化工厂气体泄漏自主巡检系统的设计与实现

发布时间：2017-09-30 05:06

  本文关键词：化工厂气体泄漏自主巡检系统的设计与实现

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【摘要】：机器人作为人工智能技术发展的产物,已经被广泛地应用在各个领域。其中移动机器人技术的快速发展极大地促进了现代生产和生活的自动化和智能化。轮式机器人属于移动机器人,具有结构简单、运动灵活、操作方便等特点,尤其可以应用于人类无法到达的工作环境。化工厂环境复杂,其中有毒有害气体的泄漏检测是化工厂巡检的重要任务之一。常规人工巡视的方式需要依靠巡检人员的感官和经验,准确性不高；而且有毒有害气体容易威胁到巡检人员的健康甚至生命安全。采用机器人自主巡检则避免了上述问题。机器人巡检结合了单片机控制技术、无线通讯技术、视频监控技术、网络通讯技术等技术,可以实现对现场设备的自主巡检,方便监控人员及时采取有效措施应对紧急事故,同时更好地保障了巡检人员的健康及生命安全。本文以大功率六轮车底盘为研究平台,设计了化工厂智能小车自主巡检系统,实现了化工厂现场环境中气体浓度、移动物体的有效监控。自主巡检系统的设计由硬件系统的搭建、软件程序的设计以及实验测试三部分组成。其中硬件系统包括控制器、传感器、无线通讯模块、网络摄像头、电源、小车。软件部分设计了上位机控制界面,编写了下位机程序。采用Visual Basic 6.0界面设计软件进行了PC控制界面的设计,实现了对小车运动的控制、现场气体浓度的记录显示及变化曲线绘制;在Arduino IDE中编写了下位机控制程序,实现了小车的运动、传感器检测并返回数据；同时利用网络摄像头对现场进行视频监控。经实验调试,所设计的系统能够通过无线数传模块接收上位机的控制指令,传回传感器检测的数据信息,并且能够利用WiFi通过网络摄像头对现场进行视频监控。该系统能够实现针对化工厂气体泄漏情况的巡检检测和远程监控功能。
【关键词】：气体泄漏 自主巡检 智能小车 Arduino Visual Basic 6.0
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ086.2;TP274.4
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 课题研究的背景及意义15-16
• 1.1.1 课题研究的背景15-16
• 1.1.2 课题研究的意义16
• 1.2 巡检系统现状16-19
• 1.2.1 巡检系统发展简介16-17
• 1.2.2 机器人巡检17-19
• 1.3 论文主要研究内容及论文结构安排19-21
• 第二章 自主巡检系统整体方案介绍21-25
• 2.1 自主巡检系统功能分析21
• 2.2 自主巡检系统功能对各组成部分的要求21-22
• 2.2.1 系统对小车的要求21
• 2.2.2 系统对控制器的要求21-22
• 2.2.3 系统对传感器的要求22
• 2.2.4 系统对人机界面的要求22
• 2.3 自主巡检系统整体方案22-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 自主巡检系统硬件搭建25-35
• 3.1 自主巡检系统概述25
• 3.2 自主巡检系统硬件组成25-33
• 3.2.1 控制器模块25-27
• 3.2.2 传感器模块27-28
• 3.2.2.1 超声波测距模组27
• 3.2.2.2 红外传感器27-28
• 3.2.2.3 气体传感器28
• 3.2.3 无线数传模块28-30
• 3.2.4 网络摄像头30-32
• 3.2.5 蜂鸣器32-33
• 3.2.6 六轮车底盘33
• 3.3 硬件系统搭建33-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第四章 自主巡检系统软件设计35-49
• 4.1 自主巡检系统软件设计概述35
• 4.2 系统程序设计整体方案35-36
• 4.3 自主巡检系统上位机程序设计36-40
• 4.3.1 VB与串口通信36-37
• 4.3.2 上位机控制界面设计37-40
• 4.4 自主巡检系统程序设计40-47
• 4.4.1 Arduino平台介绍40
• 4.4.2 避障程序40-45
• 4.4.2.1 相关技术简介40-41
• 4.4.2.2 避障程序设计41-44
• 4.4.2.3 避障过程演示44-45
• 4.4.3 气体检测程序45-46
• 4.4.4 视频采集46-47
• 4.5 本章小结47-49
• 第五章 自主巡检系统实验测试49-53
• 5.1 实验测试概述49
• 5.2 实验测试49-52
• 5.2.1 避障测试49-51
• 5.2.2 气体检测测试51-52
• 5.3 本章小结52-53
• 第六章 总结与展望53-55
• 6.1 总结53
• 6.2 展望53-55
• 参考文献55-59
• 附录1 自主避障程序59-61
• 附录2 避障演示程序61-63
• 附录3 气体检测程序63-67
• 致谢67-69
• 研究成果及发表的学术论文69-71
• 作者和导师简介71-72
• 附件72-73

【参考文献】

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本文编号：946280