CN112800859A - 一种用于校园内自动规划路线的多功能机器人巡逻系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于校园内自动规划路线的多功能机器人巡逻系统，包括物联网数据库、巡逻机器人、保安室和机器人管理室，物联网数据库包括长期数据存储器、临时数据存储器和联网数据存储器，巡逻机器人与物联网数据库无线连接，巡逻机器人包括移动底座、外壳体和监控总成，保安室位于校园门口入口处，保安室内设有录入装置、监控屏幕、报警器和对讲机，机器人管理室位于保安室一侧，机器人管理室包括控制箱和机器人充电座。总之，本发明具有结构新颖、使用方便、安全性高等优点。

Description

一种用于校园内自动规划路线的多功能机器人巡逻系统
技术领域
本发明属于校园安全技术领域，具体是涉及一种用于校园内自动规划路线的 多功能机器人巡逻系统。
背景技术
校园安全与每个师生、家长和社会都有着密切的关系。从广义上讲，校园 事故是指学生在校期间，由于某种偶然突发的因素而导致的人为伤害事件。就 其特点而言，一般是因为责任人疏忽大意过失失职而不是因为故意而导致事故 的发生。
目前，提高校园安全的主要途径就是大量招聘安保人员进行安全保护，但是 由于安保人员工作时间的局限性，且安保人员无法通过肉眼识别所有校内人员， 经常出现校园保安将陌生人人员放入校园内，陌生人员在校园内就存在安全隐患， 并且安保人员无法24h对校园内进行巡逻，犯罪分子可以挑选安保人员休息时间 潜入校园内作案。所以，本发明设计了一种用于校园内自动规划路线的多功能机 器人巡逻系统。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供了一种用于校园内自动规划路线的多功能 机器人巡逻系统。
本发明的技术方案是：一种用于校园内自动规划路线的多功能机器人巡逻系 统，主要包括物联网数据库、巡逻机器人、保安室和机器人管理室，
所述物联网数据库包括用于存储全校师生和工作人员数据的长期数据存储 器、用于存储可临时在校园内通行人员数据的临时数据存储器和用于存储犯罪人 员数据的联网数据存储器，
所述巡逻机器人与所述物联网数据库无线连接，巡逻机器人包括用于带动巡 逻机器人行进的移动底座、罩接在所述移动底座上的外壳体和安装在所述外壳体 顶端的监控总成，
所述移动底座包括通过转轴安装在移动底座两侧的四个轮胎、安装在移动底 座底部用于带动所述轮胎转动的驱动电机、设置在移动底座前端用于识别校园巡 逻线路的循迹传感器和安装在移动底座上的充电电池，
所述外壳体整体呈锥台型，外壳体侧面设有用于监测巡逻机器人与障碍物距 离的距离传感器、实现信号发送接收的信号传输器、用于发出报警声或保安隔空 喊话的扬声器和用于录制巡逻过程中声音数据的录音器，外壳体内部还设有用于 存储巡逻数据的存储器，
所述监控总成包括环绕安装在所述外壳体顶端外侧的多个二哈传感器、安装 在外壳体顶端的旋转云台、活动安装在所述旋转云台上的高清夜视摄像头和安装 在所述高清夜视摄像头顶端的烟火识别传感器，所述二哈传感器用于识别巡逻机 器人巡逻途中的人员面部数据，并与所述物联网数据库中的数据进行比对，识别 人员身份，所述旋转云台用于控制所述高清夜视摄像头的监控方向，所述高清夜 视摄像头用于监控记录巡逻途中的图像信息，所述烟火识别传感器用于识别火灾 火源、火灾烟雾和学生抽烟，
所述保安室位于校园门口入口处，保安室内设有与所述物联网数据库连接用 于录入外来人员信息的录入装置、与所述巡逻机器人无线连接用于显示监控实时 画面的监控屏幕、与所述信号传输器无线连接用于发出警报的报警器和与所述扬 声器无线连接用于隔空喊话的对讲机，
所述机器人管理室位于所述保安室一侧，机器人管理室包括用于规划控制所 述巡逻机器人巡逻路线的控制箱和连接设置在所述控制箱前侧的多个机器人充 电座。
