[發(fā)明專利]一種具有變視角雙目結(jié)構(gòu)的消防炮系統(tǒng)及方法

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• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113041537A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李偉;潘祿;劉秀梅;朱勁松;張帥帥;李貝貝;趙戈
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: A62C31/00
• 分類號: A62C31/00;A62C31/28
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 王美章

1.一種具有變視角雙目結(jié)構(gòu)的智能消防炮系統(tǒng)，包括：

消防炮，用于噴射滅火劑，所述消防炮的底部設(shè)有用于檢測及調(diào)整消防炮水平與俯仰角度的消防炮角度調(diào)整機構(gòu)；

其特征在于，還包括：變視角雙目視覺系統(tǒng)，設(shè)置在消防炮的后方，用于識別當(dāng)前視角的火場圖像，所述變視角雙目視覺系統(tǒng)以一定角速度循環(huán)作水平方向360°旋轉(zhuǎn)與俯仰方向360°旋轉(zhuǎn)，直至檢測到火災(zāi)發(fā)生，所述變視角雙目視覺系統(tǒng)停止轉(zhuǎn)動，并發(fā)送信號給控制器，所述控制器計算變視角雙目視覺系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)后的消防炮坐標(biāo)，進(jìn)而計算火場相對于消防炮的空間位置，以及消防炮對準(zhǔn)火場所需的水平與俯仰旋轉(zhuǎn)角度，控制器發(fā)送指令控制消防炮轉(zhuǎn)動，消防炮噴射滅火劑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有變視角雙目結(jié)構(gòu)的智能消防炮系統(tǒng)，其特征在于，所述消防炮角度調(diào)整機構(gòu)包括：

設(shè)置在所述消防炮底部的第一水平旋轉(zhuǎn)單元和第一俯仰旋轉(zhuǎn)單元；

第一角度傳感器，安裝在所述第一水平旋轉(zhuǎn)單元上，用于檢測所述消防炮的水平旋轉(zhuǎn)角度；

第二角度傳感器，安裝在所述第一俯仰旋轉(zhuǎn)單元上，用于檢測所述消防炮的俯仰旋轉(zhuǎn)角度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有變視角雙目結(jié)構(gòu)的智能消防炮系統(tǒng)，其特征在于，所述變視角雙目視覺系統(tǒng)包括：

一第二水平旋轉(zhuǎn)單元；

固定橫架，其底部中心與所述第二水平旋轉(zhuǎn)單元上端固定連接；

俯仰轉(zhuǎn)動架，安裝在所述固定橫架上，所述俯仰轉(zhuǎn)動架能夠相對所述固定橫架實現(xiàn)俯仰轉(zhuǎn)動；

至少兩個相機，設(shè)置在所述俯仰轉(zhuǎn)動架上，形成雙目結(jié)構(gòu)；

第二俯仰旋轉(zhuǎn)單元，用于驅(qū)動所述俯仰轉(zhuǎn)動架進(jìn)行俯仰轉(zhuǎn)動；

轉(zhuǎn)動角度傳感器，用于檢測所述俯仰轉(zhuǎn)動架的俯仰角度；

所述控制器與所述第一水平旋轉(zhuǎn)單元、第一俯仰旋轉(zhuǎn)單元、消防炮、第一角度傳感器、第二角度傳感器、第二水平旋轉(zhuǎn)單元、第二俯仰旋轉(zhuǎn)單元、第一相機、第二相機以及轉(zhuǎn)動角度傳感器電連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有變視角雙目結(jié)構(gòu)的智能消防炮系統(tǒng)，其特征在于，所述第二水平旋轉(zhuǎn)單元為水平旋轉(zhuǎn)云臺。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有變視角雙目結(jié)構(gòu)的智能消防炮系統(tǒng)，其特征在于，所述水平旋轉(zhuǎn)云臺的底部設(shè)有支架。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有變視角雙目結(jié)構(gòu)的智能消防炮系統(tǒng)，其特征在于，所述第一水平旋轉(zhuǎn)單元、第一俯仰旋轉(zhuǎn)單元以及第二俯仰旋轉(zhuǎn)單元均為電機。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有變視角雙目結(jié)構(gòu)的智能消防炮系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動角度傳感器為旋轉(zhuǎn)編碼器。

8.一種智能消防炮系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，基于一套智能消防炮系統(tǒng)，所述智能消防炮系統(tǒng)包括：

消防炮，用于噴射滅火劑，所述消防炮的底部設(shè)有用于檢測及調(diào)整消防炮水平與俯仰角度的消防炮角度調(diào)整機構(gòu)；

變視角雙目視覺系統(tǒng)，設(shè)置在消防炮的后方，用于識別當(dāng)前視角的火場圖像，包括以下步驟：

S1、所述變視角雙目視覺系統(tǒng)識別當(dāng)前視角的火場圖像，所述控制器進(jìn)行圖像處理并檢測是否發(fā)生火災(zāi)，若發(fā)生，則進(jìn)行定位滅火處理；若不發(fā)生，所述變視角雙目視覺系統(tǒng)以一定角速度循環(huán)作水平方向360°旋轉(zhuǎn)與俯仰方向360°旋轉(zhuǎn)，直至檢測到火災(zāi)發(fā)生，所述變視角雙目視覺系統(tǒng)停止轉(zhuǎn)動；

S2、檢測到火災(zāi)發(fā)生后，進(jìn)行火場定位滅火處理，具體是：

S21、所述消防炮在所述變視角雙目視覺系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)后，其在所述變視角雙目視覺系統(tǒng)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)點發(fā)生改變，首先重新計算變視角雙目視覺系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)后的消防炮坐標(biāo)，當(dāng)消防炮水平俯仰角度均為0°時，調(diào)整變視角雙目視覺系統(tǒng)相機光軸線與消防炮炮頭中心線平行，此時設(shè)置變視角雙目視覺系統(tǒng)水平與俯仰轉(zhuǎn)動角度均為0°，旋轉(zhuǎn)前消防炮在變視角雙目視覺系統(tǒng)下的坐標(biāo)為：M(x,y,z)；

旋轉(zhuǎn)后消防炮在變視角雙目視覺系統(tǒng)下的坐標(biāo)為M'(x',y',z')，則，則M與M'有如下坐標(biāo)換算關(guān)系：

其中，α為第二俯仰旋轉(zhuǎn)單元帶動俯仰轉(zhuǎn)動架轉(zhuǎn)動的俯仰旋轉(zhuǎn)角度；

β為第二水平旋轉(zhuǎn)單元帶動固定橫架水平旋轉(zhuǎn)的水平旋轉(zhuǎn)角度；

d為第一相機與第二水平旋轉(zhuǎn)單元的水平距離；

S22、計算火場相對于消防炮的空間位置、以及消防炮對準(zhǔn)火場所需的水平與俯仰旋轉(zhuǎn)角度；

假設(shè)目標(biāo)火場在變視角雙目視覺系統(tǒng)下的定位坐標(biāo)為：F(x_f,y_f,z_f)；

消防炮對準(zhǔn)火場所需的水平目標(biāo)角度yaw為：

消防炮對準(zhǔn)火場所需的俯仰目標(biāo)角度pitch由射程-角度方程pitch＝f(D)確定，其中，D為水平旋轉(zhuǎn)后，消防炮與目標(biāo)火場的距離，通過下式獲得：

得到所述消防炮的水平與俯仰轉(zhuǎn)動角度后，所述控制器控制所述消防炮轉(zhuǎn)動至目標(biāo)角度，然后消防炮噴射滅火劑。