本發(fā)明涉及地下綜合管廊的監(jiān)測技術領域，具體而言涉及一種用于地下綜合管廊的可燃性氣體監(jiān)測的綜合檢測機器人。

背景技術：

隨著城市網(wǎng)絡化市政管網(wǎng)體系的快速發(fā)展，因管線擴容、更新、維修等造成道路反復開挖現(xiàn)象十分常見，不僅給居民的正常生活造成了不便，同時也帶來環(huán)境污染、噪音污染以及管線交叉損害、城市交通擁堵、商業(yè)利益損失等其它方面的社會成本顯著增加，已經(jīng)成為制約城市基礎設施發(fā)展和環(huán)境改善的瓶頸。此外，各大城市因新建地鐵，導致原有管網(wǎng)設施破壞或者管道改建的情況常有發(fā)生。在這種背景下，綜合管廊作為有效解決城市基礎設施建設矛盾的新模式，逐步得到認可和推廣。

城市地下管道綜合走廊也稱“共同溝”、“共同管道”，是在城市地下建造一個集約化的隧道空間，將電力、通訊，燃氣、供熱、給排水等兩種以上市政管線集中敷設在該隧道內(nèi)，并設有專門的檢修口、吊裝口和監(jiān)測系統(tǒng)，實施統(tǒng)一規(guī)劃、設計、施工和維護，具有綜合性、長效性、可維護性、抗震防災性、環(huán)保性、低成本性等特點。

城市地下管線是城市的生命線，管道綜合走廊是確保城市“生命線”的穩(wěn)定安全、減少后期維護費用的重要保障。綜合管廊對于城市的作用就猶如“動脈”對人體的作用，是城市的“生命線”。“生命線”由綜合管廊保護起來，不接觸土壤和地下水，避免了土壤和地下水對管線的腐蝕，增強了其耐久性，同時綜合管廊內(nèi)設有巡視、檢修空間，維護管理人員可定期進入綜合管廊進行巡視、檢查、維修管理，確保各類管線的穩(wěn)定安全。

但由于目前在管廊內(nèi)部，電力、通訊、燃氣、供熱等涉及熱能和供熱、發(fā)熱的線路管線較多，并且相互之間的隔離相對并未做到完全的隔離和熱隔斷，而且由于外界的壓力、震動等影響，還會引起意外的泄露、老化等因素引起的起煙起火等現(xiàn)象，容易引起嚴重的后果?，F(xiàn)有的監(jiān)測手段比較單一，例如對于可燃性氣體的濃度監(jiān)測，通過分布式的定點的監(jiān)測，濃度監(jiān)測來實現(xiàn)，只能針對已經(jīng)發(fā)生危險或者危險，并且已經(jīng)蔓延開的情況進行監(jiān)測，難以對源頭以及在未進行大范圍擴散前的監(jiān)測，從而難以有效并且及時的監(jiān)測源頭。并且，現(xiàn)有的監(jiān)測手段單一，定點設置，維護的成本較高。

技術實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明前述提出的問題與不足，本發(fā)明的目的在于提出一種用于地下綜合管廊的可燃性氣體監(jiān)測的綜合檢測機器人，包括：

行走機構，具有平板支撐機構、至少一個行走輪、至少一個驅(qū)動行走輪運動的電機、驅(qū)動所述電機的電機驅(qū)動控制裝置以及操作裝置，所述行走輪被驅(qū)動運動使得該行走機構運動；該操作裝置與電機驅(qū)動控制器連接，用以供用戶操作以控制所述電機運行；

安裝在所述行走機構的平板支撐機構上的圖像采集平臺，用于隨著所述行走機構運動而連續(xù)檢測地下綜合管廊的地表以獲取表面狀態(tài)數(shù)據(jù)；

安裝在所述平板支撐機構上的可燃性氣體監(jiān)測平臺，用于監(jiān)測地下綜合管廊內(nèi)的氣體并記錄和發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)；

安裝在所述平板支撐機構上的控制柜，與所述可燃性氣體監(jiān)測平臺連接，用于控制所述可燃性氣體監(jiān)測平臺的運行并存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)，以及將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送到聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測中心；

