警犬搜爆自动化训练舱的制作方法

本实用新型涉及警犬训练设备领域，具体说是一种警犬搜爆自动化训练舱，其主要适用于犬只的高效、安全的训练。

背景技术：

现有的警犬气味训练装置，几乎全部需要助训员配合犬只进行，人工介入无法避免。因此，即使对于某些需要机械性重复加深训练效果的项目，仍需助训员完全介入，由此导致人工成本过高，并影响训练效率。此外，采用现有的人工训练方法，对于高爆性的气味物质训练，则无法有效保证训练过程的安全性。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种警犬搜爆自动化训练舱，从根本上解决了上述问题，其具有结构简单紧凑、使用方便快捷、自动化程度高、使用过程安全可靠、适用范围广、训练高效等优点。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：该警犬搜爆自动化训练舱包括训练舱单元、气味发生单元、排气系统、控制系统，其特征在于：训练舱单元包括由若干底座模块构成的训练腔、设置在训练腔上的舱盖、设置在训练腔底部的收集槽、卡接在底座模块外的给食槽，底座模块的内壁上设有与给食槽连通的闻味孔；气味发生单元包括若干限位在训练舱单元上方的旋转支架、限位在旋转支架上的气味罐、用于驱动旋转支架的设置在舱盖上的由控制系统驱动的驱动单元；排气系统包括环形管、与给食槽相连通的排气管、设置在环形管上的排气总管。

进一步的，给食槽内设有食物仓、闻味腔，给食槽的外壁上设有与闻味腔相连的进气口，食物仓与闻味腔之间通过滑道相连，食物仓与滑道之间设有由控制系统驱动的栅门，食物仓上设有与排气系统相连通的排气口。

进一步的，控制系统包括控制模块、与控制模块输入端电性连接的红外模块、分别与控制模块输出端电性连接的驱动单元、电磁阀模块和电磁铁模块。

进一步的，驱动单元包括电机、设置在电机输出端的伞齿轮I、一对与伞齿轮I啮合的同轴设置的伞齿轮II、分别与各伞齿轮II同轴设置的滚轮，旋转支架内侧设有与滚轮相配合的转盘。

进一步的，收集槽底部设有过滤系统，过滤系统包括设有纳米膜的过滤腔、设置在过滤腔内的加热装置、设置在过滤腔底部的集液腔，过滤腔与集液腔之间设有滤网。

进一步的，气味罐为防爆罐，防爆罐包括带有气孔的罐体、滑动限位在罐体内的载物台、分体设置在罐体上的带有排气口的盖体、沿罐体设置在外部的与大气连通的防爆腔、设置在防爆腔出口上的通过挡块I和挡块II限位的防爆圈，防爆腔与罐体之间通过气孔相连。

进一步的，防爆腔侧壁为弹性结构。

进一步的，闻味腔上设有斜面。

进一步的，底座模块的内壁上设有显示屏。

本实用新型的有益效果：底座模块内壁上可设置柔性屏，用以配合VR技术模仿各种不同的环境，还可配合音响系统，温湿度控制系统进一步提高环境模拟的真实性。底座模块底部采用网状，便于将犬只的粪便和尿液渗漏至底部的收集槽，以方便后续处理。在收集槽底部连接纳米膜过滤系统，过滤系统内的蛟龙机构根据设置传感器接收到的负载信号运转，将粪便导入过滤系统中，除氮除硫后的液体经加热蒸发，在过滤系统末端冷却凝结成洁净的水源后导出。

旋转支架底部可通过螺接的方式对称设置若干气味罐，方便旋转支架各位置的调平，使旋转支架运行更加稳定可靠，对称设置的一对气味罐重量应保证相同，若其中一个为空罐，一方面，可通过增加气味罐重量的方法实现调平，当标的物重量远小于气味罐重量时，则该部分增加重量可忽略；另一方面，可通过在空的气味罐内放置等重量的“无气味”物质实现调平。

