CN115487444A - 一种用于长大交通隧道的无人机灭火路径规划方法 - Google Patents

一种用于长大交通隧道的无人机灭火路径规划方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于长大交通隧道的无人机灭火路径规划方法，包括步骤S1：建立隧道内部模拟三维模型；步骤S2：对隧道内部火灾区域进行划分；步骤S3：划分区域内灭火点级别；步骤S4：建立灭火无人机灭火路径；根据各级灭火点坐标信息得到多条灭火路径，灭火路径涵盖隧道内部所有起火区域。与现有技术相比，本发明通过对隧道内部环境和火灾信息进行侦查采集，将火灾区域进行划分，并结合温度、起火点数量和灭火难度进行火灾紧急程度定级，对需要优先进行灭火的起火点进行多资源、多次灭火，减少火灾危害程度，并将位置设定在专用灭火路径中，使灭火更加全面和有效，利用根据灭火点位规划的灭火路径达到全面、高效率且合理的无人机灭火路径。

Description

一种用于长大交通隧道的无人机灭火路径规划方法
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种用于长大交通隧道的无人机灭火路径规划方法。
背景技术
国内外已发生多起重大隧道火灾案例，造成了重大人员伤亡，并对隧道结构造成了严重破坏。我国的长大交通隧道数量众多，当发生隧道内部大规模火灾时，由于空间有一定的限制，常规消防工具和人员很难快速的对火灾现场进行有效的控制，目前，随着无人机技术的进步，可以利用无人机组进行远程灭火，但是由于面对不同的隧道内部情况和火灾信息，无人机的灭火路径很难全部涵盖有所有火灾场合，容易导致火灾舍大取小的现象，对于即将造成严重后果的起火点未采取及时有效的措施而造成进一步的严重后果，因此，需要一种适用于长大交通隧道的无人机灭火路径规划方法。
发明内容
本发明的目的是当隧道发生大规模火灾时，且人员和常规消防装备无法进入隧道或无法靠近火源进行灭火时，对无人机灭火路径进行规划制定灭火优先级从而制定出合理、高效率、全面的灭火路径，提高无人机的灭火效率。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：包括步骤S1：建立隧道内部模拟三维模型；
通过侦查无人机采集隧道内部环境信息，并通过采集到的信息进行三维建模；
步骤S2：对隧道内部火灾区域进行划分；
根据隧道内部起火面积将隧道均分为多个区域，并分别根据区域内起火点点位数量和区域总体温度将其区域定义为紧急区和缓和区；
步骤S3：划分区域内灭火点级别；
紧急区：将灭火点分为一级灭火点、二级灭火点和紧急特殊灭火点；
缓和区：将灭火点分为三级灭火点、四级灭火点和缓和特殊灭火点；
步骤S4：建立灭火无人机灭火路径；
根据各级灭火点坐标信息得到多条灭火路径，灭火路径涵盖隧道内部所有起火区域。
进一步的，所述通过侦查无人机采集的隧道内部环境信息包括：起火点坐标、起火点温度、隧道内部烟颗粒浓度、隧道障碍点信息和隧道三维空间数据信息。
进一步的，所述紧急区和缓和区的划分方法为：
当区域温度小于300℃时且着火点位为5个以内则将该区域定义为缓和区；
当区域温度小于300℃时但着火点位为5个以上则将该区域定义为紧急区；
当区域温度大于300℃时且着火点位为5个以内则将该区域定义为紧急区；
当区域温度大于300℃时且着火点位为5个以上则将该区域定义为紧急区。
进一步的，所述一级灭火点和二级灭火点是通过紧急区内各着火点位产生的热辐射数值大小确定，所述三级灭火点和四级灭火点是通过缓和区内各着火点的热辐射数值大小确定，其中所述紧急特殊灭火点为位于紧急区内并处于灭火难度较大的着火点，所述缓和特殊灭火点为位于缓和区内并处于灭火难度较大的着火点。
进一步的，所述通过侦查无人机采集的隧道内部环境信息还包括有隧道内部重要管线分布信息，并当所述一级灭火点、二级灭火点、三级灭火点和四级灭火点与所述管线位置之间的直线距离小于0.5m时，则位于该距离内的点位变更为交叉灭火点。
进一步的，所述步骤S4中的多条灭火路径为交叉存在，所述交叉点点位坐标为所述交叉灭火点坐标，同时设置有专用于处理紧急特殊灭火点和缓和特殊灭火点的灭火路径。
