CN111481864A - 一种灭火机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灭火机器人，属于消防技术领域，该灭火机器人前部设置有喷射口、道路避障装置和生命探测装置，内部设置有单片机；当生命探测装置检测出火灾现场存在生命信号或求救信号时，通过被困者的体征信息或求救信息判定被困者的位置信息；生命探测装置将位置信息发送给单片机；单片机根据位置信息控制灭火机器人向被困者所在位置移动灭火。本发明提供了一种灭火机器人，该灭火机器人可以对生命体进行探测并准确定位，一旦发现火场内有生命信号或求救信号，即控制灭火机器人向被困者方向移动灭火，对被困者进行救援，该机器人可以代替消防员进入火灾现场进行灭火和救援，一定程度上避免了消防人员的伤亡。

Description

一种灭火机器人

技术领域

本发明涉及消防技术领域，特别涉及一种灭火机器人。

背景技术

在社会生活中，火灾是威胁公共安全、危害人们生命财产的灾害之一，也是各类灾害中发生最为频繁的灾害，由于发生频率极高、危害很广、破坏性也十分之强，火灾已经成为世界各国人民所面临的一个共同的灾难性问题。随着社会生产力的发展、社会财富的日益增加，各种化学药品和易燃易爆品的使用量大、存放部位多、设计面广、接触人员多，极易发生失火、爆炸等事故。

现有技术中，发生火灾后，往往需要消防人员携带灭火器材进入火灾现场进行灭火，并逐间搜索建筑物内的房屋，确认是否有被困人员。然而，火灾现场往往是高温、易燃易爆、有毒、缺氧、浓烟等危险现场，给消防人员的人身安全带来了极大的安全隐患，消防人员伤亡的消息不断传来。

发明内容

为了及时有效地应对火灾，且避免消防人员的伤亡，本发明提供了一种灭火机器人，所述灭火机器人前部设置有喷射口、道路避障装置和生命探测装置，内部设置有单片机；

当所述生命探测装置检测出火灾现场存在生命信号或求救信号时，通过被困者的体征信息或求救信息判定所述被困者的位置信息；

所述生命探测装置将所述位置信息发送给所述单片机；

所述单片机根据所述位置信息控制所述灭火机器人向所述被困者所在位置移动灭火。

可选地，当所述生命探测装置未检测出火灾现场存在生命信号或求救信号时，所述单片机控制所述灭火机器人与危险火源保持预设安全距离。

可选地，所述生命探测装置将所述位置信息发送给外部终端设备，所述外部终端设备接收到所述位置信息后发出警报声，警示工作人员火灾现场有被困者。

可选地，所述灭火机器人前部还设置有火灾源检测装置；

所述火灾源检测装置检测火灾现场的火势信息，并将所述火势信息发送给所述单片机；

所述单片机根据所述火势信息确定出火灾源种类，并选择对应的灭火剂对所述被困者周围的火势进行灭火。

可选地，所述灭火机器人前部还设置有摄像头，所述摄像头安装在真空玻璃中；

所述摄像头实时拍摄火灾现场的火势图像，并将所述火势图像发送给所述单片机；

所述单片机根据所述火势图像，确定火灾现场的火势速率和着火点燃烧速率；

通过所述单片机给定初始火势速率的平均值和着火点燃烧速率的正常值，利用特定算法将所述火灾现场的火势速率和着火点燃烧速率与初始火势速率的平均值和着火点燃烧速率的正常值进行对比，确定出火灾现场的火势蔓延速率和着火点燃烧变化速率；

