CN111544810B - 一种应用于隧道的基于mesh网络的智能救灾车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于隧道的基于MESH网络的智能救灾车辆，包括救灾车辆本体、MESH网络中转设备、灭火器、喷嘴、红外传感器、调节装置及摄像头以及用于提供电能的电池组，救灾车辆本体的前侧、后侧、左侧及右侧均设置有烟雾传感器，救灾车辆本体的前侧设置有第一超声波距离传感器及雾灯，救灾车辆本体的后侧设置有第二超声波距离传感器，灭火器、红外传感器、调节装置及摄像头均设置于救灾车辆本体上，喷嘴设置于调节装置上，灭火器的出口经阀门与喷嘴的入口相连通，MESH网络中转设备固定于救灾车辆本体上，该救灾车辆的灭火效果较好，且信息传输稳定，同时适应性较强。

Description

一种应用于隧道的基于MESH网络的智能救灾车辆

技术领域

本发明涉及一种智能救灾车辆，具体涉及一种应用于隧道的基于MESH网络的智能救灾车辆。

背景技术

电缆沟道使电力系统中最具代表性的消防难点，设备、设施能否安全运行，关键就在电缆的安全。电缆沟道中一旦发生火灾，人员很难进入扑救。防灭电缆火灾的传统做法是在这些场所做防火分区和封堵，一旦发生问题可使损失减小在一个防火分区内，这种方法无法主动灭火。另一种方法是采用灭火保护装置，传统的喷淋系统最低需要68度(红色玻璃球喷淋头)才能启动，此时火焰已经比较明显，难以控制，另一方面喷淋系统要求挖水池，敷设管道，再加上电控装置、高压水泵等设备，其造价高，而且维护费用也很高。传统的灭火小车传输摄像头视频信息采用的是传统WiFi形式或者有线形式，在火灾发生时，视频线缆存在断裂风险。电缆沟道中的固定路由节点失效也将导致链路中断，均无法保证视频信号的可靠传递，即视频监控系统没有自组织自恢复的能力。所以需要一种能够自动发现火源，有针对地进行起火点灭火，尽可能减少损失，参与网络具有自组织自恢复的适应性强的灭火装置。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种应用于隧道的基于MESH网络的智能救灾车辆，该救灾车辆的灭火效果较好，且信息传输稳定，同时适应性较强。

为达到上述目的，本发明所述的应用于隧道的基于MESH网络的智能救灾车辆包括救灾车辆本体、MESH网络中转设备、灭火器、喷嘴、红外传感器、调节装置及摄像头以及用于提供电能的电池组，

救灾车辆本体的前侧、后侧、左侧及右侧均设置有烟雾传感器，救灾车辆本体的前侧设置有第一超声波距离传感器及雾灯，救灾车辆本体的后侧设置有第二超声波距离传感器，灭火器、红外传感器、调节装置及摄像头均设置于救灾车辆本体上，喷嘴设置于调节装置上，灭火器的出口经阀门与喷嘴的入口相连通，MESH网络中转设备固定于救灾车辆本体上，中心控制器与MESH网络中转设备、烟雾传感器的输出端、第一超声波距离传感器的输出端、第二超声波距离传感器的输出端、灭火器的角行程执行器的控制端、红外传感器的输出端、调节装置的控制端、摄像头的输出端及救灾车辆本体的控制端相连接。

救灾车辆本体包括底板、不锈钢平台、设置于底板底部的左前置麦克纳姆轮、右前置麦克纳姆轮、左后置麦克纳姆轮、右后置麦克纳姆轮、第一直流驱动电机、第二直流驱动电机、第三直流驱动电机及第四直流驱动电机，其中，第一直流驱动电机的输出轴与左前置麦克纳姆轮相连接，第二直流驱动电机的输出轴与右前置麦克纳姆轮相连接，第三直流驱动电机的输出轴与左后置麦克纳姆轮，第四直流驱动电机的输出轴与右后置麦克纳姆轮相连接，第一直流驱动电机的控制端、第二直流驱动电机的控制端、第三直流驱动电机的控制端及第四直流驱动电机的控制端与中心控制器相连接，底板的前端设置有前置板，底板的后端设置有后置板，底板的左端设置有左侧板，底板的右端设置有右侧板，不锈钢平台位于底板的上方，且不锈钢平台的底部与前置板、后置板、左侧板及右侧板相连接；

