CN114642840B - 用于换流站阀厅的自主探测灭火方法及消防机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于换流站阀厅的自主探测灭火方法、处理器及消防机器人，自主探测灭火方法包括对换流站阀厅内的亮度进行监测，在换流站阀厅内的亮度变化大于预设阈值时，获取消防机器人拍摄的室内监控视频，根据室内监控视频确定火焰的实际位置，根据实际位置控制消防机器人对火焰进行灭火操作。上述技术方案，相较于现有技术中需要依赖人员进行灭火的方式，不仅可以避免安全事故的发生，还能够及时地进行灭火。

Description

用于换流站阀厅的自主探测灭火方法及消防机器人

技术领域

本发明属于消防灭火技术领域，尤其涉及一种用于换流站阀厅的自主探测灭火方法、处理器及消防机器人。

背景技术

在长距离输电过程中，换流站起着必不可少的作用。其中，阀厅主要用于布置换流阀及有关设备的建筑物，是换流站建筑物的核心，阀厅中含有大量可燃性绝缘油，火灾危险性大，一旦发生火灾事故，可能造成巨大的经济损失。因此，极早识别换流站阀厅火情，及早报警并开展灭火消防手段具有重要的现实意义。现有技术中一般依靠在阀厅内设置红外测温装置或者烟雾报警装置对火灾进行识别和报警，在收到警报以后需要人员进行灭火，这样不仅危险性比较高，而且难以实现及时处理。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明提供了一种用于换流站阀厅的自主探测灭火方法、处理器及消防机器人，旨在解决换流站阀厅现有的灭火方式危险性较高以及难以及时处理的技术问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于换流站阀厅的自主探测灭火方法，其中，用于换流站阀厅的自主探测灭火方法包括：对换流站阀厅内的亮度进行监测；在换流站阀厅内的亮度变化大于预设阈值时，获取消防机器人拍摄的室内监控视频；根据室内监控视频确定火焰的实际位置；根据实际位置控制消防机器人对火焰进行灭火操作。

在本发明实施例中，根据室内监控视频确定火焰的实际位置包括：

对消防机器人的视频监控装置进行位置标定；

根据室内监控视频确定火焰在视频监控装置的位置坐标系中的第一转换坐标；

利用矩阵变换将第一转换坐标转换为世界坐标系中的第二转换坐标；

根据第二转换坐标确定火焰的实际位置。

在本发明实施例中，根据室内监控视频确定火焰在视频监控装置的位置坐标系中的第一转换坐标包括：

根据室内监控视频计算火焰中心在像素坐标系中的第一像素坐标；

利用矩阵变换将第一像素坐标转换为视频监控装置的位置坐标系中的第一转换坐标。

在本发明实施例中，根据第二转换坐标确定火焰的实际位置包括：

利用矩阵变换将第二转换坐标转换为像素坐标系中的第二像素坐标；

根据第二像素坐标确定火焰的实际位置。

在本发明实施例中，根据实际位置控制消防机器人对火焰进行灭火操作包括：

根据实际位置计算消防机器人与火焰之间的距离；

在距离小于消防机器人的最大喷射距离时，控制消防机器人对火焰进行灭火操作。

在本发明实施例中，根据实际位置控制消防机器人对火焰进行灭火操作还包括：

在距离大于或等于消防机器人的最大喷射距离时，控制消防机器人进行移动，并返回至步骤：获取消防机器人拍摄的室内监控视频。

在本发明实施例中，在换流站阀厅内的亮度变化大于预设阈值时，控制警报装置发出警报。

为了实现上述目的，本发明第二方面提供一种处理器，其中，被配置成执行根据以上所述的用于换流站阀厅的自主探测灭火方法。

为了实现上述目的，本发明第三方面提供一种消防机器人，其中，消防机器人包括根据以上所述的处理器。

在本发明实施例中，消防机器人包括用于行走的移动装置、用于拍摄室内监控视频的视频监控装置、集成于视频监控装置内并用于对亮度进行监测的感光装置以及用于进行灭火操作的干粉喷射装置。

