CN109157782B - 一种举高消防车灭火系统、方法以及举高消防车 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种举高消防车灭火系统、方法以及举高消防车，属于消防设备领域。该举高消防车包括臂架以及位于所述臂架的末端的水炮，该系统包括：控制器、检测器以及具有摄像头的无人机，其中，所述控制器用于控制所述无人机和所述摄像头多角度拍摄火场；所述检测器用于检测拍摄火场过程中所述无人机和所述摄像头的拍摄参数；所述控制器还用于根据所述拍摄参数确定所述火场的位置，以及根据所述火场的位置，控制所述臂架将所述水炮移动至所述火场上方以喷射灭火介质进行灭火。本发明可以快速实现火场的定位，节约了救援时间，提高了灭火效率。
Description
技术领域
本发明涉及消防设备，具体地涉及举高消防车灭火系统、方法以及举高消防车。
背景技术
举高消防车是当今高层建筑灭火的有力武器，同时也广泛应用于石油石化等其他火灾的救援任务。举高消防车拥有多种类型、多种规格的臂架形式，大部分举高消防车的臂架装有曲臂，能够越过障碍物对障碍物后面的火场进行灭火作业。当火场周围都是障碍物时，由于观察不到火场的具体位置，目前通常都是先将臂架举升，通过臂端的摄像头来寻找火源的位置，然后再对准火源喷射灭火介质；由于臂架的组合动作往往需要一定的时间，且在寻找目标的过程中，需要臂架姿态的不断调整，所以这种通过臂架动作去寻找目标的方法，往往会耽误宝贵的救援时间。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种举高消防车灭火系统、方法以及举高消防车，该举高消防车灭火系统、方法以及举高消防车可以快速实现火场的定位，节约了救援时间，提高了灭火效率。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种举高消防车灭火系统，该举高消防车包括臂架以及位于所述臂架的末端的水炮，该系统包括：控制器、检测器以及具有摄像头的无人机，其中，所述控制器用于控制所述无人机和所述摄像头多角度拍摄火场；所述检测器用于检测拍摄火场过程中所述无人机和所述摄像头的拍摄参数；所述控制器还用于根据所述拍摄参数确定所述火场的位置，以及根据所述火场的位置，控制所述臂架将所述水炮移动至所述火场上方以喷射灭火介质进行灭火。
优选地，所述控制器还用于：控制所述无人机悬停于所述举高消防车上方；所述控制器还用于控制所述摄像头从水平方向进行第一次旋转直到所述摄像头中心拍摄到火场；控制所述无人机向所述火场方向水平移动距离L1；控制所述摄像头从所述第一次旋转到的位置进行第二次旋转直到所述摄像头中心拍摄到火场。
优选地，所述检测器包括角度传感器和GPS模块，其中，所述GPS模块用于检测所述无人机悬停的高度H；所述角度传感器用于检测所述摄像头进行所述第一次旋转的第一角度β1；所述角度传感器还用于检测所述摄像头进行所述第一次旋转的第二角度β2。
优选地，所述根据所述拍摄参数确定所述火场的位置包括：根据所述第一角度β1、所述第二角度β2以及所述移动距离L1确定所述无人机到所述火场的垂直高度h和所述无人机水平移动后距离火场的水平距离L2；根据所述无人机到所述火场的垂直高度h、所述悬停的高度H、所述无人机水平移动后距离火场的水平距离L2以及所述移动距离L1确定所述火场的位置。
优选地，所述根据所述第一角度β1、所述第二角度β2以及所述移动距离L1确定所述无人机到所述火场的垂直高度h和所述无人机水平移动后距离火场的水平距离L2包括：根据所述第一角度β1、所述第二角度β2以及所述移动距离L1确定所述无人机到所述火场的直线距离a；根据所述无人机到所述火场的直线距离a和所述第二角度β2确定所述无人机到所述火场的垂直高度h和所述无人机水平移动后距离火场的水平距离L2。