各烟雾传感器设置于前置板上、后置板上、左侧板上及右侧板上；

第一超声波距离传感器及雾灯设置于前置板上，第二超声波距离传感器设置于后置板上；

灭火器、红外传感器、调节装置及摄像头设置于不锈钢平台上。

所述调节装置包括机械臂底座、第一机械臂、第二机械臂、用于驱动第一机械臂在竖平面内转动的第一进步电机以及用于驱动第二机械臂在竖平面内转动的第二步进电机，其中，机械臂底座固定于不锈钢平台上，第一机械臂的下端连接于机械臂底座上，第一机械臂的上端与第二机械臂的下端相连接，喷嘴设置于第二机械臂的上端，第一步进电机的控制端及第二步进电机的控制端均与中心控制器相连接。

还包括控制步进电机、从动轮、连杆、撞块及压缩弹簧，其中，底板上设置有内置仓，内置仓的一端开口，MESH网络中转设备位于内置仓内，MESH网络中转设备通过压缩弹簧与内置仓中未开口的一端相连接，控制步进电机的输出轴与从动轮相连接，连杆的一端与从动轮相连接，连杆的另一端与撞块相连接，撞块位于内置仓的开口位置处，压缩弹簧弹出MESH网络中转设备后，通过撞块对MESH网络中转设备进行限位，控制步进电机的控制端与中心控制器相连接。

电池组为锂电池组。

灭火器通过连接软管与喷嘴相连通。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的应用于隧道的基于MESH网络的智能救灾车辆在具体操作时，中心控制器通过摄像头及红外传感器采集现场的视频信息，然后通过MESH网络中转设备发送至远程的上位机中，使得远程操控人员可以观看到隧道内的实时视频，同时远程操作人员通过MESH网络中转设备向中心控制器发送命令，以实现对中心控制器的控制，信息传输较为稳定，另外，中心控制器通过各烟雾传感器获取环境中的烟雾浓度，并根据各烟雾传感器获取的环境中的烟雾浓度判断着火点的方位，以控制救灾车辆本体的行进方向，同时通过第一超声波距离传感器和第二超声波距离传感器获障碍物与救灾车辆本体之间的距离，当救灾车辆与障碍物之间的距离小于预设距离时，则控制救灾车辆本体转动，并通过红外传感器检测的数据使得救灾车辆本体对准火源，然后通过调节装置调节喷嘴的位置，使得喷嘴正对火焰，最后再通过喷嘴将灭火介质喷向火焰，实现灭火，灭火效果较好，且适应性较强。

