论无人控制机在水上危险品事故中的应用:危险品事故
摘 要：水上危险品灾害，可能造成整个流域的污染，直接影响生活取水，间接影响沿江居民生活和工业生产， 甚至造成人员伤亡；水上危险品运输事故检测，是危险品事故应急处理和应急预案制定的重要的环节，
采用先进的检测技术可以迅速获取运输危险物质种类和理化属性，为应急救援提供决策信息，减少救援
人员的伤害，防止灾害进一步扩大。 本论文研究并设计由无人遥控设备搭载无线摄像系统和针筒式气
体采集器，进入危化品事故现场，该装置能通过遥控系统，配合视频图像进行选择性的采样，从而避免
了采样人员直接暴露在危化品事故环境的情况，减少了人员伤亡的风险。
关键词: 无人控制机 气体采样 采集器 设计
引言
目前，在处理危化品船舶事故中对事故现场各气体成分进行分析处理的主要方法是，消防人员携带气体采样仪进入现场采集气体样本，再送到检测中心进行检测。地面控制中心接到报警后，派消防人员前往失事船，消防人员要穿上厚重的防化服，携带笨重的气体采集仪，行动十分缓慢。人员派出至到达失事船要花费大量的时间，导致错过最佳救援时机。同时，登船的消防人员是极其危险的，生命安全没有保障。现在的气体采集器以手持式为主，还没有将气体采集器搭载在无人机上的应用，来应对危险的事故现场，而控制飞机的无线遥感技术，和控制采集器的单片机技术都已十分成熟，利用吊舱将各装置搭载在飞机上，通过对无人飞机的控制进入发生事故的现场能够提高救援效率和降低损失。具有很好的可行性和应用前景。
气体采样装置的设计
本文针对目前危化品现场的气体采集过程中存在的问题，拟设计遥控式无人控制飞机进行气体采样，其设计思路为：遥控装置进入危化品事故现场，工作人员根据传来的视频信息进行遥控操作，待遥控装置到达指定区域时，工作人员发出指令给采集吊舱释放装置释放采集吊舱，然后启动卷扬机放下吊线使得针筒式气体采集器到达采样点，再控制针筒式气体采集器采集气体后卷扬机收起吊线，遥控装置返回即可。
1、技术方案
遥控式无人控制飞机气体采样装置包括遥控装置和遥控手柄，遥控装置上还安装有摄像头及其舵机、单片机和机械结构；摄像头及其舵机与单片机连接；单片机与遥控装置的通讯模块连接用于接收遥控手柄的指令以及发送摄像头采集的视频信息；单片机通过继电器控制机械结构。
图1为气体采样示意图。摄像头固定安装在飞机前部，采集吊舱安装在飞机后部的固定舱内，通过通讯模块和控制模块对摄像头和采集器进行控制。
所述的机械结构包括采集吊舱、针筒式气体采集器、卷扬机和采集吊舱释放装置；针筒式气体采集器设置在采集吊舱内，针筒式气体采集器和采集吊舱的上端与卷扬机的吊线连接；针筒式气体采集器、卷扬机和采集吊舱释放装置由所述的单片机分别通过继电器控制。
2、气体采样控制流程
发现情况后手动控制无线信号发射机，手动控制系统包括手柄控制和钮柄控制，无线接收机通过gprs、cdma，zigbig等接收信号后，传给嵌入式计算机，再由计算机分别控制电磁开关，卷扬机的收线与放线，采集装置的气体采集，摄像头的图像采集。图2为无人控制飞机的气体采样控制流程图。
3、采集器的设计
采集器由电磁线圈，卡口，活塞，弹簧，有推杆的密封套筒组成。推杆的一端和活塞连接，另一端固定在套筒内测。在使用之前，弹簧处于压缩状态，活塞由卡口卡住，通过控制电磁线圈控制卡口。当卡口被电磁线圈吸引，弹簧释放，推动活塞在套筒内滑动，筒内压力迅速降低，空气就会进入套筒内。收集完之后，推动推杆，即可取出样品。图3为针筒式采集器工作原理图。
危险品检测直升机工作过程
为实时了解被救援船上的情况，在遥控直升飞机搭载无线摄像系统。无线摄像系统包括摄像头、信号发射器、地面接收机。在执行任务中，失事船上的具体情况能立即通过摄像头传回救援船只的电脑上看到。由于直升飞机可以具有360靶娜轿皇咏牵馐钟欣诹私獯系氖导首纯觥?
为了解被救援船只上各项化学指标，包括温度，氧气含量，爆炸浓度等数据。在飞机上搭载采集器，遥控飞机进入事故现场，利用摄像头提供的图像信息进行定位，释放采集吊舱，进行气体采集，然后返回救援海事船上，进行分析处理后，就能制定具体的救援方案。
本方案的优点是能高空立体监测事故现场，减小救援人员的危险性，设备更加简便，有助于救援的高效迅速，水上路上均可进行操作，将物联网、无线传感技术、通讯技术等技术结合起来。
气体采样的工作流程：完整的气体采样工作流程如图4所示。在遥控系统控制嵌入式单片机控制指令下，完成以下指令：打开吊舱触发电磁开关、卷扬机放线、放线、停止放线、打开采样开关、采样、收线、固定吊舱、降落，最后带回检测中心取出吊舱，推动活塞，打出样品气体，进行化验，分析气体成分，制定应急计划。
结束语
新式遥控探测直升飞机能很好的将消防人员从不确定的危险中解放出来。首先来说能保证救援人员的安全，这点至关重要。其次由于其能代替人来完成很多工作，在压力很大的救援场合，能为其他救援工作节省人力资源。再者其组装方便，使用简单易懂。并不会给探查灾难现场造成不便。另外，相对于提供消防人员保护措施和测量工具让其登船所花费的费用，探测直升机要经济而实用。相信这项新设计能很好的完成其所被期待的任务，被广泛应用于海上和内河船舶消防中。
（作者单位：武汉理工大学）