针对室内弱气流环境中气体污染源的多机器人三维溯源

作者：鲍高贵; 蔡浩^*; 张博远; 姜建中; 李斐; 金晓公

来源：环境工程学报, 2021, 15(09): 3101-3111.

• 室内弱气流环境
• 污染源定位
• 机器人嗅觉
• 三维溯源方法
• 粒子群算法

室内弱气流环境通常指没有通风或通风不良的室内环境。现有针对室内弱气流环境的机器人源定位的实验研究均为单机器人二维溯源。单机器人二维溯源不仅成功率和效率较低,而且可能无法应对现实应用中源高度未知的场景。针对上述局限,开发了由3台机器人组成的多机器人三维溯源系统,每台机器人的传感器均可在0.5～1.5 m高度内受控移动,并基于粒子群算法提出了1种三维溯源方法 (SPSO方法)。在某实训中心共开展了60组源定位实验,机器人的活动范围是7.65 m×4.1 m,二维溯源时传感器的高度为1.05 m。当源高度为1.05 m和0.75 m时,三维溯源的成功率分别为60%(9组/15组)和53.3%(8组/15组),平均定位步数分别为30步和32.8步;二维溯源的成功率分别为80%(12组/15组)和26.7%(4组/15组),平均定位步数分别为16步和42步。结果表明:在室内弱气流环境下,SPSO方法对不同源高度下的三维溯源具有良好的适应性,能够应用于源高度未知的场景,但其成功率有待提高;SPSO方法用于二维溯源能适用于源高度已知的场景,但并不适用于源高度未知的场景。

• 单位
  南京工业大学; 中国人民解放军军事科学院