通过上述技术方案，本发明实施例所提供的用于换流站阀厅的自主探测灭火方法具有如下的有益效果：

上述技术方案中，通过对换流站阀厅内的亮度进行监测，并在监测到换流站阀厅内的亮度变化大于预设阈值时，获取消防机器人拍摄的室内监控视频，则可以根据室内监控视频确定火焰的实际位置，进而根据实际位置控制消防机器人对火焰进行灭火操作，相较于现有技术中需要依赖人员进行灭火的方式，不仅可以避免安全事故的发生，还能够及时地进行灭火。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是根据本发明一实施例的自主探测灭火方法的结构示意图；

图2是根据本发明一实施例的自主探测灭火方法中步骤300的流程图；

图3是根据本发明一实施例的消防机器人的结构示意图。

附图标记说明

1 移动装置 11 主动轮

12 第一从动轮 13 第二从动轮

14 履带 2 干粉喷射装置

21 干粉储存箱 22 机械臂

221 第一干粉加压器 222 第二干粉加压器

223 干粉喷射管 3 固定支架

4 视频监控装置 5 计算机处理系统

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

需要说明，若本申请实施方式中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本申请实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

图1示意性示出了根据本发明一实施例的用于换流站阀厅的自主探测灭火方法的流程图。如图1所示，在本发明提供了一种用于换流站阀厅的自主探测灭火方法，其中，用于换流站阀厅的自主探测灭火方法包括以下步骤：

步骤100，对换流站阀厅内的亮度进行监测。

具体地，对换流站阀厅内的亮度进行监测的感光装置可以集成在消防机器人上，也可以是直接设置在换流站阀厅内。

步骤200，在换流站阀厅内的亮度变化大于预设阈值时，获取消防机器人拍摄的室内监控视频。

进一步地，当感光装置监测到换流站阀厅内的亮度出现较大变化时，则证明出现火焰，此时，消防机器人的处理器可以控制消防机器人的视频监控装置对火焰进行拍摄并获取拍摄的室内监控视频。

步骤300，根据室内监控视频确定火焰的实际位置。

步骤400，根据实际位置控制消防机器人对火焰进行灭火操作。

具体地，作为控制装置的处理器可以对室内监控视频进行处理，以能够通过计算确定火焰的实际位置，并根据火焰的实际位置可以控制消防机器人的干粉喷射装置对火焰进行灭火操作。

上述技术方案中，通过对换流站阀厅内的亮度进行监测，并在监测到换流站阀厅内的亮度变化大于预设阈值时，获取消防机器人拍摄的室内监控视频，则可以根据室内监控视频确定火焰的实际位置，进而根据实际位置控制消防机器人对火焰进行灭火操作，相较于现有技术中需要依赖人员进行灭火的方式，不仅可以避免安全事故的发生，还能够及时地进行灭火。

图2示意性示出了根据本发明一实施例的自主探测灭火方法中步骤300的流程图。如图2所示，在本发明实施例中，步骤300，根据室内监控视频确定火焰的实际位置包括：

步骤310，对消防机器人的视频监控装置进行位置标定。

具体地，可以利用张正友标定法对消防机器人的视频监控装置进行标定，根据标定步骤获得视频监控装置的内参矩阵见公式(1)。为确定火焰在世界坐标系与火焰视频图像的像素坐标系的对应矩阵关系，需要对视频监控装置进行标定求出几何参数。视频监控装置内部参数由u₀、υ₀、a_x、a_y和γ共5个参数组成，u₀和υ₀是光学中心，a_x和a_y分别是u轴和υ轴的尺度因子，γ是u轴和υ轴的不垂直因子，一般γ＝0。