优选地，所述根据所述无人机到所述火场的垂直高度h、所述悬停的高度H、所述无人机水平移动后距离火场的水平距离L2以及所述移动距离L1确定所述火场的位置包括：计算所述无人机水平移动后距离火场的水平距离L2以及所述移动距离L1的和以确定所述火场与所述举高消防车的水平距离；计算所述悬停的高度H与所述无人机到所述火场的垂直高度h的差以确定所述火场距离地面的垂直高度。
本发明实施例还提供一种举高消防车灭火方法，该举高消防车包括臂架以及位于所述臂架的末端的水炮，该方法使用具有摄像头的无人机，该方法包括：控制所述无人机通过所述摄像头多角度拍摄火场；检测拍摄火场过程中所述无人机和所述摄像头的拍摄参数；根据所述拍摄参数确定所述火场的位置；根据所述火场的位置，控制所述臂架将所述水炮移动至所述火场上方以喷射灭火介质进行灭火。
优选地，所述控制所述无人机通过所述摄像头多角度拍摄火场包括：控制所述无人机悬停于所述举高消防车上方；控制所述摄像头从水平方向进行第一次旋转直到所述摄像头中心拍摄到火场；控制所述无人机向所述火场方向水平移动距离L1；控制所述摄像头从所述第一次旋转到的位置进行第二次旋转直到所述摄像头中心拍摄到火场。
优选地，检测拍摄火场过程中所述无人机和所述摄像头的拍摄参数包括：检测所述无人机悬停的高度H；检测所述摄像头进行所述第一次旋转的第一角度β1；检测所述摄像头进行所述第一次旋转的第二角度β2；
优选地，所述根据所述拍摄参数确定所述火场的位置包括：根据所述第一角度β1、所述第二角度β2以及所述移动距离L1确定所述无人机到所述火场的垂直高度h和所述无人机水平移动后距离火场的水平距离L2；根据所述无人机到所述火场的垂直高度h、所述悬停的高度H、所述无人机水平移动后距离火场的水平距离L2以及所述移动距离L1确定所述火场的位置。
优选地，所述根据所述第一角度β1、所述第二角度β2以及所述移动距离L1确定所述无人机到所述火场的垂直高度h和所述无人机水平移动后距离火场的水平距离L2包括：根据所述第一角度β1、所述第二角度β2以及所述移动距离L1确定所述无人机到所述火场的直线距离a；根据所述无人机到所述火场的直线距离a和所述第二角度β2确定所述无人机到所述火场的垂直高度h和所述无人机水平移动后距离火场的水平距离L2。
优选地，所述根据所述无人机到所述火场的垂直高度h、所述悬停的高度H、所述无人机水平移动后距离火场的水平距离L2以及所述移动距离L1确定所述火场的位置包括：计算所述无人机水平移动后距离火场的水平距离L2以及所述移动距离L1的和以确定所述火场与所述举高消防车的水平距离；计算所述悬停的高度H与所述无人机到所述火场的垂直高度h的差以确定所述火场距离地面的垂直高度。
本发明实施例还提供一种举高消防车，该举高消防车包上文所述的举高消防车灭火系统。
通过上述技术方案，采用本发明提供的举高消防车灭火系统、方法以及举高消防车，通过无人机和摄像头多角度拍摄火场，并利用无人机和摄像头多角度拍摄的不同参数来确定火场的位置，使臂架可以将水炮准确对准火场进行灭火。本发明可以快速实现火场的定位，节约了救援时间，提高了灭火效率。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明一实施例提供的举高消防车灭火系统的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的举高消防车灭火系统的结构示意图；
图3是本发明一实施例提供的举高消防车灭火系统的火场定位示意图；
图4是本发明一实施例提供的举高消防车灭火方法的流程图；
图5是本发明另一实施例提供的举高消防车灭火方法的流程图；
图6是本发明一实施例提供的确定火场的位置的方法的流程图。
附图标记说明
1 控制器 2 检测器
3 摄像头 4 无人机
21 角度传感器 22 GPS模块
5 举高消防车 6 臂架
7 水炮。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