旋转支架通过一对同轴设置的转轮驱动，为提高摩擦力可在转轮上设置纹路或齿状结构。转轮同轴设置一对伞齿轮，两个伞齿轮II同时与伞齿轮I啮合，旋转方向相反。通过一对转轮支撑并驱动旋转支架的旋转，保证了运行稳定性，增加了旋转支架的承载力。使盛有易爆品的气味罐“悬置”，避免旋转过程中发生碰撞和振动，为易爆品实验提供了稳定性支持。进一步的，可通过计算伞齿轮I和伞齿轮II的齿轮比、伞齿轮I的转速，实现旋转角度的精确控制。为基于红外传感器的控制提供驱动力支持。

各气味罐独立使用、易可与内瓶、内胆杯结合，满足不同的使用需求。在各气味罐底部或旋转支架的相应位置上设置红外传感器发射端/接收端，在底座模块相对设置红外传感器的接收端/发射端，可采用一个发射端对应若干沿周向均布的接收端，也可采用一个接收端对应若干沿周向均布的发射端。从而实现气味罐排气口与给食槽进气口的精确对位，防止气味泄露。为进一步保证排气口与进气口的精准定位，在其中一侧采用永磁体另一侧采用电磁体，使电磁体只有在标的气味罐接近相应位置时接通，配合红外系统实现精准对位。

防爆罐整体采用盖体与罐体分开设置，组合结构简单，便于标的物的放置，可循环使用，从而极大满足工作要求。防爆罐内通过逐级递增的防爆腔，将爆炸冲力引向侧部，有效缩减了防爆罐的体积。并可通过调整各级防爆腔出口处的环形防爆圈的重量，间接调整各防爆腔的承压。此外，还可将最外层的防爆腔的外壁设置成与气球相似的弹性结构，爆炸的瞬时冲力将防爆环顶起，当罐内容积不足以缓冲爆炸冲力时，可通过防爆腔的膨胀作用进一步缓冲，将危险系数降至最低。在出口处设置挡块，一方面避免防爆圈的脱出，另一方面，部分冲力可从挡块间的缝隙排出。从而实现对爆炸的吸收和缓冲。罐体采用若干防爆腔的连通结构，出口处设置挡块，一旦发生意外，爆炸冲力对各防爆圈作功，同时避免将防爆圈顶出，确保周边训练人员和警犬的安全。

底座模块的闻味孔上方设有用于检测犬只嗅闻状态的红外传感器单元，与训练舱顶部的用于采集犬只是否做出正确示警动作的摄像头配合使用。

给食槽内设置标的气味管道，气味管道末端设置与底座模块的闻味孔连通的闻味腔，闻味腔与食物仓之间通过滑道连通，闻味腔内设置斜面结构，避免食物残留在闻味腔内，影响训练效果。食物仓上设置可控的网状栅门，方便给予食物奖励，食物仓上设置与排气环管连通的排气口。食物仓与滑道的连通处采用栅门结构，可保证在栅门关闭时，一方面阻挡食物仓内的食物滑落，另一方面将给食槽内的标的气味和食物气味以及其他气味导出，排出无关气味对训练过程的干扰。

给食槽外壁上设置的环形排气管与排气系统相连通，一方面可用于排除舱内的干扰气味，提高训练精度；另一方面，若采用密封度较高的舱盖，则可通过排气系统调节舱内的真空度（含氧量），以模拟不同海拔条件下的嗅闻训练。

综上所述，本实用新型的装置整体采用底座固定，气味罐旋转的方式，实现标的气味位置的变换，避免了犬只视觉对训练结果的影响。可实现高效训练警犬搜索高危爆炸物，兼具培养搜索其他特定气味能力的多功能性，解决了使用微量高危爆炸危险品警犬识别气味条件高的问题。

