CN109339859A - 一种基于可见光通信的矿井搜救系统及搜救方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于可见光通信的矿井搜救系统及搜救方法。这种基于可见光通信的矿井搜救系统及搜救方法通过光敏传感器不断检测智能设备周围环境的亮度，对智能设备周围环境中的光线强度信息值做出判断，能够使智能设备到达光线强的位置，让智能设备始终朝着光线最强的方向前进，最终找到出口；能够进行智能搜救，以缩短搜救时间并提高搜救准确度，采用无线通讯进行信息传输，将各部件检测到的信息通过无线通讯传输至搜救人员的接收设备，因此，实现了远距离的无线传输控制功能，能够代替人力在救援现场搜索幸存者。
Description
技术领域
本发明涉及矿井人员搜救技术领域，特别涉及一种基于可见光通信的矿井搜救系统及搜救方法。
背景技术
世界上很多研究机构正试图研究能够代替人为操作的各种机器人，但这一构想被迅速应用到了灾难救援，目前为止已有很多救援机器人应用于抗震救灾工作中。救灾机器人是机器人的一个新兴发展领域，属于危险作业机器人的一个分支，具有危险作业机器人的特点。在世界各地，由于自然灾害、恐怖活动和各种突发事故等原因，灾难经常发生。在灾难救援中，救援人员必须在非常短的时间用于在倒塌的废墟中寻找幸存者，否则发现幸存者的几率几乎为零。在这种紧急而危险的环境下，救灾机器人可以为救援人员提供帮助。
近来，机器人技术已有长足的发展。机器人可由定位、导航及避障等技术，来了解自身的位置信息以及周遭的环境信息，并且可由影像识别技术，例如人脸追踪及人脸识别，来认知特定人员。然而，机器人搜救人员的方法还有大幅改善的空间。在目前技术中当机器人接收到指令要搜救特定人员时，往往只能进行地毯式的搜索，但这样不仅浪费时间与耗费电力，并且若是在紧急状况下接收到任务指令，机器人是无法及时实现任务，而造成严重后果。因此，如何提供一种机器人及其搜救人员的方法，能够进行智能搜救，以缩短搜救时间并提高搜救准确度，已成为重要课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过光敏传感器不断检测智能设备周围环境的亮度，让智能设备始终朝着光线最强的方向前进，最终找到一个最亮的位置，即出口的基于可见光通信的矿井搜救系统及搜救方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种基于可见光通信的矿井搜救系统，包括搜救智能设备和后台云服务器，所述搜救智能设备包含移动模块和驱动模块，所述移动模块设置在智能设备的底部，所述驱动模块驱动所述移动模块移动，还包括：
控制模块，与所述驱动模块连接，用于处理智能设备程序和控制智能设备；
光敏识别模块，设置在智能设备顶部，用于检测光线强度，将光线强度信息值传送给所述控制模块及识别人员及该人员的所在位置；
存储模块，用于储存记录表；
无线通信模块，对所述智能设备和所述后台云服务器进行网络配置，便于智能设备的联网；
处理模块，与所述光敏识别模块和所述存储模块信号连接，将该人员及该所在位置记录在该记录表，并在接收搜救指令后，依据该记录表所述识别模块自动搜救目标人员。
上述的基于可见光通信的矿井搜救系统，所述控制模块包括：
信息存储子模块，用于预设第一光线亮度绝对阈值N；
信息处理子模块，用于根据所述光敏识别模块检测的光线强度信息值得出最大光线强度信息值M。
上述的基于可见光通信的矿井搜救系统，所述光敏识别模块实时检测到的光线强度信息值大于或等于第一光线亮度绝对阈值N，或者所述光敏识别模块实时检测到的光线强度信息值大于或等于最大光线强度信息值M 的60%~70%。
上述的基于可见光通信的矿井搜救系统，所述移动模块包括探测障碍物和判定位置的探测装置。
一种矿井搜救系统的搜救方法，根据上述的矿井搜救系统，包括以下步骤：
