[發(fā)明專利]一種基于移動平臺的有毒環(huán)境中毒氣分布檢測系統(tǒng)及方法

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• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111751498A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱均超;李志偉;張寶峰;從宇;宋震宇;田銳
• 申請（專利權(quán)）人: 天津理工大學(xué)
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 天津市君硯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12239
• 代理人: 程昊

一種基于移動平臺的有毒環(huán)境中毒氣分布檢測系統(tǒng)，包括移動式多組分有毒氣體測量終端、云服務(wù)器大數(shù)據(jù)平臺及用戶終端；其分布檢測方法包括對有毒氣體濃度和分布的實(shí)時(shí)監(jiān)測、測量終端定位、無線網(wǎng)絡(luò)傳播、云數(shù)據(jù)存儲、處理、分析、預(yù)測、展示；該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，性價(jià)比合理，分布檢測方法也容易實(shí)現(xiàn)，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高危有毒環(huán)境的場地治理和突發(fā)災(zāi)難事故的事后救援技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于移動平臺的有毒環(huán)境中毒氣分布檢測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在化學(xué)化工和污染場地治理等行業(yè)中，存在大量有害物質(zhì)或有毒氣體；同時(shí)由于突發(fā)事故或者自然災(zāi)害等，會造成多種有害物質(zhì)和毒性氣體如氨、氯及硫化氫、二氧化硫、二氧化氮等泄漏揮發(fā)到空氣中形成有毒高危環(huán)境，嚴(yán)重威脅公共安全，必須盡快采取相應(yīng)措施進(jìn)行處置。

在高危有毒環(huán)境中進(jìn)行搶險(xiǎn)救援、危害治理等工作時(shí)，需要指揮決策者科學(xué)掌握現(xiàn)場毒氣濃度、分布等情況，便于進(jìn)行科學(xué)決策。目前，我國有毒氣體的檢測主要是在在廠區(qū)等固定點(diǎn)位的長期在線監(jiān)測，而對于突發(fā)事故現(xiàn)場毒氣分布態(tài)勢的快速檢測，尚無有效解決方法。

本發(fā)明提出一種采用無人機(jī)、無人車等運(yùn)動平臺，攜帶多組分有毒氣體檢測裝置，按照規(guī)劃路徑和策略對突發(fā)事故現(xiàn)場的毒氣分布情況進(jìn)行快速檢測，獲取其成分、濃度分布、擴(kuò)散發(fā)展等信息，為突發(fā)事故救援的指揮決策提供科學(xué)依據(jù)，保障公共安全。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于移動平臺的有毒環(huán)境中毒氣分布檢測系統(tǒng)及方法，它可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用無人機(jī)、無人車等移動平臺的攜帶多組分有毒氣體檢測裝置，按照預(yù)定軌跡進(jìn)行巡航測量，同時(shí)把測量數(shù)據(jù)、當(dāng)前位置、風(fēng)力風(fēng)向等信息實(shí)時(shí)經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)傳送給數(shù)據(jù)服務(wù)器，由其進(jìn)行計(jì)算和處理，獲得當(dāng)前有毒氣體分布及后續(xù)擴(kuò)散發(fā)展的態(tài)勢圖，再以大屏幕或者手機(jī)終端等方式進(jìn)行展示，為指揮決策人員的科學(xué)決策提供科學(xué)依據(jù)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種基于移動平臺的有毒環(huán)境中毒氣分布檢測系統(tǒng)，其特征在于它包括移動式多組分有毒氣體測量終端、云服務(wù)器大數(shù)據(jù)平臺及用戶終端；其中，所述移動式多組分有毒氣體測量終端安裝在無人機(jī)或者無人車上，對有毒環(huán)境中的有毒氣體進(jìn)行檢測，并通過無線網(wǎng)絡(luò)與云服務(wù)器大數(shù)據(jù)平臺之間呈雙向數(shù)據(jù)連接；所述云服務(wù)器大數(shù)據(jù)平臺與用戶終端之間呈雙向數(shù)據(jù)連接。

所述移動式多組分有毒氣體測量終端的數(shù)量不少于1個，實(shí)現(xiàn)對污染現(xiàn)場有毒氣體的全方位監(jiān)測，所述移動式多組分有毒氣體測量終端是由氣體測量傳感器組、位置傳感器、微處理器單元、數(shù)據(jù)通訊模塊、電池管理模塊、電池構(gòu)成；其中，所述微處理器單元分別與氣體測量傳感器組、位置傳感器及數(shù)據(jù)通訊模塊之間呈雙向數(shù)據(jù)連接；所述電池管理模塊的輸入端連接電池，其輸出端與微處理器單元連接。

所述移動式多組分有毒氣體測量終端是基于嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，每臺移動式多組分有毒氣體測量終端與云服務(wù)器大數(shù)據(jù)平臺之間采用主從方式連接方式，每臺移動式多組分有毒氣體測量終端為從站，云服務(wù)器大數(shù)據(jù)平臺為主站，采用問答式Modbus-TCP/IP通信協(xié)議，依次傳輸給每個從站，對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

所述氣體測量傳感器組是由不少于1個的具有統(tǒng)一接口的電化學(xué)氣體傳感器單元組成；考慮到污染現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，為確保采集多種有毒氣體信息，增加氣體采集精確度，利用多個具有統(tǒng)一接口的電化學(xué)氣體傳感器單元組成傳感器組；這些傳感器為高靈敏的傳感器，且具有統(tǒng)一電氣特性接口和統(tǒng)一的傳輸協(xié)議，具有良好的互換性。

所述電化學(xué)氣體傳感器單元可以是形如CO、H2S、SO2、NO、NH3有毒氣體傳感器中的一種或多種組合，也可以是半導(dǎo)體氣體傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、光學(xué)氣體傳感器或固體電解質(zhì)氣體傳感器中的一種或多種組合，以更好地滿足現(xiàn)場測量需求，使用靈活方便。

所述氣體測量傳感器組可以根據(jù)現(xiàn)場需要同時(shí)安裝12種氣體傳感器實(shí)現(xiàn)對不同有毒氣體的有效監(jiān)測。