CN114712763A - 一种城区范围内的高楼灭火方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及消防技术领域，具体是一种城区范围内的高楼灭火方法，包括以下步骤：通过建模软件对整个城区按比例建立3D模型电子地图；将编号后的无人机连同机巢分布在城区的不同位置；依据三维模型电子地图建立三维坐标系；将城市中所有消防警示探测器进行编号和联接网络；根据消防警示探测器的编号确定着火点坐标信息；调动无人机、自动计算优化路线、导航飞行、自动避障、确认着火点。本发明通过将若干无人机布置在城市的不同的位置，使得城区内部的火灾发生时，通过计算无人机与着火点之间的距离，进而能够调动距离着火点最近无人机进行自动导航灭火，使得城区内高楼的灭火更加的迅速。

Description

一种城区范围内的高楼灭火方法
技术领域
本发明涉及消防技术领域，具体是一种城区范围内的高楼灭火方法。
背景技术
随着我国经济和建筑科学技术的迅速发展，人员密集、结构复杂的高层建筑逐渐增多。高层建筑一旦发生火灾，就会给消防工作带来极大的危机和困扰，也将会使人们的生命安全和财产受到巨大的损失，于是就出现了消防无人机，使得高层发生火灾时，能够通过消防无人机进行灭火。
中国专利号201710541785.7公开了一种基于高层建筑火灾空域划分的无人机灭火方法，通过将着火楼层上方的灭火飞行空域划分为危险区、限制区和安全区，从而可使消防无人机从起飞点到达着火楼层上方的过程中不会经过危险区，从而确保无人机安全抵达灭火空域；然后通过分析热流时空分布特性及热流扰动对无人机飞行航线及投放后灭火弹的飞行轨迹影响进行修正，从而使无人机能精准到达最佳投放位置，并且可确定无人机的空投参数，包括灭火弹的空投高度、灭火弹的空投角度和灭火弹空投时的无人机飞行速度，确保灭火弹准确命中着火点，实现定点灭火。
现有的城区范围内的高楼灭火时，由于着火地点不确定，导致火灾发现时，消防无人机赶到现象的时间较长，导致灭火过程较慢，且单个消防无人机灭火能力有限，导致无人机无法完成灭火任务。因此，亟需设计一种城区范围内的高楼灭火方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种城区范围内的高楼灭火方法，以解决上述背景技术中提出的灭火过程缓慢、灭火不可靠的问题。
本发明的技术方案是：
一种城区范围内的高楼灭火方法，包括以下步骤：
建模步骤：通过建模软件对整个城区按比例建立3D模型电子地图，并将城区的3D模型电子地图在云计算机的数据库里进行储存；
无人机布置步骤：对若干个无人机进行编号，并将编号后的若干个无人机连同机巢分布在城区的不同位置；
建立城市坐标系步骤：依据三维模型电子地图的左下角为坐标原点建立三维坐标系，对每个无人机在电子地图上的位置采用三维坐标(Xi，Yi，Zi)进行标记；
标记消防警示探测器步骤：将城市中所有消防警示探测器进行编号和联接网络，依据3D模型电子地图，对每个消防警示探测器的位置采用三维坐标(Xj，Yj，Zj)进行标记；
报警触发步骤：在消防警示探测器触发警报时，根据消防警示探测器的编号确定着火点的坐标信息，对于高楼着火点还包括着火窗口朝向信息；
调动无人机步骤：根据着火点的坐标信息计算无人机与着火点之间距离
Figure BDA0003528869930000031
将得到的Dn数列从大到小进行排序，得到Dn数列最小值，根据Dn的最小值调动与之对应的无人机，即调动距离着火点最近的无人机进行起飞；
自动导航避障步骤：云计算机优化设计着火点最近的无人机到着火点的飞行路线，包括根据着火窗口朝向信息从正确的方向接近着火点的飞行路线，然后导航飞行，导航方式包括不限于卫星导航、视觉导航、电子信标导航，并且避障避开高楼、障碍物、以及避开禁飞区域；
确认位置步骤：无人机到达目的地后，通过摄像头对目的地的图像进行采集，通过云计算自动分析确认或人工确认目的地为着火点后，对无人机下达实施灭火指令。
进一步地，在所述建模步骤中，建模软件包括但不仅限于CAD、3DMAX、PRO/E和lightwave 3D中的任意一种，所述云计算机与数据库通过有线和无线中的一种或两种通讯方式进行互联网连接。
