JP2015119884A - Fire truck with ladder - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、火災現場で放水作業を行うはしご付き消防車両(以下、「はしご車」という)に関するものである。特に、放水目的場所の近傍に電柱や電線などの障害物がある場合でも、はしご車先端部がこれらの障害物を自動で回避して放水作業を行うはしご車に関するものである。 The present invention relates to a ladder-equipped fire truck (hereinafter referred to as a “ladder car”) that performs water discharge work at a fire site. In particular, the present invention relates to a ladder car in which the tip of a ladder car automatically avoids these obstacles and performs a water discharge operation even when there are obstacles such as utility poles and electric wires in the vicinity of the water discharge destination.
従来、火災が発生している建物に対してはしご車の適正な停車位置可能範囲を算出し、その位置範囲を消防車両の作業者に表示するはしご車の誘導支援装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been disclosed a ladder vehicle guidance support device that calculates an appropriate stop position possible range of a ladder car for a building where a fire has occurred and displays the position range to a fire engine operator (for example, a patent) Reference 1).
従来のはしご車の誘導支援装置は、はしご車先端の目標点に対する方向及び距離を計測する計測手段と、この計測手段によって計測された方向及び距離に基づいてはしご車先端の到達すべき目標位置を算出する目標位置算出手段と、この目標位置算出手段によって算出されたはしご車先端が到達すべき目標位置からはしご車の使用限界に照らして、はしご車の停車範囲を算出する適正範囲算出手段と、この適正範囲算出手段によって算出された停車範囲を表示する表示手段とから構成されるものであった。 A conventional guidance support apparatus for a ladder car includes a measuring unit that measures a direction and a distance from a target point of a ladder car tip, and a target that calculates a target position to be reached by the ladder car tip based on the direction and the distance measured by the measuring unit. The position calculating means, the appropriate range calculating means for calculating the stopping range of the ladder car from the target position calculated by the target position calculating means to reach the limit of the ladder car, and the appropriate range calculating means And display means for displaying the calculated stop range.
従来のはしご車の誘導支援装置は、消防署所等が轄管するエリア内にある消火活動にはしご付きの消防車両が必要なビル等において、予め、所定の計測手段によって測定された角度データ、距離データ等からビル周辺の3次元マップを作成しておき、この予め作成された3次元マップに基いて伸延するはしご車先端を目標位置に誘導するというものであった。
しかしながら、実際には火災直前に発生した地震によって建物自体が傾いていたり、また、隣のビルが倒れかかっていたり電線等の障害物が目標位置の近くに垂れ下がるなどして、消火活動の障害となるような場合がある。この場合には、予め作成していた3次元マップは役に立たずに、消火にあたる作業者は、目視によってこれら障害物を回避しながらはしご車の先端部を伸延し、はしご車の先端部に設けられた放水を目標位置に誘導していかなければならなかった。また、火災発生場所が高層階である場合には、目視によってはしごを伸ばして放水作業を開始することになるが、視界が悪い場合には消火作業が困難になるという課題があった。
A conventional ladder car guidance support device is used in a building that requires a fire truck with a ladder for fire fighting activities in an area under the jurisdiction of a fire station or the like. A three-dimensional map around the building is prepared from the above, and the tip of the ladder car that extends is guided to the target position based on the three-dimensional map prepared in advance.
However, in reality, the building itself is tilted due to the earthquake that occurred immediately before the fire, the adjacent building is about to fall down, or an obstacle such as an electric wire hangs down near the target position. There are cases where In this case, the three-dimensional map prepared in advance is not useful, and the worker who is extinguishing the fire visually extends the tip of the ladder car while avoiding these obstacles, and the water discharge provided at the tip of the ladder car. Had to be guided to the target position. In addition, when the fire occurrence place is on a high floor, the ladder is started by visually extending the water discharge work, but there is a problem that the fire fighting work becomes difficult when the visibility is poor.
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、はしごを伸延させてはしご先端部の放水口を火災発生場所に移動させる際、伸延の途中に電線、電柱、金網などの障害物がある場合でもこれらの障害物を認識して自動で回避しつつ、はしご先端部を目的位置に誘導可能なはしご付き消防車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and when the ladder is extended to move the water outlet at the tip of the ladder to the place where the fire occurred, obstacles such as electric wires, utility poles, and wire meshes are in the middle of the extension. An object of the present invention is to provide a ladder-equipped fire truck capable of guiding the ladder tip to a target position while recognizing and automatically avoiding these obstacles.