步骤A，打开程序，识别人员及该人员的所在位置；
步骤B，记录该人员及该所在位置于记录表；
步骤C，依据该记录表搜救目标人员；
步骤D，智能设备移动并不断检测环境的光线强度；
步骤E，将检测到的光线强度信息值进行比较，得出最大光线强度信息值M；
步骤F，判断检测环境的实时光线强度信息值是否大于或等于最大光线强度信息值M的预定条件值或实时检测到的光线强度信息值大于或等于第一光线亮度绝对阈值N；
步骤G，当实时光线强度信息值大于或等于最大光线强度信息值M时或光线强度信息值大于或等于第一光线亮度绝对阈值N，则智能设备停止移动。
上述的矿井搜救系统的搜救方法，所述步骤C还包括：
步骤C1，其中当执行非关该人员的任务时，若侦测到该人员，则识别该人员及该人员的所在位置；
步骤C2，其中在识别该人员之后，记录该人员的基本特征，其中当记录该人员及该所在位置于该记录表时，还记录该人员位于该所在位置的时间。
上述的矿井搜救系统的搜救方法，所述步骤F中所述最大光线强度信息值M的预定条件值是指实时光线强度信息值为最大光线强度信息值M的60-70%。
上述的矿井搜救系统的搜救方法，所述步骤G还包括步骤G1, 当实时光线强度信息值小于最大光线强度信息值M时或光线强度信息值小于第一光线亮度绝对阈值N时，则智能设备继续移动。
综上所述，本发明具有以下有益效果：这种基于可见光通信的矿井搜救系统及搜救方法通过光敏传感器不断检测智能设备周围环境的亮度，对智能设备周围环境中的光线强度信息值做出判断，能够使智能设备到达光线强的位置，让智能设备始终朝着光线最强的方向前进，最终找到出口；能够进行智能搜救，以缩短搜救时间并提高搜救准确度，采用无线通讯进行信息传输，将各部件检测到的信息通过无线通讯传输至搜救人员的接收设备，因此，实现了远距离的无线传输控制功能，能够代替人力在救援现场搜索幸存者。
附图说明
图1为本发明的一种基于可见光通信的矿井搜救系统的结构示意图。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
参阅图1，一种基于可见光通信的矿井搜救系统，包括搜救智能设备和后台云服务器，所述搜救智能设备包含移动模块和驱动模块，所述移动模块设置在智能设备的底部，所述驱动模块驱动所述移动模块移动，还包括：
控制模块1，与所述驱动模块连接，用于处理智能设备程序和控制智能设备；
光敏识别模块2，设置在智能设备顶部，用于检测光线强度，将光线强度信息值传送给所述控制模块1及识别人员及该人员的所在位置，所述光敏识别模块2包括人脸识别模块、语音识别模块、视网膜识别模块、指纹识别模块、步态识别模块和无线射频识别模块；
存储模块3，用于储存记录表；
无线通信模块4，对所述智能设备和所述后台云服务器进行网络配置，便于智能设备的联网；
处理模块5，与所述光敏识别模块2和所述存储模块3信号连接，将该人员及该所在位置记录在该记录表，并在接收搜救指令后，依据该记录表所述识别模块自动搜救目标人员。
进一步地，本发明一种基于可见光通信的矿井搜救系统的较佳的实施例中，所述控制模块1包括：
信息存储子模块11，用于预设第一光线亮度绝对阈值N；
信息处理子模块12，用于根据所述光敏识别模块2检测的光线强度信息值得出最大光线强度信息值M。
进一步地，本发明一种基于可见光通信的矿井搜救系统的较佳的实施例中，所述光敏识别模块2实时检测到的光线强度信息值大于或等于第一光线亮度绝对阈值N，或者所述光敏识别模块2实时检测到的光线强度信息值大于或等于最大光线强度信息值M 的60%~70%。
优选的，当光亮不低于最大光线强度信息值M的67%的时候，可更好地保证智能设备位于室内较空旷的位置。
优选的，第一光线亮度绝对阈值N是在光亮为300~350lux时取得。
优选的，所述记录表是关于该目标人员的最新数据；所述处理模块是依据所述记录表计算并得到概率表，所述概率表信号连接所述存储模块。
