机器人本体上还设有电池模块，所述电池模块的输出端连接第一控制器的输入端。

进一步，所述机器人本体上还设有导航模块，所述导航模块的输出端连接第一控制器的输入端。

进一步，所述导航模块包括激光导航模块、惯性导航模块和视觉导航模块，所述激光导航模块的输出端、惯性导航模块的输出端和视觉导航模块的输出端均连接至第一控制器的输入端。

进一步，所述机器人本体上还设有GPS模块，所述GPS模块的输出端连接第一控制器的输入端。

进一步，所述机器人本体上还设有4G传输模块和WIFI模块，所述4G传输模块和WIFI模块均连接第一控制器，所述4G传输模块和WIFI模块还连接天线。

进一步，所述驱动底盘上设有AGV运动模块，所述AGV运动模块的输入端连接第一控制器的输出端。

进一步，所述机器人本体上还设有红外探测模块，所述红外探测模块的输出端连接第一控制器的输入端。

进一步，所述机器人本体上还设有拾音器、状态灯、夜视灯、防撞开关和急停按钮，所述拾音器的输出端和急停按钮的输出端均连接第一控制器的输入端，所述第一控制器的输出端分别连接状态灯的输入端和夜视灯的输入端。

上述本实用新型实施例中的一个技术方案具有如下优点：本实用新型的实施例包括机器人本体、云端系统和移动终端，本实用新型通过机器人本体上的图像采集模块、气体检测模块、温湿度传感器和风速传感器对园区进行实时巡检，相较于现有的人工巡检方式，本实用新型提高了巡检的实时性和效率，降低了人工成本。

附图说明

图1为本实用新型的一种危化品园区巡检系统的整体结构框图；

图2为本实用新型的机器人本体的结构示意图。

具体实施方式

参照图1，本实用新型实施例提供了一种危化品园区巡检系统，包括机器人本体、云端系统和移动终端，所述机器人本体上设有驱动底盘、控制器模块、传感器组、天线和检测云台，所述检测云台上设有图像采集模块，所述控制器模块包括第一控制器和第二控制器，所述传感器组包括气体检测模块、温湿度传感器和风速传感器；所述图像采集模块的输出端、气体检测模块的输出端、温湿度传感器的输出端和风速传感器的输出端均连接第二控制器的输入端，所述第二控制器的输出端连接第一控制器的输入端，所述第一控制器的输出端连接驱动底盘的输入端，所述天线分别连接第一控制器和云端系统，所述云端系统连接移动终端。

其中，图像采集模块，用于实时拍摄园区内巡检区域高清图片和视频，本实施例的图像采集模块可采用30倍光学变焦1080P高清摄像头来实现，其通过通用I/O接口与第一控制器连接。

气体检测模块，用于实时获取园区内的特定易燃、有毒有害气体的电化学气体检测结果。本实施例的气体检测模块采用SKA/NE-101气体检测传感器来实现，其通过通用I/O接口连接至第二控制器。本实施例的气体检测传感器选用高精度的运放和电源IC，通过32位微处理器和24位数据采集器后，进行全量程温湿度补偿，然后再用标准气体进行标定、校准。实际应用时，应选用园区内特有的化学气体类型对应的模块，模块可灵活更换。

温湿度传感器，用于实时获取园区内的温度检测信号和湿度检测信号。温湿度传感器均可采用现有的传感器装置来实现，其可通过通用I/O接口与第二控制器连接。

风速传感器，用于实时获取园区内的风速检测信号和风向检测信号，以记录和探测气体泄露源位置和扩散情况。风速传感器可采用现有的风速风向检测仪来实现，其可通过通用I/O接口连接至第二控制器。

第二控制器，用于接收图像采集模块、气体检测模块、温湿度传感器和风速传感器的检测信号，触发相应的控制信号，并将控制信号发送至第一控制器。本实用新型的第二控制器并不涉及数据处理流程的改进，其信号触发过程均可采用现有技术来实现，例如FPGA控制器，在此不再赘述。

第一控制器，用于接收第二控制器的控制信号，进而触发相应的控制信号至驱动底盘、天线、夜视灯和状态灯等。本实用新型的第一控制器并不涉及数据处理流程的改进，其信号触发过程均可采用现有技术来实现，例如FPGA控制器，在此不再赘述。