图1是本发明一实施例提供的举高消防车灭火系统的结构示意图。该举高消防车包括臂架以及位于所述臂架的末端的水炮，如图1所示，该系统包括：控制器1、检测器2以及具有摄像头3的无人机4，其中，所述控制器1用于控制所述无人机4和所述摄像头3多角度拍摄火场；所述检测器2用于检测拍摄火场过程中所述无人机4和所述摄像头3的拍摄参数；所述控制器1还用于根据所述拍摄参数确定所述火场的位置，以及根据所述火场的位置，控制所述臂架将所述水炮移动至所述火场上方以喷射灭火介质进行灭火。
控制器1可以包括无人机控制器、消防车控制器、臂架控制器以及水炮控制器，并且控制器通过臂架、水炮、无人机4以及摄像头3各自的驱动系统控制臂架、水炮、无人机4以及摄像头3。
无人机4配有摄像头3(例如单目摄像头)，摄像头3可以在竖直面内绕摄像头3旋转轴进行旋转，旋转角度通过检测器2检测，另外，摄像头3获得的图像可以通过屏幕实时显示，无人机4的位置信息可以实时传送给举高消防车的控制器1。
控制器1控制无人机4和摄像头3在不同位置以不同角度拍摄火场，并通过检测器2检测拍摄火场过程中无人机4和摄像头3的拍摄参数。控制器1可以使用不同位置以不同角度得到的拍摄参数确定火场的位置，并控制臂架将所述水炮移动至火场上方以喷射灭火介质进行灭火，控制器1具体控制无人机4和摄像头3将在下文详述。
图2是本发明一实施例提供的举高消防车灭火系统的结构示意图。如图2所示，所述检测器2包括角度传感器21和GPS模块22，其中，所述GPS模块22用于检测所述无人机4悬停的高度H；所述角度传感器21用于检测所述摄像头3进行所述第一次旋转的第一角度β1；所述角度传感器21还用于检测所述摄像头3进行所述第一次旋转的第二角度β2。
另外，检测器2也可以包括位于无人机4中的数字气压计，通过进行气压测量后对应转换为高度，也可以得到无人机4悬停的高度。或者，检测器2也可以包括位移传感器，在无人机4从举高消防车开始起升时即进行检测，悬停时反馈位移量从而获得无人机4悬停高度。
图3是本发明一实施例提供的举高消防车灭火系统的火场定位示意图。如图3所示，举高消防车装有臂架6，臂架6具有一节或多节曲臂，且臂架6可以绕举高消防车5的臂架轴(回转中心)360度回转，臂架6的末端安装有水炮7，水炮7可以喷射灭火介质。当消防队收到火灾救援请求时，迅速将举高消防车5(配有无人机4)开到火场附近，当发现火场周围都是比较高的障碍物时，根据消防员对现场状况的判断，迅速找准火场的方向，从而可以调整无人机4的初始姿态，使得摄像头3初始为水平朝向火场方向，接着，消防员操控无人机4垂直升空一定高度(该高度由消防员根据火场周围的实际情况设定)，然后无人机4在空中悬停，此时消防员从水平方向开始在竖直平面内顺时针第一次旋转摄像头3直到火场出现在摄像头3的中心位置时，摄像头3停止转动，此时，举高消防车5的控制器1读取无人机4的高度数据(该数据可以通过检测器2检测获得)，同时读取检测器2检测的摄像头3转过的角度值；随后，控制无人机4朝着火场方向水平直线飞行一段距离L1，该距离值实时发送给举高消防车5的控制器1，接着无人机4再次悬停，此时消防员从第一次旋转到的位置顺时针第二次旋转摄像头3直到火场再次出现在摄像头3的中心位置时，摄像头3停止转动，同时举高消防车的控制器1读取检测器2检测的摄像头3转过的角度值。
控制器1根据拍摄参数第一角度β1、第二角度β2、移动距离L1以及悬停的高度H，确定所述火场的位置，具体确定方法将在下文详述。当得出火场的位置信息后，举高消防车5控制器1控制臂架6定点展开(即一键展开到指定位置)到距离火场的合适位置(水炮7与火场保持一定距离，这个距离要根据灭火经验来确定，这样可以使灭火介质作用范围、作用效果最优)。然后调整水炮7的姿态，对准火场喷射灭火介质，从而将火扑灭。
拍摄参数包括第一角度β1、第二角度β2、移动距离L1以及悬停的高度H，控制器1根据所述拍摄参数确定所述火场的位置包括：
根据所述第一角度β1、所述第二角度β2以及所述移动距离L1确定所述无人机4到所述火场的直线距离a；根据所述无人机4到所述火场的直线距离a和所述第二角度β2确定所述无人机4到所述火场的垂直高度h和所述无人机4水平移动后距离火场的水平距离L2；
