CN114452564B - 一种前端智能灭火机器人及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种前端智能灭火机器人及其工作方法，该前端智能灭火机器人包括：机器人本体，所述机器人本体上设有红外探测装置、嗅探装置、灭火装置以及控制系统；所述红外探测装置，用于根据采集的测温数据，判断热源的位置，并将火情信息发送给控制系统；嗅探装置，用于根据采集的有害气体数据，判断是否异常，并将异常数据发送给控制系统；灭火装置，用于在控制系统的控制下，根据灭火指定对准火源进行灭火；控制系统，用于控制机器人中各个装置协同运作。

Description

一种前端智能灭火机器人及其工作方法

技术领域

本发明属于机器人调度控制领域，具体涉及一种前端智能灭火机器人及其工作方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

电力隧道就像是一座城市的大动脉，将电能源源不断的输送到千家万户。电力隧道的安全是整座城市正常运转的前提保障。

近年来，伴随着信息化程度的不断提高，机器人在电力隧道中应用也越来越广泛，消防灭火机器人就是其中一员。现实生活中一旦出现火情，最短时间内的发现、处置火情，才能将损失最小化，电力隧道中同样如此。如何使消防机器人能够快速的调度巡检、消防灭火，让机器人变得更加智能，是一个需要解决的问题。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种前端智能灭火机器人及其工作方法，本发明能够对电力隧道内部的火源进行前端发现及处置，缩短灭火时间，提高工作效率。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

第一个方面，本发明提供了一种前端智能灭火机器人。

一种前端智能灭火机器人，包括：机器人本体，所述机器人本体上设有红外探测装置、嗅探装置、灭火装置以及控制系统；

所述红外探测装置，用于根据采集的测温数据，判断热源的位置，并将火情信息发送给控制系统；

嗅探装置，用于根据采集的有害气体数据，判断是否异常，并将异常数据发送给控制系统；

灭火装置，用于在控制系统的控制下，根据灭火指定对准火源进行灭火；

控制系统，用于控制机器人中各个装置协同运作。

第二个方面，本发明提供了一种前端智能灭火机器人的工作方法。

一种前端智能灭火机器人的工作方法，采用第一个方面所述的前端智能灭火机器人，包括：

红外探测装置根据采集的测温数据，判断热源的位置，并将火情信息发送给控制系统；

嗅探装置根据采集的有害气体数据，判断是否异常，并将异常数据发送给控制系统；

灭火装置在控制系统的控制下，根据灭火指定对准火源进行灭火；

控制系统控制前端智能灭火机器人中各个装置协同运作。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)传统的机器人应用，往往需要通过后台服务器的大量计算后，才能够执行各种操作，费时费力。本发明提出的机器人可以实现自主作业，实现察打一体的效果，发现及灭火，响应迅速。不依赖于其他系统平台，单机即可完成整套应用。

(2)机器人内部资源十分宝贵，为了节约资源的使用，本发明采用数据链路感知技术，机器人自动感知周围环境，根据自身业务需要与受控设备建立数据链路，业务结束后自主断开，节省机器人内部资源占用，提升了机器人自身工作效率。

(3)本发明在传统的红外测温设备的基础上，结合电力隧道的特殊应用场景，加装特质的凸透镜片，将点感应转换成面感应，提高了监测设备的适应性。

(4)本发明在机器人正下方加装有紫外火焰感知设备，当感应到火焰时，可以做到在火源上方秒级爆喷灭火，与传统的在火源附近引爆，扑灭效果更佳理想。

(5)增加嗅探装置，再减少巡检次数的同时，又能够提高识别的准确度。目前大多数的消防机器人需要通过每天巡检来发现火情，或者通过第三方设备进行火情通知，执行灭火动作。每天巡检增加了消防机器人的损耗，第三方设备也存在一定的不稳定性，这种方式效率低，效果差。新型的嗅探装置能够很好的解决此问题。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明前端智能灭火机器人的结构图；

图2是本发明数据链路感知技术效果图；

图3是本发明红外探测装置改进的结构图；

图4是本发明嗅探机制的流程图；

其中，1、机器人本体，2、红外探测装置，3、灭火装置，4、紫外火焰传感器，5、红外探测器，6、凸透镜片。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“下”、“前”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