进一步地，所述临时数据存储器内存储临时通行人员数据的存储时效为 1h-7d，由保安根据临时通行人员通行目的进行设置，超过存储时效的临时通行 人员数据会被删除，巡逻机器人在识别到临时通行人员时会发出警报，提醒临时 通行人员尽快离开或返回保安室延长通行时间，由于校园内经常会进入一些临时 人员，比如家长、运输人员或快递人员等，这些临时人员在校园内通行时间短， 为了避免临时人员长时间逗留在校园内，设置通行时效，可以避免临时人员长时 间停留在校园内，降低了校园内危险系数。
进一步地，所述联网数据存储器与公安系统连接，会自动下载公安系统公布 的通缉犯数据和有犯罪记录的人员数据，并且联网数据存储器中存储的数据只用 于巡逻机器人的识别比对，校园工作人员屋无权限查看和更改联网数据存储器内 的存储数据，通缉犯和有犯罪记录的人员对校园安全危害很大，要杜绝通缉犯和 有犯罪记录人员进入校园，并且出于人道主义隐私，有犯罪记录但已经释放的人 员信息无法被保安主动查看，只有在录入信息和巡路机器人识别时才会发现。
进一步地，所述充电电池用于为所述巡逻机器人整体提供电能，并且充电电 池在电量不足时需要进行巡逻任务时，可直接拆卸更换充好电的充电电池，避免 紧急巡逻任务时巡逻机器人电量不足而影响巡逻任务。
进一步地，所述二哈传感器内搭载AI智能学习系统，通过在巡逻过程中识 别沿途人员面部数据，并与物联网数据库中数据进行比对学习，用于提高识别效 率和识别精确度，由于人体面部随着时间会发生微小的变化，长时间后可能会影 响巡逻机器人的识别效率和识别精确度，搭载AI智能学习系统可以进行识别算 法的智能学习，根据变化后的人员面部数据快速与物联网数据库中的数据进行比 对匹配。
进一步地，所述录入装置在录入外来人员信息时，会对录入信息与所述联网 数据存储器内数据进行比对，用于确保外来人员的安全性，外来人员信息只有在 确保安全的前提下才能上传至物联网数据库中，避免外来人员冒充身份进入校园 内实施危险行动。
进一步地，所述报警器包括通过闪烁灯光提醒保安的灯光报警器和通过警报 声提醒保安的声音报警器，从声、光两个方面进行报警提醒，避免保安没注意到 报警信息。
进一步地，所述控制箱规划所述巡逻机器人的巡逻路线为随机性规划，巡逻 时间和巡逻路线均为随机规划，只要能够确保巡逻机器人覆盖所有校园巡逻路线， 随机规划巡逻时间和巡逻路线可以避免巡逻时间和巡逻路线被不法分子熟悉，挑 选未巡逻的时间段进行危险行动计划。
进一步地，所述保安室内保安定期对所述巡逻机器人的循迹传感器、距离传 感器、高清夜视摄像头、烟火识别传感器进行表面清理，并对所述轮胎上的异物 进行清理，定期维护清理可以提高巡逻机器人的工作效率和工作精确度。
进一步地，所述校园巡逻路线包括由工作人员用带颜色油漆喷涂的内部线路 和外部线路，所述内部线路为在校园部道路右侧边缘用绿色油漆喷涂的线路，所 述外部线路为校园外围与外界相邻道路右侧边缘用黄色油漆喷涂的线路，所述巡 逻机器人在巡逻至外部线路时，所述高清夜视摄像头转动至校园外墙处，监控有 无翻墙跨越人员，避免不法分子翻墙进入校园，也可以监控校内学生翻墙跑出校 园。
本发明的工作原理是：对全校师生和工作人员的面部数据采集并上传至物联 网数据库中的长期数据存储器中，对临时进入校园的人员通过保安室的录入装置 进行面部数据采集，与联网数据存储器中数据比对，确认没有危险后放行，
在校园部道路右侧边缘用绿色油漆喷涂内部线路，在校园外围与外界相邻道 路右侧边缘用黄色油漆喷涂外部线路，将线路信息上传至控制箱，对巡逻机器人 的循迹传感器进行黄色和绿色识别训练，然后通过控制箱进行校园巡逻线路和巡 逻时间的随机规划，巡逻机器人接收到巡逻任务时，离开机器人充电座进行规划 线路的巡逻，巡逻过程中通过循迹传感器进行线路识别，
