CN211955374U - 一种用于检测有限空间作业环境的检测装置、检测系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种用于检测有限空间作业环境的检测装置，检测系统。该装置包含移动机器人、其包含处理器模块、视频采集模块、气体检测仪、通信模块、驱动组件，其中，处理器模块连接视频采集模块、气体检测仪、通信模块及驱动组件，该驱动组件基于指令驱动移动机器人进入有限空间内，其搭载的视频采集模块、气体检测仪分别将采样信息传输至平台。监控平台利用该检测装置检测的信息，判断有限空间的可否满足作业条件，若不符合，则不进入该空间，直至判断符合作业条件再进入。该检测装置、系统，可全程监控作业过程中作业空间的各项环境状况，随时监控作业人员的安全状态保证安全操作。最大限度避免环境未知的有限空间对作业人员的伤害。

Description

一种用于检测有限空间作业环境的检测装置、检测系统

技术领域

本实用新型涉及一种检测装置，特别涉及一种用于检测有限空间作业环境的检测装置、检测系统。

背景技术

有限空间是指工厂的各种设备内部(炉、塔釜、罐、仓、池(泡菜)、槽车、管道、烟道等)和城市(包括工厂)的隧道、下水道、沟、坑、井、池、涵洞、阀门间、污水处理设施等封闭、半封闭的设施及场所(船舱、地下隐蔽工程、密闭容器、长期不用的设施或通风不畅的场所等)，以及农村储存红薯、土豆、各种蔬菜的井、窖等。通风不良的矿井也应视同有限空间。总之，一切通风不良、容易造成有毒有害气体积聚和缺氧的设备、设施和场所都叫有限空间(作业受到限制的空间)，在有限空间的作业都称为有限空间作业。

有限空间作业涉及的领域广、行业多，作业环境复杂，危险有害因素多，容易发生安全事故，造成严重后果；作业人员遇险时施救难度大，盲目施救或救援方法不当，又容易造成伤亡扩大。特别是有些有限空间可能产生或存在硫化氢、一氧化碳、甲烷(沼气、瓦斯)和其它有毒有害、易燃易爆气体并存在缺氧危险，在其中进行作业如果防范措施不到位，就有可能发生中毒、窒息、火灾、爆炸等事故，另外大部分有限空间作业面狭窄、作业环境复杂，还容易发生触电、机械损伤、淹溺和坍塌掩埋等事故。根据国家相关监管机构统计，仅2001年到2009年8月，我国在有限空间中作业因中毒、窒息导致的一次死亡3人及以上的事故总数为668起，死亡人数共2699人，每年平均300多人。

通常情况下，有限空间作业具体包括以下构成要素：(1)作业前认真进行危害辨识；(2)作业前实施隔断(隔离)、清洗、置换通风置换隔断(隔离)；(3) 作业前严格进行取样分析对作业空间的气体成分，特别是置换通风后的置换气体进行取样分析，对各种可能存在的易燃易爆、有毒置换有害气体、烟气以及蒸汽、氧气的含量要符合相关的置换标准和要求；(4)安排专人进行作业安全监护进入有限空间作业要安排专人现场监护，置换并为其配备便携式有毒有害气体和氧含量检测报警仪器、通讯、救援设备，不得在无监护人置换的情况下作业；(5)必要时采取个体防护措施。

从以上构成要素来看，以下两个环节需要作业人员密切参与，并存在对人员造成伤害的安全漏洞：

(1)作业前，作业单位应对作业现场和作业过程中可能存在的危险、有害因素进行辨识，重点是对作业空间的气体成分，特别是置换通风后的置换气体进行取样分析。现场需要专业检测人员手持气体分析仪在入口及其它位点检测，并且由于空间气体分布的不均匀性，因检测位点数量少，不能较好地探测空间气体分布的真实情况。如果有限空间是半封闭或者全封闭的空间，这种方法更是存在较大的安全漏洞。此外，有限空间现场真实视觉情况的探测也是危险源辨识及下一步采取的预防措施的极其重要的安全保障；

(2)作业过程中，作业人员进入有限空间作业时，除了必须做好个体防护的装置外，还需要分别携带气体检测报警仪器、通讯、救援等设备，因这些设备多为分散，实际操作时，均需要单独拿出使用，造成现场操作便利性极差。另外，作业过程中，有限空间外部的监护人员必须借助喊话(或通讯设备)不断和内部作业人员交流，以确保内部人员的安全状态。但对内部空间作业场所的气体、环境的真实情况无法准确获知，这就根本不可能对存在的危险做出预判并采取有效预防措施。