进一步的，每条所述灭火路径来程中包含有数量占比60％-70％一级灭火点或三级灭火点和占比30％-40％的二级灭火点或四级灭火点，返程中包含有数量占比30％-40％的一级灭火点或四级灭火点和60％-70％的二级灭火点或四级灭火点。
进一步的，每条所述灭火路径中均安排有多组灭火无人机，同时多组灭火无人机定期排布有所述侦查无人机。
进一步的，所述侦查无人机携带模块包括：生命探测仪、精确定位模块、红外模块、温度传感器、烟雾浓度传感器、测距雷达模块。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
在本发明中，通过对隧道内部环境和火灾信息进行侦查采集，将火灾区域进行划分，并结合温度、起火点数量和灭火难度进行火灾紧急程度定级，对需要优先进行灭火的起火点进行多资源、多次灭火，减少火灾危害程度，对于处于对于无人机灭火窄小空间或具有阻挡障碍点的起火点，对该位置进行记录并安排侦查无人机进行多角度、多范围采集，寻找可操作位置，并将位置设定在专用灭火路径中，使灭火更加全面和有效，利用根据灭火点位规划的灭火路径达到全面、高效率且合理的无人机灭火路径。
附图说明
图1为本发明中的流程示意图；
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
实施例1
如图1的流程图所示，在本实施例中所述的一种用于长大交通隧道的无人机灭火路径规划方法，包括以下步骤：
步骤S1：建立隧道内部模拟三维模型；
通过侦查无人机采集隧道内部环境信息，并通过采集到的信息进行三维建模；侦查无人机携带有多个相关模块，其中包括用于生命探测仪、精确定位模块、红外模块、温度传感器、烟雾浓度传感器、测距雷达模块，根据侦察无人机采集到的起火点坐标、起火点温度、隧道内部烟颗粒浓度、隧道内部重点管线排布信息(尤其为供电管线)、隧道障碍点信息和隧道三维空间数据信息通过自身的通信模块发送给主服务器，主服务器根据采集信息建立隧道内部三维空间，并对各重要坐标进行标注。
步骤S2：对隧道内部火灾区域进行划分；
根据隧道内部起火面积将隧道均分为多个区域，并分别根据区域内着火点点位数量和区域总体温度将其区域定义为紧急区和缓和区；具体为当区域温度小于300℃时且着火点位为5个以内则将该区域定义为缓和区；当区域温度小于300℃时但着火点位为5个以上则将该区域定义为紧急区；当区域温度大于300℃时且着火点位为5个以内则将该区域定义为紧急区；当区域温度大于300℃时且着火点位为5个以上则将该区域定义为紧急区，即在区域温度在300℃以上时均定义为紧急区。
步骤S3：更进一步划分区域内部的灭火点级别；
紧急区：将灭火点分为一级灭火点、二级灭火点和紧急特殊灭火点；
缓和区：将灭火点分为三级灭火点、四级灭火点和缓和特殊灭火点；一级灭火点和二级灭火点是通过紧急区内各起火点位相对热辐射大小而得到，三级灭火点和四级灭火点是通过缓和区内各起火点位相对热辐射大小而得到，其中紧急特殊灭火点为位于紧急区内并处于灭火难度较大的起火点，特殊灭火点为位于缓和区内并处于灭火难度较大的起火点，当一级灭火点、二级灭火点、坐标三级灭火点和四级灭火点的坐标与供电管线位置之间安全距离达到0.3m以内时，则达到安全距离内的点位变更为交叉灭火点。
步骤S4：建立多条灭火无人机的灭火路径；
根据各级灭火点点位坐标信息得到多条灭火路径，灭火路径涵盖隧道内部所有起火区域，多条灭火路径为交叉存在，交叉点点位坐标为交叉灭火点坐标，灭火路径有多种类别包括：来程中灭火路径来程中包含有数量占比70％一级灭火点点位或三级灭火点和30％的二级灭火点或四级灭火点，返程中包含有数量占比30％一级灭火点点位或三级灭火点和70％的二级灭火点或四级灭火点。以及对于处于对于无人机灭火窄小空间或具有阻挡障碍点的着火点，对该位置进行记录并安排侦查无人机进行多角度、多范围采集，寻找可操作位置，并将位置设定在专用灭火路径中，同时每条灭火路径均包含有多个交叉灭火点坐标，每个交叉灭火点坐标均可收到多个且多次的灭火处理，减少火灾对重要管线造成损害，从而产生更大的经济损失，同时，对每条所述灭火路径中均安排有多组灭火无人机，同时多组灭火无人机定期排布有侦查无人机。
