基本信息
- 项目名称：
- 环境监测评估与污染源定位室内巡逻机器人
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 现代人的一生有80%的时间在室内度过，室内空气质量问题日趋严重，安全隐患令人担忧，故对室内环境的研究具有迫切意义。目前，我国环境监测设备满足不了实际工作中的需要。本项目针对室内环境传统检测方法效率低，实时性差，监测内容单一等问题，设计一款集环境质量评价和部分污染源定位为一体的室内环境监测机器人，实现十项参数的动态测量、实时分析，污染源的准确定位，人机交互。适用于新居环境检测行业和无人值守的室内。
- 详细介绍：
- 现代都市生活使得人的一生有80%的时间在室内度过，室内的声、光、热环境以及室内空气品质等方面都将对人的身心健康、舒适度工作效率产生直接影响；另一方面，在无人职守的室内场合，安全隐患令人担忧，所以对室内环境的研究具有迫切意义。然而，现有监测仪因内容单一、自动化程度不高等原因无法满足当前社会的需求。 针对上述背景技术中的不足，本项目提供了一种可实现定位和综合评估的室内环境监测机器人。其采用两轮驱动式小车作为运动机构，实现了自由移动、自动躲避障碍、定时自动巡逻及充电等功能。其主要用于监测日常公共场所中可吸入颗粒物、CO2、SO2、甲醛、甲烷、温度、相对湿度、CO、火焰、地面积水参数，实现动态测量、实时分析，根据测量结果做出综合评估，显示各监测参数和当前的舒适度值，并在某些测量值超标时进行提示。提供ARM系统的触屏以显示机器人当前位置，实时监测室内各环境参数，自动定位至污染源，同时带有时钟显示和时间设置功能，实现了良好的人机交互。该项目是集自动监测和反馈为一体的室内环境监测机器人，具有智能化、操作方便、可移动、自动化程度高、定位准确等特点。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计、发明的目的：我国室内环境污染事例逐年上升，火灾等安全事例也逐年增加。现有产品不满足市场需求。 基本思路：采用两轮驱动式小车作为运动机构，实现了自由移动、自动躲避障碍、定时自动巡逻及充电等功能。其主要用于监测日常公共场所中可吸入颗粒物、CO2、SO2、甲醛、甲烷、温度、相对湿度、CO、火焰、地面积水参数，根据测量结果做出综合评估，显示各监测参数和当前的舒适度值，并在某些测量值超标时进行提示。提供ARM系统的触屏以显示机器人当前位置，自动定位至污染源。 创新点：（1）集成10项指标，同时监测室内空气质量与安全隐患;（2）基于舒适度的环境质量综合评价 ;（3）动态巡逻，监测区域广&污染源定位。 技术关键（1）控制模块。（2）定位模块。（3）人体感应模块。（4）检测模块。（5）避障模块。（6）人机交互模块。（7）污染源定位模块。 （8）机器人自动充电模块（此功能为扩展）。主要技术指标（1）可吸入颗粒数测量：0.001-10mg/m3，分辨力：0.001 mg/m3；（2）甲醛测量：测量范围0-15ppm，分辨力0.01ppm；（3）甲烷测量：测量范围 0-300ppm，分辨力1ppm；（4）CO测量：测量范围0-80ppm，分辨力1ppm；（5）CO2测量：测量范围0-2500ppm，分辨力1ppm；（6）SO2测量：测量范围0-20ppm，分辨力0.1ppm；（7）温度测量：测量范围-25℃-45℃，分辨力0.2℃；（8）相对湿度：0%-95%。
科学性、先进性
- 目前我国室内环境检测仪的占有率不足30%，国产仪器中还没有能对环境质量综合评估的仪器，且人工检测效率低、实时性差、监测内容单一。而本项目设计的集环境质量评价和部分污染源定位为一体的室内环境监测机器人，具有监测参数多样化，综合评估室内环境，污染源定位准确等特点，弥补了市场的空缺。 本项目采用机器人作为运动机构，实现了自动巡逻监测、综合评估和污染源定位等功能。其主要用于监测可吸入颗粒物、CO2、SO2、甲醛、甲烷、温度、相对湿度、CO、火焰、地面积水参数，实现动态测量、实时分析。具体技术提高如下：（1）多参数检测。（2）综合评估。（3）污染源定位。
