CN106210627A - 一种无人机消防调度*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人机消防调度***，包括：无人机侦查***、云端处理器、信息中心和手持终端；无人机侦查***采集森林上空数据，并将数据传输至云端处理器，云端处理器对接收到的上述数据进行集总归类、分析，并将数据传输至手持终端进行显示，手持终端采集手持终端持有者的位置、生命体征信息，并将信息传输至云端处理器，云端处理器集总侦查无人机收集数据和手持终端采集信息，并将数据发送至信息中心，信息中心根据数据调度侦查无人机。本无人机消防调度***可以将无人机采集信息和手持终端采集的信息通过云端处理器自动集总分析，智能分析火势的发展趋势，并且可以通过调度无人机对火灾现场人员进行协助。

Description

一种无人机消防调度***

技术领域

本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种无人机消防调度***。

背景技术

随着无人机技术的快速发展，无人机已经在不同领域发挥出越来越大的优势，尤其是在森林消防领域，无人机可以顶替消防人员进行前期的火情侦察侦查，目前的无人机消防调度***大多采用多旋翼结构，构造复杂，造价高昂，操控难度大。同时由于森林面积广大，植被茂密，因而初生火情往往较难发现，往往火情扩散时，消防***才会有响应，而此时灭火难度大，对消防员来说，危险系数也较高。而采用无人机和消防员手持终端向配合的侦查调度***，可以在火灾初生时提早发现，及时上报。消防员出动后，为消防员标识危险区域，火势走向，为调度中心提供消防员位置等信息。将整个消防智慧***统一起来。

中国专利CN204856794U公开了一种基于4G的消防无人机载火灾情报处理装置，该装置通过数据融合模块并整合其它部件和模块，提供应用层数据访问协议，数据访问方便，相关接收者可以实时接收遥测数据；在接收端无需额外的处理设备，且装置外形简单，易于无人机挂载，在执行相同任务的情况下，极大减轻了载荷重量，但是该装置只能通过无人机收集火灾情报，无法智能分析和调控无人机去应对火灾现场。中国专利申请CN201510560753.2公开了一种基于无人机的消防监控***，该消防监控***通过在无人机上安装图像采集装置和定位导航装置，然后将所述图像采集装置和定位导航装置获取的数据通过无线通信的方式发送给地面控制中心的控制器，所述控制器根据接收的数据分析监控区域内是否有火灾发生、火灾的严重度、相关路线的路况以及所述监控区域周边的场所属性，控制器分析的结果不但能给消防中心提供更为全面的火灾信息以提高消防员的工作效率，还能根据监控区域周边的场所属性进行提前通知以将伤亡率降到最低，使整个***的功能更加完善。但是该***无法智能分析火势的发展趋势，而且无法监测消防人员的生命体征及位置信息，也无法调度无人机对火灾现场人员进行协助。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种信息集成度高的智能无人机消防调度***，本***可以将无人机采集信息和手持终端采集的信息通过云端处理器自动集总分析，智能分析火势的发展趋势，并且可以通过调度无人机对火灾现场人员进行协助。

为实现上述技术方案，本发明提供了一种无人机消防调度***，包括：无人机侦查***、云端处理器、信息中心和手持终端；所述无人机侦查***包括多架交替飞行的侦查无人机，所述侦查无人机通过安装在机身前端的数据采集装置采集森林上空的可视图像、温度、湿度、风向和热力分布数据，并将上述数据通过无线网络传输至云端处理器，云端处理器对接收到的上述数据进行集总归类、分析，并将处理后的数据通过无线网络传输至手持终端进行显示，手持终端内安装有数据采集传感器，手持终端通过采集传感器采集手持终端持有者的位置、生命体征信息，并将上述信息传输至云端处理器，云端处理器集总侦查无人机收集数据和手持终端采集信息，并将集总的数据发送至信息中心，信息中心根据云端处理器发送的数据调度侦查无人机飞行状态。

在上述技术方案中，手持终端持有者可以根据无人机采集的可视图像、温度、湿度、风向和热力分布数据判断火灾发生的可能性、火灾发生的危险区域、火势走向等信息，从而为手持终端持有者的活动提供参考，避免危险；同时手持终端通过采集传感器采集手持终端持有者的位置、生命体征信息，并将上述信息传输至云端处理器，然后通过云端处理器发送至信息中心，信息中心可以根据上述信息调度无人机对手持终端持有者进行营救。

优选的，所述无人机侦查***包括两架交替飞行的侦查无人机，所述侦查无人机上安装有热成像相机和普通光学相机，侦查无人机按照测绘技术人员确定的航线飞行，侦查无人机在飞行过程中向云端服务器实时传输拍摄图像，云端服务器根据拍摄图像生成区域热力分布图。

优选的，所述侦查无人机包括手动控制模式和自动飞行模式，切换到手动飞行模式，通过信息中心操作人员人为控制侦查无人机的飞行路线、轨迹、高度和调整相机的角度；切换到自动飞行模式，侦查无人机沿测绘技术人员确定的航线飞行。

优选的，所述手持终端包括安装有用于采集手持终端持有者位置信息、生命体征信息的智能手环，以及集定位、通信、信息显示于一体的终端穿戴设备。

优选的，所述云端处理器根据侦查无人机采集的可视图像、温度、湿度、风向和热力分布数据生成区域热力图像，图形内容包括火场范围、各个火点从内向外温度指示；通过不同的颜色区分火场温度，火场温度从低温到高温依次为绿色-蓝色-黄色-橙色-红色。