优选的，所述概率表至少包括人员、所在位置和时间的信息所建构而成。
进一步地，本发明一种基于可见光通信的矿井搜救系统的较佳的实施例中，所述移动模块包括探测障碍物和判定位置的探测装置。
一种矿井搜救系统的搜救方法，根据以上任一所述的矿井搜救系统，包括以下步骤：
步骤A，打开程序，识别人员及该人员的所在位置，智能设备可利用人脸识别、语音识别、视网膜识别、指纹识别、步态识别或无线射频技术来识别人员，并可利用无线射频技术、摄影机、声音追踪、影像追踪、全球定位系统或室内定位系统来识别人员所在位置，并可结合地图使用；
步骤B，记录该人员及该所在位置于记录表，在识别完成之后，智能设备是将该人员及人员所在位置记录在记录表，记录表可储存在智能设备的内存内，并为数字数据，并可因此建立位置概率模型。其中，当智能设备记录该人员及其所在位置于记录表时，可记录实时时间，即将该人员存在于该位置的时间记录下来，使记录表的数据具有人员、位置及时间等参数，进而建立时间位置概率模型；
步骤C，依据该记录表搜救目标人员；
步骤D，智能设备移动并不断检测环境的光线强度；
步骤E，将检测到的光线强度信息值进行比较，得出最大光线强度信息值M；
步骤F，判断检测环境的实时光线强度信息值是否大于或等于最大光线强度信息值M的预定条件值或实时检测到的光线强度信息值大于或等于第一光线亮度绝对阈值N；
步骤G，当实时光线强度信息值大于或等于最大光线强度信息值M时或光线强度信息值大于或等于第一光线亮度绝对阈值N，则智能设备停止移动。
优选的，所述步骤B中包括依据该记录表内关于该目标人员的最新数据来搜救该目标人员。其中，智能设备可依据记录表内最新关于目标人员的数据来搜救该目标人员、或是依据由记录表计算所得到的概率表来搜救目标人员。机器人可依据记录表计算并得到概率表，然后依据概率表搜救目标人员。概率表是显示各别人员存在于各位置的概率，机器人可依据概率的高低顺序来搜救该人员。当然，若配合时间的记录数据，概率表可显示各别人员在各别时段内位于各别位置的概率，进而提升搜救效率。
优选的，所述步骤B中包括依据该记录表计算并得到概率表，并依据该概率表搜救该目标人员。其中，概率表可包括人员、位置的信息，更可包括人员出现在该位置的时间信息。且概率表可不断依据新的识别结果而更新。
进一步地，本发明一种矿井搜救系统的搜救方法的较佳的实施例中，所述步骤C还包括：
步骤C1，其中当执行非关该人员的任务时，若侦测到该人员，则识别该人员及该人员的所在位置，智能设备能够在平时识别人员，并记录该人员及其所在位置，进而形成历史的记录表，因此，在需要搜救目标人员时，能够依据记录表而缩短搜救时间，并提高搜救准确度，另外，本发明的智能设备可在执行其他任务时，同时侦测在可识别范围内的人员，进而增加识别人员及人员所在位置的数据；
步骤C2，其中在识别该人员之后，记录该人员的基本特征，其中当记录该人员及该所在位置于该记录表时，还记录该人员位于该所在位置的时间，在机器人识别该人员之后，可由记录该人员的至少特征(例如发型、衣服颜色及样式、背影、侧面、行走步态、特殊随身用品或衣角），以帮助提升后续进行的人员识别的精确度。
进一步地，本发明一种矿井搜救系统的搜救方法的较佳的实施例中，所述步骤F中所述最大光线强度信息值M的预定条件值是指实时光线强度信息值为最大光线强度信息值M的60-70%。
优选的，所述实时光线强度信息值为最大光线强度信息值M 的67%。所述第一光线亮度绝对阈值N在光亮为300~350lux时取得。
进一步地，本发明一种矿井搜救系统的搜救方法的较佳的实施例中，所述步骤G还包括步骤G1, 当实时光线强度信息值小于最大光线强度信息值M时或光线强度信息值小于第一光线亮度绝对阈值N时，则智能设备继续移动。