若火灾现场的火势蔓延速率快于着火点燃烧变化速率，则所述单片机控制所述灭火机器人先对外围火势进行扑救，由外向里进行灭火；

若火灾现场的火势蔓延速率慢于着火点燃烧变化速率，则所述单片机控制所述灭火机器人先对着火点进行扑救，由里向外进行灭火。

可选地，所述灭火机器人前部还设置有摄像头，所述摄像头安装在真空玻璃中；

所述摄像头实时拍摄火灾现场的火势图像，并将所述火势图像发送给所述单片机；

所述单片机将所述火势图像发送给外部终端设备，由终端工作人员通过所述单片机确定灭火方式及路线，并控制所述灭火机器人进行灭火。

可选地，所述灭火机器人内部还设置有防毒面具储存仓，所述储存仓内存储有多个防毒面具；

当所述灭火机器人到达所述被困者所在位置后，所述单片机控制所述防毒面具储存仓开启仓门，使所述被困人员取出所述防毒面具。

可选地，所述灭火机器人后部设置有灭火剂管道接入口，所述灭火剂管道接入口用于衔接小型灭火设备或大型灭火设备。

可选地，所述灭火机器人前部还设置有红外火焰传感器，所述红外火焰传感器检测四周红外指数，并将所述四周红外指数发送给所述单片机，所述单片机确定出小于预设阈值的最高红外指数，并将所述最高红外指数的方向确定为安全灭火方向；

若火灾现场存在被困者，则所述单片机判断所述安全灭火方向和所述被困者所在方向是否一致，若一致，则控制所述灭火机器人向所述安全灭火方向移动灭火，若不一致，则控制所述灭火机器人向所述被困者所在的方向移动灭火；

若火灾现场不存在被困者，则所述单片机控制所述灭火机器人向所述安全灭火方向移动灭火，并在移动过程中实时测量所述安全灭火方向的红外指数，当所述红外指数超过预设阈值时，停止继续向所述安全灭火方向移动，继续执行所述确定出小于预设阈值的最高红外指数，并将所述最高红外指数的方向确定为安全灭火方向的步骤。

可选地，所述灭火机器人为履带式机器人，且所述机器人机身的所有材料均为阻燃材料。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

值得说明的是，本发明提供了一种灭火机器人，该灭火机器人可以对生命体进行探测并准确定位，一旦发现火场内有生命信号或者求救信号，即控制灭火机器人向被困者方向移动灭火，对被困者进行救援，该机器人可以代替消防员进入火灾现场进行灭火和救援，一定程度上避免了消防人员的伤亡。其次，本发明中还设置了优先级，第一优先级为生命救援，在第一优先级存在时，灭火机器人可携带设备进入火灾区灭火，其他情况，灭火机器人均与危险火源保持预设安全距离，使得灭火机器人可以有选择地进行灭火，既可以最大程度保证及时有效救援被困人员，又可以最大程度保证了灭火机器人的安全。另外，本发明的灭火机器人可以根据不同火灾源种类，使用对应的灭火剂进行灭火，且还可以根据不同燃烧物产生火势的大小，提前预警，准备足够的相关灭火剂。再者，还可以根据现场火势的蔓延速率以及着火点的燃烧状况，确定进出火场危险最低的路线，最大程度保证灭火机器人的安全，在有效灭火的基础上，最大程度避免财产损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种灭火机器人的简易正面结构示意图；

图2是本发明提供的一种灭火机器人的简易背面结构示意图；

附图标记：1-喷射口；2-道路避障装置；3-生命探测装置；4-单片机；5-火灾源检测装置；6-摄像头；7-防毒面具储存仓；8-灭火剂管道接入口；9-红外火焰传感器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。为了便于理解，在对本发明实施例进行详细的解释说明之前，先对本发明实施例涉及的应用场景进行介绍。

随着社会经济的快速发展，各种化学药品和易燃易爆品的使用量大、存放部位多、设计面广、接触人员多，极易发生失火、爆炸等事故，发生火灾后，就需要消防人员携带灭火器材进入火灾现场进行灭火，并逐间搜索建筑物内的房屋，确认是否有被困人员，然而火灾现场危险重重，给消防人员的人身安全带来了极大的安全隐患，消防人员伤亡的消息不断传来。在自动控制技术和智能技术不断成熟的当下，由灭火机器人等先进设备代替消防员完成消防救援任务已成为大势所趋，因而本发明提供了一种灭火机器人。

