[发明专利]用于地下综合管廊的多寻味机器人的危险气体泄漏源定位系统和方法

说明书

本发明公开了一种用于地下综合管廊的多寻味机器人及危险气体泄漏源定位系统及方法，寻味机器人通过气体传感器阵列和摄像头，适时监测泄露气体的浓度，并适时通过风速传感器采集到风向，风速，主机控制器通过判断气体泄漏源的方向，摄像头勘测方式，超声波传感器探测避障信息，实现自动寻找最优路径，最终主控制板驱动直流电机使得寻味机器人自主移动。危险气体泄露源定位采用基于群智能优化算法的多寻味机器人协作方式实现，为了避免寻味机器人离开搜索的烟羽区域，减少机器人陷入局部最优的可能性，构建寻味机器人组队，通过烟羽浓度梯度法搜索和机器人防碰撞机制，解决机器人搜索过程中陷入局部搜索的问题，实现对危险气体泄漏源的检测和定位。

技术领域

本发明涉及一种用于地下综合管廊的多寻味机器人的其监测危险气体泄露源定位系统和方法，属于机器人系统控制领域。

背景技术

危险气体泄露源定位技术指在风场环境中通过收集目标气体浓度信息并加以分析利用，对气体泄漏源进行定位，通过这一技术可以快速、精准地对危险气体源进行定位从而有效确定危险源位置，减少灾害损失。同时气体泄漏源定位还可以广泛用于遇难人员搜救、毒品及爆炸物搜寻等领域。本发明所设计的多寻味机器人是一种具有避障导航功能且能追踪危险气体的移动机器人群，它们能够在完成区域内构图以及导航的基础上，在对导航过程中突发状况(如偶检修员)进行避障，同时对区域内的危险气体泄露进行探测并实现定位，对多机器人室内导航领域具有一定的应用价值。近年随着智慧城市的发展，地下综合管廊作为智慧城市建设中重要的组成部分其建设和发展已达到了空前的规模，同时给我们城市地下综合管廊的运营管理和安全监管带来了新难点，地下综合管廊一旦发生火灾，烟气会沿着管廊迅速蔓延，产生的烟气不能及时排出，热量大量聚集，使得管廊内温度快速升高，危险性极大，同时该类设施的建设费用远高于传统的直埋式铺设的成本，因此一旦在管廊内出现异常情况，势必造成巨大的经济损失。

针对地下综合管廊人工巡检费时费力、综合效率低的问题，定点监测也很可能出现盲区。本发明在分析地下综合管廊运维、巡检环境的基础上，根据地下综合管廊内泄漏的危险气体特征，提出适用于地下综合管廊的多寻味机器人设计及巡检方案，并依据仿生学原理将移动机器人群与现代气体检测技术相结合，通过主动搜寻实现危险气体泄露源定位。寻味机器人群依靠自身的气体传感器阵列对运动轨迹点上的气体浓度、风速、风向等参数进行检测，通过群智能优化算法实现多机器人协作，直至找到气体泄漏源，最终并通过自带的深度摄像头对泄露点的确认，减少寻味机器人误判几率。同时，本发明采用多传感器信息融合，提高了机器人定位与构图精度，并能应对突发状况，实行自主避障。弥补传统的主动式搜索对环境的观测不完备，导致构图和定位的精度低，且不能应对突发状况(如撞到行人)等缺点。

发明内容

1.本发明的目的。

为了解决地下综合管廊内的危险气体泄漏源寻味和定位问题，提出一种用于地下综合管廊的多寻味机器人的危险气体泄漏源定位系统和定位方法。

2.本发明采用的技术方案。

本发明公开了一种用于地下综合管廊的多寻味机器人的危险气体泄漏源定位系统，每个寻味机器人包括主机控制板、可控制移动底盘、摄像头、风速风向传感器、气体传感器阵列、WIFI模块、和编写好应用程序的PC机；所述的主机控制板与PC机采用通信连接获取实时气味、风向数据，所述的超声波传感器与主控制板通信连接输入声波避障信息；所述的可控制移动底盘包括控制板、左轮电机和右轮电机、两个驱动轮、两个从动轮、一对编码器，一个可以扩展的输入输出端口和一个后挡板；所述的PC机与可控制移动底盘的控制板通信连接发出控制指令和里程数据，控制板与左轮电机和右轮电机连接驱动左轮电机和右轮电机，左轮电机和右轮电机分别连接编码器、两个驱动轮，两个驱动轮分别驱动两个从动轮，编码器连接控制板，控制板处理编码器数据生成里程计数据；