其中，所述可燃性氣體監(jiān)測平臺包括一外殼、一安裝于外殼上并從外部可接近地操作的開關組件、安裝于外殼外部或內(nèi)部的氣泵，以及安裝在外殼內(nèi)的檢測腔、預處理電路、微處理器，檢測腔內(nèi)設置有傳感器陣列和溫濕度傳感器，所述開關組件、溫濕度傳感器、預處理電路均與微處理器電連接；所述外殼上還安裝有一進氣口、出氣口和洗氣口，所述出氣口與檢測腔的內(nèi)部相互聯(lián)通，所述進氣口通過一進氣管道和一第一開關與檢測腔連接并且在第一開關打開時與檢測腔內(nèi)聯(lián)通，所述洗氣口通過一出氣管道和一第二開關與檢測腔連接并且在第二開關打開時與檢測腔內(nèi)聯(lián)通；所述第一開關和第二開關在同一時刻只有一個被控制打開；所述氣泵作為氣路動力源提供進氣、洗氣時的氣體流動動力；所述溫濕度傳感器用于感應檢測腔內(nèi)的環(huán)境溫度和濕度；所述傳感器陣列用于測量進入檢測腔內(nèi)的空氣所引起的電信號變化，該傳感器陣列包括一集成有多個用于監(jiān)測碳氫類可燃氣體的鉑傳感器的基板，每個鉑傳感器的電路相對獨立并均與一路預處理電路連接，所述預處理電路用于將鉑傳感器的感應信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出；所述微處理器根據(jù)預處理電路轉(zhuǎn)換后的感應信號獲得碳氫類可燃氣體的濃度；

所述控制柜包括處理器以及分別連接到處理器的控制開關與顯示面板單元、gps定位器、無線收發(fā)器、天線、存儲器以及散熱風機，還包括一為控制柜提供電源供應的電源組件，電源組件具有多組可充電的電池組以及穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路連接到處理器，處理器經(jīng)由數(shù)據(jù)線連接到可燃性氣體監(jiān)測平臺的微處理器實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互；gps定位器用于獲取地理位置信息；無線收發(fā)器與天線連接，用于將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送到聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測中心；散熱風機用于根據(jù)控制開關與顯示面板單元的指令啟動進行吹風散熱；存儲器用于臨時存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)；

所述圖像采集平臺包括一支架，其限定一第一平臺、第二平臺以及位于第一平臺與第二平臺之間的連接部，該連接部分別連接所述第一平臺和第二平臺并緊固第一平臺與第二平臺；位于第一平臺上的兩個用于發(fā)射扇形激光的激光發(fā)射組件，其具有一電源接口以及一同步控制信號接口；位于第二平臺上的至少一個ccd攝像裝置，其鏡頭朝向所述路面用于采集所述激光發(fā)射組件發(fā)射出的扇形激光在地表所形成的激光標線，該ccd攝像裝置具有一電源接口以及一圖像數(shù)據(jù)和/或控制接口；其中，所述第一平臺安裝至所述行走機構，所述兩個激光發(fā)射組件在第一平臺上朝向地表傾斜，并且間隔地安裝形成扇形分布，其后端匯聚于一點，該至少兩個激光發(fā)射組件在該第一平臺上的安裝位置使其形成光軸共面。

由此本發(fā)明的技術方案可得到，通過本發(fā)明的可燃性氣體監(jiān)測的機器人，可實現(xiàn)對管廊內(nèi)的各處的可燃性氣體的監(jiān)測，并且實時地進行數(shù)據(jù)的存儲和發(fā)送在監(jiān)測中心進行比對分析，同時還可以設置在機器人上進行數(shù)據(jù)的分析和預警，減少風險的發(fā)生，實時地識別各處可能發(fā)生的危險。同時在采集可燃性氣體的同時，還通過圖像采集平臺實時采集路過的管廊表面的圖像數(shù)據(jù)，精確檢查，在監(jiān)測可燃性氣體的同時實現(xiàn)對其他危害和風險的識別，尤其是當識別出可燃性氣體超標準時，同時根據(jù)圖像位置和gps定位，準確確定風險。