图1是本发明提供的一种灭火机器人的简易结构示意图，图2是本发明提供的一种灭火机器人的简易背面结构示意图。参见图1-图2，该灭火机器人前部设置有喷射口1、道路避障装置2和生命探测装置3，内部设置有单片机4；当生命探测装置3检测出火灾现场存在生命信号或求救信号时，通过被困者的体征信息或求救信息判定被困者的位置信息，然后将该位置信息发送给单片机4，之后单片机4就可以根据该位置信息控制灭火机器人向被困者所在位置移动灭火。

其中，道路避障装置2可以为超声波避障，采用超声波原理，避开道路上的障碍物，至于超声波原理现有技术中已经非常成熟，本发明在此不再进行赘述。另外，生命探测装置3为可以探测到生命的装置，本发明中以生命探测装置3为影像监测装置、红外监测装置和/或声音监测装置为例进行说明，影像监测装置可以采集火灾现场的图像并发送给单片机4，由单片机4通过图像分析，确定火灾现场是否有被困者；红外监测装置可以探测火灾现场的红外信号，以确定火灾现场是否有生命信号；声音监测装置可以采集火灾现场的声音并发送给单片机4，由单片机4对该声音进行分析，确定是否存在求救声音，以确定是否有被困人员。

需要说明的是，生命探测装置3可以对生命进行探测并准确定位，利用生命探测装置3(适用于火场的影像监测装置、红外监测装置和/或声音监测装置)可以对火灾现场进行准确检测，一旦发现火场内有生命信号或者求救信号，即通过被困者的体征信息或者求救信息来判定其方向和准确位置，并将探测到的信息发送给单片机4，以控制灭火机器人向被困者方向移动灭火，对被困者进行救援。

进一步地，当生命探测装置3未检测出火灾现场存在生命信号或求救信号时，单片机4控制灭火机器人与危险火源保持预设安全距离。其中，预设安全距离可以预先进行设定，该距离既可以对火源进行灭火，又可以一定程度上保证灭火机器人的安全，例如，预设安全距离为5米。另外，危险火源可以由单片机4根据安装的检测装置(火灾源检测装置、摄像头、红外火焰传感器等)进行判定。

需要说明的是，火灾现场危险重重，如果灭火机器人没有选择地前进，很有可能会遭遇到危险，损毁机身，导致无畏的财产损失。因而，本发明中设置了优先级，第一优先级为生命救援，在发现被困者时，灭火机器人所携带灭火设备优先对被困者周边进行灭火；也即是，在第一优先级存在时，灭火机器人可携带设备进入火灾区灭火，其他情况，灭火机器人均与危险火源保持预设安全距离。如此，使得灭火机器人可以有选择地进行灭火，既最大程度保证及时有效救援被困人员，又最大程度保证了灭火机器人的安全。

进一步地，生命探测装置3还可以将位置信息发送给外部终端设备，外部终端设备接收到位置信息后发出警报声，警示工作人员火灾现场有被困者。需要说明的是，本发明中生命探测装置3检测到有被困者后，不仅可以向单片机4返回位置信息，使灭火机器人前去救援，另外还可以向外部终端设备反馈位置信息，使得外部终端设备发出警报声，警示工作人员，工作人员可以监控灭火机器人的救援过程，当灭火机器人因故无法及时救援时，工作人员可以及时采取其他应急措施，最大程度保证救援成功率，避免人员伤亡。

进一步地，灭火机器人前部还设置有火灾源检测装置5，火灾源检测装置5检测火灾现场的火势信息，并将该火势信息发送给单片机4，然后单片机4根据火势信息确定出火灾源种类，并选择对应的灭火剂对被困者周围的火势进行灭火。

其中，火灾源检测装置5可以为温度传感器、光感传感器、烟雾浓度传感器、声波传感器和/或气体传感器。具体地，温度传感器、光感传感器和烟雾浓度传感器可以分别将自身检测到的温度信号、火光信号和烟雾浓度信号实时发送给单片机4，单片机4根据接收到的信号确定出温度变化速率、火光变化速率和烟雾浓度变化速率，并根据这3个变化速率确定出火灾源种类；同时，声波传感器可以将检测到的声波信号发送给单片机4，然后单片机4可以基于声波信号确定出火灾源种类；同时，气体传感器还可以将检测到的气体成分和浓度发送给单片机4，单片机4可以根据气体的成分和浓度确定出火灾源种类。确定出火灾源种类后，单片机4可以控制选择对应的灭火剂对被困者周围的火势进行灭火。