实用新型内容

有鉴于此，针对上述存在的问题，本申请提出一种用于检测有限空间作业环境的检测装置、检测系统，以解决上述存在的问题。该检测装置利用移动机器人在作业前进入有限空间并检测其内的环境，将采样的视频信息及空间内的气体信息传输至平台，这样作业前进行危险源辨识和预判作业过程中存在的安全漏洞等问题，若作业人员进入该有限空间作业，则在作业的过程中持续的对空间内的环境、气体进行实时的采样并将采样的信息传输至平台或现场控制人员，这样最大限度的保障了有限空间内作业人员的安全，该检测提高了对有限空间作业过程的严密监控能力。

为实现上述目的，本申请采用如下方案，

一种用于有限空间作业的检测装置，其包含移动机器人，其具有驱动组件、及安装于驱动组件上方的补光灯模组、视频模组、万向转动轴组件、检测组件、气体检测仪、传输模块、支架，所述移动机器人还包含控制模块，其配置于检测组件内部，用以接收遥控器发出的指令，

其中，所述支架其一端连接检测组件的底部、另一端于驱动组件，所述检测组件一侧端连接气体检测仪、在侧面上配置有用以无线信号放大的所述传输模块，万向转动轴组件的一端固定于检测组件的顶部，另一端连接视频模组，所述视频模组的镜头附近配置有补光灯模组。

优选的，该检测装置，还包含视频信号线和电源线，其电性连接至控制模块，其配置于检测组件内部。

优选的，该气体检测仪包含硫化氢气体传感器、一氧化碳气体传感器、氧气气体传感器、甲烷气体传感器中的一种或其组合，用以采样有限空间的有毒气气体的信息并将采样的信息传输至控制模块或平台。

优选的，该气体检测仪包含有433通信模块。

优选的，该驱动组件包含履带式平台、配置于履带式平台前侧的照明组件、避障传感器，其分别电性连接控制模块。

优选的，该驱动组件包含船型底盘，其尾部配置有驱动其行驶的驱动电机，用以将移动机器人浮在水的表面。

优选的，该移动机器人，具有电能管理电路，其用以提供移动机器人的运行电能，所述控制模块，其电性连接信号收发单元，所述信号收发单元无线连接遥控装置接收其发出的指令并传输至控制模块，控制模块接收并响应指令控制所述移动机器人动作、进行视频、气体的信息的采样。

优选的，该移动机器人包含水平传感器，其电性连接控制模块，用以的检测移动机器人的姿势。

优选的，该水平传感器包含陀螺仪。

本申请实施例还提供一种用于有限空间作业的检测系统，其特征在于，包含上述的检测装置，便携式个人体征监测仪，其连接至监控平台进行信息交互，其中，在有限空间作业时，所述移动机器人、所述便携式个人体征监测仪实时的将有限空间的作业现场采样的信息传输至监控平台。

有益效果

相对于现有技术，本申请实施方式具有如下优点:该实施方式利用移动机器人在作业前进入有限空间并检测其内的环境及空气的信息将采样的信息传输至平台，进行作业前的空间内危险源辨识、在符合作业条件后，在作业过程中该移动机器人持续的对空间内的环境、气体进行实时的采样并将采样的信息传输至平台或现场控制人员，这样最大限度的保障了有限空间内作业人员的安全，该检测提高了对有限空间作业过程的严密监控能力。

附图说明

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本实用新型的其它特征及方面将变得清楚。

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本实用新型的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本实用新型的原理。

图1为本申请一实施例的移动机器人的结构示意图；

图2为本申请另一实施例的移动机器人的立体示意图；

图3为本申请实施例的移动机器人的电路功能模块示意图；

图4为本申请实施例的便携式检测设备结构示意图；

图5为本申请实施例的移动机器人及便携式检测设备与远端连接的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本实用新型的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