进一步地，在所述无人机布置步骤中，无人机与云计算机采用无线通讯进行互联网连接，所述无人机通过定位模块将位置信息实时传递给云计算机。
进一步地，在所述建立城市坐标系步骤中，将无人机的编号和坐标信息存储在数据库中，所述无人机的三维坐标(Xi，Yi，Zi)中的i为正数。
进一步地，在所述标记消防警示探测器步骤中，消防警示探测器与云计算机呈互联网连接，将消防警示探测器的编号和坐标信息存储在数据库中，所述消防警示探测器的三维坐标(Xj，Yj，Zj)中的j为正数。
进一步地，在所述报警触发步骤中，消防警示探测器触发因素包括烟雾、图像、气味和温度中的一种或多种组合；还包括经过核实的电话报警，电话报警信息接入数据库，报警位置在数据库的电子地图中标记出，作为着火点坐标。
进一步地，在所述调动无人机步骤中，i和j的单位均为千米，i和j表示的数值精确到米。
进一步地，在所述调动无人机步骤中，将得到的Dn数列中的后三位数值对应的无人机进行调动。
进一步地，在所述无人机布置步骤中，无人机的编号为00M机，其中M为自然数。
进一步地，在所述标记消防警示探测器步骤中，消防警示探测器的编号为00Q警，其中Q为自然数。
本发明通过改进在此提供一种城区范围内的高楼灭火方法，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
(1)本发明通过将若干无人机布置在城市的不同的位置，使得城区内部的火灾发生时，通过计算无人机与着火点之间的距离，进而能够调动距离着火点最近无人机进行灭火，使得城区内高楼的灭火更加的迅速。
(2)本发明通过将与着火点距离相近的三个无人机在一千米以内进行着陆待命，使得单个灭火无人机无法完成灭火工作时，其余待命的无人机能够及时的进行候补，因此提高了城区高楼灭火的可靠性。
(3)本发明通过对消防警示探测器进行联网和进行坐标标记，使得消防警示探测器发出警报时，云计算机能够第一时间锁定着火地点，使得高层着火地点更加的明确。
(4)本发明通过对无人机进行编号，使得无人机通过定位模块传递位置信息时，便于对无人机的位置变化进行观察和记录，使得无人机便于进行管理。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释：
图1是本发明的流程图；
图2是本发明的无人机分布示意图。
具体实施方式
下面将结合附图1至图2对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明通过改进在此提供一种城区范围内的高楼灭火方法，如图1-图2所示，包括以下步骤：
建模步骤：通过建模软件对整个城区按比例建立3D模型电子地图，并将城区的3D模型电子地图在云计算机的数据库里进行储存，使得3D模型电子地图能够通过云计算机进行调用；
无人机布置步骤：对若干个无人机进行编号，并将编号后的若干个无人机连同机巢分布在城区的不同位置，通过对无人机进行编号，使得无人机便于进行管理，无人机投放数量可以根据城区的面积进行投放，在一定的平方千米千米内布置一定的飞机，只要飞行半径够得着就行；例如单位平方千米2到3架。
建立城市坐标系步骤：依据三维模型电子地图的左下角为坐标原点建立三维坐标系，利用左下角为坐标原点建立三维坐标系，使得城区处在坐标系的第一象限，进而使得无人机的坐标位置均为正值，使得无人机的位置在计算时便于进行运算，对每个无人机在电子地图上的位置采用三维坐标(Xi，Yi，Zi)进行标记，每个无人机的三维坐标(Xi，Yi，Zi)均对应在三维模型电子地图的投影位置上；
标记消防警示探测器步骤：将城市中所有消防警示探测器进行编号和联接网络，依据3D模型电子地图，对每个消防警示探测器的位置采用三维坐标(Xj，Yj，Zj)进行标记，使得每个消防警示探测器都有唯一的位置，进而使得消防警示探测器触发警报时能够第一时间进行确定火灾位置；
报警触发步骤：在消防警示探测器触发警报时，根据消防警示探测器的编号确定着火点的坐标信息，消防警示探测器的编号为唯一的，使得消防警示探测器的编号与其坐标信息进行一一对应；此外还要得到着火窗口的朝向信息。注意，着火窗口朝向信息是针对高楼着火点，因为高楼着火一般是朝向楼的外侧，所以需要着火窗口朝向信息，无人机才能从正确的窗口接近着火点；如果是地面着火点则不需要窗口朝向信息。