需要说明的是，不同火灾源(气体、液体、固体)引起的火灾在燃烧时其特性不同，针对于这些特性对火灾源进行判断，可以确定出火灾源种类，以使用对应的灭火剂进行灭火。另外，还可以根据不同燃烧物产生火势的大小，提前预警，准备足够的相关灭火剂。

进一步地，灭火机器人前部还设置有摄像头6，摄像头6安装在真空玻璃中，摄像头6可以实时拍摄火灾现场的火势图像，并将该火势图像发送给单片机4，然后单片机4可以根据该火势图像，确定火灾现场的火势速率和着火点燃烧速率；之后，可以通过单片机4给定初始火势速率的平均值和着火点燃烧速率的正常值，利用特定算法将火灾现场的火势速率和着火点燃烧速率与初始火势速率的平均值和着火点燃烧速率的正常值进行对比，确定出火灾现场的火势蔓延速率和着火点燃烧变化速率；若火灾现场的火势蔓延速率快于着火点燃烧变化速率，则单片机控制灭火机器人先对外围火势进行扑救，由外向里进行灭火；若火灾现场的火势蔓延速率慢于着火点燃烧变化速率，则单片机控制灭火机器人先对着火点进行扑救，由里向外进行灭火。

具体地，将火灾现场的火势速率和初始火势速率的平均值进行比较，可以得到火灾现场的火势蔓延速率，将火灾现场的着火点燃烧速率与着火点燃烧速率的正常值进行比较，可以得到火灾现场的着火点燃烧变化速率。

需要说明的是，灭火机器前部设置的摄像头6可至于真空玻璃保护中，用于检测现场火势的蔓延速率以及着火点的燃烧状况。另外，当生命探测装置3包括红外传感器时，还可以结合红外传感器确定火势以及着火点(红外指数变化探测以及地面灰度变化探测)，便于判断进出火场危险最低的路线。如此，通过对火灾现场火势的蔓延速率以及着火点的燃烧状况的分析，可以确定出进出火灾现场危险性最低的路线，最大程度保证灭火机器人的安全，在有效灭火的基础上，最大程度避免财产损失。

进一步地，摄像头6实时拍摄火灾现场的火势图像后，还可以将该火势图像发送给单片机4，单片机4可以将该火势图像发送给外部终端设备，由终端工作人员通过单片机4确定灭火方式及路线，并控制灭火机器人进行灭火。工作人员确定灭火方式及路线更为灵活机动，可以适应各种火场突发情况，保证灭火救援的成功率。

进一步地，灭火机器人内部还设置有防毒面具储存仓7，该防毒面具储存仓7内存储有多个防毒面具，当灭火机器人到达被困者所在位置后，单片机4控制防毒面具储存仓7开启仓门，使被困人员取出防毒面具。

需要说明的是，火灾遇难者死亡原因多半是吸入了大量浓烟致死，因而本发明中灭火机器人内部装有防毒面具，便于在火灾现场供给被困者，避免被困者吸入浓烟，保证被困者安全逃出火灾现场。

进一步地，灭火机器人后部设置有灭火剂管道接入口8，灭火剂管道接入口8可以衔接灭火器等小型灭火设备，也可以衔接消防水枪等大型灭火设备，从而保证及时扑灭火灾。

进一步地，灭火机器人前部还设置有红外火焰传感器9，红外火焰传感器9检测四周红外指数，并将四周红外指数发送给单片机4，单片机4确定出小于预设阈值的最高红外指数，并将该最高红外指数的方向确定为安全灭火方向；

若火灾现场存在被困者，则单片机4判断安全灭火方向和被困者所在方向是否一致，若一致，则控制灭火机器人向安全灭火方向移动灭火，若不一致，则控制灭火机器人向被困者所在的方向移动灭火；

