本發(fā)明涉及有毒有害氣體監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種垃圾填埋場有毒有害氣體監(jiān)測專用機器人與控制信息系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平日益提高,城市人口的不斷增長，城市生活垃圾越來越多，為了防止垃圾對環(huán)境造成污染，必須對垃圾進(jìn)行處理。長期以來生活垃圾處理絕大多數(shù)采用簡單填埋，而垃圾的成分十分復(fù)雜，填埋后經(jīng)過缺氧、發(fā)酵等反應(yīng)，產(chǎn)生的滲瀝液是成分最復(fù)雜最難處理的污水。一個未經(jīng)無害化處理的垃圾場，成為一個長期的污染源，嚴(yán)重污染地下水。垃圾產(chǎn)生的有害氣體直接排放，污染空氣，嚴(yán)重影響周圍環(huán)境。垃圾中產(chǎn)生的沼氣由于未經(jīng)疏導(dǎo)處理，橫空遷移，當(dāng)濃度達(dá)到5-15%，致使垃圾造成爆炸自焚，這種現(xiàn)象在為數(shù)不少的垃圾填埋場都曾發(fā)生過。

垃圾填埋場開挖作業(yè)現(xiàn)場污染物的濃度受環(huán)境氣象條件，如溫度、濕度、風(fēng)力及風(fēng)向的影響很大。溫度低時（冬天），開挖作業(yè)現(xiàn)場氣體污染物揮發(fā)較慢，瞬時濃度偏低；溫度高時（夏天），開挖作業(yè)現(xiàn)場氣體污染物揮發(fā)較快，瞬時濃度偏高。氣象條件有利于污染物擴(kuò)散時（氣壓高、濕度小、風(fēng)力大），作業(yè)現(xiàn)場氣體污染區(qū)擴(kuò)散較快，監(jiān)測到的氣體濃度相對較低；氣象條件不利于污染物擴(kuò)散時（低氣壓、濕度大、風(fēng)力?。?，作業(yè)現(xiàn)場氣體污染物擴(kuò)散較慢，監(jiān)測到的氣體濃度相對較高高。同時，風(fēng)力較大時，污染物的擴(kuò)散方向受風(fēng)向的影響，下風(fēng)向污染物濃度偏高。

參考國家或行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范等涉及到的監(jiān)測項目：

（1）《生活垃圾衛(wèi)生填埋場環(huán)境監(jiān)測技術(shù)要求》（gb/t18772-2008）大氣污染物監(jiān)測項目：包括臭氣濃度、甲烷、總懸浮顆粒物、硫化氫、氨氣、甲硫醇、氮氧化物。填埋氣體監(jiān)測項目：包括甲烷、二氧化碳、氧氣、硫化氫、氨氣。

（2）《生活垃圾填埋場環(huán)境監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（cj/t3037-1995）

大氣污染物監(jiān)測項目：包括總懸浮顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、甲烷氣、硫化氫、臭級、氨氣。

（3）《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（gb14554-93）氨氣、三甲胺、硫化氫、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳、苯乙烯、臭氣濃度。

一種用于檢測垃圾填埋場有毒有害氣體檢測機器人和控制信息系統(tǒng)亟待需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種垃圾填埋場有毒有害氣體監(jiān)測專用機器人與控制信息系統(tǒng)。其主要目的在于難以有效監(jiān)測在開挖的垃圾填埋場有毒有害氣體以保證安全開挖的缺陷。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種垃圾填埋場有毒有害氣體監(jiān)測專用機器人與控制信息系統(tǒng)，包括機器人、多功能監(jiān)測系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心；

所述機器人包括履帶行走基座與連接在履帶行走基座上的機械臂，機械臂末端連接有多功能快換終端；

所述多功能監(jiān)測系統(tǒng)包括機械臂端監(jiān)測大模塊、基座端監(jiān)測大模塊和數(shù)據(jù)采集及傳輸大模塊；所述機械臂端監(jiān)測大模塊包括集成在多功能快換終端上的風(fēng)向監(jiān)測模塊、風(fēng)速監(jiān)測模塊、臭氣濃度監(jiān)測模塊、可燃?xì)怏w監(jiān)測模塊、第一有毒氣體監(jiān)測模塊和可gps定位的視覺攝錄裝置；所述基座端監(jiān)測大模塊包括安裝在基座上的大氣壓監(jiān)測模塊、溫濕度監(jiān)測模塊、火焰探測模塊和第二有毒氣體監(jiān)測模塊；所述數(shù)據(jù)采集及傳輸大模塊包括安裝在基座上的車載數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程傳輸模塊、電源適配器、車載嵌入式工控機和機器人本體小屏顯示模塊；機械臂端監(jiān)測大模塊和基座端監(jiān)測大模塊的數(shù)據(jù)輸出端均與數(shù)據(jù)采集及傳輸大模塊的數(shù)據(jù)輸入端連接；機械臂端監(jiān)測大模塊和基座端監(jiān)測大模塊的電源輸入端均與數(shù)據(jù)采集及傳輸大模塊的電源輸出端連接；