結合附圖從下面的描述中可以更加全面地理解本發(fā)明教導的前述和其他方面、實施例和特征。本發(fā)明的其他附加方面例如示例性實施方式的特征和/或有益效果將在下面的描述中顯見，或通過根據(jù)本發(fā)明教導的具體實施方式的實踐中得知。

附圖說明

附圖不意在按比例繪制。在附圖中，在各個圖中示出的每個相同或近似相同的組成部分可以用相同的標號表示。為了清晰起見，在每個圖中，并非每個組成部分均被標記?，F(xiàn)在，將通過例子并參考附圖來描述本發(fā)明的各個方面的實施例，其中：

圖1是本發(fā)明的用于地下綜合管廊的可燃性氣體監(jiān)測的綜合檢測機器人的示意圖。

圖2是用于地下綜合管廊的可燃性氣體監(jiān)測的綜合檢測機器人的可燃性氣體監(jiān)測平臺的示意圖。

圖3是用于地下綜合管廊的可燃性氣體監(jiān)測的綜合檢測機器人的控制柜的示意圖。

圖4是檢測腔的氣體流向與控制示意圖。

圖5是檢測腔內(nèi)的傳感器監(jiān)測原理示意圖。

具體實施方式

為了更了解本發(fā)明的技術內(nèi)容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。

在本公開中參照附圖來描述本發(fā)明的各方面，附圖中示出了許多說明的實施例。本公開的實施例不必定意在包括本發(fā)明的所有方面。應當理解，上面介紹的多種構思和實施例，以及下面更加詳細地描述的那些構思和實施方式可以以很多方式中任意一種來實施，這是因為本發(fā)明所公開的構思和實施例并不限于任何實施方式。另外，本發(fā)明公開的一些方面可以單獨使用，或者與本發(fā)明公開的其他方面的任何適當組合來使用。

結合圖1-圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的公開，一種用于地下綜合管廊的可燃性氣體監(jiān)測的綜合檢測機器人，包括：行走機構100、可燃性氣體監(jiān)測平臺300、控制柜400。圖像采集平臺、可燃性氣體監(jiān)測平臺300、控制柜400均設置安裝在行走機構100上，可燃性氣體監(jiān)測平臺300與控制柜400連接。

行走機構100，具有平板支撐機構200、至少一個行走輪203、至少一個驅(qū)動行走輪運動的電機、驅(qū)動電機的電機驅(qū)動控制裝置以及操作裝置，所述行走輪被驅(qū)動運動使得該行走機構運動；該操作裝置與電機驅(qū)動控制器連接，用以供用戶操作以控制所述電機運行。所述電機優(yōu)選為步進電機。行走輪203上優(yōu)選安裝輪速傳感器。

可燃性氣體監(jiān)測平臺300，安裝在所述行走機構的平板支撐機構200上，用于監(jiān)測地下綜合管廊內(nèi)的氣體并記錄和發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)。

控制柜400，安裝在所述行走機構的平板支撐機構200上，與所述可燃性氣體監(jiān)測平臺連接，用于控制所述可燃性氣體監(jiān)測平臺的運行并存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)，以及將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送到聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測中心。

圖像采集平臺，安裝在行走機構的平板支撐機構200上，用于隨著行走機構運動而連續(xù)檢測地下綜合管廊的地表以獲取表面狀態(tài)數(shù)據(jù)。

結合圖2，所述可燃性氣體監(jiān)測平臺包括一外殼1、一安裝于外殼1上并從外部可接近地操作的開關組件2、安裝于外殼外部或內(nèi)部的氣泵3、以及安裝在外殼內(nèi)的檢測腔4、預處理電路5、微處理器6，檢測腔4內(nèi)設置有傳感器陣列7、溫濕度傳感器8，所述開關組件2、溫濕度傳感器8、預處理電路5均與微處理器6電連接。氣泵13安裝在外殼1的內(nèi)部，方便搬運。

外殼1上還安裝有一進氣口12、洗氣口14和出氣口16，所述出氣口16與檢測腔4內(nèi)聯(lián)通，所述進氣口12通過一進氣管道12a和一第一開關12b與檢測腔4連接并且在第一開關12b打開時與檢測腔4內(nèi)聯(lián)通，所述洗氣口14通過一出氣管道14a和一第二開關14b與檢測腔4連接并且在第二開關14b打開時與檢測腔內(nèi)聯(lián)通。