实施例一

本实施例提供了一种前端智能灭火机器人。

一种前端智能灭火机器人，包括：机器人本体1，所述机器人本体1上设有红外探测装置2、嗅探装置、灭火装置3以及控制系统；

所述红外探测装置2，用于根据采集的测温数据，判断热源的位置，并将火情信息发送给控制系统；

嗅探装置，用于根据采集的有害气体数据，判断是否异常，并将异常数据发送给控制系统；

灭火装置3，用于在控制系统的控制下，根据灭火指定对准火源进行灭火；

控制系统，用于控制机器人中各个装置协同运作。

如图1所示，前端智能灭火机器人上设有红外探测装置2、灭火装置3、紫外火焰传感器4等。机器人采用自学习业务，对运行环境进行自主学习，不再需要后台服务器的数据运算，通过学习完成对电力隧道内部环境的认知。

机器人支持灵活的巡检配置，可以每天、每周、每月或者任务巡检方式进行持续工作。

如图2所示，作为一种或多种实施方式，机器人根据任务指令，建立与任务相关的设备数据链路通道，与任务无关的设备，将不建立数据链路通道，任务指令执行完毕后，自动释放现有链路资源，等待下一次任务指令触发。

作为一种可行的实施方式，当机器人需要充电时，机器人运动到充电附件，与充电站建立数据链路，执行充电任务；此时周围虽然有消防门存在，但不会与机器人通信，当机器人充电完成后，断开当前链路，释放资源。

本实施例通过采用数据链路，优化了数据链路层次的处理能力。

如图3所示，作为一种或多种实施方式，红外探测装置2包括红外探测器5和凸透镜片6，所述红外探测器5前方设有凸透镜片6，红外光通过透镜之后，将光线汇聚到红外探测设备上，将原来的点光源探测转换成面光源探测，更加适合电力隧道应用环境。

作为一种或多种实施方式，所述判断热源的位置的过程包括：

判定方法1：采用平均值判定方法，初次运行时采集正常环境下的测温平均值，作为比对样本。红外探测装置2采集一定时间内连续的测温数据，根据公式(1)计算所述一定时间内连续的测温数据的平均值，若所述平均值高于正常环境下的测温平均值的两倍变化，则判断存在火情现象，并定位热源的位置。

平均值的计算公式如下：

其中，x_i表示某个时间点i测温数据，n表示一定时间内时间点的个数，pj表示平均值。

判定方法2：采用均方差与陡峭度方式进行判断：首先，根据公式(1)和公式(2)计算一定时间内连续的测温数据的平均值和有效性值；根据公式(3)和公式(4)，计算陡峭度值和均方差值；根据陡峭度值和均方差值是否均超过各自设定的阈值，判断环境温度是否异常变化；若是，定位热源的位置。

有效性值的计算公式如下：

陡峭度的计算公式如下：

均方差的计算公式如下：

如图4所示，作为一种或多种实施方式，嗅探机制可分为三个部分：嗅探采样、嗅探监测、嗅探灭火。嗅探装置在嗅探采样点内获取有害气体数据，将所述有害气体数据与样本数据进行对比，若结果正常，则机器人待机嗅探；否则，机器人运动到下一个嗅探采样点进行嗅探确认，若连续多个嗅探采样点确认异常，则嗅探装置将异常数据发送至控制系统，控制系统控制红外探测装置2和灭火装置3开启，综合判断火情情况。

作为一种可行的实施方式，嗅探采样为前期的准备工作，是嗅探监测及嗅探灭火的基础，在消防隔断内，每5米设置一个嗅探采样点，机器人在采样点内获取有害气体数据，采样结束后，返回到隔断一端进行待机，待机过程中可以关闭音视频、红外探头、紫外火焰、电机等大多数设备，仅保留嗅探装置用电，能够大大延长机器人待机时长。嗅探监测过程中，对周围的有害气体进行实时监测，采集到的实时数据与样本数据进行比对，比对结果正常时，继续待机嗅探，比对结果异常时，启动电机上电，运动到下一个采样点进行嗅探确认，连续确认都为异常时，进入嗅探灭火业务，此时需要开启音视频、红外探头、紫外火焰等多种监测设备，进行综合探测。

