CN103285540A - 悬挂式智能消防机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种悬挂式智能消防机器人，驱动电机的转轴通过传动装置与行走轮连接，行走轮用于置于轨道上并带动消防机器人移动，音频收发器用于音频广播和语音对讲，超声波雷达用于探测障碍物，可见光相机和红外线热成像仪均安装于可见光/热成像双视云台上并能够自由旋转，音频收发器、超声波雷达、传感器、灭火弹、可见光相机和红外线热成像仪分别与控制器对应连接，控制器与车载控制计算机之间通讯连接，车载控制计算机通过无线网络与管理中心进行远程通讯连接。本机器人可代替人工进行隧道内各巡检点的巡检工作，具有自动实时巡检、保护人身安全、及时报警、及时灭火处理、远程监控、远程实时通讯、数据可保存回放以便于分析总结等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于消防的智能机器，尤其涉及一种悬挂式智能消防机器人。
背景技术
消防设备在工矿行业非常重要，尤其在比较封闭的施工环境中，其环境中可能含有易燃气体等，容易出现安全事故。比如：在煤矿矿井、下水道和电力隧道等比较封闭的地下通道中，由于空气流动不畅等原因，容易产生易燃易爆及对人体有害的气体。对于这种特殊区域的消防管理，存在相当的难度和危险性。传统的消防措施一般需人员巡视或者消防系统发现火灾然后进行灭火处理，无法对火灾进行前期预警。
目前隧道内常用的灭火措施主要有如下几种：
第一，配置大量干粉灭火器，火灾时人工就近取用；
第二，分段安装泡沫发生器灭火系统进行灭火；
第三，安装大量泡沫灭火弹或干粉灭火弹，火灾时自动引爆灭火；
第四，火灾时消防人员现场人工喷水。
上述传统消防措施具有以下缺陷：
（1）火灾造成损失大：因为传统措施缺乏对物体温度的判断能力，如电缆接头发热、物体堆积发热等，所以只能在火灾发生后才能进行灭火，不能预防火灾的发生，容易造成较大的财产损失；
（2）灭火及时性低：对于上述“第一”和“第四”种方式，从火灾发生到工作人员到达现场，需要较长时间，不能及时对火灾进行处理；
（3）有一定的人身安全隐患：对于上述“第一”和“第四”种方式，由于 需要工作人员到达现场进行，而地下隧道现场由于空气流通不畅问题又易产生CH4、CO、H2S等有毒、易燃、易爆气体，极易发生中毒、爆炸、坍塌等事故，对工作人员人身安全有较大威胁；
（4）成本高、维护不便：由于各类灭火设备均存在使用有效期，一般为2-5年，对于上述“第一”、“第二”和“第三”种方式，由于采用多处、大量安装，一到有效期，即需要对各类灭火设备进行全面更换，存在更换数量多、工作量大等直接影响使用成本的问题；同时，由于隧道长度不一，可能长达数十公里，远离出口的位置维护更换也非常不便；
（5）灭火效果无法实时评估：对于上述“第二”和“第三”种方式，由于不需要工作人员第一时间到达现场即可进行灭火，存在灭火效果无法评估的问题，体现为：首先，灭火设备安装位置不一定安装在最恰当位置，灭火效果并不一定最佳；其次，灭火后，工作人员未到达现场前，无法获得现场实时信息，以供后续决策使用，而人员贸然到达现场则存在一定风险；
（6）缺乏有效的远程通信手段：在现场遇到疑难问题无法处理时，很难远程求助专家组，也不利于上级部门对现场进行评估和指挥。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能及时报警和灭火处理的悬挂式智能消防机器人。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
本发明所述悬挂式智能消防机器人包括驱动电机、行走轮、电池、控制器、音频收发器、超声波雷达、传感器、灭火弹、可见光/热成像双视云台、可见光相机、红外线热成像仪和车载控制计算机，其中：所述驱动电机的转轴通过传动装置与所述行走轮连接，所述行走轮用于置于轨道上并带动所述消防机器人 移动，所述音频收发器用于音频广播和语音对讲，所述超声波雷达用于探测障碍物，所述可见光相机和所述红外线热成像仪均安装于所述可见光/热成像双视云台上，所述可见光/热成像双视云台能够自由旋转，所述音频收发器、所述超声波雷达、所述传感器、所述灭火弹、所述可见光相机和所述红外线热成像仪分别与所述控制器对应连接，所述控制器与所述车载控制计算机之间通讯连接（有线通讯或无线通讯连接均可），所述车载控制计算机通过无线网络与管理中心进行远程通讯连接。
