[發(fā)明專利]一種基于無(wú)人機(jī)視覺(jué)輔助消防炮滅火系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111383176.6
• 申請(qǐng)日: 2021-11-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114307016B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李偉;趙桔賢;張博;劉秀梅;李貝貝;潘祿;劉中冠;程恒煜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): A62C31/00
• 分類號(hào): A62C31/00;A62C31/28;A62C37/00;G06F17/12;B64C39/02;B64D1/18
• 代理公司: 南京智造力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32382
• 代理人: 汪芬;汪麗紅

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于無(wú)人機(jī)視覺(jué)輔助消防炮滅火系統(tǒng)及控制方法，利用無(wú)人機(jī)攜帶視覺(jué)裝置至火場(chǎng)上方采集高空俯視的火場(chǎng)分布圖像，選取圖像中的機(jī)器人坐標(biāo)點(diǎn)、射流軌跡落點(diǎn)坐標(biāo)點(diǎn)、火焰坐標(biāo)點(diǎn)，將火點(diǎn)與射流落點(diǎn)的平面位置關(guān)轉(zhuǎn)換為消防炮控制裝置能夠識(shí)別的角度、方向控制的信號(hào)指令；消防炮控制裝置執(zhí)行信號(hào)指令并驅(qū)動(dòng)消防炮向火點(diǎn)噴射滅火劑；當(dāng)選取的上一個(gè)火點(diǎn)處于壓制或熄滅狀態(tài)，選取下一個(gè)火點(diǎn)目標(biāo)和當(dāng)前射流落點(diǎn)坐標(biāo)，再次執(zhí)行動(dòng)作，直到火場(chǎng)所有火源目標(biāo)點(diǎn)得到壓制或處于熄滅狀態(tài)。本發(fā)明依托無(wú)人機(jī)有利視覺(jué)選取多火源目標(biāo)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)智能滅火，解決純?nèi)斯げ僮鳒缁鸱椒ê拖廊藛T面對(duì)火場(chǎng)視野不足的弊端，提升整體的滅火效率和機(jī)器人智能化水平。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到智能消防滅火技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于無(wú)人機(jī)視覺(jué)輔助消防炮滅火系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)發(fā)展的需要，具備智能化水平的消防炮已成為主流發(fā)展趨勢(shì)，消防炮在大型火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)中發(fā)揮著不可替代的優(yōu)勢(shì)。在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，存在大火自身和建筑物容易倒塌和易爆物品容易出現(xiàn)爆炸傷人的潛在危險(xiǎn)，依靠傳統(tǒng)的人工去近距離滅火極易造成人員傷亡事故，近年來(lái)消防炮以其流量大、壓力高、射程遠(yuǎn)的獨(dú)具優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)受到各行各業(yè)的廣泛使用。由于消防炮是一些消防設(shè)施的必備品，在飛機(jī)場(chǎng)、生產(chǎn)石油化工廠、火車站、汽車站等場(chǎng)合下扮演著越來(lái)越重要的角色。消防炮目前有固定式消防炮和移動(dòng)式消防炮,主要運(yùn)用在遠(yuǎn)距離滅火場(chǎng)合，一定程度上避免了消防人員的潛在危險(xiǎn)。根據(jù)現(xiàn)有行業(yè)規(guī)定，流量在24升每秒以上的稱之為消防炮。消防炮的執(zhí)行結(jié)構(gòu)主要為水平回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和俯仰回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，故消防炮的有效射程范圍較廣。固定式消防炮一般位置確定，后期需要位置更改極不方便，一般適合安裝在固定式場(chǎng)合，如森林、機(jī)場(chǎng)等。另一種是移動(dòng)式消防炮，其主要特點(diǎn)就是消防炮架在可移動(dòng)的支架上，可以在一定范圍內(nèi)移動(dòng)，滅火的靈活性相比于固定式要好。從消防炮噴射的物質(zhì)來(lái)劃分，消防炮可以分為水炮和泡沫炮。之所以出現(xiàn)泡沫炮，因?yàn)榛鹪从袣怏w、固體、液體三類導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生，采用傳統(tǒng)的水炮是不能進(jìn)行有效滅火的，比如石油泄漏引發(fā)的火災(zāi)。這時(shí)需要對(duì)水進(jìn)行一定的摻雜，通過(guò)泡沫和化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行有效滅火。

對(duì)于消防滅火機(jī)器人，主要經(jīng)歷了三大發(fā)展階段，第一階段為程序控制的消防滅火機(jī)器人，第二階段為具有感知和探知能力的遙控機(jī)器人。第三階段為具備半自動(dòng)、全自動(dòng)智能系統(tǒng)的機(jī)器人，更大程度上滿足消防事業(yè)的需求。日本、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家從20世紀(jì)70到80年代就開(kāi)始展開(kāi)對(duì)機(jī)器人的研究。而我國(guó)起步晚，智能機(jī)器人的核心關(guān)鍵技術(shù)還處于研發(fā)階段，針對(duì)石油化工工程火災(zāi)的機(jī)器人，根據(jù)相應(yīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，從2017年到2018年上半年，中國(guó)各級(jí)消防部隊(duì)在機(jī)器人的購(gòu)買量上達(dá)到了800多臺(tái)，累計(jì)消費(fèi)約6.5億元。目前中國(guó)的消防滅火機(jī)器人主要依賴進(jìn)口，并且價(jià)格較貴，目前一些西方國(guó)家也在加大這方面研究投入，因此研發(fā)具有智能化功能的機(jī)器人對(duì)我國(guó)消防事業(yè)的發(fā)展具有很大促進(jìn)作用。特別在結(jié)合無(wú)人機(jī)視覺(jué)和消防機(jī)器人控制這一領(lǐng)域，目前國(guó)內(nèi)外在這一方面的研究尚不完善。采用現(xiàn)階段視覺(jué)相機(jī)固定在消防機(jī)器人上，其主要存在以下問(wèn)題：(1)在非封閉空間發(fā)生大面積、多火點(diǎn)起火場(chǎng)合下不能進(jìn)行高效滅火；(2)存在視角不足或被遮擋的問(wèn)題，容易造成目標(biāo)點(diǎn)丟失；(3)對(duì)判斷整個(gè)火場(chǎng)的分布情況不夠全面，從而影響消防人員進(jìn)行滅火策略的實(shí)施。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N基于無(wú)人機(jī)視覺(jué)輔助消防炮滅火系統(tǒng)及控制方法，能夠解決現(xiàn)有視覺(jué)相機(jī)安裝在機(jī)器人上所存在的視角不足或者被遮擋的弊端，相對(duì)于傳統(tǒng)的純手工遙控操作方式，不管在滅火效率上還是整個(gè)火場(chǎng)的滅火策略實(shí)施都有顯著的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也提升了機(jī)器人的整體智能化程度。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種無(wú)人機(jī)視覺(jué)輔助消防炮滅火系統(tǒng)控制方法，包括如下步驟：

步驟1，利用無(wú)人機(jī)攜帶視覺(jué)裝置至火場(chǎng)上方，通過(guò)調(diào)整無(wú)人機(jī)及視覺(jué)裝置的姿態(tài)，采集高空俯視的火場(chǎng)分布圖像，火場(chǎng)分布圖像中包括機(jī)器人、射流落點(diǎn)、火場(chǎng)火點(diǎn)的信息；

步驟2，無(wú)人機(jī)視覺(jué)控制系統(tǒng)自動(dòng)完成服務(wù)器配置工作、通訊連接狀態(tài)檢測(cè)、消防炮姿態(tài)角初始化工作；