CN112295146A - 基于机器人的化工厂灾防集群化设备 - Google Patents

基于机器人的化工厂灾防集群化设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备，包括常规巡检设备和机器人巡检设备，所述常规巡检设备包括监控系统，所述常规巡检设备和机器人巡检设备各自独立运行，所述机器人巡检设备包括机器人地库舱和多个消防栓主体，其中一个所述消防栓主体位于机器人地库舱内，所述机器人地库舱的内部固定连接有装备板；本发明中的一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备，其主动性强，在原有消防预警系统的基础上增加了无人机和机器人进行主动巡逻预警，极大提升了火灾预警的及时性和准确性，同时，机器人可在无人协助的状态下主动进行灭火的处理，自动化程度高，可将火灾隐患消除在源头，极大程度上避免了火灾的发生及蔓延。

Description

基于机器人的化工厂灾防集群化设备
技术领域
本发明涉及灾防机器人技术领域，特别是涉及一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备。
背景技术
化工厂是从事化学工业的工厂，很多化工厂生产的产品或原料对人体都具有较大的危害，特别是发生意外火灾时，化学产品和原料燃烧具有很大的危害性，同时也存在爆炸等风险，极不利于人工进行灭火，现有技术中对于化工厂都有一定的消防装置和相应的消防预警装置，但由于主动性差，无法全面对火灾或其他紧急情况进行及时的判断和处理但存在自动化程度不高的问题。。
现有技术中的也存在灭火机器人，消防机器人作为特种机器人的一种，在灭火和抢险救援中愈加发挥举足轻重的作用。消防机器人能代替消防救援人员进入易燃易爆、有毒、缺氧、浓烟等危险灾害事故现场进行数据采集、处理、反馈，但是，先由技术中的消防机器人很大程度上需要依赖人工进行辅助操作，存在救火不及时的情况，会导致火灾的蔓延和发展，严重时可造成不可估量的损失。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备，其主动性强，在原有消防预警系统的基础上增加了无人机和机器人进行主动巡逻预警，极大提升了火灾预警的及时性和准确性，同时，机器人可在无人协助的状态下主动进行灭火的处理，自动化程度高，可将火灾隐患消除在源头，极大程度上避免了火灾的发生及蔓延。
为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：
一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备，包括常规巡检设备和机器人巡检设备，所述常规巡检设备包括监控系统，所述常规巡检设备和机器人巡检设备各自独立运行，所述机器人巡检设备包括机器人地库舱和多个消防栓主体，其中一个所述消防栓主体位于机器人地库舱内，所述机器人地库舱的内部固定连接有装备板，所述装备板的一端转动连接有坡道板，所述机器人地库舱内固定连接有与坡道板相匹配的限位块，且坡道板搭接在限位块上，所述装备板上固定连接有通信控制装置和一对定位板，一对所述定位板上均放置有巡逻无人机，所述装备板上放置有巡逻灭火机器人，所述巡逻灭火机器人的前端连接有一对图像采集装置，所述巡逻灭火机器人的上端连接有喷头，所述喷头远离图像采集装置的一侧设有连接管，所述连接管与喷头之间连接有弹性软管，所述巡逻灭火机器人上固定连接有固定支架，且连接管滑动连接在固定支架内，所述连接管远离弹性软管的一端固定连接有主插接头，所述消防栓主体上固定连接有有主插接头相匹配的副插接头，所述消防栓主体上固定连接有电磁阀，所述巡逻灭火机器人、消防栓控制器、巡逻无人机均与通信控制装置信号连接。
作为本发明的进一步改进，所述机器人地库舱的上端设置有盖板，所述盖板与机器人地库舱之间连接有阻尼转轴。
作为本发明的进一步改进，所述机器人地库舱的内部固定连接有一对与盖板相匹配的电动伸缩杆，所述电动伸缩杆位于坡道板的两侧。
作为本发明的进一步改进，所述装备板的下端固定连接有与巡逻灭火机器人相对应的主无线充电模块，所述巡逻灭火机器人内固定连接有蓄电池，所述装备板与机器人地库舱的底板之间固定连接有多个支撑板。
作为本发明的进一步改进，所述定位板上均固定连接有与巡逻无人机相匹配的副无线充电模块。
作为本发明的进一步改进，所述消防栓主体上设置有一对与主插接头相匹配的限位爪，所述限位爪与消防栓主体之间连接有电动转动装置，所述电动转动装置和电子定位装置均与消防栓控制器连接。
作为本发明的进一步改进，所述巡逻灭火机器人上固定连接有一对多功能信息采集装置，所述多功能信息采集装置上设置有有害气体监测模块。
作为本发明的进一步改进，所述主插接头内固定连接有磁铁块，所述主插接头和连接管内均固定连接有密封圈。
作为本发明的进一步改进，所述巡逻灭火机器人包括定点巡逻、行动避障、无线控制、红外夜视和人像识别功能，所述巡逻无人机包括定点巡航、自动返航、红外监控和无线控制功能。