この発明に係るはしご付き消防車両は、GPS衛星あるいは準天頂衛星からの測位用信号を受信する第1のアンテナと、火災発生の地物を撮像するカメラと、前記地物の距離・方位情報を出力するレーザスキャナと、車両の姿勢角を出力する第1のジャイロセンサと、先端に火災箇所に向けて放水を行う放水部を備える伸縮可能なはしご部と、前記放水部に設けられGPS衛星あるいは準天頂衛星からの測位用信号を受信する第2のアンテナと前記放水部の姿勢角を出力する第2のジャイロセンサと、制御端末とを備えるはしご付き消防車両であって、前記制御端末は、前記第1、第2のアンテナで受信した測位用信号から算出されるはしご付き消防車両の位置と前記放水部の位置と、前記第1、第2のジャイロセンサが出力する前記車両の姿勢角と前記放水部の姿勢角と、前記レーザスキャナが出力する距離・方位情報と、前記カメラの撮像画像とから算出される前記火災箇所の位置に基づいて、前記放水部を前記火災箇所に誘導し前記火災箇所に向けて放水を行う。 A fire truck with a ladder according to the present invention includes a first antenna that receives a positioning signal from a GPS satellite or a quasi-zenith satellite, a camera that images a fire-occurring feature, and distance / orientation information of the feature. A laser scanner that outputs, a first gyro sensor that outputs the attitude angle of the vehicle, a telescopic ladder portion having a water discharge portion that discharges water toward the fire spot at the tip, and a GPS satellite or a satellite provided in the water discharge portion A fire truck with a ladder comprising a second antenna that receives a positioning signal from a quasi-zenith satellite, a second gyro sensor that outputs the attitude angle of the water discharge unit, and a control terminal, wherein the control terminal includes: The position of the fire-fighting vehicle with a ladder calculated from the positioning signals received by the first and second antennas, the position of the water discharge unit, and the vehicle output from the first and second gyro sensors. Based on the position of the fire location calculated from the attitude angle and the attitude angle of the water discharge portion, the distance / orientation information output by the laser scanner, and the captured image of the camera, the water discharge portion is set to the fire location. Guide and discharge water toward the fire spot.
この発明に係るはしご付き消防車両によれば、電線、電柱、金網フェンスなどの障害物を自動で回避しながら、はしご先端部を所定位置に誘導できるので、火災箇所への放水作業を迅速かつ効果的に行うことができる。 According to the ladder-equipped fire truck according to the present invention, the ladder tip can be guided to a predetermined position while automatically avoiding obstacles such as electric wires, utility poles, and wire mesh fences. Can be done automatically.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るはしご付き消防車両100(以下、「はしご車100」という)の構成を説明する図である。
図1は、火災現場であるビル90の周辺に到着したはしご車100が折り畳んでいたはしご部10を伸延し、はしご部10の先端に設けられた放水部11から火災発生部93に向けて放水を開始しようとしている図である。
図1ではビル90の火災箇所93とはしご車との間には電線が複数本あり、この電線が障害物となって、はしご車を操作する消防員からの視界では、はしご部先端の放水部11を火災箇所93の近傍に誘導することが困難な状況となっている。
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a ladder-equipped fire truck 100 (hereinafter referred to as “ladder car 100”) according to
FIG. 1 shows the
In FIG. 1, there are a plurality of electric wires between the fire spot 93 of the
はしご車100の車両天板(図示せず)上には、周囲を撮像するカメラ1、対象に向けて照射したレーザ光の反射光を受信することで対象までの距離/方位を算出可能な左側レーザスキャナ2a、右側レーザスキャナ2b、GPS衛星300の測位信号310aや準天頂衛星301からの測位信号310b、測位補強信号310cを受信するアンテナ3aを備える。また、はしご車100の姿勢角を測定可能なジャイロ4が取り付けられている。
カメラ1、左側レーザスキャナ2a、右側レーザスキャナ2bは回転台座上に設置されて回転可能であり、後述のはしご車100の制御端末5の操作により、カメラ1の撮像方向やレーザスキャナ2a、2bの指向方向が制御される。
On a vehicle top plate (not shown) of the ladder car 100, a
The
はしご車100には伸縮可能なはしご部10が設置されている。はしご部10の先端には放水口11aを有した放水部11が設けられている。放水の方向や水量は制御端末5の操作により制御される。
はしご部10は、はしご途中の屈曲部10aで屈折可能な構成となっている。直進方向の伸縮のみのはしごでは回避しづらい電柱、電線、フェンスといった障害物も、屈折構造によって回避して、目的とする位置への接近が可能となる。
The ladder car 100 is provided with an
The
放水部11には、GPS衛星300の測位信号310aや準天頂衛星301からの測位信号310b、測位補強信号310cを受信するアンテナ3bと、放水部の姿勢を出力するジャイロ4bが内蔵されている。
制御端末5は、カメラ1、レーザスキャナ2a、2b、アンテナ3a、3b、ジャイロ4の各々と接続される。カメラ1、レーザスキャナ2a、2b、アンテナ3a、3b、ジャイロ4の各構成で取得した画像や周囲の構造物までの距離情報等は制御端末5に入力され、はしご部10の誘導制御に用いられる。
消防員は、制御端末5を操作することによりはしご部10の動きを制御して、所望の位置に放水部11を固定した後、火災場所に向けて放水を始める。
The water discharge unit 11 includes an
The control terminal 5 is connected to each of the
The fireman controls the movement of the
図2は、はしご車100の制御端末5の構成を示す図である。
制御端末5は、取得データ記憶部70と、計測データ記憶部71と、位置姿勢標定部56と、三次元点群生成部57と、放水部移動経路算出部62とから構成される。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the control terminal 5 of the ladder car 100.