调动无人机步骤：根据着火点的坐标信息计算无人机与着火点之间距离
Figure BDA0003528869930000081
将得到的Dn数列从大到小进行排序，得到Dn数列最小值，根据Dn的最小值调动与之对应的无人机，即调动距离着火点最近的无人机进行起飞，通过计算无人机与着火点之间最小距离进行调动无人机，使得无人机飞行的时间更短，进而使得无人机灭火更加的迅速；
自动导航避障步骤：云计算机优化设计着火点最近的无人机到着火点的飞行路线，其中包括根据着火窗口朝向信息从正确的方向接近着火点的飞行路线，然后通过包括但不限于卫星导航、视觉导航、电子信标导航等的方式导航飞行，并且避障避开高楼、障碍物、以及避开禁飞区域，使得无人机的飞行距离更短；
确认位置步骤：无人机到达目的地后，通过摄像头对目的地的图像进行采集，并通过云计算进行分析确认目的地为着火点，或者是人工确认，确定火情后，无人机实施灭火任务。通过确认目的地为着火点，使得三维建模精确度的问题产生的误差得到消除，使得灭火更加的精准，也可以消除消防警示探测器的探测误差报假警的问题。
进一步地，在建模步骤中，建模软件包括但不仅限于CAD、3DMAX、PRO/E和lightwave 3D中的任意一种，云计算机与数据库通过有线和无线中的一种或两种通讯方式进行互联网连接，使得云计算机能够调用数据库中的任何数据。
进一步地，在无人机布置步骤中，无人机与云计算机采用无线通讯进行互联网连接，无人机通过定位模块将位置信息实时传递给云计算机，使得云计算机能够对无人机的实时位置进行准确的记录。
进一步地，在建立城市坐标系步骤中，将无人机的编号和坐标信息存储在数据库中，无人机的三维坐标(Xi，Yi，Zi)中的i为正数，在标记消防警示探测器步骤中，消防警示探测器与云计算机呈互联网连接，将消防警示探测器的编号和坐标信息存储在数据库中，消防警示探测器的三维坐标(Xj，Yj，Zj)中的j为正数。
进一步地，在报警触发步骤中，消防警示探测器触发因素包括烟雾、图像、气味和温度中的一种或多种组合，通过烟雾、图像、气味和温度等多种因素能够触发消防警示探测器，使得火灾在初期发现时更加灵敏，并且火灾发现的时间更加的早。
火情报警除了可以由消防警示探测器触发，还可以由电话报警触发，例如电话报警几栋几单元发生火灾，经过核实后相应的报警信息在数据库的电子地图中标出，作为着火点坐标。
进一步地，在调动无人机步骤中，i和j的单位均为千米，i和j表示的数值精确到米，i和j表示的数值精确到米，使得无人机在飞行到目的地时更加的准确。
进一步地，在调动无人机步骤中，将得到的Dn数列中的后三位数值对应的无人机进行调动，使得该无人机在着火点附近例如一千米以内的着陆点进行待命，需要进行说明的是，待命的无人机不包括第一个调动的无人机，使得单个灭火无人机无法完成灭火工作时，其余待命的无人机能够及时的进行候补，因此提高了城区高楼灭火的可靠性。
进一步地，在无人机布置步骤中，无人机的编号为00M机，其中M为自然数，在标记消防警示探测器步骤中，消防警示探测器的编号为00Q警，其中Q为自然数，如图2所示，无人机优选点阵布置，001机、002机、003机、004机、005机、006机···00M机均为无人机，00Q警为触发警报的消防警示探测器，经过计算调用006机前往00Q警的位置灭火飞行的距离最短。
本发明的工作原理为：建模步骤：通过建模软件对整个城区按比例建立3D模型电子地图，并将城区的3D模型电子地图在云计算机的数据库里进行储存；无人机布置步骤：对若干个无人机进行编号，并将编号后的若干个无人机连同机巢分布在城区的不同位置；建立城市坐标系步骤：依据三维模型电子地图的左下角为坐标原点建立三维坐标系，对每个无人机在电子地图上的位置采用三维坐标(Xi，Yi，Zi)进行标记；标记消防警示探测器步骤：将城市中所有消防警示探测器进行编号和联接网络，依据3D模型电子地图，对每个消防警示探测器的位置采用三维坐标(Xj，Yj，Zj)进行标记；报警触发步骤：在消防警示探测器触发警报时，根据消防警示探测器的编号确定着火点的坐标信息；调动无人机步骤：根据着火点的坐标信息计算无人机与着火点之间距离
Figure BDA0003528869930000111