作为本发明的进一步改进，所述消防栓主体上固定连接有消防栓控制器和电子定位装置，所述巡逻灭火机器人内固定连接有与电子定位装置相匹配的感应模块。
本发明的有益效果是：本发明中的一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备，其主动性强，在原有消防预警系统的基础上增加了无人机和机器人进行主动巡逻预警，极大提升了火灾预警的及时性和准确性，同时，机器人可在无人协助的状态下主动进行灭火的处理，自动化程度高，可将火灾隐患消除在源头，极大程度上避免了火灾的发生及蔓延。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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中记载的一些实施例，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为本发明一具体实施例中一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备盖板开启状态的局部结构示意图一；
图2为本发明一具体实施例中一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备盖板开启状态的局部结构示意图二；
图3为本发明一具体实施例中一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备盖板开启状态的结构示意图；
图4为本发明一具体实施例中一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备盖板开启状态的俯视图；
图5为本发明一具体实施例中一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备盖板关闭状态的结构示意图；
图6为图5中的剖面图；
图7为图6中A处的剖面图；
图8为本发明一具体实施例中一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备的通信控制原理图。
图中：1.机器人地库舱、2.盖板、3.阻尼转轴、4.电动伸缩杆、5.限位块、6.坡道板、7.装备板、701.支撑板、8.主无线充电模块、9.巡逻灭火机器人、901.连接管、902.主插接头、903.喷头、904.弹性软管、905.多功能信息采集装置、906.固定支架、907.图像采集装置、10.消防栓主体、11.副插接头、12.消防栓控制器、13.电磁阀、14.电子定位装置、15.定位板、16.巡逻无人机、17.通信控制装置、18.限位爪。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在本发明的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分扩大，因此，仅用于图示本发明的主题的基本结构。
本文使用的例如“左”、“右”、“左侧”、“右侧”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“右侧”的单元将位于其他单元或特征“左侧”。因此，示例性术语“右侧”可以囊括左侧和右侧这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。
本发明的一具体实施例中，一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备，包括常规巡检设备和机器人巡检设备，常规巡检设备包括监控系统，常规巡检设备和机器人巡检设备各自独立运行，避免特殊情况下同时失效，其中，常规巡检设备为现有技术中的火灾预防警报系统，常规状态下通过工厂园区内的传感器进行安全监测。
参图1～图7所示，机器人巡检设备包括机器人地库舱1和多个消防栓主体10，多个消防栓主体10按照相关的规定分布在化工厂合适的位置，可代替现有技术中的消防栓，其中一个消防栓主体10位于机器人地库舱1内，机器人地库舱1的内部固定连接有装备板7，装备板7用于实现对相关设备的支撑，装备板7的一端转动连接有坡道板6，机器人地库舱1内固定连接有与坡道板6相匹配的限位块5，且坡道板6搭接在限位块5上，可形成坡道，便于巡逻灭火机器人9的进出，坡道板6可转动，转动后便于提供空间，便于存储消防物料或对装备板7的下端进行维保，装备板7上固定连接有通信控制装置17和一对定位板15，通信控制装置17为整个机器人巡检设备的控制装置，装备板7上放置有巡逻灭火机器人9，装备板7的下端固定连接有与巡逻灭火机器人9相对应的主无线充电模块8，巡逻灭火机器人9内固定连接有蓄电池，主无线充电模块8可为巡逻灭火机器人9提供无线充电，装备板7与机器人地库舱1的底板之间固定连接有多个支撑板701，支撑板701可为装备板7提供强度，也可为装备板7提供黑箱空间，便于维保。
一对定位板15上均放置有巡逻无人机16，定位板15用于为巡逻无人机16提供起飞和降落的位置，定位板15上均固定连接有与巡逻无人机16相匹配的副无线充电模块，定位板15可为巡逻无人机16进行充电，巡逻无人机16包括定点巡航、自动返航、红外监控和无线控制功能，可根据程序的设定完成巡逻的功能。