本实用新型的机器人本体的控制部分主要由两个控制器构成，优选地，本实施例的控制器均采用FPGA控制器来实现。其中，第一控制器负责控制电池模块、超声雷达模块、红外探测模块、激光导航模块、GPS模块、4G传输模块、WIFI传输模块、惯性导航模块、AGV(底盘)运动模块等；第二控制器负责调度机器人的各传感器模块(包括图像采集模块、气体检测模块、温湿度传感器和风速传感器)的正常工作和模块间的协调工作，第二控制器将传感器采集到的大量原始数据触发得到的控制信号回传给FPGA第一控制器。

天线，用于实现机器人本体与云端系统之间的数据通讯。

驱动底盘，用于根据第一控制器的控制信号驱动机器人本体运动。本实施例的驱动底盘上设有AGV运动模块，通过AGV运动模块接收第一控制器的控制信号来实现驱动功能。

云端系统，用于接收机器人本体发送的园区监控信号，触发相应的监控报告以及报警信号等，并将报警信号发送至机器人本体，实现对机器人本体的远程控制。云端系统可采用个人计算机或者工控主机来实现，其信号触发过程和远程控制过程均可采用现有技术来实现，在此不再赘述。

移动终端，用于共享云端系统上存储的园区监控信号，并通过云端系统向机器人本体发送远程控制信号，实现对机器人本体的远程控制。

本实施例的检测云台，用于对相机进行固定，起到平衡与稳定作用。

参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述机器人本体上还设有超声雷达模块，所述超声雷达模块的输出端连接第一控制器的输入端。

其中，超声雷达模块，用于实时获取机器人本体在行进路线中遇到的障碍物，并将障碍物感应信号发送至第一控制器。本实施例的超声雷达模块采用多模组阵列式传感器来实现，本实施例通过分别在机器人本体的前方、后方各放置了两对超声波雷达模块，可有效探测80-400cm的中长距离障碍物，能有效辨识玻璃等透明物体，当超声雷达模块感应到障碍物之后，将信号发送至第一控制器，第一控制器控制驱动底座停止工作，以制动机器人本体，使机器人本体在前进、倒车时避免碰撞。

参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述机器人本体上还设有电池模块，所述电池模块的输出端连接第一控制器的输入端。

其中，电池模块，用于为本实用新型的第一控制器提供工作电源，电池模块可采用现有的电池组或者UPS电源等来实现。

参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述机器人本体上还设有导航模块，所述导航模块的输出端连接第一控制器的输入端。

其中，导航模块，用于为机器人本体提供导航路线。

进一步作为优选的实施方式，所述导航模块包括激光导航模块、惯性导航模块和视觉导航模块，所述激光导航模块的输出端、惯性导航模块的输出端和视觉导航模块的输出端均连接至第一控制器的输入端。

其中，激光导航模块采用高仙GS-SR002激光导航模块，采用现有的SLAM技术，机器人本体可以通过激光导航模块自主完成外部地图构建，在园区地图全部构建完毕后，机器人可以根据地图构建路径确定行走路线，完成自动巡检。

惯性导航模块用于辅助确定机器人的精确位置，本实用新型采用了AHRS航姿系统的IMU5220模块，支持500Hz快速计算，能够精确校准陀螺仪的零点、零点温度系数、灵敏度温度系数、正交性误差和加速效应，可以抑制混叠、提高信噪比。

本实用新型的视觉导航模块采用了双目摄像头+IMU模式，使摄像头与IMU传感器优势互补，实现位姿精度更高、环境适应性更强、动态性能更稳定。摄像头采用2*1280*800@50FPS高清摄像头，可提供水平120°、垂向75°范围内场景图像，为SLAM技术提供丰富的前端采集数据。

其中，本实用新型中提及现有技术SLAM技术(simultaneous localization andmapping)，也称为CML技术(Concurrent Mapping and Localization)，是指即时定位与地图构建技术，或并发建图与定位技术。通过现有的SLAM技术能够将一个机器人放入未知环境中的未知位置，在该机器人的移动过程中逐步描绘出当前环境的完全地图，最后实现导航。

参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述机器人本体上还设有GPS模块，所述GPS模块的输出端连接第一控制器的输入端。

其中，GPS模块，用于实时获取机器人本体的位置信号，并将位置信号发送至第一控制器，以使第一控制器触发相应的控制信号对机器人本体的行进状态进行控制。GPS模块可采用现有的定位模块来实现，其可通过通用I/O接口连接至第一控制器。

参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述机器人本体上还设有4G传输模块和WIFI模块，所述4G传输模块和WIFI模块均连接第一控制器，所述4G传输模块和WIFI模块还连接天线。