巡逻线路为内部线路时，由监控总成的二哈传感器对巡逻途中的人员进行面 部识别，并与物联网数据库中的数据进行比对，识别为本校人员时继续巡逻，识 别为陌生人员时通过扬声器发出提醒声音，提醒陌生人员原地别动，等待保安前 来核查，并且由信号传输器向保安室的报警器发送报警信号，知道保安前来核查 后继续进行巡逻，识别为通缉犯或有犯罪记录人员时，扬声器关闭，避免惊动危 险人员，直接由信号传输器向保安室发送最高级别报警信号，由保安前来制止危 险人员，
巡逻线路为外部线路时，二哈传感器对巡逻途中的人员进行面部识别的同时， 监控总成的高清夜视摄像头转动至校园外墙处，监控有无翻墙跨越人员，避免不 法分子翻墙进入校园，也可以监控校内学生翻墙跑出校园，
并且在巡逻过程中，高清夜视摄像头对巡逻全程进行录像，录音器对巡逻途 中声音进行采集记录，并整体存储在存储器中，在巡逻过程中，烟火识别传感器 识别巡逻途中是否发生火灾、烟雾或校内人员抽烟，发生火灾或烟雾时，通过信 号传输器对保安室进行报警，发现校内人员抽烟时，由高清夜视摄像头进行记录， 由校方进行处罚，
巡逻结束后，巡逻机器人返回机器人管理室的机器人充电座上进行充电，等 待下一次巡逻人员，保安定期对巡逻机器人的循迹传感器、距离传感器、高清夜 视摄像头、烟火识别传感器进行表面清理，并对轮胎上的异物进行清理，定期维 护清理可以提高巡逻机器人的工作效率和工作精确度。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种用于校园内自动规划路线的多功能 机器人巡逻系统，尤其适用于面积较大的校园内巡逻使用，可以代替保安进行全 天候巡逻，通过对全校师生和工作人员的面部信息进行采集，利用巡逻机器人上 的二哈传感器对巡逻途中人员的面部信息急性识别，并与物联网数据库进行比对， 识别出校内人员和陌生人员，并对陌生人员进行警示，避免了陌生人员进入校园 发生危险，并且在巡逻途中可以监测火灾和烟雾，避免发生事故，巡逻线路和巡 逻时间为控制箱随机规划，避免巡逻时间和巡逻路线被不法分子熟悉，挑选未巡 逻的时间段进行危险行动计划，在进行外部线路巡逻时，还可以监控有无翻墙跨 越人员，避免不法分子翻墙进入校园，也可以监控校内学生翻墙跑出校园。总之， 本发明具有结构新颖、使用方便、安全性高等优点。
附图说明
图1是本发明的整体系统结构示意图；
图2是本发明的巡逻机器人整体结构示意图；
图3是本发明的巡逻机器人内部结构示意图；
图4是本发明的移动底座结构示意图；
图5是本发明的保安室内部结构示意图。
其中，1-物联网数据库、11-长期数据存储器、12-临时数据存储器、13-联 网数据存储器、2-巡逻机器人、21-移动底座、211-轮胎、212-驱动电机、213- 循迹传感器、214-充电电池、22-外壳体、221-距离传感器、222-信号传输器、 223-扬声器、224-录音器、225-存储器、23-监控总成、231-二哈传感器、232- 旋转云台、233-高清夜视摄像头、234-烟火识别传感器、3-保安室、31-录入装 置、32-监控屏幕、33-报警器、331-灯光报警器、332-声音报警器、34-对讲机、 4-机器人管理室、41-控制箱、42-机器人充电座。
具体实施方式
为便于对本发明技术方案的理解，下面结合附图1-5和具体实施例对本发明 做进一步的解释说明，实施例并不构成对发明保护范围的限定。
实施例：如图1所示，一种用于校园内自动规划路线的多功能机器人巡逻系 统，主要包括物联网数据库1、巡逻机器人2、保安室3和机器人管理室4，
物联网数据库1包括用于存储全校师生和工作人员数据的长期数据存储器 11、用于存储可临时在校园内通行人员数据的临时数据存储器12和用于存储犯 罪人员数据的联网数据存储器13，