具体地，巡逻无人机16上安装有满足定点巡航、自动返航、红外监控和无线控制功能的电子元件，包括普通摄像头、红外摄像头、GPS模块和无线控制模块。
巡逻灭火机器人9的前端连接有一对图像采集装置907，图像采集装置907用于为巡逻灭火机器人9提供视野，便于观察图像采集装置907所处的环境和情况，巡逻灭火机器人9的上端连接有喷头903，喷头903用于喷水或喷射其他灭火基材，喷头903远离图像采集装置907的一侧设有连接管901，连接管901与喷头903之间连接有弹性软管904，弹性软管904可在一定程度上进行伸缩和弯曲，巡逻灭火机器人9上固定连接有固定支架906，且连接管901滑动连接在固定支架906内，固定支架906用于对连接管901的固定，使连接管901不会上下移动，连接管901远离弹性软管904的一端固定连接有主插接头902，消防栓主体10上固定连接有有主插接头902相匹配的副插接头11，参图7所示，主插接头902和副插接头11可相互卡接配合。
具体地，巡逻灭火机器人9包括定点巡逻、行动避障、无线控制、红外夜视和人像识别功能。
进一步地，主插接头902内固定连接有磁铁块，磁铁块和副插接头11靠近时具有一定的吸附力，可在一定的程度上引导主插接头902与副插接头11的卡接，主插接头902和连接管901内均固定连接有密封圈，可大幅增强密封性能，不易发生漏水的情况，消防栓主体10上设置有一对与主插接头902相匹配的限位爪18，限位爪18与消防栓主体10之间连接有电动转动装置，电动转动装置和电子定位装置14均与消防栓控制器12连接，通过电动转动装置的转动，可实现限位爪18与主插接头902的卡接，即可将主插接头902固定连接在副插接头11上，大幅增加了副插接头11与主插接头902卡接的稳定性，防止水压过高导致的主插接头902脱落。
进一步地，消防栓主体10上固定连接有电磁阀13，电磁阀13可实现对消防栓主体10的自动开启，巡逻灭火机器人9、消防栓控制器12、巡逻无人机16均与通信控制装置17信号连接，便于通过通信控制装置17对巡逻灭火机器人9、消防栓控制器12、巡逻无人机16进行控制，也便于管理或消防人员通过通信控制装置17实时获取相关信息。
进一步地，机器人地库舱1的上端设置有盖板2，盖板2与机器人地库舱1之间连接有阻尼转轴3，盖板2对机器人地库舱1内的设备有保护的作用，阻尼转轴3可防止盖板2的突然开启和闭合，具有一定的防护作用，机器人地库舱1的内部固定连接有一对与盖板2相匹配的电动伸缩杆4，电动伸缩杆4位于坡道板6的两侧，通过电动伸缩杆4可实现盖板2的开启和闭合。
巡逻灭火机器人9上固定连接有一对多功能信息采集装置905，多功能信息采集装置905上设置有有害气体监测模块，便于实时监测多功能信息采集装置905所处环境中有害气体的情况，便于为消防人员提供较为全面的信息，也便于监测化工厂的产品或原料是否发生泄漏。
进一步地，多功能信息采集装置905上还安装有全景摄像头，且全景摄像头的位置位于巡逻灭火机器人9的最高处，便于通过全景摄像头全面地观察巡逻灭火机器人9周围的情况，也便于通过全景摄像头观察巡逻灭火机器人9自身的情况，便于远程及时对巡逻灭火机器人9的情况进行监测。
进一步地，消防栓主体10上固定连接有消防栓控制器12和电子定位装置14，巡逻灭火机器人9内固定连接有与电子定位装置14相匹配的感应模块，通过消防栓控制器12和电子定位装置14可实现对巡逻灭火机器人9的导航，使巡逻灭火机器人9能够准确到达消防栓主体10的附近，并可准确使主插接头902与副插接头11相匹配，最终实现主插接头902与副插接头11的插接。
使用时，需将机器人地库舱1安装在地下，使机器人地库舱1的上端与水平地面平齐，参图3所示，电动伸缩杆4将盖板2顶起，巡逻灭火机器人9可通过坡道板6离开机器人地库舱1，巡逻无人机16也可离开定位板15，即可按照本领域技术人员设定的程序进行巡逻，通过相应的识别判断软件以及巡逻灭火机器人9和巡逻无人机16自带的传感器进行对巡逻所处的环境进行预警和检测，当发生火灾时或危险品泄露时，可及时发出警报，参图8所示，可通过通信控制装置17与云端服务器信号连接，通过云端服务器即可实现从PC客户端、移动设备端和及时通讯工具的信号通知，其中，及时通讯工具包括手机，常规巡检设备中的监控系统也与通信控制装置17信号连接，可实时获取监控系统的监控画面信息。
当发生火灾时，巡逻灭火机器人9会自动移动至距离火灾点最近的消防栓主体10旁，通过电子定位装置14和消防栓控制器12的定位，主插接头902会与副插接头11匹配，最终通过限位爪18将主插接头902固定在副插接头11上，由消防栓控制器12控制电磁阀13开启，消防栓主体10即会通过副插接头11喷水，水会依次通过连接管901、弹性软管904和喷头903，最终通过喷头903喷出，巡逻灭火机器人9上连接有与喷头903相匹配的方向调节装置，可调节喷头903的喷射方向，弹性软管904便于实现喷头903的角度调节。
由以上技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