为了便于安装，所述消防机器人还包括相互连接的上壳体和下壳体，所述驱动电机和所述行走轮安装于所述上壳体内，所述上壳体的两端设有用于所述轨道穿过的通孔，所述电池、控制器、音频收发器、超声波雷达、传感器、灭火弹、可见光/热成像双视云台、车载控制计算机和远程通信模块均安装于所述下壳体内或所述下壳体壁上。
进一步，所述消防机器人还包括感应式充电器，所述感应式充电器与所述电池对应连接。为了便于充电，感应式充电器安装在上壳体内。
为了获取更好的拍照效果，所述消防机器人还包括用于为获取视频信息提供照明的补光灯。
具体地，所述传感器包括温湿度传感器和气体浓度传感器。
所述灭火弹为干粉灭火弹和/或泡沫灭火弹。
本发明的有益效果在于：
本发明所述悬挂式智能消防机器人可代替人工进行隧道内各巡检点的巡检工作，具有自动实时巡检、保护人身安全、及时报警、及时灭火处理、远程监控、远程实时通讯、数据可保存回放以便于分析总结等优点。具体表现为：
1、灭火及时——本消防机器人处于隧道中，无需等待人员到达隧道，即可 自动启动灭火或远程人工遥控启动灭火，节省工作人员到达现场的时间，在第一时间进行灭火处理；
2、安全——本消防机器人可代替人工进行巡检、灭火，无需人员到达充满有毒有害气体的隧道内，在火灾扑灭前，不需要工作人员亲自到达现场，不存在巡视或灭火带来的人身安全问题；
3、成本低、维护方便——本消防机器人可在轨道上进行大范围移动，可以大量减少灭火设备的安装数量，且平时停靠于进出口、通风口等位置，消防机器人载灭火弹有效期满更换时，更换数量少、成本低、维护位置操作方便；
4、便于灭火效果评估——本消防机器人车载可见光相机和红外线热成像仪，配合运行轨道，可通过视频实时监测现场火灾情况，定位火灾位置，在最佳位置启动灭火弹，以达到最好的灭火效果；其次，在灭火完成后，可通过视频实时观察现场，以评判现场实际灭火情况，为后续的决策提供可靠的信息；
5、实现火灾防范预警——本消防机器人搭载气体浓度传感器和红外线热成像仪，可尽早发现隧道内的热源、热故障、火灾等，在未形成大损失前进行预警；本消防机器人搭载O2、CO、H2S、CH4及其它可燃气体浓度传感器，任何时候可对隧道内的有毒有害气体含量进行监测，在火灾发生前进行预警，防范火灾于未然；
6、为火灾处理提供指挥平台——本消防机器人搭载具有音频广播和对讲功能的音频收发器的，在火灾发生时，可采集现场声音信息、并广播疏散隧道内人员，在火灾扑灭后的后续处理中，可以用于远程指挥。
附图说明
图1是本发明所述悬挂式智能消防机器人中巡检及灭火系统结构示意图；
图2是本发明所述悬挂式智能消防机器人安装于轨道后的主视结构示意图；
图3是本发明所述悬挂式智能消防机器人、轨道和隧道的相互关系结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步具体描述：
如图1和图2所示，本发明所述悬挂式智能消防机器人包括上壳体2、下壳体17、驱动电机4、行走轮5、感应式充电器3、电池15、控制器6、音频收发器7、补光灯8、超声波雷达9、传感器10、灭火弹11、可见光/热成像双视云台12、可见光相机（图2中未示出）、红外线热成像仪（图2中未示出）和车载控制计算机16，其中：感应式充电器3、驱动电机4和行走轮5安装于上壳体2内，上壳体2的两端设有用于轨道1穿过的通孔（图2中未示出），电池15、控制器6、音频收发器7、超声波雷达9、传感器10、灭火弹11、可见光/热成像双视云台12和车载控制计算机均安装于下壳体17内或下壳体17的壁上；驱动电机4的转轴通过传动装置（图2中未示出，采用常规传动装置即可）与行走轮5连接，行走轮5一共四个，行走轮5用于置于轨道1上并带动消防机器人（图2中未标记，见图3中的消防机器人20）移动，感应式充电器3与电池15对应连接，音频收发器7用于音频广播和语音对讲，补光灯8用于为获取视频信息提供照明，超声波雷达9用于探测障碍物，可见光相机和红外线热成像仪均安装于可见光/热成像双视云台12上，可见光/热成像双视云台12能够在水平360度内自由旋转，音频收发器7、超声波雷达9、传感器10、灭火弹11、可见光相机和红外线热成像仪分别与控制器6对应连接，控制器6与车载控制计算机之间有线通讯连接（也可采用无线通讯连接），车载控制计算机通过无线网络与管理中心进行远程通讯连接。