临时数据存储器12内存储临时通行人员数据的存储时效为1h-7d，由保安 根据临时通行人员通行目的进行设置，超过存储时效的临时通行人员数据会被删 除，巡逻机器人2在识别到临时通行人员时会发出警报，提醒临时通行人员尽快 离开或返回保安室延长通行时间，
联网数据存储器13与公安系统连接，会自动下载公安系统公布的通缉犯数 据和有犯罪记录的人员数据，并且联网数据存储器13中存储的数据只用于巡逻 机器人2的识别比对，校园工作人员屋无权限查看和更改联网数据存储器13内 的存储数据，
巡逻机器人2与物联网数据库1无线连接，如图2-3所示，巡逻机器人2 包括用于带动巡逻机器人2行进的移动底座21、罩接在移动底座21上的外壳体 22和安装在外壳体22顶端的监控总成23，
如图4所示，移动底座21包括通过转轴安装在移动底座21两侧的四个轮胎 211、安装在移动底座21底部用于带动轮胎211转动的驱动电机212、设置在移 动底座21前端用于识别校园巡逻线路的循迹传感器213和安装在移动底座21 上的充电电池214，充电电池214用于为巡逻机器人2整体提供电能，并且充电 电池214在电量不足时需要进行巡逻任务时，可直接拆卸更换充好电的充电电池，
外壳体22整体呈锥台型，外壳体22侧面设有用于监测巡逻机器人2与障碍 物距离的距离传感器221、实现信号发送接收的信号传输器222、用于发出报警 声或保安隔空喊话的扬声器223和用于录制巡逻过程中声音数据的录音器224， 外壳体22内部还设有用于存储巡逻数据的存储器225，
监控总成23包括环绕安装在外壳体22顶端外侧的多个二哈传感器231、安 装在外壳体22顶端的旋转云台232、活动安装在旋转云台232上的高清夜视摄 像头233和安装在高清夜视摄像头233顶端的烟火识别传感器234，二哈传感器 231用于识别巡逻机器人2巡逻途中的人员面部数据，并与物联网数据库1中的 数据进行比对，识别人员身份，旋转云台232用于控制高清夜视摄像头233的监 控方向，高清夜视摄像头233用于监控记录巡逻途中的图像信息，烟火识别传感 器234用于识别火灾火源、火灾烟雾和学生抽烟，
二哈传感器231内搭载AI智能学习系统，通过在巡逻过程中识别沿途人员 面部数据，并与物联网数据库1中数据进行比对学习，用于提高识别效率和识别 精确度，
如图5所示，保安室3位于校园门口入口处，保安室3内设有与物联网数据 库1连接用于录入外来人员信息的录入装置31、与巡逻机器人2无线连接用于 显示监控实时画面的监控屏幕32、与信号传输器222无线连接用于发出警报的 报警器33和与扬声器223无线连接用于隔空喊话的对讲机34，报警器33包括 通过闪烁灯光提醒保安的灯光报警器331和通过警报声提醒保安的声音报警器 332，
录入装置31在录入外来人员信息时，会对录入信息与联网数据存储器13 内数据进行比对，用于确保外来人员的安全性，
保安室3内保安定期对巡逻机器人2的循迹传感器213、距离传感器221、 高清夜视摄像头233、烟火识别传感器234进行表面清理，并对轮胎211上的异 物进行清理，
机器人管理室4位于保安室3一侧，机器人管理室4包括用于规划控制巡逻 机器人2巡逻路线的控制箱41和连接设置在控制箱41前侧的多个机器人充电座 42，
控制箱41规划巡逻机器人2的巡逻路线为随机性规划，巡逻时间和巡逻路 线均为随机规划，只要能够确保巡逻机器人2覆盖所有校园巡逻路线5，
校园巡逻路线包括由工作人员用带颜色油漆喷涂的内部线路和外部线路，内 部线路为在校园部道路右侧边缘用绿色油漆喷涂的线路，外部线路为校园外围与 外界相邻道路右侧边缘用黄色油漆喷涂的线路，巡逻机器人2在巡逻至外部线路 时，高清夜视摄像头233转动至校园外墙处，监控有无翻墙跨越人员。
上述实施例的工作方法是：对全校师生和工作人员的面部数据采集并上传至 物联网数据库1中的长期数据存储器11中，对临时进入校园的人员通过保安室 3的录入装置31进行面部数据采集，与联网数据存储器13中数据比对，确认没 有危险后放行，