The control terminal 5 includes an acquisition
取得データ記憶部70は、カメラ1で撮像されたカメラ画像51、はしご車100に設けられたアンテナ3aで受信したGPS衛星や準天頂衛星からの測位データa52、放水部に設けられたアンテナ3bで受信したGPS衛星や準天頂衛星からの測位データb53、左右のレーザスキャナ2a、2bで取得した周囲の構造物までの距離、方位を示す距離方位点群54、はしご車100のジャイロ4aが取得した姿勢角55a、放水部11のジャイロ4bが取得した姿勢角55bを記憶する記憶装置である。
The acquired
位置姿勢標定部56は、測位データa52と姿勢角55aとからはしご車100の位置姿勢角201を算出し、結果を計測データ記憶部71に車両位置姿勢59として格納すると共に三次元点群生成部57に出力する。
また、位置姿勢標定部56は、測位データb53と放水部11の姿勢角55bから放水部11の位置、姿勢角を算出し、計測データ記憶部71に放水部位置姿勢58として格納する。
The position /
Further, the position /
三次元点群生成部57は、火災現場に近い左側レーザスキャナ2aあるいは右側レーザスキャナ2bで取得した、はしご車100の位置姿勢角を基準とした周囲の地物の距離方位点群54と、はしご車100の車両位置姿勢59を用いて、周囲の地物の三次元点群座標60を算出し、計測データ記憶部71の三次元点群60に格納する。
また、三次元点群生成部57はカメラ映像51に投影された三次元点群60に基づいてカメラ映像51に映された地物であって、消防員が制御端末5の入力部(図示せず)から指定した地物の三次元座標を算出し、結果を地物位置61として格納する。ここで、三次元点群生成部57がカメラ画像51に映された地物の三次元座標を算出する技術は、例えば特許文献2等に示されておりその説明を省略する。
The three-dimensional point group generation unit 57 includes distance azimuth point groups 54 of surrounding features acquired by the left laser scanner 2a or the right laser scanner 2b close to the fire site and the position and orientation angle of the ladder car 100 as a reference, and the ladder car 100. The three-dimensional point group coordinates 60 of the surrounding features are calculated using the vehicle position /
The three-dimensional point group generation unit 57 is a feature projected on the camera image 51 based on the three-dimensional point group 60 projected on the camera image 51, and the firefighter inputs an input unit (not shown) of the control terminal 5. 3) is calculated, and the result is stored as the feature position 61. Here, the technique in which the three-dimensional point group generation unit 57 calculates the three-dimensional coordinates of the feature projected on the camera image 51 is disclosed in, for example,
ここでは、三次元点群生成部57が地物の中で電線の位置を計測する計測フローについて説明する。
図3は、本実施の形態に係る電線の位置を計測する計測フローの一例である。
図3において、三次元点群生成部57は計測データ記憶部71から、車両位置姿勢59を抽出する(S11)。
次に、カメラ1の位置姿勢を算出する(S12)。カメラ1の位置姿勢は、車両位置姿勢59にカメラ1取付のオフセット値を加算することで求める。
三次元点群生成部57は、カメラ1が出力するカメラ画像51を入力し、カメラ画像51から電柱を検出する(S13)。電柱の検出は、例えばパターンマッチング等の処理により行うことができる。
三次元点群生成部57は、検出した電柱の位置を認識結果として算出する(S14)。
カメラ位置姿勢とS14で得られた電柱認識処理結果に基づき、カメラ1を基準にカメラ1のレンズ中心とカメラ画像上の電柱の2点を通るLOS(Line Of Sight)ベクトルを算出する(S15)。
一方、三次元点群生成部57は、距離方位点群54を用いて三次元点群を生成する(S16)。
三次元点群生成部57は、生成した三次元点群をカメラ230の画像平面に投影変換し(S17)、三次元点群から先に認識した電柱の位置に対応する点群を抽出する(S18)。
次に、隣接する2本の電柱を含む三次元点群対応空間面を算出する(S19)。
そして、三次元点群対応空間面に含まれる点群から、電線に対応する点群を抽出し、抽出した点群から電線の位置65を算出する(S20)。
Here, a measurement flow in which the three-dimensional point cloud generation unit 57 measures the position of the electric wire in the feature will be described.
