CN112907875A - 一种基于物联网的楼宇消防装置及预警系统 - Google Patents

一种基于物联网的楼宇消防装置及预警系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的楼宇消防装置及预警系统，属于物联网应急消防技术领域，整合楼宇日常消防监测数据，对全楼层消防预警形成综合性的预警信息；并利用楼宇消防装置为突发情况、异常检测点情况进行排查检测，有效降低火灾发生。装置结构包括输送管、炮管、炮台、炮身、移动装置、前向探测装置、探测摄像头、红外摄像头等，本发明具有以下有益效果：基于ROS系统(机器人操作系统)以及全地形履带轮车，集成消防装置、物联网技术于一体，有效地提供楼宇消防火灾智能应对。同时通过多台相机及通讯装置，提供多维度远程控制管理。为楼宇日常消防火灾提供行之有效的智能解决方法。

Description

一种基于物联网的楼宇消防装置及预警系统
技术领域
本发明属于物联网应急消防技术领域，特别涉及一种基于物联网的楼宇消防装置及预警系统。
背景技术
火灾是指在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。新的标准中，将火灾定义为在时间或空间上失去控制的燃烧。在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。火源是火灾的发源地，也是引起燃烧和爆炸的直接原因。随着物联网技术的快速发展，基于物联网的消防技术已逐渐被应用于建筑工程消防中，能够有效提升楼宇消防水平。
平层楼宇消防的装置包括：建筑防火及疏散设施、消防及给水、防烟及排烟设施、电器与通讯、自动喷水与灭火系统、火灾自动报警系统、气体自动灭火系统、水喷雾自动灭火系统、低倍数泡沫灭火系统、高、中倍数泡沫灭火系统、蒸汽灭火系统、移动式灭火器材、其他灭火系统。但针对于物联网技术集成的智能灭火装置还输空白。
为了解决上述现有技术问题的不足，本发明公开了一种基于物联网的楼宇消防装置及预警系统，属于物联网应急消防技术领域，整合楼宇日常消防监测数据，对全楼层消防预警形成综合性的预警信息；并利用楼宇消防装置为突发情况、异常检测点情况进行排查检测，有效降低火灾发生。装置结构包括输送管、炮管、炮台、炮身、移动装置、前向探测装置、探测摄像头、红外摄像头等，本发明具有以下有益效果：基于ROS系统(机器人操作系统)以及全地形履带轮车，集成消防装置、物联网技术于一体，有效地提供楼宇消防火灾智能应对。同时通过多台相机及通讯装置，提供多维度远程控制管理。为楼宇日常消防火灾提供行之有效的智能解决方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决上述现有技术问题的不足，本发明公开了一种基于物联网的楼宇消防装置及预警系统，属于物联网应急消防技术领域，整合楼宇日常消防监测数据，对全楼层消防预警形成综合性的预警信息；并利用楼宇消防装置为突发情况、异常检测点情况进行排查检测，有效降低火灾发生。装置结构包括输送管、炮管、炮台、炮身、移动装置、前向探测装置、探测摄像头、红外摄像头等，本发明具有以下有益效果：基于ROS系统(机器人操作系统)以及全地形履带轮车，集成消防装置、物联网技术于一体，有效地提供楼宇消防火灾智能应对。同时通过多台相机及通讯装置，提供多维度远程控制管理。为楼宇日常消防火灾提供行之有效的智能解决方法。
(二)技术方案
本发明通过如下技术方案实现：
一种基于物联网的楼宇消防装置及预警系统，包括输送管、炮管、炮台、炮身、移动装置、前向探测装置、探测摄像头、红外摄像头、装置底盘、前向避障装置、后向避障装置、侧面探测装置、集线管、天线、炮台控制装置、装置控制主机、通讯装置、移动电源、干粉存储装置、水基储存装置、干粉水基切换装置、输出口；
所述通讯装置包括：UWB定位标签、定位模块、通讯模块、处理器。
进一步的，所述炮身固定于装置底盘；炮身通过旋转装置连接炮台，炮台可在0°-360°旋转；炮台上通过旋转装置连接炮管，炮管可在-30°-180°之间旋转；炮管连接有输送管，用于喷射存储于干粉存储装置或水基储存装置的灭火材料。
进一步的，所述炮身上前侧安装有前向探测装置；前向探测装置包括探测摄像头、红外摄像头；探测摄像头用于在行走过程中视频监控；红外摄像头用于探测异常点；炮身两侧安装有侧面探测装置、集线管；侧面探测装置可监控装置两侧的情况，并与前向探测装置所获得的图像拼接形成装置前后左右的图像；集线管收纳集线，将装置底盘的位姿信息和控制信息传输至装置控制主机；炮身后方设有天线用于传输装置的定位信息及无线通信。
进一步的，所述装置底盘两侧安装有移动装置；所述移动装置包括履带、驱动轮、托带轮、张紧装置、缓冲弹簧、导向轮、支重轮、行走机构；所述装置底盘前后安装有前向避障装置、后向避障装置，用于前后避障警报。
进一步的，所述炮台控制装置用于控制炮管、炮台转动；装置控制主机用于控制视觉、定位、通信、位姿信息等处理；通讯装置用于为装置提供定位信息及通信信息；移动电源为整个装置提供电力；所述炮台控制装置连接炮管、炮台；所述装置控制主机连接炮台控制装置、通讯装置。
进一步的，所述干粉存储装置和水基储存装置安装于炮身内部；干粉存储装置容量为：1KG-10KG；水基储存装置容量为0.5L-10L；所述干粉存储装置和水基储存装置与干粉水基切换装置连接，使用时根据需要可选择切换水基灭火或者干粉灭火；干粉水基切换装置连接输出口，用于输出干粉或者水基。
进一步的，所述通讯装置内嵌的UWB定位标签、定位模块为装置提供室内定位信息；通讯装置与天线连接保证远距离的视频图像信息传输。
进一步的，预警系统包括六个部分：安防指挥中心、安保值班室、远程控制中心、楼宇消防预警监控网、视频监控系统、消防火灾报警系统。
进一步的，所述系统响应包括如下几个步骤：
步骤10：系统监控：
步骤20：出现异常；
步骤30：安防指挥中心、安保值班室、远程控制中心响起警报；
步骤40：通过视频监控，自动识别异常点是否为火灾；若为火灾进入步骤51，若无异常进入步骤52；
步骤51：确定为火灾，开启消防喷淋头、消防排烟；
步骤52：楼层巡检三次，再次确定异常；寻找到异常点进入步骤51；若无找到异常进入步骤100；
步骤60：启动楼宇消防装置运输电梯运输楼宇消防装置至异常楼层；
步骤70：楼宇消防装置移动至异常点开始探测火源；
步骤80：楼宇消防装置根据火源情况切换实用干粉灭火及清水灭火；
步骤90：确定火源是否消除；若未消除进入步骤91，若消除进入步骤100；
步骤91：开启应急响应远程消防报警，并运输第二辆楼宇消防装置压制火势；
步骤100：将工作情况记录反馈至指挥中心。
进一步的，所述系统包括五个层：展现层、应用层、平台层、传输层、感知层；
所述展现层包括：指挥终端、专用移动终端；手机/WAP客户端；环幕视频监控端；
所述应用层包括：远程消防监控系统；应急消防系统；日常消防巡检系统；
所述平台层包括：指挥中心服务器；云端服务器；数据存储服务器；
所述传输层为楼宇消防预警监控网，包括LoRa、WiFi、LAN、WLAN、GD-VPN、AD-VPN等网络传输技术；
所述感知层包括：楼宇消防装置、LoRa烟雾报警器、物联网报警主机、一氧化碳报警器、视频监控、其他监控。
(三)有益效果
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
为了解决上述现有技术问题的不足，本发明公开了一种基于物联网的楼宇消防装置及预警系统，属于物联网应急消防技术领域，整合楼宇日常消防监测数据，对全楼层消防预警形成综合性的预警信息；并利用楼宇消防装置为突发情况、异常检测点情况进行排查检测，有效降低火灾发生。装置结构包括输送管、炮管、炮台、炮身、移动装置、前向探测装置、探测摄像头、红外摄像头等，本发明具有以下有益效果：基于ROS系统(机器人操作系统)以及全地形履带轮车，集成消防装置、物联网技术于一体，有效地提供楼宇消防火灾智能应对。同时通过多台相机及通讯装置，提供多维度远程控制管理。为楼宇日常消防火灾提供行之有效的智能解决方法。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的正向示意图；
图3为本发明的侧向示意图；
图4为本发明的后向示意图；
图5为本发明的内部结构示意图；
图6为本发明的系统响应步骤示意图；
图7为本发明的系统拓补图；
图8为本发明的系统结构示意图；
图9为本发明的实施例示意图；
图中：输送管(1)、炮管(2)、炮台(3)、炮身(4)、移动装置(5)、前向探测装置(6)、探测摄像头(61)、红外摄像头(62)、装置底盘(7)、前向避障装置(71)、后向避障装置(72)、侧面探测装置(8)、集线管(9)、天线(10)、炮台控制装置(11)、装置控制主机(12)、通讯装置(13)、移动电源(14)、干粉存储装置(15)、水基储存装置(16)、干粉水基切换装置(17)、输出口(18)。
具体实施方式
请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8及图9，一种基于物联网的楼宇消防装置及预警系统，包括输送管、炮管、炮台、炮身、移动装置、前向探测装置、探测摄像头、红外摄像头、装置底盘、前向避障装置、后向避障装置、侧面探测装置、集线管、天线、炮台控制装置、装置控制主机、通讯装置、移动电源、干粉存储装置、水基储存装置、干粉水基切换装置、输出口；
所述通讯装置包括：UWB定位标签、定位模块、通讯模块、处理器。
其中，所述炮身固定于装置底盘；炮身通过旋转装置连接炮台，炮台可在0°-360°旋转；炮台上通过旋转装置连接炮管，炮管可在-30°-180°之间旋转；炮管连接有输送管，用于喷射存储于干粉存储装置或水基储存装置的灭火材料。
其中，所述炮身上前侧安装有前向探测装置；前向探测装置包括探测摄像头、红外摄像头；探测摄像头用于在行走过程中视频监控；红外摄像头用于探测异常点；炮身两侧安装有侧面探测装置、集线管；侧面探测装置可监控装置两侧的情况，并与前向探测装置所获得的图像拼接形成装置前后左右的图像；集线管收纳集线，将装置底盘的位姿信息和控制信息传输至装置控制主机；炮身后方设有天线用于传输装置的定位信息及无线通信。
其中，所述装置底盘两侧安装有移动装置；所述移动装置包括履带、驱动轮、托带轮、张紧装置、缓冲弹簧、导向轮、支重轮、行走机构；所述装置底盘前后安装有前向避障装置、后向避障装置，用于前后避障警报。
其中，所述炮台控制装置用于控制炮管、炮台转动；装置控制主机用于控制视觉、定位、通信、位姿信息等处理；通讯装置用于为装置提供定位信息及通信信息；移动电源为整个装置提供电力；所述炮台控制装置连接炮管、炮台；所述装置控制主机连接炮台控制装置、通讯装置。
其中，所述干粉存储装置和水基储存装置安装于炮身内部；干粉存储装置容量为：1KG-10KG；水基储存装置容量为0.5L-10L；所述干粉存储装置和水基储存装置与干粉水基切换装置连接，使用时根据需要可选择切换水基灭火或者干粉灭火；干粉水基切换装置连接输出口，用于输出干粉或者水基。
其中，所述通讯装置内嵌的UWB定位标签、定位模块为装置提供室内定位信息；通讯装置与天线连接保证远距离的视频图像信息传输。
其中，预警系统包括六个部分：安防指挥中心、安保值班室、远程控制中心、楼宇消防预警监控网、视频监控系统、消防火灾报警系统。
其中，所述系统响应包括如下几个步骤：
步骤10：系统监控：
步骤20：出现异常；
步骤30：安防指挥中心、安保值班室、远程控制中心响起警报；
步骤40：通过视频监控，自动识别异常点是否为火灾；若为火灾进入步骤51，若无异常进入步骤52；
步骤51：确定为火灾，开启消防喷淋头、消防排烟；
步骤52：楼层巡检三次，再次确定异常；寻找到异常点进入步骤51；若无找到异常进入步骤100；
步骤60：启动楼宇消防装置运输电梯运输楼宇消防装置至异常楼层；
步骤70：楼宇消防装置移动至异常点开始探测火源；
步骤80：楼宇消防装置根据火源情况切换实用干粉灭火及清水灭火；
步骤90：确定火源是否消除；若未消除进入步骤91，若消除进入步骤100；
步骤91：开启应急响应远程消防报警，并运输第二辆楼宇消防装置压制火势；
步骤100：将工作情况记录反馈至指挥中心。
其中，所述系统包括五个层：展现层、应用层、平台层、传输层、感知层；
所述展现层包括：指挥终端、专用移动终端；手机/WAP客户端；环幕视频监控端；
所述应用层包括：远程消防监控系统；应急消防系统；日常消防巡检系统；
所述平台层包括：指挥中心服务器；云端服务器；数据存储服务器；
所述传输层为楼宇消防预警监控网，包括LoRa、WiFi、LAN、WLAN、GD-VPN、AD-VPN等网络传输技术；
所述感知层包括：楼宇消防装置、LoRa烟雾报警器、物联网报警主机、一氧化碳报警器、视频监控、其他监控。
工作原理：
系统监控检测到出现异常；安防指挥中心、安保值班室、远程控制中心的警报响起；通过视频监控，自动识别异常点是否为火灾；若为确定为火灾，开启消防喷淋头、消防排烟，若无异常楼层巡检三次，再次确定异常；寻找到异常点开启消防喷淋头、消防排烟；若无找到异常将工作情况记录反馈至指挥中心；启动楼宇消防装置运输电梯运输楼宇消防装置至异常楼层并移动至异常点开始探测火源；楼宇消防装置根据火源情况切换实用干粉灭火及清水灭火；确定火源是否消除；若未消除开启应急响应远程消防报警，并运输第二辆楼宇消防装置压制火势；最后将工作情况记录反馈至指挥中心。
假设一栋26层的办公写字楼，楼顶及二楼分别设置两套本发明装置；系统监控检测到15楼层出现异常；安防指挥中心、安保值班室、远程控制中心的警报响起；此时视频监控会根据监控到的画面，自动识别异常点是否为火灾；若为确定为火灾，开启消防喷淋头、消防排烟先进行初步火势压制；若无异常楼层巡检三次，再次确定异常；寻找到异常点开启消防喷淋头、消防排烟先进行初步火势压制；若无找到异常将工作情况记录反馈至指挥中心；初步火势压制的同时启动楼宇消防装置运输电梯运输楼宇消防装置至15楼层并移动至异常点开始探测火源；楼宇消防装置根据火源情况切换实用干粉灭火及清水灭火；火势初步消灭后，确定火源是否消除；若未消除开启应急响应远程消防报警，并运输第二辆楼宇消防装置压制火势；最后将工作情况记录反馈至指挥中心；装置的摄像头可以摄取异常点周边信息，根据信息可360度无死角灭火，火源被压制后，楼宇消防装置回到运输电梯并运送到最初的位置充电待命。
通过本发明可以整合楼宇日常消防监测数据，对全楼层消防预警形成综合性的预警信息；并利用楼宇消防装置为突发情况、异常检测点情况进行排查检测，有效降低火灾发生。装置结构包括输送管、炮管、炮台、炮身、移动装置、前向探测装置、探测摄像头、红外摄像头等，本发明具有以下有益效果：基于ROS系统(机器人操作系统)以及全地形履带轮车，集成消防装置、物联网技术于一体，有效地提供楼宇消防火灾智能应对。同时通过多台相机及通讯装置，提供多维度远程控制管理。为楼宇日常消防火灾提供行之有效的智能解决方法。
本发明的控制方式是通过人工启动和关闭开关来控制，动力元件的接线图与电源的提供属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释控制方式和接线布置。
本发明的控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，电源的提供也属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释控制方式和电路连接。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,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)

1.一种基于物联网的楼宇消防装置及预警系统，其特征在于：包括输送管(1)、炮管(2)、炮台(3)、炮身(4)、移动装置(5)、前向探测装置(6)、探测摄像头(61)、红外摄像头(62)、装置底盘(7)、前向避障装置(71)、后向避障装置(72)、侧面探测装置(8)、集线管(9)、天线(10)、炮台控制装置(11)、装置控制主机(12)、通讯装置(13)、移动电源(14)、干粉存储装置(15)、水基储存装置(16)、干粉水基切换装置(17)、输出口(18)；
所述通讯装置(13)包括：UWB定位标签、定位模块、通讯模块、处理器。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的楼宇消防装置及预警系统，其特征在于：所述炮身(4)固定于装置底盘(7)；炮身(4)通过旋转装置连接炮台(3)，炮台(3)可在0°-360°旋转；炮台(3)上通过旋转装置连接炮管(2)，炮管(2)可在-30°-180°之间旋转；炮管(2)连接有输送管(1)，用于喷射存储于干粉存储装置(15)或水基储存装置(16)的灭火材料。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的楼宇消防装置及预警系统，其特征在于：所述炮身(4)上前侧安装有前向探测装置(6)；前向探测装置(6)包括探测摄像头(61)、红外摄像头(62)；探测摄像头(61)用于在行走过程中视频监控；红外摄像头(62)用于探测异常点；炮身(4)两侧安装有侧面探测装置(8)、集线管(9)；侧面探测装置(8)可监控装置两侧的情况，并与前向探测装置(6)所获得的图像拼接形成装置前后左右的图像；集线管(9)收纳集线，将装置底盘(7)的位姿信息和控制信息传输至装置控制主机(12)；炮身(4)后方设有天线(10)用于传输装置的定位信息及无线通信。