在校园部道路右侧边缘用绿色油漆喷涂内部线路，在校园外围与外界相邻道 路右侧边缘用黄色油漆喷涂外部线路，将线路信息上传至控制箱41，对巡逻机 器人2的循迹传感器213进行黄色和绿色识别训练，然后通过控制箱41进行校 园巡逻线路和巡逻时间的随机规划，巡逻机器人2接收到巡逻任务时，离开机器 人充电座42进行规划线路的巡逻，巡逻过程中通过循迹传感器213进行线路识 别，
巡逻线路为内部线路时，由监控总成23的二哈传感器231对巡逻途中的人 员进行面部识别，并与物联网数据库1中的数据进行比对，识别为本校人员时继 续巡逻，识别为陌生人员时通过扬声器223发出提醒声音，提醒陌生人员原地别 动，等待保安前来核查，并且由信号传输器222向保安室3的报警器33发送报 警信号，知道保安前来核查后继续进行巡逻，识别为通缉犯或有犯罪记录人员时， 扬声器223关闭，避免惊动危险人员，直接由信号传输器222向保安室3发送最 高级别报警信号，由保安前来制止危险人员，
巡逻线路为外部线路时，二哈传感器231对巡逻途中的人员进行面部识别的 同时，监控总成23的高清夜视摄像头233转动至校园外墙处，监控有无翻墙跨 越人员，避免不法分子翻墙进入校园，也可以监控校内学生翻墙跑出校园，
并且在巡逻过程中，高清夜视摄像头233对巡逻全程进行录像，录音器224 对巡逻途中声音进行采集记录，并整体存储在存储器225中，在巡逻过程中，烟 火识别传感器234识别巡逻途中是否发生火灾、烟雾或校内人员抽烟，发生火灾 或烟雾时，通过信号传输器222对保安室3进行报警，发现校内人员抽烟时，由 高清夜视摄像头233进行记录，由校方进行处罚，
巡逻结束后，巡逻机器人2返回机器人管理室4的机器人充电座42上进行 充电，等待下一次巡逻人员，保安定期对巡逻机器人2的循迹传感器213、距离 传感器221、高清夜视摄像头233、烟火识别传感器234进行表面清理，并对轮 胎211上的异物进行清理，定期维护清理可以提高巡逻机器人的工作效率和工作 精确度。

Claims (10)

1.一种用于校园内自动规划路线的多功能机器人巡逻系统，其特征在于，主要包括物联网数据库(1)、巡逻机器人(2)、保安室(3)和机器人管理室(4)，
所述物联网数据库(1)包括用于存储全校师生和工作人员数据的长期数据存储器(11)、用于存储可临时在校园内通行人员数据的临时数据存储器(12)和用于存储犯罪人员数据的联网数据存储器(13)，
所述巡逻机器人(2)与所述物联网数据库(1)无线连接，巡逻机器人(2)包括用于带动巡逻机器人(2)行进的移动底座(21)、罩接在所述移动底座(21)上的外壳体(22)和安装在所述外壳体(22)顶端的监控总成(23)，
所述移动底座(21)包括通过转轴安装在移动底座(21)两侧的四个轮胎(211)、安装在移动底座(21)底部用于带动所述轮胎(211)转动的驱动电机(212)、设置在移动底座(21)前端用于识别校园巡逻线路的循迹传感器(213)和安装在移动底座(21)上的充电电池(214)，
所述外壳体(22)整体呈锥台型，外壳体(22)侧面设有用于监测巡逻机器人(2)与障碍物距离的距离传感器(221)、实现信号发送接收的信号传输器(222)、用于发出报警声或保安隔空喊话的扬声器(223)和用于录制巡逻过程中声音数据的录音器(224)，外壳体(22)内部还设有用于存储巡逻数据的存储器(225)，
所述监控总成(23)包括环绕安装在所述外壳体(22)顶端外侧的多个二哈传感器(231)、安装在外壳体(22)顶端的旋转云台(232)、活动安装在所述旋转云台(232)上的高清夜视摄像头(233)和安装在所述高清夜视摄像头(233)顶端的烟火识别传感器(234)，所述二哈传感器(231)用于识别巡逻机器人(2)巡逻途中的人员面部数据，并与所述物联网数据库(1)中的数据进行比对，识别人员身份，所述旋转云台(232)用于控制所述高清夜视摄像头(233)的监控方向，所述高清夜视摄像头(233)用于监控记录巡逻途中的图像信息，所述烟火识别传感器(234)用于识别火灾火源、火灾烟雾和学生抽烟，