本申请实施方式提出一种用于有限空间作业的检测装置，检测系统。该检测装置包含移动机器人、其配置有处理器模块、视频采集模块、现场数据采集/ 信号收发模块、通信模块、驱动组件，其中处理器模块电性连接视频采集模块、现场数据采集/信号收发模块、通信模块及驱动组件，该驱动组件基于指令驱动移动机器人移动至进入有限空间内，其搭载的视频采集模块、采样的现场视频的信息，现场数据采集/信号收发模块采样的现场的气体信息，并分别将采样的信息传输至处理器模块并经由通信模块传输至监控平台(如，现场监控平台、远程监控平台)，监控平台基于反馈的数据，判断现场是否符合作业要求，若不符合，则不进入该有限空间作业，若符合，则作业人员携带便携式个人体征监测仪进入有限空间作业，作业过程中，其将现场的视频、检测的气体信息实时的传回至监控平台(如，现场监控平台、远程监控平台)，通过这样的设计，在有限空间作业时，可全程监控作业过程中作业空间的各项环境状况，随时监控作业人员的安全状态保证安全操作。最大限度避免环境未知的有限空间对作业人员的伤害。本实施方式中，云端服务器、远程监视端系统、平台软件系统为一体的设备。

接下来结合实施例来描述本申请提出的实施方式。

如图1所示为本申请一实施例的移动机器人的结构示意图，该移动机器人包含履带式组件、及安装于履带式组件上方的检测组件；

该检测组件，包含补光灯模组11、高清视频模组12、万向转动轴组件13；视频信号线和电源线14、检测组件15、气体检测仪16、传输模块17；

履带式组件包含履带式平台20、照明组件18、避障传感器19。

其中，检测组件15通过支架固定于履带式平台20上，其一侧端连接气体检测仪16、其在移动机器人前进方向的侧面上配置有无线信号放大传输模块17，万向转动轴组件13的一端固定于检测组件15的顶部面，另一端连接高清视频模组12，该高清视频模组12的镜头附近配置有补光灯模组11。在有限空间内光线暗时，点亮该照明组件18、这样清楚显示其行进周边的环境信息，基于避障传感器19(如，激光雷达)，感知前进方向的路况，检测出有障碍时合理避开该障碍。该高清视频模组12通过视频信号线和电源线14与检测组件15连接。在一实施方式中，气体检测仪16可旋转，这样以采集不同方向的气体信息。该移动机器人还包含控制模块，其可配置于检测组件15内部，用以接收遥控器发出的指令并相应该指令控制高清视频模组12、补光灯模组11、气体检测仪16 工作，其还可基于指令控制万向转动轴组件13的选定，进而调整高清视频模组 12的姿势，已获取有限空间内不同角度的环境场景，这样提高后台的判断精度。本实施方式中，移动机器人采用履带驱动，这样其能适应的复杂地形环境下。该移动机器人其内部配置有储能电池，其用提供移动机器人运行时所需的电能，通过这样的设计，在作业前通过严控将移动机器人送入有限空间并检测其内的环境，基于移动机器人的高清视频模组、气体检测仪，将空间内的地形信息及气体信息传输至平台，这样在进入有限空间作业前依据移动机器人的采样的信息，在作业前进行危险源辨识。若安全，作业人员进入后该移动机器人持续的对空间内的环境及空气进行采样并回传是平台，最大限度的避免了在作业过程中存在的安全漏洞等问题，保障了有限空间作业人员的安全，降低了有限空间作业人员的劳动负荷，提高了对有限空间作业过程的严密监控能力。较佳的，作业人员可携带便携式检测设备进入有限空间，其与移动机器人的组合检测，最大限度的保障了有限空间作业人员的安全。使用时为避免各功能模块无线传输信号相互干扰，采用不同的无线信号传输模式，较佳的，气体检测仪包含有 433通信模块，其采用433MHz信号无线传输；履带式平台，采用2.4G无线信号遥控，移动机器人的平台摄像头使用高清图像无线传输系统，本实施方式中各功能模块的无线传输均采用现有的无线通信协议。气体检测仪用以检测有限空间内的有毒气体(如，甲烷、沼气等)的信息，避免作业时其对作业人员受到其伤害。

下面结合图3来的描述上述移动机器人的电路功能模块示，该移动机器人，其具有电能管理电路(图未示)，用以提供移动机器人的运行电能，还包含控制模块，其电性连接气体监测单元、视频监测单元、视频控制单元、传感器检测模块、电机驱动单元、电机控制单元、信号收发单元。