其中，4G传输模块和WIFI模块均用于实现第一控制器与云端系统之间的数据通讯，4G传输模块和WIFI模块通过天线将第一控制器的控制信号发送至云端系统，同时4G传输模块和WIFI模块也通过天线接收云端系统发送到第一控制器的控制信号。

4G传输模块采用4G LTE全网通制式，可支持移动、电信、联通的上网卡、物联网卡等卡片，可以在空旷无Wifi热点的野外完成数据的上报回传。

对于有Wifi热点的室内场景，本实用新型的机器人本体支持802.11b/g/n，802.11ac无线Wifi传输协议。

参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述驱动底盘上设有AGV运动模块，所述AGV运动模块的输入端连接第一控制器的输出端。

其中，AGV运动模块，用于根据第一控制器的控制信号驱动机器人本体的运动，本实用新型的AGV运动模块采用WT800轮式底盘车，包括电机、减速机、编码器、轮子等模组车体自重150KG，可载重60KG，额定功率3KW，扭矩可以达到23NM，爬坡高度最高达30°，运行速度可以达到50Km/h。

参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述机器人本体上还设有红外探测模块，所述红外探测模块的输出端连接第一控制器的输入端。

其中，红外探测模块，用于实时获取园区内的火电检测信号和异常温度检测信号。本实用新型的红外探测模块采用格物优信DS系列热像仪双光谱T型摄像机，内置热成像与可见光联动控制模块，支持火电检测、异常温度预警、支持360°连续旋转，支持前端存储回放/下载，支持远程监控，可以有效探测固体危化品温度异常升高的情况。

参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述机器人本体上还设有拾音器、状态灯、夜视灯、防撞开关和急停按钮，所述拾音器的输出端和急停按钮的输出端均连接第一控制器的输入端，所述第一控制器的输出端分别连接状态灯的输入端和夜视灯的输入端。

其中，拾音器，用于实时获取机器人本体周边环境的音频信号。

防撞开关，用于紧急停止功能，当机器人在园区进行快速移动时，如果园区道路上突然出现障碍物，如人、车、小动物等，与防撞开关碰触后可以启动机器人紧急停止功能，防止进一步碰撞损坏机器人本体。

急停按钮，用于机器人失去控制时或者未探明障碍物、深坑等继续行驶时，可人为按下紧急停止按钮，起到机器人紧急制动功能。

状态灯，用于显示机器人运行状态、电池电量、通信信号等关键信息，当机器人运行良好时，状态等为绿灯、电池灯显示电池电量、信号灯显示通信信号强度等；当机器人自身检测有问题时，状态等为红灯。

夜视灯，用于在夜间巡查时进行园区夜间拍摄作业。

下面结合说明书附图对本实用新型作进一步解释和说明。

如图2所示，在本实施例中，机器人本体上设有云台、拾音器、红外热成像仪、可见光摄像头、状态灯、防撞开关、激光雷达、夜视灯、激光测振仪、激光导航模块、天线、急停按钮、探沟传感器和四驱底盘。

如图2所示，本实施例的机器人本体包含一个四轮驱动底盘、云台、天线、图像采集器和各类传感器。为了能够自动生成地图、自动行驶、检测危化气体泄露、检测异常温度升高等各类情况，传感器包含激光雷达、探沟传感器、可燃气体探测器、超声波传感器等，以便于机器人能够适应各种厂区环境，有效躲避障碍并检测危险状况。图像采集部分，机器人包含了可见光的4K高清摄像头、红外线热成像仪等部件。

本实用新型由机器人本体、云端系统和手机终端三大部分组成，机器人本体负责园区内的实地巡检工作，检测危化气体、固体的泄露和温度异常情况，并及时将数据上报到云端系统；云端系统负责对机器人的行为进行监控，包括速度、位置、电量等。云端系统可以及时下发指令给机器人安排任务。手机终端用于管理者远程监控机器人实时运行情况和下发指令使用。

本实用新型的巡检系统提供了一种带有自动导航、危化品气体检测以及数据主动上报功能的巡检机器人，巡检机器人能够在大型危化品仓储园区日常防泄漏室外巡检工作，发现气体泄露时能够确定泄露源位置、泄露气体种类、浓度和风向等情况，如果是固体危化品，能够判定危化品温度异常情况，并根据情况第一时间上报泄漏情况，以供云端系统指挥调度。该巡检机器人可以实现24小时执勤，代替人工巡查，提高了巡查频度，能够及时发现危化气体、固体的异常及泄露情况，特别适合在各种化工企业的大型危化品存储园区内使用。