本发明中的一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备，其主动性强，在原有消防预警系统的基础上增加了无人机和机器人进行主动巡逻预警，极大提升了火灾预警的及时性和准确性，同时，机器人可在无人协助的状态下主动进行灭火的处理，自动化程度高，可将火灾隐患消除在源头，极大程度上避免了火灾的发生及蔓延。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备，其特征在于，包括常规巡检设备和机器人巡检设备，所述常规巡检设备包括监控系统，所述常规巡检设备和机器人巡检设备各自独立运行，所述机器人巡检设备包括机器人地库舱(1)和多个消防栓主体(10)，其中一个所述消防栓主体(10)位于机器人地库舱(1)内，所述机器人地库舱(1)的内部固定连接有装备板(7)，所述装备板(7)的一端转动连接有坡道板(6)，所述机器人地库舱(1)内固定连接有与坡道板(6)相匹配的限位块(5)，且坡道板(6)搭接在限位块(5)上，所述装备板(7)上固定连接有通信控制装置(17)和一对定位板(15)，一对所述定位板(15)上均放置有巡逻无人机(16)，所述装备板(7)上放置有巡逻灭火机器人(9)，所述巡逻灭火机器人(9)的前端连接有一对图像采集装置(907)，所述巡逻灭火机器人(9)的上端连接有喷头(903)，所述喷头(903)远离图像采集装置(907)的一侧设有连接管(901)，所述连接管(901)与喷头(903)之间连接有弹性软管(904)，所述巡逻灭火机器人(9)上固定连接有固定支架(906)，且连接管(901)滑动连接在固定支架(906)内，所述连接管(901)远离弹性软管(904)的一端固定连接有主插接头(902)，所述消防栓主体(10)上固定连接有有主插接头(902)相匹配的副插接头(11)，所述消防栓主体(10)上固定连接有电磁阀(13)，所述巡逻灭火机器人(9)、消防栓控制器(12)、巡逻无人机(16)均与通信控制装置(17)信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备，其特征在于，所述机器人地库舱(1)的上端设置有盖板(2)，所述盖板(2)与机器人地库舱(1)之间连接有阻尼转轴(3)。
3.根据权利要求1所述的一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备，其特征在于，所述机器人地库舱(1)的内部固定连接有一对与盖板(2)相匹配的电动伸缩杆(4)，所述电动伸缩杆(4)位于坡道板(6)的两侧。
4.根据权利要求1所述的一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备，其特征在于，所述装备板(7)的下端固定连接有与巡逻灭火机器人(9)相对应的主无线充电模块(8)，所述巡逻灭火机器人(9)内固定连接有蓄电池，所述装备板(7)与机器人地库舱(1)的底板之间固定连接有多个支撑板(701)。
5.根据权利要求1所述的一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备，其特征在于，所述定位板(15)上均固定连接有与巡逻无人机(16)相匹配的副无线充电模块。
6.根据权利要求1所述的一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备，其特征在于，所述消防栓主体(10)上设置有一对与主插接头(902)相匹配的限位爪(18)，所述限位爪(18)与消防栓主体(10)之间连接有电动转动装置，所述电动转动装置和电子定位装置(14)均与消防栓控制器(12)连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备，其特征在于，所述巡逻灭火机器人(9)上固定连接有一对多功能信息采集装置(905)，所述多功能信息采集装置(905)上设置有有害气体监测模块。
8.根据权利要求1所述的一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备，其特征在于，所述主插接头(902)内固定连接有磁铁块，所述主插接头(902)和连接管(901)内均固定连接有密封圈。
9.根据权利要求1所述的一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备，其特征在于，所述巡逻灭火机器人(9)包括定点巡逻、行动避障、无线控制、红外夜视和人像识别功能，所述巡逻无人机(16)包括定点巡航、自动返航、红外监控和无线控制功能。
10.根据权利要求1所述的一种基于机器人的化工厂灾防集群化设备，其特征在于，所述消防栓主体(10)上固定连接有消防栓控制器(12)和电子定位装置(14)，所述巡逻灭火机器人(9)内固定连接有与电子定位装置(14)相匹配的感应模块。
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