在優(yōu)選的實施例中，所述第一開關12b和第二開關14b均為電磁閥，每個電磁閥由開關組件2控制以實現(xiàn)打開和關閉，從而實現(xiàn)進氣和洗氣的切換。

所述氣泵3作為氣路動力源提供進氣、洗氣時的氣體流動動力。也即，在開關組件2的控制下，裝置進入：1)檢測模式，第一開關12b打開，第二開關14b關閉，氣泵3提供氣體流動動力使得空氣從所述進氣口12進入，經(jīng)過所述進氣管道12a、第一開關12b進入檢測腔4，經(jīng)過傳感器陣列7的表面后，從出氣口16流出；2)洗氣模式，第一開關12b關閉，第二開關14b打開，氣泵3提供氣體流動動力使得空氣或者洗氣氣源從所述洗氣口14進入，經(jīng)過所述進氣管道14a、第二開關14b進入檢測腔4，然后經(jīng)過傳感器陣列7的表面后，從出氣口16流出。

在洗氣模式下，用于在檢測前或檢測后清除檢測腔4內(nèi)部的氣體，將傳感器陣列7快速恢復到初始狀態(tài)。

第一開關12b和第二開關14b在同一時刻只有一個被控制打開。

所述溫濕度傳感器8用于感應檢測腔4內(nèi)部的環(huán)境溫度和濕度。

本發(fā)明的各個實施例中，傳感器陣列7用于測量進入檢測腔內(nèi)的空氣所引起的電信號變化，如圖4所示，該傳感器陣列7包括一集成有多個用于監(jiān)測碳氫類可燃氣體的鉑傳感器(s1、s2、s3、s4...s8)的基板(未示出)，每個鉑傳感器(s1、s2、s3、s4...s8)的電路相對獨立并均與一路預處理電路(a/d01、a/d02、a/d03、a/d04...a/d08)連接，所述預處理電路用于將鉑傳感器的氣體感應信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出。

本實施例中，所述傳感器陣列7包括8個鉑傳感器(s1、s2、s3、s4...s8)，呈4×2的形式排列。

在另外的一些實施例中，鉑傳感器的數(shù)量可根據(jù)傳感器的選擇性和靈敏程度來選擇。

每路預處理電路包括一個a/d轉(zhuǎn)換器，用于將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出，例如將電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。

所述微處理器6根據(jù)預處理電路轉(zhuǎn)換后的感應信號獲得碳氫類可燃氣體的濃度。

作為優(yōu)選的實施方式，每個鉑傳感器(s1、s2、s3、s4...s8)的電路相對獨立，并外接到其對應的預處理電路中，將輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成微處理器6可直接處理的數(shù)字信號。

本實施例中使用的鉑傳感器是一種催化型敏感傳感器，當可燃氣體進入傳感器時，在鉑絲表面引起氧化反應，其產(chǎn)生的熱量使鉑絲的溫度升高，而鉑絲的電阻率便發(fā)生變化，從而實現(xiàn)檢測甲烷(ch4)、乙烷(c2h6)、丙烷(c3h8)、丁烷(c4h10)、乙烯(c2h4)、丙烯(c3h6)、丁烯(c4h8)、乙炔(c2h2)、丙炔(c3h4)、丁炔(c4h6)等揮發(fā)性可燃性氣體，其性能穩(wěn)定可靠。

如圖5，每個鉑傳感器的電路包括一鉑傳感器、一可調(diào)電阻rc以及一恒定直流電源vdc，恒定直流電源vdc例如5v或3.3v，鉑傳感器(s1、s2、s3、s4...s8)、可調(diào)電阻rc及恒定直流電源vdc形成串聯(lián)回路，所述預處理電路外接至所述可調(diào)電阻rc的兩端，用于將可調(diào)電阻分壓vout轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出。