FIG. 3 is an example of a measurement flow for measuring the position of the electric wire according to the present embodiment.
In FIG. 3, the three-dimensional point group generation unit 57 extracts the vehicle position and
Next, the position and orientation of the
The three-dimensional point cloud generation unit 57 receives the camera image 51 output from the
The three-dimensional point cloud generation unit 57 calculates the detected position of the utility pole as a recognition result (S14).
Based on the camera position and orientation and the result of the utility pole recognition process obtained in S14, an LOS (Line Of Sight) vector passing through two points of the lens center of the
On the other hand, the three-dimensional point group generation unit 57 generates a three-dimensional point group using the distance direction point group 54 (S16).
The three-dimensional point group generation unit 57 projects and converts the generated three-dimensional point group onto the image plane of the camera 230 (S17), and extracts a point group corresponding to the position of the utility pole previously recognized from the three-dimensional point group ( S18).
Next, a three-dimensional point group corresponding space surface including two adjacent power poles is calculated (S19).
And the point group corresponding to an electric wire is extracted from the point group contained in a three-dimensional point group corresponding | compatible space surface, and the
このようにして電線92の位置と火災箇所93の位置が認識されると、放水部移動経路算出部62は現在の放水部11の位置と、電線の位置65と、火災箇所93の位置関係に基づいて、放水部11の移動経路を算出する。
まず、放水部移動経路算出部62は、はしご部10を直線的に伸ばしてその先端の放水部11を火災箇所近傍まで移動させた際に、伸ばしたはしご部10が電線92に当たるか否かを判定する。
この判定は、例えばはしご部10が移動する移動面と電線の位置65とが交差するか否かにより行うことができる。
放水部11を火災箇所まで移動させる際に、直線的に伸ばしたはしご部10が電線92に当たるようであれば放水部11を火災箇所93の近くにまで接近させることができない。このとき、放水部移動経路算出部62は障害物があるとして警告処理を行い、消防員に対して注意喚起する。
一方、はしご部10が電線92に当たらない場合は障害物はないものと判断して、はしご部10の動作を制御するはしご駆動部63に対して移動指示を出す。放水部11が所望の位置に達すると放水部11は放水を開始する。
When the position of the
First, the water discharge part movement path calculation part 62 determines whether or not the
This determination can be made, for example, based on whether or not the moving surface on which the
When moving the water discharge part 11 to the fire spot, the water discharge part 11 cannot be brought close to the fire spot 93 if the linearly extended
On the other hand, when the
放水部移動経路算出部62は、はしご部10を直線的に伸ばすと電線92に当たると判断した場合には、その回避策を検討する。例えば、はしご部10を更に伸延させ屈曲部10aで屈折させることで電線92との接触を回避することが可能であるか否かを検討する。
放水部移動経路算出部62は、はしご部10を屈折させることで電線92に当たらないことが計算により確認できると、障害物はないものと判断して、はしご部10の動作を制御するはしご駆動部63に対して移動指示を出す。放水部11が所望の位置に達すると放水部11は放水を開始する。
はしご部10を屈折させることでも電線92と接触する場合には、放水部移動経路算出部62は警告処理を行い、例えば、はしご車100の停車位置を移動させる処理を行う。
When the water discharge part movement route calculation part 62 determines that the
The water discharge unit movement path calculation unit 62 determines that there is no obstacle when it can be confirmed by calculation that the
When the
以上のように、本実施の形態に係るはしご車は、周囲を撮像するカメラ1と、対象までの距離/方位を算出可能なレーザスキャナ2a、2bと、GPS衛星300の測位信号310aや準天頂衛星301からの測位信号310b、測位補強信号310cを受信するアンテナ3aと、はしご車の姿勢角を出力するジャイロ4と、制御端末5を備える。また、はしご車のはしご部10先端の放水部11には、GPS衛星300の測位信号310aや準天頂衛星301からの測位信号310b、測位補強信号310cを受信するアンテナ3bと、放水部の姿勢を出力するジャイロ4bを備える。
これにより、消防員ははしご車の制御端末5を操作することで、火災現場の3次元地図をその場で生成することができる。そして、障害物がある場合には障害物を自動で回避しながら放水部11を火災箇所まで誘導することができるので、消火活動を迅速かつ効果的に行うことができる。
As described above, the ladder car according to the present embodiment includes the
Thereby, the fireman can generate the three-dimensional map of the fire site on the spot by operating the control terminal 5 of the ladder car. And when there exists an obstacle, since the water discharge part 11 can be guide | induced to a fire location, avoiding an obstacle automatically, fire extinguishing activity can be performed quickly and effectively.