获奖情况及鉴定结果
- 1.获得专利： （1）专利名称：一种室内环境监测系统 实用新型 申请号：2010 2 0257851.1 申请时间：2010年07月13日 专利号：ZL 2010 2 0257851.1 批准时间：2011年01月19日 （2）专利名称：室内环境监测系统 发明 申请号：2010 1 0225998.7 申请时间：2010年07月13日 2．计算机软件著作权登记证书： 软件名称：多功能室内环境自动监测系统V1.0 登记号：2011SR001811 批准时间：2011年01月13日
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 与相关单位共同生产并推广
作品可展示的形式
- 实物、产品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： 1.操作前，检查其底部是否异物，防止仪器异常卡机；2.打开电源，按下开机键； 3.机器人使用完毕后，关掉开关，断开电源；4.清理机器人底部及轮胎，保证无积水和其他异物。 技术特点和优势： （1）可制定有效的监测模式；（2）能时刻记录监测情况；（3）可确定最佳的监测路径；（4）自行摆脱障碍；（5）PTB201GSM模块和上位机ARM系统，通过程序控制设计智能彩屏显示；扩展功能（1）自动回充电功能；（2）电器控制。 适应范围及推广前景： 其主要用于监测日常公共场所中可吸入颗粒物、CO2、SO2、甲醛、甲烷、温度、相对湿度、CO、火焰、地面积水等参数。市场分析和经济效益预测： 本作品适用于高收入家庭、新居环境服务行业和无人值守的室内环境。因此具有趣味性的多参数室内环境自动监测仪的研制，兼具了现实意义和经济意义。
同类课题研究水平概述
- 患境与污染源监测仪器及自动监测系统既是获取环境信息的源头, 又是环境质量评价、环境监控及环境科学管理的手段。为了对环境质量和生态环境进行实时准确的监测, 并对污染源及其治理进行监督监测, 迫切需要大量的现代化环境监测分析仪器, 特别是优质的自动监测分析系统和污染源实时连续监测系统。当今世界先进国家在制定高新技术发展战略时, 始终把环境监测分析仪器列为优先发展项目, 在财政和产业政策方面给予重点支持, 以保证环境监测分析仪器的研究、开发和产业化生产。(1)国外研究现状 采用科学的办法对待室内空气问题的历史至少可以追溯到20世纪上半叶，1939年美国成立了工业卫生协会（AIHA）。对非生产场所的关注始于20世纪60年代的北欧和北美，正是在那个时期提出了室内空气质量（IAQ）的概念。也正是那时逐渐出现了“病态建筑综合症（SBS）”和“军团病”等新问题和概念。人们逐渐发现室内空气污染与哮喘和肺癌等疾病的发病率的上升有着密切关系，并注意到室内环境质量不一定比室外好，甚至比室外更糟。 随着对于室内空气污染问题认识的不断深化，室内环境作为卫生和环境科学的重要组成部分越来越受到重视。一批专门从事室内环境检测、宣传教育、学术研究和学术交互、咨询和评估的机构开始形成。 到目前为止，欧美各发达国家，亚洲的日本、韩国，以及世界卫生组织已建立比较完善的室内环境法规。室内环境的检测仪器发展迅速，也已有产品实现了将多参数实现在同一台仪器上。对于空气和废气自动检测系统，瑞典OPSIS公司，美国TE公司，法国ESA公司的基于差分光谱法原理的设备来代替二氧化硫抽样等参数的检测，只有一台设备能分时测量三种以上的参数[3]。 (2)国内研究现状 一方面，国产专用监测仪、采样器数量上占有优势，基本可用，但附加值低。高质量的分析仪、专用监测仪器和自动监测系统多是国外引进的，因此国产仪器占有的份额很小 [4]。而且，评价空气污染状况一向是以监测站设置在室外的监测仪器所获得的结果为依据[7]。 另一方面，常见的诸如有害气体、温度、湿度、可吸入粉尘等室内监测，消费者仍旧只能通过购买多种专项产品来达到监测室内环境质量的需求。