前述恒定直流電源可以采用可充電電池，例如鋰離子電池、鋰聚合物電池、鎳氫電池等等。

結合圖2，所述控制柜包括處理器以及分別連接到處理器的控制開關與顯示面板單元、gps定位器、無線收發(fā)器、天線、存儲器以及散熱風機，還包括一為控制柜提供電源供應的電源組件，電源組件具有多組可充電的電池組以及穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路連接到處理器，處理器經(jīng)由數(shù)據(jù)線連接到可燃性氣體監(jiān)測平臺的微處理器實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互；gps定位器用于獲取地理位置信息；無線收發(fā)器與天線連接，用于將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送到聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測中心；散熱風機，尤其優(yōu)選軸流風機，用于根據(jù)控制開關與顯示面板單元的指令啟動進行吹風散熱；存儲器用于臨時存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)。

結合圖1，行走機構還具有一個支架，優(yōu)選為z字形構造，其定義了一第一平臺102、第二平臺104以及位于第一平臺與第二平臺之間的連接部101，該連接部101分別連接所述第一平臺102和第二平臺104并緊固第一平臺102與第二平臺104。如此以在兩個平臺與連接部之間形成穩(wěn)固的連接，當連接部被安裝到行走機構上時，可以保證設置在連個平臺上的激光發(fā)射組件110和ccd攝像裝置120的位置相對穩(wěn)定不變，從而盡可能地減小和消除系統(tǒng)誤差。

兩個激光發(fā)射組件110，用于向地表發(fā)射扇形激光，這些形成的激光標線可相互拼接，形成一個足夠長的激光標線以方便測量。

本例中，兩個激光發(fā)射組件110間隔地安裝形成扇形分布，其后端匯聚于一點，該兩個激光發(fā)射組件110在該第一平臺上102的安裝位置使其形成光軸共面。如此，以利于由這些激光發(fā)射組件110發(fā)射扇形激光在管廊地表上形成的激光標線相互拼接，適于檢測的短距離范圍內(nèi)形成一個足夠長的激光標線。

這些激光發(fā)射組件110，位于第一平臺102上。每個激光發(fā)射組件110，具有一電源接口以及一同步控制信號接口，當然還包括一朝向路面的激光出射端。通過前述同步控制信號接口接收用于控制使得激光發(fā)射組件發(fā)射扇形激光的信號。

ccd攝像裝置120，位于第二平臺104上，其鏡頭朝向地表用于采集所述激光發(fā)射組件110發(fā)射出的扇形激光所形成的激光標線。

這些ccd攝像裝置120，具有一電源接口以及一圖像數(shù)據(jù)傳輸和/或控制接口。圖像數(shù)據(jù)傳輸和/或控制接口被設置用于接收對ccd攝像裝置進行攝像/拍照的控制信號和/或用于傳輸該ccd攝像裝置120所獲取的圖像數(shù)據(jù)。

結合圖1所示，激光發(fā)射組件110在所述第一平臺102上朝向管廊地表傾斜使得由該激光發(fā)射組件發(fā)射的扇形激光與管廊地表形成一投射角α的角度值大致在12°到45°。

優(yōu)選地，第一平臺102、第二平臺104與連接部101呈一體成型構造。如此以在兩個平臺與連接部之間形成穩(wěn)固的連接。

優(yōu)選地，所述ccd攝像裝置的鏡頭朝向管廊地表并且其光軸與地表垂直，且視角大于等50度。

作為可選的實施方式，可燃性氣體監(jiān)測平臺的外殼1上還安裝有一顯示單元20，例如led顯示器或lcd顯示器，與所述微處理器6連接，用于顯示平臺工作狀態(tài)與結果。

優(yōu)選地，電機為步進電機，并且在行走輪上安裝有輪速傳感器。

所述微處理器6可以是基于單片機、fpga或者dsp實現(xiàn)。

控制柜內(nèi)的無線收發(fā)器包括基于ieee標準的4g無線通訊芯片。

如此，采用本發(fā)明的綜合檢測機器人不僅僅可以實時地采集和判斷可燃性氣體，還可以同步地進行實地的管廊地表情況采集，綜合判定當時當?shù)氐目扇夹詺怏w產(chǎn)生、泄露以及其對地表所產(chǎn)生的影響，實現(xiàn)精確精準判斷和檢測。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當視權利要求書所界定者為準。