该信号收发单元电性连接遥控装置接收其发出的指令并传输至控制模块。

该电机驱动单元电性连接控制模块接收并响应控制模块发出的指令，以控制器连接的第一电机(如，驱动移动机器人移动的电机)、第二电机(如，调整万向转动轴的姿势和/或调整气体监测仪的姿势，第二电机可为多个，用以分别调整高清视频模组的姿势、气体检测仪的姿势，实现有限空间多角度的监测。

该电机控制单元电性连第一电机传感器、第二电机传感器将其采样信息传输至控制模块，控制模块接收并响应控制模块向电机驱动单元发出指令，以控制移动机器人移动。

该气体检测单元连接硫化氢气体传感器、一氧化碳气体传感器、氧气气体传感器、甲烷气体传感器中的一种或其组合，用以采样有限空间的有毒气气体的信息并将采样信息传输至控制模块或平台。如其检测出空气中某一气体含量数据不在安全范围内，通过如加大通风换气，作再次检测，符合允许方可进入有限空间进行作业。

该视频监测电性连接摄像模块，将其摄像的信息传输至控制模块或平台。该视频控制单元电性连接控制模块接收并响应其指令来调整舵机组件(如，前后旋转舵机、左右旋转舵机)，这样调整摄像模块的姿势以实现多角度的拍摄。

该传感器检测模块电性连接控制模块将其检测的位置信息及距离信息传输至控制模块，控制模块接收并响应该指令控制电机驱动单元和/或视频控制单元，以实现全方位多角度的采样有限空间内的信息。在一实施方式中，移动机器人包含水平传感器，其电性连接控制模块，用以的检测移动机器人的姿势。较佳的，水平传感器包含陀螺仪。在一实施方式中，移动机器人包含GPS模块，用以实时定位。在一实施方式中，该移动机器人采样的视频信息、有限空间内的气体信息传输至平台，平台控制人员基于该信息控制移动机器人的行进方向进行不同方位的信息采样。在一实施方式中，该移动机器人视频信息采样时若光线暗场合通过其补光灯模组和/或照明组件的组合实现高质量的拍摄。

作为图1移动机器人的实施方式的变形，若有限空间内有积水时，则可采用船式移动机器人进入有限空间内进行环境监测，与上述的移动机器人的区别在于，其底部驱动部分，即采用船型底盘，这样机器人浮在水的表面，在底盘的尾部配置有驱动其行驶的驱动电机。如图2所示为本申请另一实施例的移动机器人的结构示意图，该船式移动机器人100包含船型底盘103、动力驱动及转向装置103a、减速电机104、处理模块105、供电电源106、传输模块106，其中供电电源106以提供船式移动机器人100的运行电能，较佳的，处理模块105包含有GPS定位模组，这样在有限空间内精确定位，处理模块105电性连接传输模块106，该传输模块106用以将采样的信息反馈至连接的平台，处理模块 105可电性连接远端遥控装置进行信息交互并基于接收的指令控制器电性的连接的动力驱动及转向装置103a动作，将船式移动机器人100移动站有限空间内。通过这样的设计，在作业前先进行危险源辨识和，保障了有限空间作业人员的安全，降低了有限空间作业人员的劳动负荷，提高了对有限空间作业过程的严密监控能力。若安全，作业人员进入在作业过程中船式移动机器人100实时的将采样的信息传输至连接的平台，这样该平台集成了有限空间现场的视频监控及气体检测综合平台，提高有限空间作业的安全水平。本实施方式中，船式移动机器人搭载有上述的光灯模组、高清视频模组、万向转动轴、检测组件、气体检测仪，只是底盘有履带式调整为船型底盘。

上述的移动机器人的动作机理，其在遥控装置的控制下移动(控制移动机器人在有限空间内前进后退及原地旋转)，在移动的同时通过其搭载的视频模组、气体检测仪将现场的采集的信息实时的传输至平台。这样平台的监控人员依据该信息而评估出有限空间(有时也称现场)的作业环境。

本申请还提供一种用于检测有限空间作业环境的检测系统，其包含上述的移动机器人，还包含便携式个人体征监测仪(如图4所示)、监控平台(也称现场监控组件)、云端服务器(如图5所示)。该便携式个人体征监测仪，其包含电池1、通讯模块2；照明组件、照明工作指示灯4、照明电源开关5、信号指示灯6，视频镜头7；视频系统工作指示灯8、视频语音通讯系统电源开关9、语音系统工作指示灯10、麦克风11。具有数据收集和显示设备两个部分功能，该便携式个人体征监测仪安装于安全帽上。其在工作时通过其与平台信息交互，可通过语音与平台信息交互。发现异常时及时联络作业人员撤出作业现场。