上述结构中，传感器10包括多个温湿度传感器和气体浓度传感器，图2中 示出了一个，应用中根据需要确定个数；灭火弹11为多个干粉灭火弹和/或泡沫灭火弹，图2中示出了两个，应用中根据需要确定个数；各部件的具体安装位置和安装结构均根据实际应用需求并在现有机电技术的基础上而实现，在此不作具体描述。图2中还示出了用于安装可见光/热成像双视云台12的云台转轴13和用于使可见光/热成像双视云台12水平旋转的旋转机构14。
由于消防机器人20采用电池15供电，且通过感应式充电器3以电磁场耦合的方式进行能量传输，实现对电池15的充电，这种方式没有输入电源负载，线路之间没有电气连接和物理接触，具有可靠性高、安全性高、防水性好、气密性好、可维护性高等特点；同时配合消防机器人的精确定位能力，实现了自动充电功能；通过远程通讯，消防机器人20和外界可交互如下信息：灭火命令、消防机器人20的控制命令、各类传感器10采集的数据、现场实时可见光视频、现场实时红外线热成像视频、语音、消防机器人20的状态数据等。
如图2和图3所示，应用时，将消防机器人20的行走轮5置于轨道1上，轨道1安装于隧道21内的顶部并同轴向，消防机器人20在轨道1上来回移动，完成对隧道的巡检和灭火。图2与图3的视角为相互垂直关系。
结合图2和图3，采用消防机器人20进行隧道巡检的方法为：依次对隧道21内所有的巡检点（根据实际需要而设定巡检点）进行巡检，对每一个巡检点进行巡检的方法如下：
（1）开始；
（2）行走到该巡检点，停车；
（3）调整可见光/热成像双视云台12的姿势，使可见光相机和红外线热成像仪对准巡检点；与此同时，传感器10将隧道21内的温湿度数据和气体浓度数据传输给控制器6，气体浓度数据包括O2、CO、H2S、CH4 及其它可燃气体浓度；
（4）分别设置可见光相机和红外线热成像仪的参数；
（5）由可见光相机和红外线热成像仪分别拍照，并将拍得的图像信息传输给控制器6；
（6）控制器6对所得温湿度数据和气体浓度数据分别与标准数据进行对比，超过正常范围时报警；控制器6将图像信息进行关键点进行可见光信息和热信息的缺陷分析、数据保存，发现缺陷时报警；
（7）结束。
上述巡检过程中，若发现并确定火灾已经发生，则由控制器6自动控制或由管理中心的管理人员控制消防机器人20移动到隧道21内发生火灾的位置，引爆灭火弹11，实现自动灭火。
通过巡检，实现对隧道21内重要设备设施及环境的定期、反复巡检及故障预警；其巡检内容包括：环境温度及是否正常、环境湿度及是否正常、隧道内O2、H2S、CO、CH4及其它可燃气体浓度及是否超标、设备温度及是否超标、设备外观是否有破损、隧道内是否有积水、隧道内是否有坍塌。
Claims (6)
1.一种悬挂式智能消防机器人，其特征在于：包括驱动电机、行走轮、电池、控制器、音频收发器、超声波雷达、传感器、灭火弹、可见光/热成像双视云台、可见光相机、红外线热成像仪和车载控制计算机，其中：所述驱动电机的转轴通过传动装置与所述行走轮连接，所述行走轮用于置于轨道上并带动所述消防机器人移动，所述音频收发器用于音频广播和语音对讲，所述超声波雷达用于探测障碍物，所述可见光相机和所述红外线热成像仪均安装于所述可见光/热成像双视云台上，所述可见光/热成像双视云台能够自由旋转，所述音频收发器、所述超声波雷达、所述传感器、所述灭火弹、所述可见光相机和所述红外线热成像仪分别与所述控制器对应连接，所述控制器与所述车载控制计算机之间通讯连接，所述车载控制计算机通过无线网络与管理中心进行远程通讯连接。
2.根据权利要求1所述的悬挂式智能消防机器人，其特征在于：所述消防机器人还包括相互连接的上壳体和下壳体，所述驱动电机和所述行走轮安装于所述上壳体内，所述上壳体的两端设有用于所述轨道穿过的通孔，所述电池、控制器、音频收发器、超声波雷达、传感器、灭火弹、可见光/热成像双视云台和车载控制计算机均安装于所述下壳体内或所述下壳体壁上。
3.根据权利要求1或2所述的悬挂式智能消防机器人，其特征在于：所述消防机器人还包括感应式充电器，所述感应式充电器与所述电池对应连接。
4.根据权利要求1或2所述的悬挂式智能消防机器人，其特征在于：所述消防机器人还包括用于为获取视频信息提供照明的补光灯。
5.根据权利要求1或2所述的悬挂式智能消防机器人，其特征在于：所述传感器包括温湿度传感器和气体浓度传感器。
6.根据权利要求1或2所述的悬挂式智能消防机器人，其特征在于：所述灭火弹为干粉灭火弹和/或泡沫灭火弹。
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