[發明專利]一種基于無人機視覺輔助消防炮滅火系統及控制方法

有效

• 申請號: 202111383176.6
• 申請日: 2021-11-22
• 公開（公告）號: CN114307016B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 李偉;趙桔賢;張博;劉秀梅;李貝貝;潘祿;劉中冠;程恒煜
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: A62C31/00
• 分類號: A62C31/00;A62C31/28;A62C37/00;G06F17/12;B64C39/02;B64D1/18
• 代理公司: 南京智造力知識產權代理有限公司 32382
• 代理人: 汪芬;汪麗紅

1.一種無人機視覺輔助消防炮滅火系統控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，利用無人機攜帶視覺裝置至火場上方，通過調整無人機及視覺裝置的姿態，視覺裝置采用單目攝像機，用于采集無人機正下方二維的火場分布圖像，火場分布圖像中包括機器人、射流落點、火場火點的信息；

步驟2，無人機視覺控制系統自動完成服務器配置工作、通訊連接狀態檢測、消防炮姿態角初始化工作；

步驟3，選取火場分布圖像中的機器人坐標點、射流軌跡落點坐標點、火焰坐標點，對提取的點坐標進行處理，定位出火點與射流落點的平面位置關系，并將火點與射流落點的平面位置關系轉換為消防炮控制裝置能夠識別的角度、方向控制的信號指令；消防炮控制裝置執行信號指令并驅動消防炮向火點噴射滅火劑；

步驟4，當選取的上一個火點處于壓制或熄滅狀態，選取下一個火點目標和當前射流落點坐標，再次執行動作，射流落點在消防炮控制裝置指令下自動移至下一個火點目標，重復步驟3的選點以及噴射過程，直到火場所有火源目標點得到壓制或處于熄滅狀態；

通過不斷更新火場分布圖像中的機器人坐標點、射流軌跡落點坐標點、火焰坐標點，完成射流落點逐步向火焰坐標點逼近直至壓制該火點擴散并達到滅火的目的；

所述步驟3中由機器人坐標點、射流落點坐標點、火焰坐標點，計算輸出消防炮的俯仰角、水平角的控制信息及水平偏轉方向的方法為：

俯仰角：

α_n＝arcsin(S_n*sin(2*α_n-1)/S_n-1)/2

水平角：

消防炮水平偏轉方向：

令f_n(x_n,y_n)＝(y_2,n-y_1,n)x_n+(x_1,n-x_2,n)y_n+y_1,n*x_2,n-x_1,n*y_2,n

代入第n次選取的火焰坐標點p₃(x_3,n,y_3,n)位置信息：

其中，α_n-1是消防炮第n-1次的俯仰角，以圖像的左上角為原點坐標,p₁(x_1,n,y_1,n)代表機器人第n次選取的坐標點位置；p₂(x_2,n,y_2,n)代表射流落點第n次選取的坐標點位置；p₃(x_3,n,y_3,n)代表火焰點第n次選取的坐標點位置；S_n代表第n次選機器人坐標點到射流落點的距離；S_n-1代表第n-1次選機器人坐標點到射流落點的距離。

2.根據權利要求1所述的一種無人機視覺輔助消防炮滅火系統控制方法，其特征在于，當火場出現多個火點時，火點目標的選取策略是根據火勢大小、火點距離、危害程度、易擴散火點多個因素，綜合判斷對火點進行選取；如此實現對多個火點時進行壓制或熄滅。