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的楼宇消防装置及预警系统，其特征在于：所述装置底盘(7)两侧安装有移动装置(5)；所述移动装置(5)包括履带、驱动轮、托带轮、张紧装置、缓冲弹簧、导向轮、支重轮、行走机构；所述装置底盘(7)前后安装有前向避障装置(71)、后向避障装置(72)，用于前后避障警报。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的楼宇消防装置及预警系统，其特征在于：所述炮台控制装置(11)用于控制炮管(2)、炮台(3)转动；装置控制主机(12)用于控制视觉、定位、通信、位姿信息等处理；通讯装置(13)用于为装置提供定位信息及通信信息；移动电源(14)为整个装置提供电力；所述炮台控制装置(11)连接炮管(2)、炮台(3)；所述装置控制主机(12)连接炮台控制装置(11)、通讯装置(13)。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的楼宇消防装置及预警系统，其特征在于：所述干粉存储装置(15)和水基储存装置(16)安装于炮身(4)内部；干粉存储装置(15)容量为：1KG-10KG；水基储存装置(16)容量为0.5L-10L；所述干粉存储装置(15)和水基储存装置(16)与干粉水基切换装置(17)连接，使用时根据需要可选择切换水基灭火或者干粉灭火；干粉水基切换装置(17)连接输出口(18)，用于输出干粉或者水基。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的楼宇消防装置及预警系统，其特征在于：所述通讯装置(13)内嵌的UWB定位标签、定位模块为装置提供室内定位信息；通讯装置(13)与天线(10)连接保证远距离的视频图像信息传输。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种基于物联网的楼宇消防装置及预警系统，其特征在于：预警系统包括六个部分：安防指挥中心、安保值班室、远程控制中心、楼宇消防预警监控网、视频监控系统、消防火灾报警系统。
9.根据权利要求8所述的一种基于物联网的楼宇消防装置及预警系统，其特征在于：所述系统响应包括如下几个步骤：
步骤10：系统监控：
步骤20：出现异常；
步骤30：安防指挥中心、安保值班室、远程控制中心响起警报；
步骤40：通过视频监控，自动识别异常点是否为火灾；若为火灾进入步骤51，若无异常进入步骤52；
步骤51：确定为火灾，开启消防喷淋头、消防排烟；
步骤52：楼层巡检三次，再次确定异常；寻找到异常点进入步骤51；若无找到异常进入步骤100；
步骤60：启动楼宇消防装置运输电梯运输楼宇消防装置至异常楼层；
步骤70：楼宇消防装置移动至异常点开始探测火源；
步骤80：楼宇消防装置根据火源情况切换实用干粉灭火及清水灭火；
步骤90：确定火源是否消除；若未消除进入步骤91，若消除进入步骤100；
步骤91：开启应急响应远程消防报警，并运输第二辆楼宇消防装置压制火势；
步骤100：将工作情况记录反馈至指挥中心。
10.根据权利要求8所述的一种基于物联网的楼宇消防装置及预警系统，其特征在于：所述系统包括五个层：展现层、应用层、平台层、传输层、感知层；
所述展现层包括：指挥终端、专用移动终端；手机/WAP客户端；环幕视频监控端；
所述应用层包括：远程消防监控系统；应急消防系统；日常消防巡检系统；
所述平台层包括：指挥中心服务器；云端服务器；数据存储服务器；
所述传输层为楼宇消防预警监控网，包括LoRa、WiFi、LAN、WLAN、GD-VPN、AD-VPN等网络传输技术；
所述感知层包括：楼宇消防装置、LoRa烟雾报警器、物联网报警主机、一氧化碳报警器、视频监控、其他监控。
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