将得到的Dn数列从大到小进行排序，得到Dn数列最小值，根据Dn的最小值调动与之对应的无人机，即调动距离着火点最近的无人机进行起飞；自动导航避障步骤：云计算机优化设计着火点最近的无人机到着火点的飞行路线，然后通过视觉导航飞行，并且避障避开高楼、障碍物、以及避开禁飞区域；确认位置步骤：无人机到达目的地后，通过摄像头对目的地的图像进行采集，并通过云计算机进行分析，确认目的地为着火点后无人机实施灭火任务。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种城区范围内的高楼灭火方法，其特征在于：包括以下步骤：
建模步骤：通过建模软件对整个城区按比例建立3D模型电子地图，并将城区的3D模型电子地图在云计算机的数据库里进行储存；
无人机布置步骤：对若干个无人机进行编号，并将编号后的若干个无人机连同机巢分布在城区的不同位置；
建立城市坐标系步骤：依据三维模型电子地图的左下角为坐标原点建立三维坐标系，对每个无人机在电子地图上的位置采用三维坐标(Xi，Yi，Zi)进行标记；
标记消防警示探测器步骤：将城市中所有消防警示探测器进行编号和联接网络，依据3D模型电子地图，对每个消防警示探测器的位置采用三维坐标(Xj，Yj，Zj)进行标记；
报警触发步骤：在消防警示探测器触发警报时，根据消防警示探测器的编号确定着火点的坐标信息，对于高楼着火点还包括着火窗口朝向信息；
调动无人机步骤：根据着火点的坐标信息计算无人机与着火点之间距离
Figure FDA0003528869920000011
将得到的Dn数列从大到小进行排序，得到Dn数列最小值，根据Dn的最小值调动与之对应的无人机，即调动距离着火点最近的无人机进行起飞；
自动导航避障步骤：云计算机优化设计着火点最近的无人机到着火点的飞行路线，包括根据着火窗口朝向信息从正确的方向接近着火点的飞行路线，然后导航飞行，导航方式包括不限于卫星导航、视觉导航、电子信标导航，并且避障避开高楼、障碍物、以及避开禁飞区域；
确认位置步骤：无人机到达目的地后，通过摄像头对目的地的图像进行采集，通过云计算自动分析确认或人工确认目的地为着火点后，对无人机下达实施灭火指令。
2.根据权利要求1所述的一种城区范围内的高楼灭火方法，其特征在于：在所述建模步骤中，建模软件包括但不仅限于CAD、3DMAX、PRO/E和lightwave3D中的任意一种，所述云计算机与数据库通过有线和无线中的一种或两种通讯方式进行互联网连接。
3.根据权利要求1所述的一种城区范围内的高楼灭火方法，其特征在于：在所述无人机布置步骤中，无人机与云计算机采用无线通讯进行互联网连接，所述无人机通过定位模块将位置信息实时传递给云计算机。
4.根据权利要求1所述的一种城区范围内的高楼灭火方法，其特征在于：在所述建立城市坐标系步骤中，将无人机的编号和坐标信息存储在数据库中，所述无人机的三维坐标(Xi，Yi，Zi)中的i为正数。
5.根据权利要求1所述的一种城区范围内的高楼灭火方法，其特征在于：在所述标记消防警示探测器步骤中，消防警示探测器与云计算机呈互联网连接，将消防警示探测器的编号和坐标信息存储在数据库中，所述消防警示探测器的三维坐标(Xj，Yj，Zj)中的j为正数。
6.根据权利要求1所述的一种城区范围内的高楼灭火方法，其特征在于：在所述报警触发步骤中，消防警示探测器触发因素包括烟雾、图像、气味和温度中的一种或多种组合；还包括经过核实的电话报警，电话报警信息接入数据库，报警位置在数据库的电子地图中标记出，作为着火点坐标。
7.根据权利要求1所述的一种城区范围内的高楼灭火方法，其特征在于：在所述调动无人机步骤中，i和j的单位均为千米，i和j表示的数值精确到米。
8.根据权利要求7所述的一种城区范围内的高楼灭火方法，其特征在于：在所述调动无人机步骤中，将得到的Dn数列中的后三位数值对应的无人机进行调动。
9.根据权利要求1所述的一种城区范围内的高楼灭火方法，其特征在于：在所述无人机布置步骤中，无人机的编号为00M机，其中M为自然数。
10.根据权利要求1所述的一种城区范围内的高楼灭火方法，其特征在于：在所述标记消防警示探测器步骤中，消防警示探测器的编号为00Q警，其中Q为自然数。
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