在一实施方式中作业人员配置智能手环，该智能手环连接至便携式个人体征监测仪，这样生理特征如心跳速率、血压等信息被实时的检测到，发现异常时及时联络作业人员。较佳的，其上的摄像头采用WIFI方式进行信号传输；语音通信运用成熟的4G信号传输数据。现场作业时，个人体征监测仪与移动机器人组合的检测并将检测的现场信息传输至现场监控组件，现场监控组件将信息传输至云端服务器，这样检测的信息可永久的保存在云端服务器。

在一实施方式中，该移动机器人在使用时依次启动照明、高清摄像头视频、全球定位系统、气体监测模块，其在移动的同时采样有限空间内的信息，这样平台显示其传输的信息，进而判断有限空间内的真实情况。气体检测模块在行走过程中，实时将周围环境气体检测值通过433MHz无线信号传输到平台。通过与数据库数据比较，发出提示信息，如不在安全范围值内，检测数据以红色警报形式突出显示；

在云端服务器的设计中，利用成熟的商业化云服务器。使用手机、平板电脑、个人电脑等智能终端连接云端服务器获得实时数据(数值、视频、语音、图像)。平台收集的信息通过无线传输方式(4G、WiFi的方式)上传到云端服务器。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于检测有限空间作业环境的检测装置，其特征在于，包含移动机器人，所述移动机器人具有驱动组件、及安装于驱动组件上方的补光灯模组、视频模组、万向转动轴组件、检测组件、气体检测仪、传输模块、支架，所述移动机器人还包含控制模块，其配置于检测组件内部，用以接收遥控器发出的指令，其中，所述支架的一端连接检测组件的底部、另一端连接于驱动组件，

所述检测组件的一侧端连接气体检测仪、侧面上配置有用以无线信号放大的所述传输模块，

所述万向转动轴组件的一端固定于检测组件的顶部，另一端连接视频模组，所述视频模组的镜头附近配置有补光灯模组。

2.如权利要求1所述的用于检测有限空间作业环境的检测装置，其特征在于，还包含部分配置于检测组件内部的视频信号线和电源线，其电性连接至控制模块。

3.如权利要求1所述的用于检测有限空间作业环境的检测装置，其特征在于，所述气体检测仪包含硫化氢气体传感器、一氧化碳气体传感器、氧气气体传感器、甲烷气体传感器中的一种或其组合，用以采样有限空间内的有毒气气体的信息并将采样的信息传输至控制模块或平台。

4.如权利要求3所述的用于检测有限空间作业环境的检测装置，其特征在于，所述气体检测仪包含有433通信模块。

5.如权利要求1所述的用于检测有限空间作业环境的检测装置，其特征在于，所述驱动组件包含履带式平台、所述履带式平台的前侧配置有照明组件、避障传感器，其分别电性连接控制模块。

6.如权利要求1所述的用于检测有限空间作业环境的检测装置，其特征在于，所述驱动组件包含用以将移动机器人浮在水表面的船型底盘，其尾部配置有驱动检测装置行驶的驱动电机。

7.如权利要求1所述的用于检测有限空间作业环境的检测装置，其特征在于，所述移动机器人，具有电能管理电路，其用以提供移动机器人的运行电能，所述控制模块电性连接信号收发单元，所述信号收发单元无线连接遥控装置接收其发出的指令并将其传输至控制模块，控制模块接收并响应指令控制所述移动机器人动作进行有限空间内视频、气体的信息的采样。

8.如权利要求1所述的用于检测有限空间作业环境的检测装置，其特征在于，所述移动机器人包含水平传感器，其电性连接控制模块，用以检测移动机器人的姿势。

9.如权利要求8所述的用于检测有限空间作业环境的检测装置，其特征在于，所述水平传感器包含陀螺仪，其电性连接控制模块。

10.一种用于检测有限空间作业环境的检测系统，其特征在于，包含如权利要求1-9中任一项所述的检测装置，

便携式个人体征监测仪，其连接至监控平台进行信息交互，其中，

在有限空间作业时，所述移动机器人、所述便携式个人体征监测仪实时的将有限空间的作业现场采样的信息传输至监控平台。

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