CN105396251B - 一种机器人辅助下的立体智能消防系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器人辅助下的立体智能消防系统，包括监控室、摄像机、机器人、水炮以及监控终端；所述摄像机监控发现火点并获得火点的坐标位置将上述信息发送至监控终端，所述监控终端一方面选择参与灭火的水炮并控制水炮向火点的坐标位置发射，同时监控终端向机器人发送控制指令使机器人运动至火点位置周侧并利用计算机视觉技术对火点和水炮落点进行GPS定位并将上述信息发送至监控终端，所述监控终端根据机器人测得的火点和水炮落点之间的位置偏差，调整水炮发射朝向机器人所测得的火点位置。本发明的全自动的智能消防系统避免了人员参与到火灾现场，保障了工作人员的人身安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能消防领域，主要涉及一种在空中和地面机器人辅助下的立体智能消防系统。
背景技术
火灾是指在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。人类能够对火进行利用和控制，是文明进步的一个重要标志。据联合国世界火灾统计中心提供资料，目前全世界每年发生的火灾次数高达6.5万-7.5万次。可以说从远古到现代，从蛮荒到文明，无论过去、现在和将来，人类的生存与发展都离不开同火灾作斗争。火对人类具有利与害的两重性，人类自从掌握了用火的技术以来，火灾为人类服务的同时，却又屡屡危害成灾。火灾的危害十分严重，凡是火灾都要毁坏财产，易造成巨大的财产损失，同时直接或间接地残害人类生命，造成难以消除的身心痛苦，破坏生态平衡，引起不良的社会和政治影响。
据统计，在各类灾害中火灾是发生频率高，最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害。火灾的发生往往是突然的、难以预料的，且火灾的发展过程瞬息万变，来势凶猛，影响区域广。消防工作的主要目的是：预防火灾和减少火灾危害，加强应急救援工作，保护人身、财产安全，维护公共安全。
智能消防系统具备火灾初期自动报警功能，一旦发生火灾，智能消防系统能立即本区域火灾报警器上发出报警信号。它由两部分构成，一部分是火灾自动报警系统，即感知和中枢系统，犹如人的五官和大脑；另一部分是联动灭火系统，即执行系统，犹如人的四肢。这样，智能消防系统能及时发现火灾隐患，采取相应措施及时扑救，将可能酿成大祸的火灾消灭在阻燃期或初期，防止灾害扩大。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种机器人辅助下的立体智能消防系统，用于解决现有的消防系统不够完善使得火灾导致人员伤亡较为惨重的技术问题。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种机器人辅助下的立体智能消防系统，包括摄像机、机器人、水炮以及监控终端；所述摄像机有多台且围绕监控区域周围设置，使得整个监控区域中任意一点至少在一台摄像机的监控范围内；所述水炮有多枚且围绕监控区域周围设置，使得整个监控区域中任意一点至少在一个水炮的射程范围以内；
所述摄像机有多台且围绕监控区域周围设置，使得整个监控区域中任意一点至少在一台摄像机的监控范围内，所述摄像机的图像信号实时传递至监控终端上；所述水炮有多枚且围绕监控区域周围设置，使得整个监控区域中任意一点至少在一个水炮的射程范围以内，所述水炮通过监控终端进行控制；所述机器人受控于监控终端，并且机器人上设有摄像头；
所述摄像机监控发现火点并获得火点的坐标位置将上述信息发送至监控终端，所述监控终端一方面选择参与灭火的水炮并控制水炮向火点的坐标位置发射，同时监控终端向机器人发送控制指令使机器人运动至火点位置周侧并利用计算机视觉技术对火点和水炮落点进行GPS定位并将上述信息发送至监控终端，所述监控终端根据机器人测得的火点和水炮落点之间的位置偏差，调整水炮发射朝向机器人所测得的火点位置。