所述遠(yuǎn)程監(jiān)控中心包括工控機、模塊集成與控制平臺、報警及語音提示模塊和終端顯示大屏；所述工控機內(nèi)置有g(shù)prs+gps接收模塊、物理信息存儲矩陣、多種類監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件、應(yīng)急處理預(yù)案設(shè)計及編程、人機界面設(shè)計編程和人工智能軟件編程；所述模塊集成與控制平臺內(nèi)置有和數(shù)據(jù)記錄與回放分析軟件；所述報警及語音提示模塊包括聲光報警器和語音提示器；工控機與模塊集成與控制平臺通訊連接，模塊集成與控制平臺的輸出端與報警及語音提示模塊以及終端顯示大屏的輸入端連接；

所述多功能監(jiān)測系統(tǒng)連接在機器人上，多功能監(jiān)測系統(tǒng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心無線連接。

所述機器人表面均由耐有毒有害氣體腐蝕材料制成，同時施有防漏電、防潮、防塵、防觸電保護(hù)和防凍防結(jié)冰措施。

所述履帶行走基座最大移動速度不小于0.6m/s；機械臂移動速度不低于履帶行走基座的移動速度。

所述機械臂垂直伸展高度為4m；機器臂彎折至水平地面，末端部距履帶行走基座近端部距離不小于1m；機械臂上與多功能快換終端的接口內(nèi)設(shè)有內(nèi)徑尺寸不小于φ32mm的數(shù)據(jù)線及電源線通道與內(nèi)徑尺寸不小于φ40mm的預(yù)留通道，接口的尺寸均為φ100mm。

所述多功能快換終端整體呈正方體包括硬件集成、電源供電裝置、數(shù)據(jù)線和快換接頭；所述硬件集成包括安裝在頂部的風(fēng)向監(jiān)測模塊和風(fēng)速監(jiān)測模塊，安裝在側(cè)面的臭氣濃度監(jiān)測模塊、可燃?xì)怏w監(jiān)測模塊和第一有毒氣體監(jiān)測模塊，安裝在前端的可gps定位的視覺攝錄裝置，置于后端的快換接頭；電源供電裝置的電源輸入線端與數(shù)據(jù)線處于快換接頭開設(shè)的接口處。

所述第一有毒氣體監(jiān)測模塊監(jiān)測氣體為：h2s和nh3。

所述基座端監(jiān)測大模塊和數(shù)據(jù)采集及傳輸大模塊集成在一起整體呈長方體，包括安裝在頂部的大氣壓監(jiān)測模塊和溫濕度監(jiān)測模塊，安裝在前側(cè)的火焰探測模塊和第二有毒氣體監(jiān)測模塊，安裝在右側(cè)上方的機器人本體小屏顯示模塊，安裝在右側(cè)下方的車載嵌入式工控機，安裝在內(nèi)部的車載數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程傳輸模塊、電源適配器。

所述第二有毒氣體監(jiān)測模塊監(jiān)測氣體為：co和so2。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:

1.可監(jiān)測垃圾填埋場的各類有毒有害氣體、火焰監(jiān)測、氣象條件和視覺攝錄，對環(huán)境因素掌控全面。

2.采用履帶車與機械臂的方式，可行走監(jiān)測平面范圍廣，可定點監(jiān)測三維空間范圍大。

3.采用多功能快換終端，安裝、維修和換新更為便捷，保證機器人的工作可靠性。

4.采用遠(yuǎn)程監(jiān)控的模式，既安全又便捷。實時掌控垃圾填埋場動態(tài)，同時還有報警裝置，確保垃圾填埋場上的安全作業(yè)。

5.機器人可以自動運行，也可啟動手動遠(yuǎn)程操作，可應(yīng)對復(fù)雜情況與緊急情形。

附圖說明

圖1為本發(fā)明機器人示意圖包含機器人和多功能監(jiān)測系統(tǒng)示意圖。

圖2為本發(fā)明遠(yuǎn)程監(jiān)控中心示意圖。

圖3為本發(fā)明機械臂端監(jiān)測大模塊示意圖。

圖4為本發(fā)明基座端監(jiān)測大模塊示意圖。

圖5為本發(fā)明功能流程示意圖。

圖1至圖4中：1機器人，2多功能監(jiān)測系統(tǒng)，3遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，4履帶行走基座，5機械臂，6多功能快換終端，7風(fēng)向監(jiān)測模塊，8風(fēng)速監(jiān)測模塊，9臭氣濃度監(jiān)測模塊，10可燃?xì)怏w監(jiān)測模塊，11第一有毒氣體監(jiān)測模塊，12可gps定位的視覺攝錄裝置，13大氣壓監(jiān)測模塊，14溫濕度監(jiān)測模塊，15火焰探測模塊，16第二有毒氣體監(jiān)測模塊，17車載數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程傳輸模塊，18電源適配器，19車載嵌入式工控機，20機器人本體小屏顯示模塊，21工控機，22模塊集成與控制平臺，23報警及語音提示模塊，24終端顯示大屏，25快換接頭，26聲光報警器，27語音提示器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖1至附圖5對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

一種垃圾填埋場有毒有害氣體監(jiān)測專用機器人與控制信息系統(tǒng)，包括機器人1、多功能監(jiān)測系統(tǒng)2和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心3；

機器人1包括履帶行走基座4與連接在履帶行走基座4上的機械臂5，機械臂5末端連接有多功能快換終端6；

多功能監(jiān)測系統(tǒng)2包括機械臂端監(jiān)測大模塊、基座端監(jiān)測大模塊和數(shù)據(jù)采集及傳輸大模塊；所述機械臂端監(jiān)測大模塊包括集成在多功能快換終端6上的風(fēng)向監(jiān)測模塊7、風(fēng)速監(jiān)測模塊8、臭氣濃度監(jiān)測模塊9、可燃?xì)怏w監(jiān)測模塊10、第一有毒氣體監(jiān)測模塊11和可gps定位的視覺攝錄裝置12；所述基座端監(jiān)測大模塊包括安裝在基座上的大氣壓監(jiān)測模塊13、溫濕度監(jiān)測模塊14、火焰探測模塊15和第二有毒氣體監(jiān)測模塊16；所述數(shù)據(jù)采集及傳輸大模塊包括安裝在基座上的車載數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程傳輸模塊17、電源適配器18、車載嵌入式工控機19和機器人本體小屏顯示模塊20；機械臂端監(jiān)測大模塊和基座端監(jiān)測大模塊的數(shù)據(jù)輸出端均與數(shù)據(jù)采集及傳輸大模塊的數(shù)據(jù)輸入端連接；機械臂端監(jiān)測大模塊和基座端監(jiān)測大模塊的電源輸入端均與數(shù)據(jù)采集及傳輸大模塊的電源輸出端連接；

遠(yuǎn)程監(jiān)控中心3包括工控機21、模塊集成與控制平臺22、報警及語音提示模塊23和終端顯示大屏24；所述工控機內(nèi)置有g(shù)prs+gps接收模塊、物理信息存儲矩陣、多種類監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件、應(yīng)急處理預(yù)案設(shè)計及編程、人機界面設(shè)計編程和人工智能軟件編程；所述模塊集成與控制平臺內(nèi)置有和數(shù)據(jù)記錄與回放分析軟件；所述報警及語音提示模塊23包括聲光報警器26和語音提示器27；工控機21與模塊集成與控制平臺22通訊連接，模塊集成與控制平臺22的輸出端與報警及語音提示模塊23以及終端顯示大屏24的輸入端連接；

多功能監(jiān)測系統(tǒng)2連接在機器人1上，多功能監(jiān)測系統(tǒng)2與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心3無線連接。

機器人1表面均由耐有毒有害氣體腐蝕材料制成，同時施有防漏電、防潮、防塵、防觸電保護(hù)和防凍防結(jié)冰措施。

履帶行走基座4最大移動速度不小于0.6m/s；機械臂5移動速度不低于履帶行走基座的移動速度。

機械臂5垂直伸展高度為4m；機器臂5彎折至水平地面，末端部距履帶行走基座4近端部距離不小于1m；機械臂5上與多功能快換終端6的接口內(nèi)設(shè)有內(nèi)徑尺寸不小于φ32mm的數(shù)據(jù)線及電源線通道與內(nèi)徑尺寸不小于φ40mm的預(yù)留通道，接口的尺寸均為φ100mm。