附图说明

图1为本实用新型的等轴侧视爆炸结构示意图； 图2为本实用新型其中一种防爆罐的剖视结构示意图；

图3为本实用新型另一种防爆罐的剖视结构示意图；

图4为本实用新型给食槽的内部结构示意图；

图5为本实用新型粪便过滤系统的结构示意图；

图6为本实用新型的使用状态结构示意图I；

图7为本实用新型的电路控制原理示意图；

图8为本实用新型脉搏传感器的使用状态示意图；

图9为本实用新型的使用状态结构示意图II。

附图标记说明：1旋转支架、2气味罐、3内壁、4卡槽、5底座模块、6进气口、7给食槽、8给食槽排气口、9闻味孔、10过滤系统、11收集槽、12落料口、13支脚、14环形管、15排气管、16排气总管、17转盘、18伞齿轮II、19伞齿轮I、20滚轮、21气味罐排气口、22盖体、23罐体、24挡块I、25载物台、26气孔、27防爆腔、28防爆圈、29挡块II、30食物仓、31栅门、32闻味腔、33导管、34滑道、35蛟龙、36纳米膜、37过滤腔、38滤网、39集液腔、40排水管、41舱盖、42护罩、43斜面、44训练背心、45脉搏传感器。

具体实施方式

以下结合图1~9，通过具体实施例详细说明本实用新型的内容。该警犬搜爆自动化训练舱包括训练舱单元、气味发生单元、排气系统、控制系统等部分。其中，排气系统包括环绕在训练舱单元外部的环形管14、与给食槽相连通的排气管15、设置在环形管上的排气总管16。训练舱单元包括由若干底座模块5围成的多边形训练腔（本实施例为八个底座模块构成的八边形训练腔，也可根据需要增减底座拨块的数量，训练腔由栅网封底）、设置在训练腔上的舱盖41（为方便展示结构，图1中将舱盖41和护罩42隐藏）、设置在训练腔底部的收集槽11、通过卡槽4固定在底座模块外的给食槽7。给食槽内设有若干食物仓30（本实施例为对称设置的两个，可根据奖励食物种类增减）、闻味腔32，给食槽的外壁上的排气口6通过导管33与闻味腔32相连通，排气口6与气味罐排气口21相配合，食物仓与闻味腔之间通过滑道34相连，食物仓30与滑道34之间设有由控制系统驱动的栅门31，食物仓30上设有与排气系统相连通的排气口8。为防止奖励食物残留在闻味腔内，而在其背部设置斜面43。

收集槽11通过支脚13设置在水平面上，底座模块的内壁3上设有与给食槽7连通的闻味孔9。为方便实现VR功能，在底座模块的内壁3上设有（柔性）显示屏。收集槽底部的落料口12上设置过滤系统10，为避免落料口上积聚过多粪便，在落料口内设置由控制系统驱动的蛟龙35，过滤系统包括设有纳米膜36的过滤腔37、设置在过滤腔37内的加热装置（图中未示出）、设置在过滤腔底部的集液腔39，过滤腔37与集液腔39之间设有滤网38。集液腔上设有排水管40，方便将净化水导出。

气味发生单元包括若干限位在训练舱单元上方的旋转支架1、限位在旋转支架上的气味罐2、用于驱动旋转支架的设置在舱盖41上的由控制系统驱动的驱动单元。其中，舱盖可采用翻板结构方便犬只的取出与放入。在舱盖上设置可由控制系统驱动的可开闭的气孔，在气孔开启时，可加速系统内标的气味的排出；在气孔关闭时，则将训练腔密封，通过排气系统调节训练腔内的氧含量。驱动单元包括电机（图中未示出）、设置在电机输出端的伞齿轮I 19（图中将伞齿轮设置在舱盖上方）、一对与伞齿轮I啮合的同轴设置的伞齿轮II 18、分别与各伞齿轮II同轴设置的滚轮20，旋转支架内侧设有与滚轮相配合的转盘17，为避免齿轮结构裸露而影响使用寿命，在外部还设有护罩42。