本发明的智能消防系统处于昼夜不停工作模式中，由机器视觉实现监控并控制水炮参与灭火，全方位的对火灾现场的火势情况进行掌控。
进一步的，在本发明中，所述机器人包括地面机器人和/或空中无人机。可以根据需要选择地面机器人与摄像机配合、空中无人机与摄像机配合或者地面机器人、空中无人机同时与摄像机配合完成对火点以及水炮落点的位置定位。由于机器人可以从地面和/或空中对火点和水炮落点进行定位，可以无死角的发现它们的偏差，有助于实现精确灭火。
进一步的，在本发明中，所述监控终端设置有自动指挥和手动指挥两种模式且常规工作状态为手动指挥模式，所述摄像机的图像信号实时传递至监控终端上，监控人员根据需要决定是否切换为自动指挥模式，所述手动指挥模式时监控人员通过监控终端向机器人和水炮发出控制指令调整所需参与灭火的机器人以及机器人位置、参与灭火的水炮以及水炮发射方向。
进一步的，在本发明中，所述监控终端还设置有消防效果评估系统，通过对火灾区域、火灾发展趋势、是否存在泄漏隐患、是否存在爆炸可能性等因素进行评估，以便及时做出应对措施。
有益效果：
本发明主要针对码头仓库等易燃易爆场所存在的火灾隐患，提出了一种机器人辅助下的立体智能消防系统，实现三维机器视觉监测下火灾现场智能消防系统，全自动的智能消防系统避免了人员参与到火灾现场，保障了工作人员的人身安全。
具体的，本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、全智能消防系统，从发生火灾开始，系统进入自判断、自操控状态，避免人员参与在火灾现象，大大地提高了工作人员的人身安全，同时也可通过监控室进行人为干预；
2、消防监控网能自动识别火点并报警，在火灾发生初期就可立刻发现目标，并及时扑灭，降低火灾造成的财产损失；
3、由摄像机、空中无人机、地面机器人等构成三维机器视觉空间，全方位监控火灾现场，通过计算机视觉技术，可以无死角地准确定位火点与落水点，避免了由于货物堆积等造成的摄像机拍摄死角，引导水炮采用更合理的控制角度，实现精准的灭火；
4、所提出的消防模式由地面摄像机、地面机器人、空中无人机组成。通过三维机器视觉，结合坐标系定位与GPS定位方式，对火点位置实现精确判断，并控制水炮打击火点，结合地面机器人与空中无人机，通过精确计算火点与落水点之间的偏差并及时反馈给监控系统调整水炮角度可保证系统以闭环的工作方式更有效地灭火，由于不需要消防人员近距离操作，大大增强了消防工作的安全性；
5、消防效果评估，可以通过空中或者地面机器人深入火场，侦测火点实际情况，对于隐含的火点、可能死灰复燃的火点，引导水炮进行进一步扑灭处理，对可疑的泄露位置、有毒物质给出位置信息和检测结果，防止二次火灾的产生。
附图说明
图1消防系统布置图；
图2消防系统发生火警后的工作模式。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1和图2所示，一种机器人辅助下的立体智能消防系统，包括摄像机2、机器人、水炮3以及监控终端5；
所述摄像机2有多台且围绕堆有很多货物1的监控区域周围设置，可以是普通光学摄像机或者红外摄像机或者两种都有，使得整个监控区域中任意一点至少在一台摄像机的监控范围内，使得整个监控区域无死角地被监控；
所述水炮3根据消防面积合理配置多枚且围绕监控区域周围设置，使得整个监控区域中任意一点至少在一个水炮3的射程范围以内，所述水炮3通过监控终端5进行控制；
所述监控终端5放置于监控室4内，监控室4位于距离监控区域较远的位置处，使得发生火灾时监控室4能够不受影响而正常工作，并且保证监控室4内的监控人员的人身安全；
所述机器人包括地面机器人7和空中无人机6，且当无火情发生时将他们置于监控区域的外围，一旦有火情发生再根据控制指令进入火灾现场。