若火灾现场不存在被困者，则单片机4控制灭火机器人向安全灭火方向移动灭火，并在移动过程中实时测量安全灭火方向的红外指数，当红外指数超过预设阈值时，停止继续向安全灭火方向移动，继续执行确定出小于预设阈值的最高红外指数，并将最高红外指数的方向确定为安全灭火方向的步骤。

其中，灭火机器人的机身部分可以360度旋转，以能够检测出四周红外指数。

需要说明的是，本发明中通过设置在灭火机器人中的红外火焰传感器9，可以检测四周的红外指数，确定出火势较大的方向，从而可以控制灭火机器人向着火势较大的方向移动灭火。另外，当火灾现场存在被困者时，生命安全优先级最高，因而无论被困者所在方向的火势大小，都必须控制灭火机器人优先向被困者所在方向移动灭火，而当火灾现场不存在被困者时，则可以控制灭火机器人向着火势较大的方向移动灭火。

然而，当控制灭火机器人向着火势较大的方向移动时，需要设置安全距离，避免灭火机器人进入火势过大区域，对灭火机器人造成损伤。因而，本发明中设置了预设阈值，该预设阈值是灭火机器人可以扑灭的火势范围内的最大红外指数值，当红外指数超过该预设阈值时，说明火势超出了灭火机器人所能扑灭的大小，可能会对灭火机器人造成损伤，应该避免灭火机器人向该方向前进。

本发明中单片机4接收到红外火焰检测器9检测到的四周红外指数后，确定出小于预设阈值的最高红外指数，就是在不会对灭火机器人造成损伤的前提下，确定出火势最大的红外指数的方向(即安全灭火方向)，然后控制灭火机器人向着该安全灭火方向移动灭火，移动灭火过程中，依旧实时测量该方向的红外指数，如果超出了灭火机器人所能扑灭的范围，则停止继续前进灭火，重新确定安全灭火方向进行移动灭火。如此，本发明的灭火机器人可以自动根据火灾现场的红外指数，确定自身所能承受的安全灭火方向，进行灭火，保证了安全有效地扑灭火灾。

进一步地，灭火机器人为履带式机器人，且机器人机身的所有材料均为阻燃材料。需要说明的是，火灾现场往往会有许多掉落物，地面上并不十分平坦，灭火机器人容易侧翻，因而本发明中的机器人设置为履带式机器人，行走更平稳，不容易侧翻，提高灭火救援的效率与成功率。另外，灭火机器人需要进入到火灾现场，为了防止灭火机器人烧伤损毁，本发明中机器人机身的所有材料均为阻燃材料，保证灭火机器人的完整，从而可以及时有效灭火及救援。

值得说明的是，本发明提供了一种灭火机器人，该灭火机器人可以对生命体进行探测并准确定位，一旦发现火场内有生命信号或者求救信号，即控制灭火机器人向被困者方向移动灭火，对被困者进行救援，该机器人可以代替消防员进入火灾现场进行灭火和救援，一定程度上避免了消防人员的伤亡。其次，本发明中还设置了优先级，第一优先级为生命救援，在第一优先级存在时，灭火机器人可携带设备进入火灾区灭火，其他情况，灭火机器人均与危险火源保持预设安全距离，使得灭火机器人可以有选择地进行灭火，既可以最大程度保证及时有效救援被困人员，又可以最大程度保证了灭火机器人的安全。另外，本发明的灭火机器人可以根据不同火灾源种类，使用对应的灭火剂进行灭火，且还可以根据不同燃烧物产生火势的大小，提前预警，准备足够的相关灭火剂。再者，还可以根据现场火势的蔓延速率以及着火点的燃烧状况，确定进出火场危险最低的路线，最大程度保证灭火机器人的安全，在有效灭火的基础上，最大程度避免财产损失。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种灭火机器人，其特征在于，所述灭火机器人前部设置有喷射口、道路避障装置和生命探测装置，内部设置有单片机；