1 カメラ、2a、2b レーザレーダ、3a、3b 準天頂衛星用受信アンテナ、4 ジャイロ、5 制御端末、10 はしご部、10a 屈曲部、11 放水部、51 カメラ映像、52 GPSデータa、53 GPSデータb、54 距離方位点群、55 姿勢角、56 位置姿勢標定部、57 三次元点群生成部(地物座標算出部)、58 放水部位置姿勢、59 車両位置姿勢、60 三次元点群座標、61 地物位置、62 放水部移動経路算出部、63 はしご駆動部、70 取得データ記憶部、71 計測データ記憶部、90 ビル、91 電柱、92 垂れ下がった電線、93 火災箇所、100 はしご付き消防車両(はしご車)、95 地物座標、300 GPS衛星、301 準天頂衛星、310a、310b 測位信号、310c 測位補強信号。 1 Camera, 2a, 2b Laser radar, 3a, 3b Quasi-zenith satellite receiving antenna, 4 Gyro, 5 Control terminal, 10 Ladder part, 10a Bending part, 11 Water discharge part, 51 Camera image, 52 GPS data a, 53 GPS data b, 54 Distance azimuth point group, 55 posture angle, 56 position and orientation locating unit, 57 three-dimensional point group generation unit (feature coordinate calculation unit), 58 water discharge unit position and posture, 59 vehicle position and posture, 60 three-dimensional point group coordinates , 61 Feature position, 62 Water discharge part movement route calculation part, 63 Ladder drive part, 70 Acquisition data storage part, 71 Measurement data storage part, 90 Building, 91 Utility pole, 92 Hanging electric wire, 93 Fire place, 100 Fire fighting with ladder Vehicle (ladder car), 95 feature coordinates, 300 GPS satellite, 301 quasi-zenith satellite, 310a, 310b positioning signal, 310c positioning reinforcement signal issue.
Claims (3)
前記制御端末は、前記第1、第2のアンテナで受信した測位用信号から算出されるはしご付き消防車両の位置と前記放水部の位置と、前記第1、第2のジャイロセンサが出力する前記車両の姿勢角と前記放水部の姿勢角と、前記レーザスキャナが出力する距離・方位情報と、前記カメラの撮像画像とから算出される前記火災箇所の位置に基づいて、前記放水部を前記火災箇所に誘導し前記火災箇所に向けて放水を行うことを特徴とするはしご付き消防車両。 A first antenna that receives a positioning signal from a GPS satellite or a quasi-zenith satellite, a camera that captures a fire-occurring feature, a laser scanner that outputs distance and azimuth information of the feature, and a vehicle attitude angle A first gyro sensor that outputs a signal, a telescopic ladder portion having a water discharge portion that discharges water toward the fire point, and a positioning signal received from a GPS satellite or a quasi-zenith satellite provided in the water discharge portion A ladder-equipped fire truck comprising a second antenna, a second gyro sensor that outputs a posture angle of the water discharge unit, and a control terminal;
The control terminal outputs the position of the fire truck with a ladder calculated from the positioning signals received by the first and second antennas, the position of the water discharge section, and the first and second gyro sensors. Based on the position of the fire location calculated from the attitude angle of the vehicle, the attitude angle of the water discharge section, the distance / orientation information output from the laser scanner, and the captured image of the camera, the water discharge section is A fire-fighting vehicle with a ladder, wherein the vehicle is guided to a spot and discharged toward the fire spot.
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