上述系统处于昼夜连续工作模式，未发生火警时，系统中工作的有监控室4中的监控终端5和摄像机2，摄像机2的转动角度为360度，安装在足够的高度上可监控整个监控区域，及时寻找潜在火点并做出反馈。
发生火警时，摄像机2监控发现火点并获得火点的坐标位置将上述信息发送至监控终端，可以事先根据摄像机2与火点之间的距离、摄像角度等条件设置一部分摄像机2聚焦到火点位置进行实时监测，其余摄像机2仍处于巡检模式，以防出现其他失火点；所述监控终端5一方面根据火势范围的大小选择与火点距离最近的适当数量水炮3并控制水炮3向火点的坐标位置发射进行集中打击，其余不在射程内的水炮3由于距离较远不工作，同时监控终端5向机器人发送控制指令使机器人运动至火点位置周侧以便于近距离观测火点和水泡落点位置，并利用计算机视觉技术对火点和水炮落点进行GPS定位并将上述信息发送至监控终端，所述监控终端5根据机器人测得的火点和水炮落点之间的位置偏差，调整水炮3发射朝向机器人所测得的火点位置，实现精确灭火。上述过程中信息的传递通过配套的信号塔8进行。
上述过程中，若火灾发生在室内小空间，在火灾发生后可以仅控制地面机器人7参与；若火灾发生在室外大空间、且火灾范围大形势复杂则可以控制地面机器人7及空中无人机6同时参与。
监控人员在监控室4内可以全方位的观察火灾现场的视频图像，所述监控终端设置有自动指挥和手动指挥两种模式且常规工作状态为手动指挥模式，监控人员根据需要决定是否切换为自动指挥模式，所述手动指挥模式时监控人员通过监控终端5向机器人和水炮3发出控制指令调整调整所需参与灭火的机器人以及机器人位置、参与灭火的水炮以及水炮发射方向，人为优化灭火方式，使得整个火场处于可控状态。
所述监控终端还设置有消防效果评估系统，通过对火灾区域、火灾发展趋势、是否存在泄漏隐患、是否存在爆炸可能性等因素进行评估，以便及时做出应对措施。消防效果评估结果按照等级分为一、二两级：一级表示消防效率高，不存在爆炸隐患，火势可控；二级表示消防效率差，火势在蔓延，可能存在泄漏源或爆炸品。根据实际存在的危险因素，人为灵活选择增加对火点打击的消防水炮数量或采用其他灭火方式，例如泡沫灭火、隔离灭火等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种机器人辅助下的立体智能消防系统，其特征在于：包括摄像机、机器人、水炮以及监控终端；
所述摄像机有多台且围绕监控区域周围设置，使得整个监控区域中任意一点至少在一台摄像机的监控范围内；
所述水炮有多枚且围绕监控区域周围设置，使得整个监控区域中任意一点至少在一个水炮的射程范围以内，所述水炮通过监控终端进行控制；
所述机器人受控于监控终端，并且机器人上设有摄像头；
所述摄像机监控发现火点并获得火点的坐标位置将上述信息发送至监控终端，所述监控终端一方面选择参与灭火的水炮并控制水炮向火点的坐标位置发射，同时监控终端向机器人发送控制指令使机器人运动至火点位置周侧并利用计算机视觉技术对火点和水炮落点进行GPS定位并将上述信息发送至监控终端，所述监控终端根据机器人测得的火点和水炮落点之间的位置偏差，调整水炮发射朝向机器人所测得的火点位置。
2.根据权利要求1所述的机器人辅助下的立体智能消防系统，其特征在于：所述机器人包括地面机器人和/或空中无人机。
3.根据权利要求1或2所述的机器人辅助下的立体智能消防系统，其特征在于：所述监控终端设置有手动指挥和自动指挥两种模式，且常规工作状态为手动指挥模式，所述摄像机的图像信号实时传递至监控终端上，监控人员根据需要决定是否切换为自动指挥模式，所述手动指挥模式时监控人员通过监控终端向机器人和水炮发出控制指令调整所需参与灭火的机器人以及机器人位置、参与灭火的水炮以及水炮发射方向。
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