所述保安室(3)位于校园门口入口处，保安室(3)内设有与所述物联网数据库(1)连接用于录入外来人员信息的录入装置(31)、与所述巡逻机器人(2)无线连接用于显示监控实时画面的监控屏幕(32)、与所述信号传输器(222)无线连接用于发出警报的报警器(33)和与所述扬声器(223)无线连接用于隔空喊话的对讲机(34)，
所述机器人管理室(4)位于所述保安室(3)一侧，机器人管理室(4)包括用于规划控制所述巡逻机器人(2)巡逻路线的控制箱(41)和连接设置在所述控制箱(41)前侧的多个机器人充电座(42)。
2.根据权利要求1所述的一种用于校园内自动规划路线的多功能机器人巡逻系统，其特征在于，所述临时数据存储器(12)内存储临时通行人员数据的存储时效为1h-7d，由保安根据临时通行人员通行目的进行设置，超过存储时效的临时通行人员数据会被删除，巡逻机器人(2)在识别到临时通行人员时会发出警报，提醒临时通行人员尽快离开或返回保安室延长通行时间。
3.根据权利要求1所述的一种用于校园内自动规划路线的多功能机器人巡逻系统，其特征在于，所述联网数据存储器(13)与公安系统连接，会自动下载公安系统公布的通缉犯数据和有犯罪记录的人员数据，并且联网数据存储器(13)中存储的数据只用于巡逻机器人(2)的识别比对，校园工作人员屋无权限查看和更改联网数据存储器(13)内的存储数据。
4.根据权利要求1所述的一种用于校园内自动规划路线的多功能机器人巡逻系统，其特征在于，所述充电电池(214)用于为所述巡逻机器人(2)整体提供电能，并且充电电池(214)在电量不足时需要进行巡逻任务时，可直接拆卸更换充好电的充电电池。
5.根据权利要求1所述的一种用于校园内自动规划路线的多功能机器人巡逻系统，其特征在于，所述录入装置(31)在录入外来人员信息时，会对录入信息与所述联网数据存储器(13)内数据进行比对，用于确保外来人员的安全性。
6.根据权利要求1所述的一种用于校园内自动规划路线的多功能机器人巡逻系统，其特征在于，所述报警器(33)包括通过闪烁灯光提醒保安的灯光报警器(331)和通过警报声提醒保安的声音报警器(332)。
7.根据权利要求1所述的一种用于校园内自动规划路线的多功能机器人巡逻系统，其特征在于，所述控制箱(41)规划所述巡逻机器人(2)的巡逻路线为随机性规划，巡逻时间和巡逻路线均为随机规划，要能够确保巡逻机器人(2)覆盖所有校园巡逻路线(5)。
8.根据权利要求1所述的一种用于校园内自动规划路线的多功能机器人巡逻系统，其特征在于，所述保安室(3)内保安定期对所述巡逻机器人(2)的循迹传感器(213)、距离传感器(221)、高清夜视摄像头(233)、烟火识别传感器(234)进行表面清理，并对所述轮胎(211)上的异物进行清理。
9.根据权利要求1所述的一种用于校园内自动规划路线的多功能机器人巡逻系统，其特征在于，所述保安室(3)内保安定期对所述巡逻机器人(2)的轮胎(211)上异物进行清理。
10.根据权利要求1所述的一种用于校园内自动规划路线的多功能机器人巡逻系统，其特征在于，所述校园巡逻路线包括由工作人员用带颜色油漆喷涂的内部线路和外部线路，所述内部线路为在校园部道路右侧边缘用绿色油漆喷涂的线路，所述外部线路为校园外围与外界相邻道路右侧边缘用黄色油漆喷涂的线路，所述巡逻机器人(2)在巡逻至外部线路时，所述高清夜视摄像头(233)转动至校园外墙处，监控有无翻墙跨越人员。
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