附图说明

图1为本发明的正视图；

图2为本发明的后视图；

图3为本发明的仰视图；

图4为本发明的内部示意图。

其中，1为第一步进电机、2为第二步进电机、3为机械臂底座、4为第一机械臂、5为第二机械臂、6为灭火器、7为喷嘴、8为连接软管、9为角行程执行器、10为烟雾传感器、11为底板、12为不锈钢平台、13为电池组、14为中心控制器、15为第一MESH通信模块、16为第一直流驱动电机、17为第二直流驱动电机、18为第三直流驱动电机、19为第四直流驱动电机、20为左前置麦克纳姆轮、21为右前置麦克纳姆轮、22为左后置麦克纳姆轮、23为右后置麦克纳姆轮、24为第一超声波距离传感器、25为第二超声波距离传感器、26为左侧板、27为右侧板、28为前置板、29为后置板、30为内置仓、31为MESH网络中转设备、32为撞块、33为挡板、34为连杆、35为从动轮、36为控制步进电机、37为摄像头、38为红外传感器、39为压缩弹簧、40为第二MESH通信模块、41为雾灯。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1至图4，本发明所述的应用于隧道的基于MESH网络的智能救灾车辆包括救灾车辆本体、MESH网络中转设备31、灭火器6、喷嘴7、红外传感器38、调节装置及摄像头37以及用于提供电能的电池组13，救灾车辆本体的前侧、后侧、左侧及右侧均设置有烟雾传感器10，救灾车辆本体的前侧设置有第一超声波距离传感器24及雾灯41，救灾车辆本体的后侧设置有第二超声波距离传感器25，灭火器6、红外传感器38、调节装置及摄像头37均设置于救灾车辆本体上，喷嘴7设置于调节装置上，灭火器6的出口经阀门与喷嘴7的入口相连通，MESH网络中转设备31固定于救灾车辆本体上，中心控制器14与MESH网络中转设备31、烟雾传感器10的输出端、第一超声波距离传感器24的输出端、第二超声波距离传感器25的输出端、灭火器6的角行程执行器9的控制端、红外传感器38的输出端、调节装置的控制端、摄像头37的输出端及救灾车辆本体的控制端相连接。

救灾车辆本体包括底板11、不锈钢平台12、设置于底板11底部的左前置麦克纳姆轮20、右前置麦克纳姆轮21、左后置麦克纳姆轮22、右后置麦克纳姆轮23、第一直流驱动电机16、第二直流驱动电机17、第三直流驱动电机18及第四直流驱动电机19，其中，第一直流驱动电机16的输出轴与左前置麦克纳姆轮20相连接，第二直流驱动电机17的输出轴与右前置麦克纳姆轮21相连接，第三直流驱动电机18的输出轴与左后置麦克纳姆轮22，第四直流驱动电机19的输出轴与右后置麦克纳姆轮23相连接，第一直流驱动电机16的控制端、第二直流驱动电机17的控制端、第三直流驱动电机18的控制端及第四直流驱动电机19的控制端与中心控制器14相连接，底板11的前端设置有前置板28，底板11的后端设置有后置板29，底板11的左端设置有左侧板26，底板11的右端设置有右侧板27，不锈钢平台12位于底板11的上方，且不锈钢平台12的底部与前置板28、后置板29、左侧板26及右侧板27相连接；各烟雾传感器10设置于前置板28上、后置板29上、左侧板26上及右侧板27上；第一超声波距离传感器24及雾灯41设置于前置板28上，第二超声波距离传感器25设置于后置板29上；灭火器6、红外传感器38、调节装置及摄像头37设置于不锈钢平台12上。

所述调节装置包括机械臂底座3、第一机械臂4、第二机械臂5、用于驱动第一机械臂4在竖平面内转动的第一进步电机以及用于驱动第二机械臂5在竖平面内转动的第二步进电机2，其中，机械臂底座3固定于不锈钢平台12上，第一机械臂4的下端连接于机械臂底座3上，第一机械臂4的上端与第二机械臂5的下端相连接，喷嘴7设置于第二机械臂5的上端，第一步进电机1的控制端及第二步进电机2的控制端均与中心控制器14相连接。

本发明还包括控制步进电机36、从动轮35、连杆34、撞块32及压缩弹簧39，其中，底板11上设置有内置仓30，内置仓30的一端开口，MESH网络中转设备31位于内置仓30内，MESH网络中转设备31通过压缩弹簧39与内置仓30中未开口的一端相连接，控制步进电机36的输出轴与从动轮35相连接，连杆34的一端与从动轮35相连接，连杆34的另一端与撞块32相连接，撞块32位于内置仓30的开口位置处，压缩弹簧39弹出MESH网络中转设备31后，通过撞块32对MESH网络中转设备31进行限位，控制步进电机36的控制端与中心控制器14相连接。

电池组13为锂电池组；灭火器6通过连接软管8与喷嘴7相连接，中心控制器14通过第一MESH通信模块15与MESH网络中转设备31相连接，MESH网络中转设备31通过第二MESH通信模块40与上位机相连接，底板11上固定有挡板33。

