嗅視覺信息融合及移動機器人在氣體泄漏源搜尋中的應用.pdf

1、有害/有毒氣體的泄漏會影響生態(tài)環(huán)境，同時也會給人類生活帶來很多不便。尤其是在工業(yè)建設(shè)過程中，一些化學品的泄漏會造成爆炸、火災等事故。在破壞周圍環(huán)境的同時，也會造成嚴重的經(jīng)濟損失。故對氣體泄漏源擴散過程中氣體煙羽的發(fā)現(xiàn)、跟蹤以及泄漏源定位研究具有重大意義。
　　本文的主要工作是進行氣體/氣味泄漏源的搜尋工作，在總結(jié)先前專家研究成果的基礎(chǔ)上進一步分析了氣體泄漏的任務(wù)環(huán)境，在氣體/氣味源搜查工作中引入多傳感器信息融合技術(shù)。本論文探討的實

2、質(zhì)分為如下四個方面。
　　首先，詳細分析并對比了幾種常見的煙羽模型，但由于在實驗環(huán)境中很難控制風速和氣味的分布情況，故采用CFD軟件建立了一個接近真實環(huán)境的煙羽模型，在Gambit軟件中建立了室內(nèi)通風環(huán)境下的煙羽模型并網(wǎng)格劃分，并且采用Fluent流體力學軟件計算流體的運動過程。該實驗環(huán)境在實際應用中具有真實性，對煙羽環(huán)境下進行泄漏源搜查的探討有現(xiàn)實意義。針對上述仿真實驗結(jié)果，分別分析了泄漏口直徑的大小、障礙物的位置以及泄漏口的位

3、置對室內(nèi)通風環(huán)境下CO氣體分子濃度分布的影響，結(jié)果表明，在擴散穩(wěn)定時CO氣體濃度分子會呈煙羽分布，在有阻礙的情況下會沿著障礙物堆積形成煙團。實驗結(jié)果有利于快速地發(fā)現(xiàn)煙羽并找出疑似泄漏源的位置，增加搜尋效率。其次，在嗅覺傳感方面，采用有源內(nèi)腔式激光氣體傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于獲取氣體的種類與濃度信息，在視覺傳感器方面，采用魚眼鏡頭獲取實驗環(huán)境的全景信息，并且分析了履帶式移動機器人動力學模型。然后，分別采用機器視覺、機器嗅覺、以及無線傳感器的方