【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境监测领域，特别地涉及一种自动化检测室内环境参数的移动监测平台及方法。
技术介绍
1、伴随着世界经济和科技的高速发展，人们的生活水平有了显著提高，但同时带来的特别是气体环境污染问题也越来越受到人们的重视，比如大气中的二氧化碳（co2）等温室气体、天然气中的一氧化碳（co）等有毒有害气体时刻在威胁着人们的健康，同时室内环境的温度、湿度等因素也影响着家居和办公的舒适度。因此，自动化检测室内环境参数的智能家居和智能楼宇越来越受到人们的关注，在人们日常生活和工作过程中，实时监测室内环境中温度、湿度、一氧化碳、二氧化碳四大环境要素变化，预防火灾、气体泄露等事故的发生，提供一个安全、舒适、便捷的环境。
2、但是现有自动化检测室内环境参数的方案中，主要包括多点固定布置传感器和可移动机器人搭载传感器巡检两种方案。前者是根据自身经验和室内结构，在室内人工多点布置和更改不同传感器的固定位置，可能需要经过多次人工手动更改传感器采集节点的位置，增加传感器的数量，才能找到充分反映室内环境参数分布特征的传感器采集节点位置，从而导致硬件成本和时间成本上升；后者是将不同类型的传感器固定在可移动机器人上，对于特定的场景提前设定室内巡检路线和采集节点位置，因此同类型的传感器只需一个就可检测所有采集节点的某个环境参数，节省了硬件成本，但仍然需要根据自身经验、环境因素和采集数据，人工手动更改巡检路线和传感器采集节点位置，逐步优化反映室内环境参数分布特征的传感器采集节点的位置和数量，灵活性较差。
技术实现思路>
1、针对上述现有技术中的问题，本专利技术提出了一种自动化检测室内环境参数的方案，使用搭载多传感器的移动监测平台在未知的室内环境中，实现构建室内地图、巡检路径规划、自主导航以及数据采集等功能。
2、优选地，该移动监测平台整体架构由可移动平台小车、移动平台驱动模块和环境参数采集模块组成。
3、优选地，可移动平台小车采用三层设计，底层的底板上前方安装一个大扭矩转向舵机提供转向动力，后方安装两个编码器直流电机提供前进动力，中间安装电池仓放置供电电池，均通过螺钉与支架连接固定在底板上；底板侧面安装两个转向前轮和两个驱动后轮；中间层支撑板用于安装环境参数采集模块；顶层支撑板用于安装激光和视觉融合slam系统+运动控制模块。
4、优选地，环境参数采集模块结构及其功能如下：
5、温湿度传感器负责采集环境的温湿度数据；
6、co传感器负责采集环境的co浓度数据；
7、co2传感器负责采集环境的co2浓度数据；
8、存储器中负责存储各采集节点温度、湿度、co、co2等环境参数数据；
9、a/d转换模块负责将传感器采集到的模拟信号转换为微控制器单元mcu(microcontroller unit)可以处理的数字信号；
10、电源模块负责将外界供电电池的输入电压输出为3.3v、5v等模块上其他元器件稳定工作需要的电压；
11、按键模块负责微控制器单元mcu复位；
12、led模块负责提示传输信号的发送接收是否正常；
13、wifi模块负责微控制器单元mcu与上位机和物联网云平台的无线通信；
14、oled显示屏负责显示该采集节点的编号、位置、环境参数等信息。
15、优选地，激光和视觉融合slam系统+运动控制模块结构及其功能如下：
16、电源模块负责将外界供电电池的输入电压输出为3.3v、5v等模块上其他元器件稳定工作需要的电压；
17、按键模块负责微控制器单元微控制器单元mcu复位、清空存储器中室内地图等功能；
18、led模块负责提示传输信号的发送接收是否正常；
19、激光雷达负责通过发送和接收激光采集室内环境的点云信息（距离和角度）；
20、双目深度相机负责获取物体到相机的距离信息，用于实现激光和视觉融合slam(simultaneous localization and mapping)系统以及室内实时成像；
21、存储器中负责存储室内地图、采集节点位置、巡检路径等数据；
22、a/d转换模块负责将传感器采集到的模拟信号转换为微控制器单元mcu(microcontroller unit)可以处理的数字信号；
23、wifi模块负责mcu与上位机服务器的无线通信；
24、oled显示屏负责显示移动监测平台的位姿、速度、工作状态、供电电池电量等信息。
25、优选地，当移动监测平台上电后，首先读取存储器中是否已有室内地图的相关数据，从而来识别是否处于一个未知环境，决定接下来的行动是构建室内地图还是根据已有的室内地图进行巡检路径规划和自主导航。
26、优选地，若存储器没有室内地图，移动监测平台的激光和视觉融合slam系统+运动控制模块上微控制器单元mcu通过驱动激光雷达发送和接收激光采集室内环境的点云信息, 驱动双目深度相机获取物体到相机的距离信息，并通过a/d转换将激光雷达和深度相机生成的电压、电流等连续变化的模拟信号转换为数字信号，经过微控制器单元mcu处理为室内地图的数据。
27、优选地，通过激光和视觉融合slam系统实时定位移动监测平台，并控制移动监测平台运动，全面扫描室内环境，同步构建室内地图，并将室内地图存储至激光和视觉融合slam系统+运动控制模块的存储器中。
28、优选地，当移动监测平台完成未知环境的室内地图构建，或者上电后读取存储器中发现已有室内地图的相关数据后，立即通过激光和视觉融合slam系统定位移动监测平台在室内地图中的位置，并将其作为初始参考位置，为自主导航提供初始参考位置的信息。
29、优选地，移动监测平台根据激光和视觉融合slam系统+运动控制模块的存储器中存储的巡检路径规划和采集节点位置，通过激光和视觉融合slam系统自主导航，并控制转向舵机和直流电机使移动监测平台运动至下一个采集节点位置。