综上所述，这种基于可见光通信的矿井搜救系统及搜救方法通过光敏传感器不断检测智能设备周围环境的亮度，对智能设备周围环境中的光线强度信息值做出判断，能够使智能设备到达光线强的位置，让智能设备始终朝着光线最强的方向前进，最终找到出口；能够进行智能搜救，以缩短搜救时间并提高搜救准确度，采用无线通讯进行信息传输，将各部件检测到的信息通过无线通讯传输至搜救人员的接收设备，因此，实现了远距离的无线传输控制功能，能够代替人力在救援现场搜索幸存者。
本实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种基于可见光通信的矿井搜救系统，包括搜救智能设备和后台云服务器，所述搜救智能设备包含移动模块和驱动模块，所述移动模块设置在智能设备的底部，所述驱动模块驱动所述移动模块移动，其特征在于：还包括：
控制模块（1），与所述驱动模块连接，用于处理智能设备程序和控制智能设备；
光敏识别模块（2），设置在智能设备顶部，用于检测光线强度，将光线强度信息值传送给所述控制模块（1）及识别人员及该人员的所在位置；
存储模块（3），用于储存记录表；
无线通信模块（4），对所述智能设备和所述后台云服务器进行网络配置，便于智能设备的联网；
处理模块（5），与所述光敏识别模块（2）和所述存储模块（3）信号连接，将该人员及该所在位置记录在该记录表，并在接收搜救指令后，依据该记录表所述识别模块自动搜救目标人员。
2.如权利要求1所述的一种基于可见光通信的矿井搜救系统，其特征在于：所述控制模块（1）包括：
信息存储子模块（11），用于预设第一光线亮度绝对阈值N；
信息处理子模块（12），用于根据所述光敏识别模块（2）检测的光线强度信息值得出最大光线强度信息值M。
3.如权利要求1所述的一种基于可见光通信的矿井搜救系统，其特征在于：所述光敏识别模块（2）实时检测到的光线强度信息值大于或等于第一光线亮度绝对阈值N，或者所述光敏识别模块（2）实时检测到的光线强度信息值大于或等于最大光线强度信息值M 的60%~70%。
4.如权利要求1所述的一种基于可见光通信的矿井搜救系统，其特征在于：所述移动模块包括探测障碍物和判定位置的探测装置。
5.一种矿井搜救系统的搜救方法，其特征在于：根据以上任一权利要求所述的矿井搜救系统，包括以下步骤：
步骤A，打开程序，识别人员及该人员的所在位置；
步骤B，记录该人员及该所在位置于记录表；
步骤C，依据该记录表搜救目标人员；
步骤D，智能设备移动并不断检测环境的光线强度；
步骤E，将检测到的光线强度信息值进行比较，得出最大光线强度信息值M；
步骤F，判断检测环境的实时光线强度信息值是否大于或等于最大光线强度信息值M的预定条件值或实时检测到的光线强度信息值大于或等于第一光线亮度绝对阈值N；
步骤G，当实时光线强度信息值大于或等于最大光线强度信息值M时或光线强度信息值大于或等于第一光线亮度绝对阈值N，则智能设备停止移动。
6.如权利要求5所述的一种矿井搜救系统的搜救方法，其特征在于：所述步骤C还包括：
步骤C1，其中当执行非关该人员的任务时，若侦测到该人员，则识别该人员及该人员的所在位置；
步骤C2，其中在识别该人员之后，记录该人员的基本特征，其中当记录该人员及该所在位置于该记录表时，还记录该人员位于该所在位置的时间。
7.如权利要求5所述的一种矿井搜救系统的搜救方法，其特征在于：所述步骤F中所述最大光线强度信息值M的预定条件值是指实时光线强度信息值为最大光线强度信息值M的60-70%。
8.如权利要求5所述的一种矿井搜救系统的搜救方法，其特征在于：所述步骤G还包括步骤G1, 当实时光线强度信息值小于最大光线强度信息值M时或光线强度信息值小于第一光线亮度绝对阈值N时，则智能设备继续移动。
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Application publication date: 20190215 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |