CN114288593A - 一种基于动态数据库管理识别实现精准灭火的电力消防机器人 - Google Patents
一种基于动态数据库管理识别实现精准灭火的电力消防机器人 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于动态数据库管理识别实现精准灭火的电力消防机器人。摄像模块实现对周围环境的摄像；移动模块实现机器人的移动；位移感知模块感知机器人和灭火目标之间的距离；温度感知模块感知灭火目标的温度；图像采集模块采集灭火目标火源的特征；数据库存储火源特征，并可对数据库进行更新；图像对比模块用于将图像采集模块采集到的火源特征和数据库的火源特征进行对比，确定火源类型；灭火模块存储若干分别针对各种火源类型的灭火剂；控制模块确定火源类型后控制灭火模块喷射相应灭火剂对灭火目标进行灭火。本发明通过各模块的协同作用，能使机器人对可能存在的火灾做出快速反应，并准确判断火源类型选择合适的灭火剂，实现对灭火目标的高效快速灭火。
Description
技术领域
本发明涉及灭火消防领域，具体为一种基于动态数据库管理识别实现精准灭火的电力消防机器人。
背景技术
消防主要包括火灾现场的人员救援，重要设施设备、文物的抢救，重要财产的安全保卫与抢救，扑灭火灾等。目的是降低火灾造成的破坏程度，减少人员伤亡和财产损失，现有的消防一般需要巡逻人员进行巡逻进行灭火，较为不方便且发现不及时，容易造成较大损失，
变电站在电网中具有举足轻重的作用，消防安全是变电站安全运行的前提条件。变电站中变压器储油量大，火灾风险高。变压器一旦起火，火势将迅速蔓延并可能引起爆炸。当今变电站以无人值守模式为主，站内设备一旦发生火灾，往往无法第一时间进行消防灭火作业，当消防人员赶到时，火势可能已无法控制，造成重大经济损失甚至危及周边居民安全。因此，及时发现并在第一时间消灭火情，才能保证变电站的安全运行，将损失减小到最低。
为提高变电站消防安全，近年来电力工作者做了大量的有益工作：如采用远程图像视频监控、温度监控和烟雾监控等手段，实时监控变电站内隐患及异常情况；将原本相互独立的安防子系统进行了整合统一，实现了消防实时监视和联动控制；有些变电站内还采用巡检机器人对变电站内异常进行检测；有些变电站不仅实现了实时监控，而且还对起火点进行定位并进行处置，例如：郑鑫等对变电站报警系统进行了改进，利用智能视频分析技术实现了对弧光和烟雾异常的快速定位，便于检修和消防人员及时处置险情；陈强等设计了应用于 110 kV 变电站的细水雾灭火装置，火灾报警触发时自动打开细水雾灭火；于军等研发了变电站泡沫喷雾远程监控灭火系统，可进行火灾检测，还可通过远程控制进行泡沫喷雾灭火。针对危险复杂的火场，近年来消防机器人在各类火灾中发挥着越来越重要的作用，但在变电站消防领域应用时存在较大局限性，如多数消防机器人灭火介质（多数为水）单一，水炮高度固定，起火位置无法自动定位，机器人需配套消防车完成灭火工作。
基于上述问题，我们提出了一种基于动态数据库管理识别实现精准灭火的电力消防机器人。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于动态数据库管理识别实现精准灭火的电力消防机器人，解决了上述的问题。
为实现上述所述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于动态数据库管理识别实现精准灭火的电力消防机器人，包括设在机器人上的摄像模块，所述摄像模块实现对周围环境的360度摄像；
包括移动模块：实现机器人向各个方向的移动；
包括位移感知模块：感知机器人和灭火目标之间的距离；
包括温度感知模块：感知灭火目标的温度；
包括图像采集模块：采集灭火目标火源的特征；
包括数据库：存储各种火源的特征，并可实时或周期对数据库进行更新；
包括图像对比模块：用于将图像采集模块采集到的火源特征和数据库的火源特征进行对比，确定火源类型；
包括灭火模块：存储若干分别针对各种火源类型的灭火剂；
包括控制模块：确定火源类型后控制灭火模块喷射相应灭火剂对灭火目标进行灭火。
进一步的，还包括定位模块：采集灭火目标的位置信息，通过移动模块驱动机器人移动至相应灭火位置。
进一步的，还包括导航模块：规划机器人前往灭火目标的路径，并实现路径的优化选择。
进一步的，还包括报警模块：发出警报提醒操控人员操控。
进一步的，还包括远程操控模块：用于对所述机器人进行操控。
一种基于动态数据库管理识别实现精准灭火的电力消防机器人，按照以下方式进行操控：
1）摄像模块实时对周围环境进行监测，当监测到疑似火源时，启动移动模块驱动机器人运动；
2）通过移动模块驱动机器人运动，直至机器人移动至灭火区域；
3）启动温度感知模块，感知灭火目标温度；
3a：当感知温度高于预设温度时，进行下一步骤；
3b：当感知温度低于预设温度时，切换至人工操作；
4）当为3a步骤或3b人工操作决定灭火时，通过图像采集模块采集摄像模块所摄图像并进行处理；
5）将图像采集模块所采集的图像和数据库面存储的图像进行对比，通过图像对比模块进行对比分析处理，判定火源类型；
6）在5）步骤基础上，通过控制模块控制灭火模块选择对应的灭火剂进行灭火，直至灭火完毕。
进一步的，6）步骤时，温度感知模块感知灭火目标的温度，并根据感知到的温度进入3）步骤，然后进入4）、5）、6）步骤循环，直至灭火完毕。
进一步的，机器人通过移动模块进入灭火区域后，控制所述移动模块使所述机器人绕所述灭火目标进行转动，对所述灭火目标进行灭火。
与现有技术相比，本发明提供了一种基于动态数据库管理识别实现精准灭火的电力消防机器人，具备以下优点：
1）该基于动态数据库管理识别的灭火消防机器人，通过各模块的协同作用，能使机器人对可能存在的火灾做出快速反应，并准确判断火源类型，从而选择合适的灭火剂，实现对灭火目标的高效快速灭火；
2）该基于动态数据库管理识别的灭火消防机器人，可实现数据库火源特征的数据更新和调整，实现数据库数据的动态调整，更好的满足不同使用环境的灭火需求；
3）本发明保留人工操控模块，和各智能化模块一起组成本机器人，并可在两种模式之间切换，实现灭火的高效性和可靠性。
附图说明
图1为本发明的模块框图。
图2为本发明的逻辑框图。
具体实施方式
一种基于动态数据库管理识别实现精准灭火的电力消防机器人，包括设在机器人上的摄像模块，所述摄像模块实现对周围环境的360度摄像；
包括移动模块：实现机器人向各个方向的移动；
包括位移感知模块：感知机器人和灭火目标之间的距离；
包括温度感知模块：感知灭火目标的温度；
包括图像采集模块：采集灭火目标火源的特征；
包括数据库：存储各种火源的特征，并可实时或周期对数据库进行更新；
包括图像对比模块：用于将图像采集模块采集到的火源特征和数据库的火源特征进行对比，确定火源类型；
包括灭火模块：存储若干分别针对各种火源类型的灭火剂；
包括控制模块：确定火源类型后控制灭火模块喷射相应灭火剂对灭火目标进行灭火。
进一步的，还包括定位模块：采集灭火目标的位置信息，通过移动模块驱动机器人移动至相应灭火位置。
进一步的，还包括导航模块：规划机器人前往灭火目标的路径，并实现路径的优化选择。
进一步的，还包括报警模块：发出警报提醒操控人员操控。
进一步的，还包括远程操控模块：用于对所述机器人进行操控。
一种基于动态数据库管理识别实现精准灭火的电力消防机器人，按照以下方式进行操控：
1）摄像模块实时对周围环境进行监测，当监测到疑似火源时，启动移动模块驱动机器人运动；
2）通过移动模块驱动机器人运动，直至机器人移动至灭火区域；
3）启动温度感知模块，感知灭火目标温度；
3a：当感知温度高于预设温度时，进行下一步骤；
3b：当感知温度低于预设温度时，切换至人工操作；
4）当为3a步骤或3b人工操作决定灭火时，通过图像采集模块采集摄像模块所摄图像并进行处理；
5）将图像采集模块所采集的图像和数据库面存储的图像进行对比，通过图像对比模块进行对比分析处理，判定火源类型；
6）在5）步骤基础上，通过控制模块控制灭火模块选择对应的灭火剂进行灭火，直至灭火完毕。
进一步的，6）步骤时，温度感知模块感知灭火目标的温度，并根据感知到的温度进入3）步骤，然后进入4）、5）、6）步骤循环，直至灭火完毕。
进一步的，机器人通过移动模块进入灭火区域后，控制所述移动模块使所述机器人绕所述灭火目标进行转动，对所述灭火目标进行灭火。
下面对本发明作进一步说明，以更好了解本发明：本发明在使用过程中，由于火源的特性，会产生大量热量，因此灭火目标以及周边环境温度相对较高，因此本发明采用温度感知模块先感知灭火目标的温度，如果监测到的温度低于预设温度时（比如监测到的温度和室温一样甚至低于室温时），那基本可确定未发生火灾，所监测到灭火目标极大可能未发生火灾，这样可不进行下一步骤，这样防止因误判断造成后续一系列的步骤，避免使用成本的提高和对灭火目标不必要的损害；同时为了更好进一步的工作，这时可切换至人工操作，由操控人员最终来判定灭火目标是否发生火灾，更加确保了判断的准确性，提供了双重保障；在上述基础上，申请人认为如果监测到的温度明显低于室温时，可不切换至人工操作，进一步降低使用成本，上述操控及预设的温度数值可在不同使用环境合理确定，在此不做具体限定。
在上述基础上，除了采用温度感知模块感知温度外，还可采用亮度感知模块来监测灭火目标的亮度(嵌入到步骤3中，亮度高于预设亮度，进行下一步骤；亮度低于预设亮度，切换至人工操作)，这是由于发生火灾后灭火目标及周边环境亮度会相应的提高，这样综合温度感知模块和亮度感知模块监测到的相关信息，会形成更为准确的判定。
在上述基础上，如最终确定灭火目标发生火灾后，此时图像采集模块投入工作，由其对摄像模块的摄像进行采集处理形成灭火目标的火源特征；再者调取数据库里的火源特征，将两者分别传输至图像对比模块进行对比，由此来判定最终的火源类型，为正确的选择合适的灭火剂提供依据；本申请数据库存在出场时可存储常见的火源特征图像数据，但数据库应保留数据更新功能，此功能应包含以下方面：1）和生产厂商形成联系，由生产厂商根据需要对数据库进行更新；2）由使用者根据不同使用环境需要，增加相应的数据信息；3）数据恢复功能，防止因误操作删除数据带来的一系列相关问题。由此实现数据库的动态调整，更好的适应不同使用环境的使用需求，实现快速灭火。
本申请设置位移感知模块，用于感知机器人和灭火目标之间的距离，因为：1）机器人和灭火目标距离太原无法形成有效灭火；2）机器人和灭火目标距离太近容易对机器人本身造成损害，不能形成有效灭火；3）在上述基础上，其可和温度感知模块的数据进行协同处理，如火源太大温度太高，距离相对应稍微远一点，这样可综合判断使机器人在预设和灭火目标之间的距离区间进行合理选择，进一步确定一合理距离，确保灭火效率和防止机器人不受损害，更好的确保灭火效果。
本申请还进一步的设置定位模块、导航模块、报警模块等各个功能模块，由此进一步实现本申请机器人的智能化，当然为了确保可靠保留人工操控模块，这样各智能化模块和人工操控模块结合使用，实现灭火的高效性和可靠性，进一步灵活的满足不同使用环境的灭火需求。
本申请进一步的考虑到火源移动以及一个区域内存在多个火源点的情况，除了配置多个机器人外，还可根据温度感知模块和亮度感知模块监测到的相关信息综合形成一个分析并形成判断，形成对各火源点的一个优先灭火顺序，并在出现多个火源点时发出报警提供给操控人员及时做出反应，以尽可能的降低损失；进一步的可在机器人设置若干组灭火模块，该各组灭火模块在机器人上的位置可动（即可实现在各自由度上的移动和转动），这样出现若干火源点时，可启动多组灭火模块并对各灭火模块的位置进行调整，从而在更多消防力量介入之前尽最大可能控制各个火源点，进一步降低火灾带来的损失。
为了防止机器人出现的误判断，本申请当机器人投入到灭火工作后并自判断将火源扑灭后，机器人首先投入的工作是将信息报告给操控人员，由操控人员来最终确定火源是否已经被彻底扑灭，确认后再决定机器人是否再次投入灭火或者移动到指定存放位置，由此来进一步保证火源的彻底扑灭，防止机器人误判断造成火源的扩大。
需要说明的是，本申请各模块采用的传感器、处理器均可采用现有技术存在的元器件，各模块本身并不是本申请的创新点，因此在此对各模块本身并不做进一步限制和阐述，任何满足使用需求的部件均可应用在本申请之中，本申请的创新点在于各模块之间协同作用产生的技术效果。
进一步说明的是：本申请各模块涉及到的控制程序、算法模型等本身并不是本申请的创新点，因此在此不做进一步限制和阐述，任何满足使用需求的部件均可应用在本申请之中。
Claims (8)
1.一种基于动态数据库管理识别实现精准灭火的电力消防机器人，其特征在于，包括设在机器人上的摄像模块，所述摄像模块实现对周围环境的360度摄像；
包括移动模块：实现机器人向各个方向的移动；
包括位移感知模块：感知机器人和灭火目标之间的距离；
包括温度感知模块：感知灭火目标的温度；
包括图像采集模块：采集灭火目标火源的特征；
包括数据库：存储各种火源的特征，并可实时或周期对数据库进行更新；
包括图像对比模块：用于将图像采集模块采集到的火源特征和数据库的火源特征进行对比，确定火源类型；
包括灭火模块：存储若干分别针对各种火源类型的灭火剂；
包括控制模块：确定火源类型后控制灭火模块喷射相应灭火剂对灭火目标进行灭火。
2.根据权利要求1所述的一种基于动态数据库管理识别实现精准灭火的电力消防机器人，其特征在于，还包括定位模块：采集灭火目标的位置信息，通过移动模块驱动机器人移动至相应灭火位置。
3.根据权利要求1所述的一种基于动态数据库管理识别实现精准灭火的电力消防机器人，其特征在于，还包括导航模块：规划机器人前往灭火目标的路径，并实现路径的优化选择。
4.根据权利要求1所述的一种基于动态数据库管理识别实现精准灭火的电力消防机器人，其特征在于，还包括报警模块：发出警报提醒操控人员操控。
5.根据权利要求1所述的一种基于动态数据库管理识别实现精准灭火的电力消防机器人，其特征在于，还包括远程操控模块：用于对所述机器人进行操控。
6.根据权利要求1所述的一种基于动态数据库管理识别实现精准灭火的电力消防机器人，其特征在于，按照以下方式进行操控：
1）摄像模块实时对周围环境进行监测，当监测到疑似火源时，启动移动模块驱动机器人运动；
2）通过移动模块驱动机器人运动，直至机器人移动至灭火区域；
3）启动温度感知模块，感知灭火目标温度；
3a：当感知温度高于预设温度时，进行下一步骤；
3b：当感知温度低于预设温度时，切换至人工操作；
4）当为3a步骤或3b人工操作决定灭火时，通过图像采集模块采集摄像模块所摄图像并进行处理；
5）将图像采集模块所采集的图像和数据库面存储的图像进行对比，通过图像对比模块进行对比分析处理，判定火源类型；
6）在5）步骤基础上，通过控制模块控制灭火模块选择对应的灭火剂进行灭火，直至灭火完毕。
7.根据权利要求6所述的一种基于动态数据库管理识别实现精准灭火的电力消防机器人，其特征在于，6）步骤时，温度感知模块感知灭火目标的温度，并根据感知到的温度进入3）步骤，然后进入4）、5）、6）步骤循环，直至灭火完毕。
8.根据权利要求6所述的一种基于动态数据库管理识别实现精准灭火的电力消防机器人，其特征在于，机器人通过移动模块进入灭火区域后，控制所述移动模块使所述机器人绕所述灭火目标进行转动，对所述灭火目标进行灭火。
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