步骤320，根据室内监控视频确定火焰在视频监控装置的位置坐标系中的第一转换坐标。

步骤330，利用矩阵变换将第一转换坐标转换为世界坐标系中的第二转换坐标。

具体地，世界坐标系中的空间点从视频监控装置的位置坐标系投影到二维成像平面坐标系的关系式为公式(2)。

式中，(x，y)表示空间点在二维成像平面坐标系下的坐标值，f表示视频监控装置的焦距，(X_C，Y_C，Z_C)为空间点在视频监控装置的位置坐标系下的坐标值。

步骤340，根据第二转换坐标确定火焰的实际位置。

在本实施例中，可以根据室内监控视频中的火焰图像确定火焰在视频监控装置的位置坐标系中的位置，即第一转换坐标，然后为了更进一步确定火焰在世界坐标系中的位置，可以继续利用矩阵变换实现视频监控装置的位置坐标系与世界坐标系的转换，从而将第一转换位置转换为世界坐标系中的第二转换坐标，以使得消防机器人能够根据第二转换坐标进行灭火操作。

在本发明实施例中，步骤320，根据室内监控视频确定火焰在视频监控装置的位置坐标系中的第一转换坐标包括：

步骤350，根据室内监控视频计算火焰中心在像素坐标系中的第一像素坐标。

具体地，在视频监控装置中提取得到室内监控视频，根据室内监控视频可以计算出火焰中心在像素坐标系中的第一像素坐标。当然本发明并不限于此，还可以对火焰其他的位置进行坐标计算。

步骤360，利用矩阵变换将第一像素坐标转换为视频监控装置的位置坐标系中的第一转换坐标。

具体地，可以利用矩阵变换完成第一像素坐标在像素坐标系与成像平面坐标系的转换以及成像平面坐标系与视频监控装置的位置坐标系的转换，以得到第一转换坐标，确定火焰中心在视频监控装置的位置坐标系中的具体位置。

在本发明实施例中，步骤340，根据第二转换坐标确定火焰的实际位置包括：

步骤370，利用矩阵变换将第二转换坐标转换为像素坐标系中的第二像素坐标。

具体地，在成像平面上，将二维成像平面坐标系中的第二转换坐标转换为像素坐标系中的第二像素坐标。二维成像平面坐标系与像素坐标系的转换关系式为公式(3)。

式中，空间点对应的像素坐标为(u，υ)，每个像素在x轴和y轴方向上的物理尺寸用d_x和d_y表示。

步骤380，根据第二像素坐标确定火焰的实际位置。

此外，二维成像平面坐标系的原点对应的像素坐标为(u₀，υ₀)，综合以上关系，可以得到火焰的实际位置，如公式(4)所示。

在本发明实施例中，步骤400，根据实际位置控制消防机器人对火焰进行灭火操作包括：

步骤410，根据实际位置计算消防机器人与火焰之间的距离。

步骤420，在距离小于消防机器人的最大喷射距离时，控制消防机器人对火焰进行灭火操作。

即在确定火焰的实际位置之后，还需要计算消防机器人的干粉喷射装置与火焰之间的距离，并且只有在该距离小于干粉喷射装置的最大喷射距离时，才可以通过处理器控制干粉喷射装置对火焰进行灭火操作，以使得保证干粉喷射装置在灭火射程之内进行灭火操作，避免无效操作的出现。

在本发明实施例中，步骤400，根据实际位置控制消防机器人对火焰进行灭火操作还包括：

步骤430，在距离大于或等于消防机器人的最大喷射距离时，控制消防机器人进行移动，并返回至步骤：获取消防机器人拍摄的室内监控视频。

具体地，在消防机器人的干粉喷射装置与火焰之间的距离大于或等于干粉喷射装置的最大喷射距离时，干粉喷射装置不会进行灭火操作，而是通过处理器控制消防机器人的移动装置朝向靠近火焰的方向移动，在移动完成后返回至步骤：获取消防机器人拍摄的室内监控视频，继续进行后续步骤的执行，以使得消防机器人在新的位置上重新获取室内监控视频，并对火焰的实际位置进行计算，若消防机器人在新的位置上仍然不满足干粉喷射装置的最大喷射距离，则继续重复上述操作，直至消防机器人在新的位置上满足干粉喷射装置的最大喷射距离。