所述机器人的下方加装有紫外火焰感知设备，可以做到在火源上方秒级爆喷灭火，与传统的在火源附近引爆，扑灭效果更佳理想。

实施例二

本实施例提供了一种前端智能灭火机器人的工作方法。

一种前端智能灭火机器人的工作方法，其特征在于，采用实施例一所述的前端智能灭火机器人，包括：

红外探测装置2根据采集的测温数据，判断热源的位置，并将火情信息发送给控制系统；

嗅探装置根据采集的有害气体数据，判断是否异常，并将异常数据发送给控制系统；

灭火装置3在控制系统的控制下，根据灭火指定对准火源进行灭火；

控制系统控制前端智能灭火机器人中各个装置协同运作。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种前端智能灭火机器人，其特征在于，包括：机器人本体，所述机器人本体上设有红外探测装置、嗅探装置、灭火装置以及控制系统；

所述红外探测装置，用于根据采集的测温数据，判断热源的位置，并将火情信息发送给控制系统；

所述判断热源的位置的过程包括：采用均方差与陡峭度方式进行判断：首先，根据公式（1）和公式（2）计算一定时间内连续的测温数据的平均值和有效性值；根据公式（3）和公式（4），计算陡峭度值和均方差值；根据陡峭度值和均方差值是否均超过各自设定的阈值，判断环境温度是否异常变化；若是，定位热源的位置；

平均值的计算公式如下：

（1）

其中，表示某个时间点i测温数据，n表示一定时间内时间点的个数，/>表示平均值；

有效性值的计算公式如下：

（2）

陡峭度的计算公式如下：

（3）

均方差的计算公式如下：

（4）

嗅探装置，用于根据采集的有害气体数据，判断是否异常，并将异常数据发送给控制系统；所述嗅探装置在嗅探采样点内获取有害气体数据，将所述有害气体数据与样本数据进行对比，若结果正常，则机器人待机嗅探；否则，机器人运动到下一个嗅探采样点进行嗅探确认，若连续多个嗅探采样点确认异常，则嗅探装置将异常数据发送至控制系统，控制系统控制红外探测装置和灭火装置开启，综合判断火情情况；

灭火装置，用于在控制系统的控制下，根据灭火指定对准火源进行灭火；

控制系统，用于控制机器人中各个装置协同运作；

所述机器人根据任务指令，建立与任务相关的设备数据链路通道，与任务无关的设备，将不建立数据链路通道，任务指令执行完毕后，自动释放现有链路资源，等待下一次任务指令触发；

当机器人需要充电时，机器人运动到充电附件，与充电站建立数据链路，执行充电任务；此时周围虽然有消防门存在，但不会与机器人通信，当机器人充电完成后，断开当前链路，释放资源。

2.根据权利要求1所述的前端智能灭火机器人，其特征在于，所述红外探测装置包括红外探测器和凸透镜片，所述红外探测器前方设有凸透镜片，红外光通过透镜之后，将光线汇聚到红外探测设备上，将原来的点光源探测转换成面光源探测。

3.根据权利要求1所述的前端智能灭火机器人，其特征在于，所述嗅探采样点的设置为：在消防隔断内，每隔一定间距设置一个嗅探采样点。

4.根据权利要求1所述的前端智能灭火机器人，其特征在于，所述机器人的下方加装有紫外火焰传感器，当感应到火焰时，在火源上方秒级爆喷灭火。

5.一种前端智能灭火机器人的工作方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的前端智能灭火机器人，包括：

红外探测装置根据采集的测温数据，判断热源的位置，并将火情信息发送给控制系统；

嗅探装置根据采集的有害气体数据，判断是否异常，并将异常数据发送给控制系统；

灭火装置在控制系统的控制下，根据灭火指定对准火源进行灭火；

控制系统控制前端智能灭火机器人中各个装置协同运作。