本发明的具体工作过程为：

1)灭火工作

中心控制器14通过摄像头37及红外传感器38采集现场视频信息，再通过第二MESH通信模块40利用MESH网络将采集到的视频信息发送至上位机，以便远程操控人员可以观看到隧道内的实时视频；同时，远程操控人员通过MESH网络对救灾车辆本体进行控制，即第二MESH通信模块40接收远程操控人员的命令，然后发送至中心控制器14，中心控制器14根据远程操控人员的命令控制第一直流驱动电机16、第二直流驱动电机17、第三直流驱动电机18及第四直流驱动电机19，以控制救灾车辆本体的行进方向；同时远程操控人员通过手动寻找火源或者采用自动寻址的自动寻找火源；当发现火源后，远程操控人员通过中心控制器14控制救灾车辆本体，使得救灾车辆本体车身的方向对准火源，然后控制第一步进电机1及第二步进电机2调整喷嘴7的位置，使喷嘴7对准火焰，控制角行程执行器9按下灭火器6的手柄，灭火器6输出的灭火介质经喷嘴7喷向火焰，以实现灭火操作，在灭火的过程中，中心控制器14进行信号的自动补盲，保证通信线路的稳定。

2)自动补盲工作

当第二MESH通信模块40接收到与上位机的信号强度小于-70dbm时，则发送信号给中心控制器14，中心控制器14启动控制步进电机36，控制步进电机36带动从动轮35转动一次，从动轮35带动连杆34，连杆34带动撞块32，撞块32进行一次往复运动，将一个MESH网络中转设备31弹出安置仓外一次，MESH网络中转设备31启动，作为中转节点，使得救灾车辆本体保持和远程的网络连接。

3)自动寻址工作

远程操控人员向中心控制器14发出自动寻址的命令，中心控制器14启动第一直流驱动电机16、第二直流驱动电机17、第三直流驱动电机18及第四直流驱动电机19带动救灾车辆本体行进，中心控制器14通过各烟雾传感器10获取环境中的烟雾浓度，中心控制器14根据各烟雾传感器10获取环境中的烟雾浓度判断救灾车辆本体的行进方向，中心控制器14通过第一超声波距离传感器24和第二超声波距离传感器25获障碍物与救灾车辆本体之间的距离，当救灾车辆本体与障碍物之间的距离较小时，则控制第一直流驱动电机16、第二直流驱动电机17、第三直流驱动电机18及第四直流驱动电机19，使得救灾车辆本体避开障碍物，当救灾车辆本体与起火点之间的距离小于预设距离时，中心控制器14控制第一直流驱动电机16、第二直流驱动电机17、第三直流驱动电机18及第四直流驱动电机19，使车身进行顺时针180度角转动，通过红外传感器38对周围坏境进行大范围扫描，当红外强度达到最大时，则说明救灾车辆本体车身方向对准火源，此时，中心控制器14通过摄像头37采集的图像和红外传感器38的图像进行合成，以确定火源具体的位置，同时控制第一步进电机1及第二步进电机2调整喷嘴7的位置，使喷嘴7对准火焰，然后控制角行程执行器9按下灭火器6的手柄，灭火介质经喷嘴7喷向火焰，实现灭火。

Claims (5)

1.一种应用于隧道的基于MESH网络的智能救灾车辆，其特征在于，包括救灾车辆本体、MESH网络中转设备(31)、灭火器(6)、喷嘴(7)、红外传感器(38)、调节装置及摄像头(37)以及用于提供电能的电池组(13)，

救灾车辆本体的前侧、后侧、左侧及右侧均设置有烟雾传感器(10)，救灾车辆本体的前侧设置有第一超声波距离传感器(24)及雾灯(41)，救灾车辆本体的后侧设置有第二超声波距离传感器(25)，灭火器(6)、红外传感器(38)、调节装置及摄像头(37)均设置于救灾车辆本体上，喷嘴(7)设置于调节装置上，灭火器(6)的出口经阀门与喷嘴(7)的入口相连通，MESH网络中转设备(31)固定于救灾车辆本体上，中心控制器(14)与MESH网络中转设备(31)、烟雾传感器(10)的输出端、第一超声波距离传感器(24)的输出端、第二超声波距离传感器(25)的输出端、灭火器(6)的角行程执行器(9)的控制端、红外传感器(38)的输出端、调节装置的控制端、摄像头(37)的输出端及救灾车辆本体的控制端相连接；