在本发明实施例中，在换流站阀厅内的亮度变化大于预设阈值时，控制警报装置发出警报。具体地，警报装置可以集成于消防机器人上，也可以直接设置在换流站阀厅内，还可以远程设置，以便于进行提醒。

为了实现上述目的，本发明第二方面提供一种处理器，其中，被配置成执行根据以上所述的用于换流站阀厅的自主探测灭火方法。由于该处理器采用了上述实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

为了实现上述目的，本发明第三方面提供一种消防机器人，其中，消防机器人包括根据以上所述的处理器。由于该消防机器人采用了上述实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

参见图3，在本发明实施例中，消防机器人包括用于行走的移动装置1、用于拍摄室内监控视频的视频监控装置4、集成于视频监控装置4内并用于对亮度进行监测的感光装置以及用于进行灭火操作的干粉喷射装置2。具体地，处理器分别与移动装置1、视频监控装置4、感光装置和干粉喷射装置2通讯连接。

在本发明实施例中，消防机器人的顶部为视频监控装置4，视频监控装置4可以为摄像机，视频监控装置4的背部设置有包含有处理器的计算机处理系统5，计算机处理系统5用于处理收集到的视频信号及计算、传动、喷射等功能。

在本发明实施例中，消防机器人还包括用于支撑视频监控装置4的固定支架3，固定支架3用于固定并调节视频监控装置4的高度及角度。同时，干粉喷射装置2位于视频监控装置4的下方，干粉喷射装置2包括用于储存干粉的干粉储存箱21以及用于干粉喷射的机械臂22，机械臂22包括依次设置的第一干粉加压器221、第二干粉加压器222和干粉喷射管223。干粉喷射装置2的工作流程为：干粉储存箱21内的干粉经机械臂22的两个干粉加压器加压后，由干粉喷射管223喷出。此外，机械臂22能够调节喷射角度。

在本发明实施例中，干粉储存箱21下方为消防机器人的移动装置1，移动装置1包括主动轮11、第一从动轮12、第二从动轮13和履带14，用于实现消防机器人的移动。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flashRAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种用于换流站阀厅的自主探测灭火方法，其特征在于，所述用于换流站阀厅的自主探测灭火方法包括：

对换流站阀厅内的亮度进行监测；

在换流站阀厅内的亮度变化大于预设阈值时，获取消防机器人拍摄的室内监控视频；

根据所述室内监控视频确定火焰的实际位置；

根据所述实际位置计算所述消防机器人与火焰之间的距离；

在所述距离小于所述消防机器人的最大喷射距离时，控制所述消防机器人对火焰进行灭火操作；

在所述距离大于或等于所述消防机器人的最大喷射距离时，控制所述消防机器人进行移动，并返回至步骤：获取消防机器人拍摄的室内监控视频；

所述根据所述室内监控视频确定火焰的实际位置包括：

对所述消防机器人的视频监控装置进行位置标定；

根据所述室内监控视频计算火焰中心在像素坐标系中的第一像素坐标；

利用矩阵变换将所述第一像素坐标转换为所述视频监控装置的位置坐标系中的第一转换坐标；

利用矩阵变换将所述第一转换坐标转换为世界坐标系中的第二转换坐标；

利用矩阵变换将所述第二转换坐标转换为像素坐标系中的第二像素坐标；

根据所述第二像素坐标确定火焰的所述实际位置。

2.根据权利要求1所述的用于换流站阀厅的自主探测灭火方法，其特征在于，在换流站阀厅内的亮度变化大于预设阈值时，控制警报装置发出警报。

3.一种处理器，其特征在于，被配置成执行根据权利要求1或2所述的用于换流站阀厅的自主探测灭火方法。

4.一种消防机器人，其特征在于，所述消防机器人包括根据权利要求3所述的处理器。

5.根据权利要求4所述的消防机器人，其特征在于，所述消防机器人包括用于行走的移动装置、用于拍摄所述室内监控视频的视频监控装置、集成于所述视频监控装置内并用于对亮度进行监测的感光装置以及用于进行灭火操作的干粉喷射装置。