[01436381]基于仿生遥操作移动传感器/执行器网络的环境监控系统

随着经济发展和社会进步，人类活动和工业企业产生了大量的生活垃圾和废弃物，对人类赖以生存的环境造成了极大的污染和破坏，比如工业废水、生活污水等导致的水污染、VOCs（可挥发性有机物）等造成的空气污染。如果能够研发出一套环境监控系统，建立对水环境参数、大气环境参数的智能感知、采集、传输、分析，并基于遥操作仿生机器人的自适应控制和决策，将会大大提高水环境、大气环境污染的处理能力，特别对是突发污染事件的应急处理，从而在一定程度上消除因环境污染引起的健康问题，提高生活质量。针对上述环境监控问题，项目组展开了全方面的研究。针对现有环境监测系统中数据采集点少、监测范围有限、需预先铺设电缆、易对原有生态环境造成影响等缺点，建立了全新的环境监测方式，以传感器节点和仿生遥操作机器人为基础构建了移动传感器/执行器网络，实现对水环境参数、大气环境参数的远程实时监测，进而准确、快捷地评估水环境质量、大气环境质量等环境因素，从而及时向有关部门报告，为环境污染的防治提供决策支持。该监测网络对待监测区域的固有环境影响小、网络部署方便，可实现多点、无盲区的监测。针对固定监测站的机动性不足和很难对突发事件做到应对措施的实时决策和执行，提出了一种具有触觉临场感和肌电仿生控制功能的移动仿生机器人，可通过人机实时远程交互，完成复杂不确定环境下的遥操作。在此基础上，研发了一种基于遥感和遥作的闭合环境监控系统。通过ZigBee技术和基于自适应最优消零的数据压缩方法，将传感器网络采集的各种环境参数传输到基站进行存储和预处理后，再将预处理后的环境数据传输到数据分析中心进行分析和判别，得到应对决策方案，然后将控制决策信息传输到仿生机器人，最后仿生机器人能根据现场的触觉信息和接收的信号完成对污染物等待处理对象的自适应处理，多个仿生机器人构成移动执行器网络，从而完成对环境的远程监控。该项目在实施过程中，累计获得授权国家发明专利12件、软件著作权登记3项，发表高水平学术论文10篇（其中在SCI分区2以上源刊上发表论7篇）。