当需要训练嗅闻爆炸物质时，可气味罐替换为防爆罐，防爆罐包括带有气孔的罐体23、滑动限位在罐体内的载物台25、分体设置在罐体上的带有排气口的盖体22、沿罐体设置在外部的与大气连通的防爆腔27、设置在防爆腔出口上的通过挡块限位的防爆圈28，防爆腔27与罐体之间通过气孔26相连。挡块主要分为设置在防爆腔出口的挡块I 24，用于防止防爆环脱出；设置在防爆腔内的挡块II 29，用于限制防爆环的最低位，防止其落入防爆腔内。为提高防爆腔的缓冲功能，将最外部防爆腔的侧壁设置为可膨胀的弹性结构。

控制系统包括控制模块、与控制模块输入端电性连接的红外模块、分别与控制模块输出端电性连接的驱动单元、电磁阀模块和电磁铁模块。

红外模块包括设置在气味罐/旋转支架/给食槽之间的红外发射端或红外接收端，为节省成本并简化对应关系，采用一对多的对应方式，用以控制旋转支架的旋转角度。

电磁阀模块包括设置在环形管的排气管15上的电磁阀、设置在集液腔的排水管上的电磁阀、设置在气味罐排气口21或给食槽的导管33上的电磁阀、设置在排气总管16上的电磁阀等。

电磁铁模块包括设置在各气味罐排气口21和给食槽的进气口6上的永磁体和电磁铁，为方便线路的布置，则优选将永磁体设置在可旋转的气味罐上，将电磁铁设置在固定端的给食槽的进气口6上。

此外，还可通过监测脉搏的方法，在训练过程中实时监测犬只的兴奋性。例如，为犬只穿着带有自驱动脉搏传感器45的训练背心44。自驱动脉搏传感器的小型化，可避免由于电源供应减少导致的灵敏度下降的问题，将机械振动信号直接化为电信号，实现无功耗高灵敏度的自驱动传感，将脉搏信号传出。

为满足不同场地的需求，还可将本实用新型的整体装置集成在集装箱内，并通过卡车进行转移。

工作原理：

训练时，将犬只置于训练舱内，在气味罐内放置标的气味物质与干扰气味物质（用于增加训练难度）。通过控制系统控制将电磁铁模块连通，使气味罐排气口与给食槽上的进气口完全配合，打开电磁阀气味物质或干扰气味进入闻味腔。当犬只的鼻子通过闻味孔进入该带有标的气味的闻味腔后，传感器I获得信号I，若犬只之后做出正确示警动作，则传感器II获得信号II，当控制模块同时受到信号I和II时，控制给食槽内的栅门开启，食物仓内的奖励食物沿滑道落入闻味腔内。

传感器I能够检测是否有物体通过闻味孔，该部分则可采用红外传感器，当无物体穿过闻味孔时，红外接收端持续接受发射端的信号，一旦犬只鼻子穿过闻味孔，接收端无发射端信号，则向外传出控制信号I；传感器II主要是能够检测犬只示警时身体形态的带有信号发射功能的检测器，例如，通过先捕捉示警动作图像（俯视角度），然后与已存储的标准示警状态图像比对相似性，从而进行评判，并发出相应的控制信号II。

为防止单一位置对犬只训练造成干扰，则需要随机变换标的气味的物质。当气味罐需要变换位置时，各电磁铁模块断开，各电磁阀关闭，控制模块控制驱动单元的驱动电机旋转，即控制旋转支架旋转特定角度。具体而言，以实施例中的八个气味罐为例，则旋转支架每旋转45°，红外传感器接收端获得一次传入信号。当需要旋转135°时，控制模块实现设定逻辑，当接收到三次传入信号时，驱动单元的驱动电机停止旋转，通过最近的红外发射端和接收端进行位置校准，电磁铁模块连通，将气味罐排气口与给食槽上的进气口完全锁定，电磁阀开启，标的气味从气味罐导出。

通过上述过程，可不断强化标的气味、示警动作、奖励食物之间的联系。几乎在无人工介入的条件下，不断巩固了犬只的训练过程。

*本文中，挡块I通常是指位于防爆腔出口侧壁上的限位凸台结构，也可设置成环形；挡块II通常是指位于防爆腔内部侧壁上的限位凸台结构，也可设置成环形。