CN113829340A - 基于巡检机器人的变电站消防方法 - Google Patents

基于巡检机器人的变电站消防方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了种基于巡检机器人的变电站消防方法，包括以下步骤：S1：将变电站区域划分多个供巡检机器人通行的消防单元并编号；S2：布置监控器，监控器具有火源图像识别和热成像功能中的一种或多种；S3：任意监控器发现火源异常点后，调用至少两个监控器定位离火源异常点距离最短的消防单元；S4：与监控器连通的服务器将火源异常点对应的消防单元编号下发给巡检机器人；S5：巡检机器人根据采集的地图信息，规划最短路线并导航至对应编号的消防单元处；S6：巡检机器人根据温度最高的角度转动灭火器对准该方向，启动灭火。本发明联动巡检机器人找到火源异常点与其的相对位置关系，实现定位、定点灭火，反应迅速、且有效的控制了火灾的蔓延。

Description

基于巡检机器人的变电站消防方法
技术领域
本发明涉及一种基于巡检机器人的变电站消防方法，属于机器人技术领域。
背景技术
变电站是指电力系统中对电压和电流进行变换，接受电能及分配电能的场所。值班人员通过定期巡视观察设备的外观有无异状，如颜色有无变化，有无杂物，表针指示是否正常，设备的声音是否正常，有无异常的气味，触及允许接触的设备温度是否正常，测量电气设备的运行参数在运行中的变化等，以判断变电站中设备的运行状况是否正常。
由于变电站一般布置在较为偏僻的地点，巡检人员定期的巡视观察极为不便，运维成本较高，因此，变电站引进了更加智能化的监控巡检设备，例如：巡检机器人，通过在巡检机器人上的云台摄像头及检测装置，代替巡检人员，且由于机器人的特性，能够24小时进行巡检工作，巡检效果更好，人力成本更低。
但是，随着巡检机器人的普及，无人化管理的变电站也随之出现了不可控的风险，由于大量的电子元器件的存在，长期工作下，电压和器件老化都有可能引发火灾，由于工作人员第一时间并不在现场，不仅难以得知具体火情，还无法遏制火情的蔓延，因此，亟需一种应用于智能化变电站的消防方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于巡检机器人的变电站消防方法，该消防方法解决了现有技术中无人化、少人化管理的变电站或其他电力建筑中，出现火源异常情况后，发现不及时、反应速度慢，导致火势蔓延扩大，受损加重的问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于巡检机器人的变电站消防方法，包括以下步骤：
S1：将变电站区域划分多个供巡检机器人通行的消防单元并编号；
S2：布置监控器，覆盖变电站空间；
其中，监控器具有火源图像识别和热成像功能中的一种或多种；
S3：任意监控器发现火源异常点后，调用至少两个监控器定位离火源异常点距离最短的消防单元；
S4：与监控器连通的服务器将火源异常点对应的消防单元编号下发给巡检机器人；
其中，所述巡检机器人包括驱动组件、监测组件、红外测温传感器和安装于驱动组件壳体上的灭火器；
S5：巡检机器人根据采集的地图信息，规划最短路线并导航至对应编号的消防单元处；
S6：巡检机器人启动红外测温传感器，转动一周，记录温度最高的角度；
巡检机器人根据温度最高的记录角度转动，使灭火器对准该方向，启动灭火器进行灭火；
其中，灭火器为干粉灭火器和二氧化碳灭火器中的一种或多种。
上述技术方案中进一步改进的方案如下：
1.上述方案中，在步骤S4中，服务器同步发出声光报警信号。
2.上述方案中，一个所述巡检机器人上红外测温传感器的数量为多个，且此多个红外测温传感器在水平方向上上依次排布位于巡检机器人同侧。
3.上述方案中，所述红外测温传感器的数量为4个，此4个红外测温传感器按排布方向上的第1、第3个红外测温传感器的仰角为0～15°、第2个红外测温传感器的仰角为15～35°、第4个红外测温传感器的仰角为35～55°。
4.上述方案中，所述灭火器活动安装于驱动组件壳体上，且具有水平转轴和垂直转轴。
5.上述方案中，单个消防单元中心到边缘的最短距离不大于D，其中，D为巡检机器人灭火器喷射距离。
6.上述方案中，在步骤S6中，所述巡检机器人上还具有一测距组件。
7.上述方案中，在步骤S6中，所述监测组件包括具有火源图像识别算法的云台摄像头，巡检机器人转动过程中，云台摄像头同步判断火源异常点位置。
8.上述方案中，所述云台摄像头将拍摄到的火源异常点图片上传至服务器供用户查看。
9.上述方案中，在步骤S4中，服务器获得火源异常点对应的消防单元编号后，对比变电站区域中多个巡检机器人达到该消防单元的距离，选择路径最短的巡检机器人动作。
10.上述方案中，在步骤S4中，服务器将火源异常点对应的消防单元编号下发给多个巡检机器人。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明基于巡检机器人的变电站消防方法，通过在无人化或少人化的变电站等电力建筑中已有的巡检机器人上加装灭火器和红外测温传感器，使得巡检机器人具有应急降温、灭火功能，同时，利用服务器和监控器将变电站区域划分为多个消防单元并加以监控，在温度升高、火源出现后，监控器即能第一时间发现并定位告知巡检机器人，在通知消防人员/工作人员的同时，联动巡检机器人规划最短路线赶赴火源异常点位置，再利用巡检机器人的红外测温传感器帮助巡检机器人找到火源异常点与其的相对位置关系，启动灭火器，实现定位、定点灭火，反应迅速，有效地阻止了火灾的蔓延；另外，消防单元的划分，不仅便于监控器快速定位，还便于巡检机器人规划路线，迅速到达。
2、本发明基于巡检机器人的变电站消防方法，通过设置多个红外测温传感器，并将红外测温传感器的仰角分别布置在0～55°中，保证了巡检机器人红外测温传感器布置面的感知范围和广度，配合巡检机器人前后运动，能够完成对设备当前面的完整覆盖检测，避免巡检机器人高度不足对检测的影响，提高检测精度；同时，配合沿水平轴、垂直轴转动安装的灭火器，对准任意角度的火源异常点，保证降温、灭火的有效性。
3、本发明基于巡检机器人的变电站消防方法，通过规定单个消防单元的区域面积，保证巡检机器人处于当前消防单元中心时，能够利用灭火器覆盖位于消防单元旁侧的电力设备，便于巡检机器人寻位灭火。
4、本发明基于巡检机器人的变电站消防方法，通过加装测距组件，控制巡检机器人与火源异常点设备的距离，既能避免巡检机器人进入火源，也能保证灭火器的喷射范围覆盖住火源异常点。
5、本发明基于巡检机器人的变电站消防方法，利用巡检机器人原有的云台摄像头，采集现场照片，反馈给服务器，便于用户判断火情，还利用火源图像识别判断算法，配合红外测温传感器，进一步精确定位火源异常点相对巡检机器人的位置。
附图说明
附图1为本发明基于巡检机器人的变电站消防方法中巡检机器人的结构示意图。
图中：1、巡检机器人；11、驱动组件；12、监测组件；121、云台摄像头；13、红外测温传感器；14、测距组件；2、灭火器。
具体实施方式
实施例1：一种基于巡检机器人的变电站消防方法，包括以下步骤：
S1：变电站空间中，为了方便人员巡检电力设备和仪器，一般会在配电柜柜体与柜体之间保留过道，将这些可通行区域均匀划分为多个消防单元，每个消防单元区域对应旁侧的电力设备，并对消防单元区域进行编号1、2、3……N，将消防单元、编号及消防单元对应的设备信息储存进后台的服务器中，便于调用。
S2：在变电站空间的顶部布置上监控器，用于实时监控空间中的情况，布置规则为使用最少的监控器，覆盖变电站所有需监控的空间区域；
其中，监控器借助服务器装载有火源图像识别和热成像功能，用于发现监控环境中火源和温度异常的区域。
S3：任意监控器根据火源图像对比和温度异常情况，发现火源异常点后，调用至少两个监控器，采用三角定位算法，定位离火源异常点距离最近的消防单元，对比识别消防单元编号及对应设备信息；
这里，将三维空间物体投影至二维平面上，建立基于水平地面的坐标系，监控器在区域中位置已知，且根据监控画面可解算得到火源异常点与监控器连线相对X轴/Y轴的夹角，从而通过多个监控器可计算出火源异常点的坐标，而在平面地图中，每个消防单元的位置可坐标化，根据坐标点值即可得知与火源异常点距离最近的消防单元。
S4：与监控器连通的服务器发出声光报警信号，并将拍摄画面及对应设备信息呈现给监控人员，便于监控人员赶赴现场，辅助控制火情；
同时，服务器将火源异常点对应的消防单元编号下发给巡检机器人1；
参照附图1，所述巡检机器人1包括驱动组件11、监测组件12、红外测温传感器13和安装于驱动组件11壳体上的灭火器2，这里，驱动组件11为由电力驱动的行动轮，带动巡检机器人1主体运动，监测组件12包括云台摄像头121在内的图像、温度及其他变电站空间、及其中设备的信息采集装置，根据实际需要进行选择；
这里，服务器根据消防单元编号和采集到的所有巡检机器人1所在位置，对比巡检机器人1到达火源异常点的距离，调用距离最近的巡检机器人1进行消防。
S5：巡检机器人1根据采集的地图信息，停止当前巡检或充电命令，规划最短路线并导航至对应编号的消防单元中心处；
这里，地图信息的采集可提前绘制输入服务器，再下载至巡检机器人1中，也可通过巡检机器人1扫描形成；
这里，单个消防单元中心到边缘的最短距离不大于D，其中，D为巡检机器人1灭火器2喷射距离。
S6：巡检机器人1启动红外测温传感器13，转动一周，记录温度最高的角度，这里，红外测温传感器13的数量为4个，此4个红外测温传感器13按排布方向上的第1、第3个红外测温传感器13的仰角为0～15°、第2个红外测温传感器13的仰角为15～35°、第4个红外测温传感器13的仰角为35～55°，在确定温度最高的角度后，巡检机器人1对准该角度并向远离火源异常点的方向运动，扩大红外测温传感器13的检测范围，进一步判断火源异常点位置，确认后巡检机器人1根据温度最高的记录角度转动灭火器2对准该方向，由于灭火器2活动安装于驱动组件11壳体上，且具有水平转轴和垂直转轴，能够根据检测到的温度最高点自动调节灭火器对准方向，再启动灭火器2进行灭火，精确降温、灭火；
其中，由于电力设备类的火情属于E类火灾，灭火器2选用干粉灭火器和二氧化碳灭火器中的一种或多种。
实施例2：一种基于巡检机器人的变电站消防方法，包括以下步骤：
S1：变电站空间中，为了方便人员巡检电力设备和仪器，一般会在配电柜柜体与柜体之间保留过道，将这些可通行区域均匀划分为多个消防单元，每个消防单元区域对应部分电力设备，并对消防单元区域进行编号1、2、3……N，将消防单元、编号及消防单元对应的设备信息储存进后台的服务器中，便于调用。
S2：在变电站空间的顶部布置上监控器，用于实时监控空间中的情况，布置规则为使用最少的监控器，覆盖变电站所有需监控的空间区域；
其中，监控器借助服务器装载有火源图像识别和热成像功能，用于发现监控环境中火源和温度异常的区域。
S3：任意监控器根据火源图像对比和温度异常情况，发现火源异常点后，调用至少两个监控器，采用三角定位算法，定位离火源异常点距离最近的消防单元，对比识别消防单元编号及对应设备信息；
这里，将三维空间物体投影至二维平面上，建立基于水平地面的坐标系，监控器在区域中位置已知，且根据监控画面可解算得到火源异常点与监控器连线相对X轴/Y轴的夹角，从而通过多个监控器可计算出火源异常点的坐标，而在平面地图中，每个消防单元的位置可坐标化，根据坐标点值即可得知与火源异常点距离最近的消防单元。
S4：与监控器连通的服务器发出声光报警信号，并将拍摄画面及对应设备信息呈现给监控人员，便于监控人员赶赴现场，辅助控制火情；
同时，服务器将火源异常点对应的消防单元编号下发给巡检机器人1；
参照附图1，所述巡检机器人1包括驱动组件11、监测组件12、红外测温传感器13和安装于驱动组件11壳体上的灭火器2，这里，驱动组件11为由电力驱动的行动轮，带动巡检机器人1主体运动，监测组件12包括云台摄像头121在内的图像、温度及其他变电站空间、及其中设备的信息采集装置，根据实际需要进行选择；
这里，服务器根据消防单元编号和采集到的所有巡检机器人1所在位置，对比巡检机器人1到达火源异常点的距离，调用多个相对距离较近的巡检机器人1进行消防。
S5：巡检机器人1根据采集的地图信息，停止当前巡检或充电命令，规划最短路线并导航至对应编号的消防单元中心。
S6：巡检机器人1启动红外测温传感器13，转动一周，记录温度最高的角度，这里，红外测温传感器13的数量为4个，此4个红外测温传感器13按排布方向上的第1、第3个红外测温传感器13的仰角为0～15°、第2个红外测温传感器13的仰角为15～35°、第4个红外测温传感器13的仰角为35～55°，在确定温度最高的角度后，巡检机器人1对准该角度并向远离火源异常点的方向运动，扩大红外测温传感器13的检测范围，进一步判断火源异常点位置，确认后巡检机器人1根据温度最高的记录角度转动灭火器2对准该方向，由于灭火器2多向转动安装于驱动组件11壳体上，且具有水平转轴和垂直转轴，能够根据检测到的温度最高点自动调节灭火器对准方向，再启动灭火器2进行灭火，精确降温、灭火。
这里，巡检机器人1的监测组件12包括具有火源图像识别算法的云台摄像头121，巡检机器人1转动过程中，云台摄像头121同步判断火源异常点位置，利用已有的云台摄像头121提高判断精度，并将现场画面上传至服务器呈现给监控人员/消防人员。
另外，所述巡检机器人1上还具有一测距组件14，这里，测距组件14为超声测距件，用于测量巡检机器人1与火源异常点的相对距离，既能避免巡检机器人1离火源异常点太近而收到损害，又能保证灭火器2喷射出的物质能够覆盖火源异常点，同时测距组件14还能辅助红外测温传感器13调节检测范围。
其中，由于电力设备类的火情属于E类火灾，灭火器2选用干粉灭火器和二氧化碳灭火器中的一种或多种。
采用上述方案，通过在无人化或少人化的变电站等电力建筑中已有的巡检机器人上加装灭火器和红外测温传感器，使得巡检机器人具有应急降温、灭火功能，同时，利用服务器和监控器将变电站区域划分为多个消防单元并加以监控，在温度升高、火源出现后，监控器即能第一时间发现定位并告知巡检机器人，在通知消防人员/工作人员的同时，联动巡检机器人规划最短路线赶赴火源异常点位置，再利用巡检机器人的红外测温传感器帮助巡检机器人找到火源异常点与其的相对位置关系，实现定位、定点灭火，反应迅速、且有效的控制了火灾的蔓延；另外，消防单元的划分，不仅便于监控器快速定位，还便于巡检机器人规划路线，快速到达。
另外，通过设置多个红外测温传感器，并将红外测温传感器的仰角分别布置在0～55°中，保证了巡检机器人红外测温传感器布置面的感知范围和广度，配合巡检机器人前后运动，能够完成对设备当前感面得完整覆盖检测，避免巡检机器人高度对检测的影响，提高检测精度；同时，配合沿水平轴、垂直轴转动安装的灭火器，对准任意角度的火源异常点，保证降温、灭火的有效性。
另外，通过规定单个消防单元的区域面积，保证巡检机器人处于当前消防单元中心时，能够利用灭火器覆盖位于消防单元旁侧的电力设备，便于巡检机器人寻位灭火。
另外，通过加装测距组件，控制巡检机器人与火源异常点设备的距离，既能避免巡检机器人进入火源，也能保证灭火器的喷射范围覆盖住火源异常点。
另外，利用巡检机器人原有的云台摄像头，采集现场照片，反馈给服务器，便于用户判断火情，还利用火源图像识别判断算法，配合红外测温传感器，进一步精确定位火源异常点相对巡检机器人的位置。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种基于巡检机器人的变电站消防方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将变电站区域划分多个供巡检机器人(1)通行的消防单元并编号；
S2：布置监控器，覆盖变电站空间；
其中，监控器具有火源图像识别和热成像功能中的一种或多种；
S3：任意监控器发现火源异常点后，调用至少两个监控器定位离火源异常点距离最短的消防单元；
S4：与监控器连通的服务器将火源异常点对应的消防单元编号下发给巡检机器人(1)；
其中，所述巡检机器人(1)包括驱动组件(11)、监测组件(12)、红外测温传感器(13)和安装于驱动组件(11)壳体上的灭火器(2)；
S5：巡检机器人(1)根据地图信息，规划最短路线并导航至对应编号的消防单元处；
S6：巡检机器人(1)启动红外测温传感器(13)，转动一周，记录温度最高的角度；
巡检机器人(1)根据温度最高的记录角度转动，使灭火器(2)对准该方向，启动灭火器(2)进行灭火；
其中，灭火器(2)为干粉灭火器和二氧化碳灭火器中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的基于巡检机器人的变电站消防方法，其特征在于，在步骤S4中，服务器同步发出声光报警信号。
3.根据权利要求1所述的基于巡检机器人的变电站消防方法，其特征在于，一个所述巡检机器人(1)上红外测温传感器(13)的数量为多个，且此多个红外测温传感器(13)在水平方向上上依次排布位于巡检机器人(1)同侧。
4.根据权利要求3所述的基于巡检机器人的变电站消防方法，其特征在于，所述红外测温传感器(13)的数量为4个，此4个红外测温传感器(13)按排布方向上的第1、第3个红外测温传感器(13)的仰角为0～15°、第2个红外测温传感器(13)的仰角为15～35°、第4个红外测温传感器(13)的仰角为35～55°。
5.根据权利要求4所述的基于巡检机器人的变电站消防方法，其特征在于，所述灭火器(2)活动安装于驱动组件(11)壳体上，且具有水平转轴和垂直转轴。
6.根据权利要求1所述的基于巡检机器人的变电站消防方法，其特征在于，单个消防单元中心到边缘的最短距离不大于D，其中，D为巡检机器人(1)灭火器(2)喷射距离。
7.根据权利要求1所述的基于巡检机器人的变电站消防方法，其特征在于，在步骤S6中，所述巡检机器人(1)上还具有一测距组件(14)。
8.根据权利要求1所述的基于巡检机器人的变电站消防方法，其特征在于，在步骤S6中，所述监测组件(12)包括具有火源图像识别算法的云台摄像头(121)，巡检机器人(1)转动过程中，云台摄像头(121)同步判断火源异常点位置。
9.根据权利要求8所述的基于巡检机器人的变电站消防方法，其特征在于，所述云台摄像头(121)将拍摄到的火源异常点图片上传至服务器供用户查看。
10.根据权利要求1所述的基于巡检机器人的变电站消防方法，其特征在于，在步骤S4中，服务器获得火源异常点对应的消防单元编号后，对比变电站区域中多个巡检机器人(1)达到该消防单元的距离，选择路径最短的巡检机器人(1)动作。
11.根据权利要求1所述的基于巡检机器人的变电站消防方法，其特征在于，在步骤S4中，服务器将火源异常点对应的消防单元编号下发给多个巡检机器人(1)。
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