计算所述无人机4水平移动后距离火场的水平距离L2以及所述移动距离L1的和以确定所述火场与所述举高消防车5的水平距离；计算所述悬停的高度H与所述无人机4到所述火场的垂直高度h的差以确定所述火场距离地面的垂直高度。
具体的，如图3所示，在由无人机4第一次悬停的位置A，第二次悬停的位置B，及火场位置C组成的三角形中，已知：AB边的距离L1以及三个角的数值，根据正弦定理：
其中：c＝L1，即AB边的长度；a为BC边的长度；b为AC边的长度；A＝β1；B＝180°-β2；C＝β2-β1。
可以通过公式(1)求出BC边的长度值，进而可以通过公式(2)求出无人机4到所述火场的垂直高度h：
另外，通过公式(3)可求得无人机4水平移动后距离火场的水平距离L2：
上述计算均通过控制器1中的程序实现，进而可以得出火场距离地面的垂直高度(H-h)，火场与举高消防车5的水平距离(L1+L2)，也就是得出了火场的位置信息，如果想要知道火场距离举高消防车5的垂直高度，即将火场距离地面的垂直高度(H-h)减去居高消防车5的高度即可。
在得出火场的位置信息之后，举高消防车5的控制器1控制臂架6定点展开到距离火场的合适位置，然后调整水炮7的姿态，对准火场喷射灭火介质，从而将火扑灭。
图4是本发明一实施例提供的举高消防车灭火方法的流程图。如图4所示，该举高消防车包括臂架以及位于所述臂架的末端的水炮，该方法使用具有摄像头的无人机，该方法包括：
步骤S401，控制所述无人机通过所述摄像头多角度拍摄火场；
步骤S402，检测拍摄火场过程中所述无人机和所述摄像头的拍摄参数；
步骤S403，根据所述拍摄参数确定所述火场的位置；
步骤S404，根据所述火场的位置，控制所述臂架将所述水炮移动至所述火场上方以喷射灭火介质进行灭火。
图5是本发明另一实施例提供的举高消防车灭火方法的流程图。如图5所示，该方法包括：
步骤S501，控制所述无人机悬停于所述举高消防车上方；
步骤S502，检测所述无人机悬停的高度H；
步骤S503，控制所述摄像头从水平方向进行第一次旋转直到所述摄像头中心拍摄到火场；
步骤S504，检测所述摄像头进行所述第一次旋转的第一角度β1；
步骤S505，控制所述无人机向所述火场方向水平移动距离L1；
步骤S506，控制所述摄像头从所述第一次旋转到的位置进行第二次旋转直到所述摄像头中心拍摄到火场；
步骤S507，检测所述摄像头进行所述第一次旋转的第二角度β2；
步骤S508，根据所述第一角度β1、所述第二角度β2、所述移动距离L1以及所述悬停的高度H确定所述火场的位置；
步骤S509，根据所述火场的位置，控制所述臂架将所述水炮移动至所述火场上方以喷射灭火介质进行灭火。
图6是本发明一实施例提供的确定火场的位置的方法的流程图。如图6所示，该方法包括：
步骤S601，根据所述第一角度β1、所述第二角度β2以及所述移动距离L1确定所述无人机到所述火场的直线距离a；
步骤S602，根据所述无人机到所述火场的直线距离a和所述第二角度β2确定所述无人机到所述火场的垂直高度h和所述无人机水平移动后距离火场的水平距离L2；
步骤S603，计算所述无人机水平移动后距离火场的水平距离L2以及所述移动距离L1的和以确定所述火场与所述举高消防车的水平距离；
步骤S604，计算所述悬停的高度H与所述无人机到所述火场的垂直高度h的差以确定所述火场距离地面的垂直高度。
由于上述方法的实施方式与前文系统的实施方式类似，因此在此不再赘述。
本发明实施例还提供一种举高消防车，该举高消防车包上文所述的举高消防车灭火系统。
通过上述技术方案，采用本发明提供的举高消防车灭火系统、方法以及举高消防车，通过无人机和摄像头多角度拍摄火场，并利用无人机和摄像头多角度拍摄的不同参数来确定火场的位置，使臂架可以将水炮准确对准火场进行灭火。本发明可以快速实现火场的定位，节约了救援时间，提高了灭火效率。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。
Claims (5)