当所述生命探测装置检测出火灾现场存在生命信号或求救信号时，通过被困者的体征信息或求救信息判定所述被困者的位置信息；

所述生命探测装置将所述位置信息发送给所述单片机；

所述单片机根据所述位置信息控制所述灭火机器人向所述被困者所在位置移动灭火。

2.根据权利要求1所述的灭火机器人，其特征在于，当所述生命探测装置未检测出火灾现场存在生命信号或求救信号时，所述单片机控制所述灭火机器人与危险火源保持预设安全距离。

3.根据权利要求1所述的灭火机器人，其特征在于，所述生命探测装置将所述位置信息发送给外部终端设备，所述外部终端设备接收到所述位置信息后发出警报声，警示工作人员火灾现场有被困者。

4.根据权利要求1所述的灭火机器人，其特征在于，所述灭火机器人前部还设置有火灾源检测装置；

所述火灾源检测装置检测火灾现场的火势信息，并将所述火势信息发送给所述单片机；

所述单片机根据所述火势信息确定出火灾源种类，并选择对应的灭火剂对所述被困者周围的火势进行灭火。

5.根据权利要求1所述的灭火机器人，其特征在于，所述灭火机器人前部还设置有摄像头，所述摄像头安装在真空玻璃中；

所述摄像头实时拍摄火灾现场的火势图像，并将所述火势图像发送给所述单片机；

所述单片机根据所述火势图像，确定火灾现场的火势速率和着火点燃烧速率；

通过所述单片机给定初始火势速率的平均值和着火点燃烧速率的正常值，利用特定算法将所述火灾现场的火势速率和着火点燃烧速率与初始火势速率的平均值和着火点燃烧速率的正常值进行对比，确定出火灾现场的火势蔓延速率和着火点燃烧变化速率；

若火灾现场的火势蔓延速率快于着火点燃烧变化速率，则所述单片机控制所述灭火机器人先对外围火势进行扑救，由外向里进行灭火；

若火灾现场的火势蔓延速率慢于着火点燃烧变化速率，则所述单片机控制所述灭火机器人先对着火点进行扑救，由里向外进行灭火。

6.根据权利要求1所述的灭火机器人，其特征在于，所述灭火机器人前部还设置有摄像头，所述摄像头安装在真空玻璃中；

所述摄像头实时拍摄火灾现场的火势图像，并将所述火势图像发送给所述单片机；

所述单片机将所述火势图像发送给外部终端设备，由终端工作人员通过所述单片机确定灭火方式及路线，并控制所述灭火机器人进行灭火。

7.根据权利要求1所述的灭火机器人，其特征在于，所述灭火机器人内部还设置有防毒面具储存仓，所述储存仓内存储有多个防毒面具；

当所述灭火机器人到达所述被困者所在位置后，所述单片机控制所述防毒面具储存仓开启仓门，使所述被困人员取出所述防毒面具。

8.根据权利要求1所述的灭火机器人，其特征在于，所述灭火机器人后部设置有灭火剂管道接入口，所述灭火剂管道接入口用于衔接小型灭火设备或大型灭火设备。

9.根据权利要求1所述的灭火机器人，其特征在于，所述灭火机器人前部还设置有红外火焰传感器，所述红外火焰传感器检测四周红外指数，并将所述四周红外指数发送给所述单片机，所述单片机确定出小于预设阈值的最高红外指数，并将所述最高红外指数的方向确定为安全灭火方向；

若火灾现场存在被困者，则所述单片机判断所述安全灭火方向和所述被困者所在方向是否一致，若一致，则控制所述灭火机器人向所述安全灭火方向移动灭火，若不一致，则控制所述灭火机器人向所述被困者所在的方向移动灭火；

若火灾现场不存在被困者，则所述单片机控制所述灭火机器人向所述安全灭火方向移动灭火，并在移动过程中实时测量所述安全灭火方向的红外指数，当所述红外指数超过预设阈值时，停止继续向所述安全灭火方向移动，继续执行所述确定出小于预设阈值的最高红外指数，并将所述最高红外指数的方向确定为安全灭火方向的步骤。

10.根据权利要求1所述的灭火机器人，其特征在于，所述灭火机器人为履带式机器人，且所述机器人机身的所有材料均为阻燃材料。

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