多功能快換終端6整體呈正方體包括硬件集成、電源供電裝置、數(shù)據(jù)線和快換接頭25；所述硬件集成包括安裝在頂部的風(fēng)向監(jiān)測模塊7和風(fēng)速監(jiān)測模塊8，安裝在側(cè)面的臭氣濃度監(jiān)測模塊9、可燃?xì)怏w監(jiān)測模塊10和第一有毒氣體監(jiān)測模塊11，安裝在前端的可gps定位的視覺攝錄裝置12，置于后端的快換接頭25；電源供電裝置的電源輸入線端與數(shù)據(jù)線處于快換接頭開設(shè)的接口處。

第一有毒氣體監(jiān)測模塊11監(jiān)測氣體為：h2s和nh3。

基座端監(jiān)測大模塊和數(shù)據(jù)采集及傳輸大模塊集成在一起整體呈長方體，包括安裝在頂部的大氣壓監(jiān)測模塊13和溫濕度監(jiān)測模塊14，安裝在前側(cè)的火焰探測模塊15和第二有毒氣體監(jiān)測模塊16，安裝在右側(cè)上方的機器人本體小屏顯示模塊20，安裝在右側(cè)下方的車載嵌入式工控機19，安裝在內(nèi)部的車載數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程傳輸模塊17、電源適配器18。

第二有毒氣體監(jiān)測模塊16監(jiān)測氣體為：co和so2。

根據(jù)監(jiān)控對象的不同危險水平分別設(shè)置一、二兩級報警。

1）可燃?xì)怏w監(jiān)測模塊10報警限值：一級報警設(shè)定值小于或等于25%爆炸下限；二級報警設(shè)定值小于或等于50%爆炸下限。

2）第一有毒氣體監(jiān)測模塊11與第二有毒氣體監(jiān)測模塊16報警限值：一級報警設(shè)定值宜小于或等于100%最高允許濃度/短時間允許接觸濃度；二級報警設(shè)定值不得超過10%直接致害濃度。

3）火焰探測模塊15報警限值：出現(xiàn)微小火焰直接發(fā)出二級報警。

當(dāng)恢復(fù)到正常水平，停止報警。

緊急情形一：監(jiān)測發(fā)現(xiàn)層間氣氣體濃度超出限值時

應(yīng)急方案：

1.改變開挖區(qū)域。

2.暫停作業(yè)。

緊急情形二：一級報警

應(yīng)急方案：

1.減慢開挖速度。

2.對惡臭氣體進(jìn)行噴淋（有條件時）。

緊急情形三：二級報警

應(yīng)急方案：

1.改變開挖地點（通常限于在開挖區(qū)域之內(nèi)改變開挖地點）。

2.暫停作業(yè)，操作人員暫離作業(yè)現(xiàn)場。

實施過程：

1）未作業(yè)期間，機器人1和多功能監(jiān)測模塊2位于就位區(qū)域，處于就緒狀態(tài)。首先，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心3內(nèi)向機器人1發(fā)出啟動監(jiān)測任務(wù)信號指令，機器人1接到指令后由就位區(qū)域行駛至待監(jiān)測區(qū)域（已開挖區(qū)域或正在開挖區(qū)域）；

2）機器人1到達(dá)指定區(qū)域后，伸展其折疊機械臂5至指定三維空間坐標(biāo)點（可覆蓋60m×50m×4m開挖單元內(nèi)任意點位），機器人1就位后反饋遠(yuǎn)程監(jiān)控中心3就緒信號，由遠(yuǎn)程監(jiān)控中心3向多功能監(jiān)測系統(tǒng)2發(fā)布指令，啟動多功能監(jiān)測系統(tǒng)2按照任務(wù)指示的監(jiān)測對象、監(jiān)測頻率等具體監(jiān)測要求進(jìn)行在線實時監(jiān)測，并將測定結(jié)果實時遠(yuǎn)程傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心3，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心3對接收到的監(jiān)測信號進(jìn)行處理，將處理結(jié)果可視化顯示于遠(yuǎn)程監(jiān)控中心3的終端顯示大屏24，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心3依據(jù)處理結(jié)果進(jìn)一步反饋機器人1、多功能監(jiān)測系統(tǒng)2，指示下一步監(jiān)測任務(wù)，對于異常情況，發(fā)出系統(tǒng)報警、啟動應(yīng)急方案。

3）機器人1、多功能監(jiān)測系統(tǒng)2執(zhí)行完所有任務(wù)指令后，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心3向其發(fā)出歸位指令，多功能監(jiān)測系統(tǒng)2所有狀態(tài)恢復(fù)初始，機器人1的機械臂5恢復(fù)折疊狀態(tài)，并返回就位區(qū)域，隨時等待新的任務(wù)指令。

上述僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的設(shè)計構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對發(fā)明進(jìn)行非實質(zhì)性的改動，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)范圍的行為。