其次，当发现火焰温度超过灭火无人机材料承受强度并会对无人机灭火造成影响的起火点点位时，将该点位坐标进行采集并进行重点标注，设定灭火无人机避让该点位，同时安排一组无人机对其进行单独处理。
当灭火无人机进行灭火操作时，通过设定灭火无人机灭火间隔保障灭火质量，由一个无人机在来程发射一定灭火弹后在返程发射剩余灭火弹之后返回进行装弹，灭火无人机间设定有时间间隔，可以在一台无人机发射后，由另一台无人机补充对同一灭火点进行灭火，减少复燃机率。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于长大交通隧道的无人机灭火路径规划方法，其特征在于：包括步骤S1：建立隧道内部模拟三维模型；
通过侦查无人机采集隧道内部环境信息，并通过采集到的信息进行三维建模；
步骤S2：对隧道内部火灾区域进行划分；
根据隧道内部起火面积将隧道均分为多个区域，并分别根据区域内起火点点位数量和区域总体温度将其区域定义为紧急区和缓和区；
步骤S3：划分区域内灭火点级别；
紧急区：将灭火点分为一级灭火点、二级灭火点和紧急特殊灭火点；
缓和区：将灭火点分为三级灭火点、四级灭火点和缓和特殊灭火点；
步骤S4：建立灭火无人机灭火路径；
根据各级灭火点坐标信息得到多条灭火路径，灭火路径涵盖隧道内部所有起火区域。
2.根据权利要求1所述的一种用于长大交通隧道的无人机灭火路径规划方法，其特征在于：所述通过侦查无人机采集的隧道内部环境信息包括：起火点坐标、起火点温度、隧道内部烟颗粒浓度、隧道障碍点信息和隧道三维空间数据信息。
3.根据权利要求2所述的一种用于长大交通隧道的无人机灭火路径规划方法，其特征在于：所述紧急区和缓和区的划分方法为：
当区域温度小于300℃时且着火点位为5个以内则将该区域定义为缓和区；
当区域温度小于300℃时但着火点位为5个以上则将该区域定义为紧急区；
当区域温度大于300℃时且着火点位为5个以内则将该区域定义为紧急区；
当区域温度大于300℃时且着火点位为5个以上则将该区域定义为紧急区。
4.根据权利要求3所述的一种用于长大交通隧道的无人机灭火路径规划方法，其特征在于：所述一级灭火点和二级灭火点是通过紧急区内各着火点位产生的热辐射数值大小确定，所述三级灭火点和四级灭火点是通过缓和区内各着火点的热辐射数值大小确定，其中所述紧急特殊灭火点为位于紧急区内并处于灭火难度较大的着火点，所述缓和特殊灭火点为位于缓和区内并处于灭火难度较大的着火点。
5.根据权利要求4所述的一种用于长大交通隧道的无人机灭火路径规划方法，其特征在于：所述通过侦查无人机采集的隧道内部环境信息还包括有隧道内部重要管线分布信息，并当所述一级灭火点、二级灭火点、三级灭火点和四级灭火点与所述管线位置之间的直线距离小于0.5m时，则位于该距离内的灭火点位变更为交叉灭火点。
6.根据权利要求5所述的一种用于长大交通隧道的无人机灭火路径规划方法，其特征在于：所述步骤S4中的多条灭火路径为交叉存在，所述交叉点点位坐标为所述交叉灭火点坐标，同时设置有专用于处理紧急特殊灭火点和缓和特殊灭火点的灭火路径。
7.根据权利要求6所述的一种用于长大交通隧道的无人机灭火路径规划方法，其特征在于：每条所述灭火路径来程中包含有数量占比60％-70％一级灭火点或三级灭火点和占比30％-40％的二级灭火点或四级灭火点，返程中包含有数量占比30％-40％的一级灭火点或四级灭火点和60％-70％的二级灭火点或四级灭火点。
8.根据权利要求7所述的一种用于长大交通隧道的无人机灭火路径规划方法，其特征在于：每条所述灭火路径中均安排有多组灭火无人机，同时多组灭火无人机定期排布有所述侦查无人机。
9.根据权利要求1所述的一种用于长大交通隧道的无人机灭火路径规划方法，其特征在于：所述侦查无人机携带模块包括：生命探测仪、精确定位模块、红外模块、温度传感器、烟雾浓度传感器、测距雷达模块。
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