1.一种举高消防车灭火系统，其特征在于，该举高消防车包括臂架以及位于所述臂架的末端的水炮，该系统包括：
控制器、检测器以及具有摄像头的无人机，其中，
所述控制器用于：
控制所述无人机悬停于所述举高消防车上方；
控制所述摄像头从水平方向进行第一次旋转直到所述摄像头中心拍摄到火场；
控制所述无人机向所述火场方向水平移动距离L1；
控制所述摄像头从所述第一次旋转到的位置进行第二次旋转直到所述摄像头中心拍摄到火场；
所述检测器包括角度传感器和GPS模块，所述GPS模块用于检测所述无人机悬停的高度H；所述角度传感器用于检测所述摄像头进行所述第一次旋转的第一角度β1；所述角度传感器还用于检测所述摄像头进行所述第二次旋转的第二角度β2；
所述控制器还用于：
根据所述第一角度β1、所述第二角度β2以及所述移动距离L1确定所述无人机到所述火场的垂直高度h和所述无人机水平移动后距离火场的水平距离L2；
计算所述无人机水平移动后距离火场的水平距离L2以及所述移动距离L1的和以确定所述火场与所述举高消防车的水平距离；
计算所述悬停的高度H与所述无人机到所述火场的垂直高度h的差以确定所述火场距离地面的垂直高度；以及
根据所述火场的位置，控制所述臂架将所述水炮移动至所述火场上方以喷射灭火介质进行灭火。
2.根据权利要求1所述的举高消防车灭火系统，其特征在于，所述根据所述第一角度β1、所述第二角度β2以及所述移动距离L1确定所述无人机到所述火场的垂直高度h和所述无人机水平移动后距离火场的水平距离L2包括：
根据所述第一角度β1、所述第二角度β2以及所述移动距离L1确定所述无人机到所述火场的直线距离a；
根据所述无人机到所述火场的直线距离a和所述第二角度β2确定所述无人机到所述火场的垂直高度h和所述无人机水平移动后距离火场的水平距离L2。
3.一种举高消防车灭火方法，其特征在于，该举高消防车包括臂架以及位于所述臂架的末端的水炮，该方法使用具有摄像头的无人机，该方法包括：
控制所述无人机悬停于所述举高消防车上方；
检测所述无人机悬停的高度H；
控制所述摄像头从水平方向进行第一次旋转直到所述摄像头中心拍摄到火场；
检测所述摄像头进行所述第一次旋转的第一角度β1；
控制所述无人机向所述火场方向水平移动距离L1；
控制所述摄像头从所述第一次旋转到的位置进行第二次旋转直到所述摄像头中心拍摄到火场；
检测所述摄像头进行所述第二次旋转的第二角度β2；
根据所述第一角度β1、所述第二角度β2以及所述移动距离L1确定所述无人机到所述火场的垂直高度h和所述无人机水平移动后距离火场的水平距离L2；
计算所述无人机水平移动后距离火场的水平距离L2以及所述移动距离L1的和以确定所述火场与所述举高消防车的水平距离；
计算所述悬停的高度H与所述无人机到所述火场的垂直高度h的差以确定所述火场距离地面的垂直高度；
根据所述火场的位置，控制所述臂架将所述水炮移动至所述火场上方以喷射灭火介质进行灭火。
4.根据权利要求3所述的举高消防车灭火方法，其特征在于，其特征在于，所述根据所述第一角度β1、所述第二角度β2以及所述移动距离L1确定所述无人机到所述火场的垂直高度h和所述无人机水平移动后距离火场的水平距离L2包括：
根据所述第一角度β1、所述第二角度β2以及所述移动距离L1确定所述无人机到所述火场的直线距离a；
根据所述无人机到所述火场的直线距离a和所述第二角度β2确定所述无人机到所述火场的垂直高度h和所述无人机水平移动后距离火场的水平距离L2。
5.一种举高消防车，其特征在于，该举高消防车包括权利要求1-2中任意一项权利要求所述的举高消防车灭火系统。
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- 2018-07-26 CN CN201810834840.6A patent/CN109157782B/zh active Active
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