还包括控制步进电机(36)、从动轮(35)、连杆(34)、撞块(32) 及压缩弹簧(39)，其中，底板(11)上设置有内置仓(30)，内置仓(30)的一端开口，MESH网络中转设备(31)位于内置仓(30)内，MESH网络中转设备(31)通过压缩弹簧(39)与内置仓(30)中未开口的一端相连接，控制步进电机(36)的输出轴与从动轮(35)相连接，连杆(34)的一端与从动轮(35)相连接，连杆(34)的另一端与撞块(32)相连接，撞块(32)位于内置仓(30)的开口位置处，压缩弹簧(39)弹出MESH网络中转设备(31)后，通过撞块(32)对MESH网络中转设备(31)进行限位，控制步进电机(36)的控制端与中心控制器(14)相连接。

2.根据权利要求1所述的应用于隧道的基于MESH网络的智能救灾车辆，其特征在于，救灾车辆本体包括底板(11)、不锈钢平台(12)、设置于底板(11)底部的左前置麦克纳姆轮(20)、右前置麦克纳姆轮(21)、左后置麦克纳姆轮(22)、右后置麦克纳姆轮(23)、第一直流驱动电机(16)、第二直流驱动电机(17)、第三直流驱动电机(18)及第四直流驱动电机(19)，其中，第一直流驱动电机(16)的输出轴与左前置麦克纳姆轮(20)相连接，第二直流驱动电机(17)的输出轴与右前置麦克纳姆轮(21)相连接，第三直流驱动电机(18)的输出轴与左后置麦克纳姆轮(22)，第四直流驱动电机(19)的输出轴与右后置麦克纳姆轮(23)相连接，第一直流驱动电机(16)的控制端、第二直流驱动电机(17)的控制端、第三直流驱动电机(18)的控制端及第四直流驱动电机(19)的控制端与中心控制器(14)相连接，底板(11)的前端设置有前置板(28)，底板(11)的后端设置有后置板(29)，底板(11)的左端设置有左侧板(26)，底板(11)的右端设置有右侧板(27)，不锈钢平台(12)位于底板(11)的上方，且不锈钢平台(12)的底部与前置板(28)、后置板(29)、左侧板(26)及右侧板(27)相连接；

各烟雾传感器(10)设置于前置板(28)上、后置板(29)上、左侧板(26)上及右侧板(27)上；

第一超声波距离传感器(24)及雾灯(41)设置于前置板(28)上，第二超声波距离传感器(25)设置于后置板(29)上；

灭火器(6)、红外传感器(38)、调节装置及摄像头(37)设置于不锈钢平台(12)上。

3.根据权利要求1所述的应用于隧道的基于MESH网络的智能救灾车辆，其特征在于，所述调节装置包括机械臂底座(3)、第一机械臂(4)、第二机械臂(5)、用于驱动第一机械臂(4)在竖平面内转动的第一步进电机以及用于驱动第二机械臂(5)在竖平面内转动的第二步进电机(2)，其中，机械臂底座(3)固定于不锈钢平台(12)上，第一机械臂(4)的下端连接于机械臂底座(3)上，第一机械臂(4)的上端与第二机械臂(5)的下端相连接，喷嘴(7)设置于第二机械臂(5)的上端，第一步进电机(1)的控制端及第二步进电机(2)的控制端均与中心控制器(14)相连接。

4.根据权利要求1所述的应用于隧道的基于MESH网络的智能救灾车辆，其特征在于，电池组(13)为锂电池组。

5.根据权利要求1所述的应用于隧道的基于MESH网络的智能救灾车辆，其特征在于，灭火器(6)通过连接软管(8)与喷嘴(7)相连通。

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