30、优选地，当移动监测平台到达采集节点后，环境参数采集模块驱动温湿度传感器、co传感器、co2传感器，采集环境温度、湿度、co、co2等环境参数数据生成电压、电流等连续变化的模拟信号，并通过a/d转换将传感器采集生成的各种模拟信号转化为数字信号，经过微控制器单元mcu处理后生成实际的环境参数数据，并存储至存储器中对应的采集节点数据中。
31、优选地，全面扫描存储器中所有的采集节点数据，判断是否所有采集节点都有对应的温度、湿度、co、co2等环境参数数据。若是说明已采集完所有采集节点，则开始进行数据无线传输，否则移动监测平台继续导航至下一采集节点继续采集温度、湿度、co、co2等环境参数数据。
32、优选地，环境参数采集模块通过wifi将所有采集节点的环境参数数据上传至物联网云平台和上位机服务器，实时可视化显示室内环境参数；激光和视觉融合slam系统+运动控制模块本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自动化检测室内环境参数的移动监测平台，其特征在于，包括可移动平台小车、移动平台驱动模块和环境参数采集模块；
2.一种自动化检测室内环境参数的移动监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的自动化检测室内环境参数的移动监测方法，其特征在于，所述步骤S1中，若存储器内已有室内地图，则进行巡检路径规划和自主导航；若没有室内地图数据，移动监测平台的激光和视觉融合SLAM系统+运动控制模块上的微控制器单元MCU通过驱动激光雷达发送和接收激光采集室内环境的点云信息，从而获取室内地图数据。
4.根据权利要求2所述的自动化检测室内环境参数的移动监测方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过激光和视觉融合SLAM系统实时定位移动监测平台，并控制移动监测平台运动，全面扫描室内环境，同步构建室内地图，并将室内地图存储至激光和视觉融合SLAM系统+运动控制模块的存储器中。
5.根据权利要求2所述的自动化检测室内环境参数的移动监测方法，其特征在于，所述步骤S3中，当移动监测平台完成未知环境的室内地图构建，或者上电后读取存储器中发现已有室
6.根据权利要求2所述的自动化检测室内环境参数的移动监测方法，其特征在于，所述步骤S4中，移动监测平台根据激光和视觉融合SLAM系统+运动控制模块的存储器中存储的巡检路径规划和采集节点位置，通过激光和视觉融合SLAM系统自主导航，并控制转向舵机和直流电机使移动监测平台运动至下一个采集节点位置。
7.根据权利要求2所述的自动化检测室内环境参数的移动监测方法，其特征在于，所述步骤S5中，当移动监测平台到达采集节点后，环境参数采集模块驱动温湿度传感器、CO传感器、CO2传感器，采集环境温度、湿度、CO、CO2作为环境参数数据生成电压、电流连续变化的模拟信号，并通过A/D转换将传感器采集生成的各种模拟信号转化为数字信号，经过微控制器单元MCU处理后生成实际的环境参数数据，并存储至存储器中对应的采集节点数据中。
8.根据权利要求2所述的自动化检测室内环境参数的移动监测方法，其特征在于，所述步骤S6中，全面扫描存储器中所有的采集节点数据，判断是否所有采集节点都有对应的温度、湿度、CO、CO2数据；若是，说明已采集完所有采集节点，则开始进行步骤S7，否则移动监测平台继续导航至下一采集节点继续采集温度、湿度、CO、CO2数据。
9.根据权利要求2所述的自动化检测室内环境参数的移动监测方法，其特征在于，所述步骤S7中基于Agglomerative层次聚类算法的采集节点的优化工作流程包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种自动化检测室内环境参数的移动监测平台，其特征在于，包括可移动平台小车、移动平台驱动模块和环境参数采集模块；
2.一种自动化检测室内环境参数的移动监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的自动化检测室内环境参数的移动监测方法，其特征在于，所述步骤s1中，若存储器内已有室内地图，则进行巡检路径规划和自主导航；若没有室内地图数据，移动监测平台的激光和视觉融合slam系统+运动控制模块上的微控制器单元mcu通过驱动激光雷达发送和接收激光采集室内环境的点云信息，从而获取室内地图数据。
4.根据权利要求2所述的自动化检测室内环境参数的移动监测方法，其特征在于，所述步骤s2中，通过激光和视觉融合slam系统实时定位移动监测平台，并控制移动监测平台运动，全面扫描室内环境，同步构建室内地图，并将室内地图存储至激光和视觉融合slam系统+运动控制模块的存储器中。
5.根据权利要求2所述的自动化检测室内环境参数的移动监测方法，其特征在于，所述步骤s3中，当移动监测平台完成未知环境的室内地图构建，或者上电后读取存储器中发现已有室内地图的相关数据后，立即通过激光和视觉融合slam系统定位移动监测平台在室内地图中的位置，并将其作为初始参考位置，为自主导航提供初始参考位置的信息。
6.根据权利要求2所述的自动化检测室内...
【专利技术属性】
技术研发人员：柏燚，傅青云，朱俊，郭涛，
申请(专利权)人：成都电科星拓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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