在一些实施例中，一个危化品园区只需要一个云端系统，云端系统可以与当地的安监信息平台对接，及时上报园区的泄露情况。对于中小型危化品园区，可安排1台机器人进行巡逻，对于大型危化品园区，可以配置多台机器人划区域、分时段交替巡检，云端系统支持对多台机器人的监控和。多名管理人员可以在不同物理位置利用手机终端对运行情况进行监控和下发指令。

综上所述，本实用新型一种危化品园区巡检系统具有以下优点：

1、本实用新型通过机器人本体上的图像采集模块、气体检测模块、温湿度传感器和风速传感器对园区进行实时巡检，相较于现有的人工巡检方式，本实用新型提高了巡检的实时性和效率，降低了人工成本。

2、机器人的轮式底盘能够满足一般性的室内仓库、室外园区的沥青马路、草坪、碎石路，可以跨越一定深度的涉水、爬坡等障碍，可以广泛的应用于现有的大、中、小型危化品仓储园区。

3、本实用新型的机器人能够代替人工进行有毒、易燃气液体泄露的检查，通过机器人身上挂载的有害气体探测器，机器人可以迅速了解泄露的气体类别、浓度和大致位置。对于固态危化品，最值得关注的是化学品的稳定性，一般表现在物料的温度上，机器人的红外成像仪可以不断观测、对比热量变化和异常，捕捉到的异常将及时上报云端系统，以提早遏制住险情。

4、机器人采用电池供电，可以保证24小时不间断巡检，远远高于人工效率，可以有效防范危化品的泄露。除了效率的提升，巡检机器人的运用还可以替代人工以保障人身安全，对于已经泄露的位置，随时有爆炸或闪燃的危险，机器人的智能检测和图像回传使得人员不必再进入危险区域。

5、机器人采用的4G技术可以便捷、方便地与云管理平台通信，能够实时上报险情或按需回传现场影响。当园区有条件时，也可以架设Wifi热点，通过Wifi上传信息。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种危化品园区巡检系统，其特征在于：包括机器人本体、云端系统和移动终端，所述机器人本体上设有驱动底盘、控制器模块、传感器组、天线和检测云台，所述检测云台上设有图像采集模块，所述控制器模块包括第一控制器和第二控制器，所述传感器组包括气体检测模块、温湿度传感器和风速传感器；所述图像采集模块的输出端、气体检测模块的输出端、温湿度传感器的输出端和风速传感器的输出端均连接第二控制器的输入端，所述第二控制器的输出端连接第一控制器的输入端，所述第一控制器的输出端连接驱动底盘的输入端，所述天线分别连接第一控制器和云端系统，所述云端系统连接移动终端。

2.根据权利要求1所述的一种危化品园区巡检系统，其特征在于：所述机器人本体上还设有超声雷达模块，所述超声雷达模块的输出端连接第一控制器的输入端。

3.根据权利要求1所述的一种危化品园区巡检系统，其特征在于：所述机器人本体上还设有电池模块，所述电池模块的输出端连接第一控制器的输入端。

4.根据权利要求1所述的一种危化品园区巡检系统，其特征在于：所述机器人本体上还设有导航模块，所述导航模块的输出端连接第一控制器的输入端。

5.根据权利要求4所述的一种危化品园区巡检系统，其特征在于：所述导航模块包括激光导航模块、惯性导航模块和视觉导航模块，所述激光导航模块的输出端、惯性导航模块的输出端和视觉导航模块的输出端均连接至第一控制器的输入端。

6.根据权利要求1所述的一种危化品园区巡检系统，其特征在于：所述机器人本体上还设有GPS模块，所述GPS模块的输出端连接第一控制器的输入端。

7.根据权利要求1所述的一种危化品园区巡检系统，其特征在于：所述机器人本体上还设有4G传输模块和WIFI模块，所述4G传输模块和WIFI模块均连接第一控制器，所述4G传输模块和WIFI模块还连接天线。

8.根据权利要求1所述的一种危化品园区巡检系统，其特征在于：所述驱动底盘上设有AGV运动模块，所述AGV运动模块的输入端连接第一控制器的输出端。

9.根据权利要求1所述的一种危化品园区巡检系统，其特征在于：所述机器人本体上还设有红外探测模块，所述红外探测模块的输出端连接第一控制器的输入端。

10.根据权利要求1所述的一种危化品园区巡检系统，其特征在于：所述机器人本体上还设有拾音器、状态灯、夜视灯、防撞开关和急停按钮，所述拾音器的输出端和急停按钮的输出端均连接第一控制器的输入端，所述第一控制器的输出端分别连接状态灯的输入端和夜视灯的输入端。

Images