优选的，所述云端处理器结合区域热力图像和地区风速风向，自动评估火势发展趋势，确定危险区域，确定火势发展区域；火势的发展趋势以覆盖层的方式展示，边界采用黑色虚线，区域内黑色点状阴影，颜色采用火场温度从低温到高温依次为绿色-蓝色-黄色-橙色-红色的温度标识颜色，覆盖层为半透明状。

优选的，所述火势发展趋势的评估方法如下：

R＝0.13F

式中：R------较平坦地面上的火蔓延速度，km/h

对于草地，F计算如下：

$F=2.0\exp [-23.6+5.07\ln B+0.0281T_a-0.226H_a^{0.5}+0.633U^{0.5}]$

式中：F------火险指数

B------可燃物的处理程度，％

T_a----气温，℃

H_a---相对湿度，％

U------在10m高处测得的平均风速，m/min；

对于树叶林地，F计算如下

F＝2.0exp[-0.405+0.987lnD'-0.0456H_a+0.348T_a+0.0234U]

式中，D'------干旱码

其它意义同上；

对于有斜坡的地面(地面坡度为θ)上的火蔓延速度简化为：

R_θ＝R·exp(0.069θ)。

优选的，所述信息中心根据云端处理器评估后的火势发展趋势及手持终端持有者的位置、生命体征信息，指引手持终端持有者的走向，并调度侦查无人机进行协助。

本发明提供的一种无人机消防调度***的有益效果在于：1)本无人机消防调度***可以根据无人机采集的可视图像、温度、湿度、风向和热力分布数据判断火灾发生的可能性、火灾发生的危险区域、火势走向等信息，从而为手持终端持有者的活动提供参考，避免危险；2)本无人机消防调度***可以将无人机采集信息和手持终端采集的信息通过云端处理器自动集总分析，智能分析火势的发展趋势，并且可以通过调度无人机对火灾现场人员进行协助。

附图说明

图1为本发明的调度信息示意图。

图中：100、森林；200、无人机消防调度***；300、云端处理器；400、信息中心；500、手持终端。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。

实施例1：一种无人机消防调度***。

参照图1所示，一种无人机消防调度***，包括：无人机侦查***、云端处理器、信息中心和手持终端；所述无人机侦查***包括多架交替飞行的侦查无人机，所述侦查无人机通过安装在机身前端的数据采集装置采集森林上空的可视图像、温度、湿度、风向和热力分布数据，并将上述数据通过无线网络传输至云端处理器，云端处理器对接收到的上述数据进行集总归类、分析，并将处理后的数据通过无线网络传输至手持终端进行显示，手持终端内安装有数据采集传感器，手持终端通过采集传感器采集手持终端持有者的位置、生命体征信息，并将上述信息传输至云端处理器，云端处理器集总侦查无人机收集数据和手持终端采集信息，并将集总的数据发送至信息中心，信息中心根据云端处理器发送的数据调度侦查无人机飞行状态。

在上述技术方案中，手持终端持有者可以根据无人机采集的可视图像、温度、湿度、风向和热力分布数据判断火灾发生的可能性、火灾发生的危险区域、火势走向等信息，从而为手持终端持有者的活动提供参考，避免危险；同时手持终端通过采集传感器采集手持终端持有者的位置、生命体征信息，并将上述信息传输至云端处理器，然后通过云端处理器发送至信息中心，信息中心可以根据上述信息调度无人机对手持终端持有者进行营救。

在上述技术方案中，无人机侦查***由两架无人机相互替换飞行，每架无人机可飞行三个小时，两架飞机交替飞行可对区域实现24小时不间断监控。无人机搭载可变焦热成像照相机和光学可变焦摄像机，可拍摄巡逻区域的图像，也可以在电脑断实时操作相机，观察特定区域。拍摄图像传回云端处理器，生成区域温度分布图像区域温度图像，气象信息，火情预警信息，消防员位置，等会展示在信息中心，也会实时推送至消防员手持终端上。

在上述技术方案中，侦查无人机包括手动控制模式和自动飞行模式，切换到手动飞行模式，通过信息中心操作人员人为控制侦查无人机的飞行路线、轨迹、高度和调整相机的角度；切换到自动飞行模式，侦查无人机沿测绘技术人员确定的航线飞行。

在上述技术方案中，无人机空中图像采集按照如下方法进行：

1、起飞前由操作人员在地面站地图上标示无人机所检测的区域，及无人机的飞行高度；

2、***计算无人机飞行轨迹，并确定拍照方式，具体方法为：

A.依据设定的飞行高度和地图中所存储的地区海拔信息，确定飞机摄像头所能拍摄的视场面积。取视场面积中心区域向外4/5为有效面积，该面积形状为长方形，长款比例为所采用摄像机的长宽比例；

B.***计算操作人员划定的检测区域的最小外接矩形。之后将视场有效面积的长方形填充如该最小外接矩形中，之后记录所有填入视场有效面积长方形的中心点坐标，并以该中心点坐标作为无人机的航点；

C.依据记录的航点，计算无人机飞行路径，路径保证无人机不出现急转弯等危险飞行行为；

D.航点计算完成后会展示在地面站屏幕上，操作人员可以选择飞机直接起飞或者手动修改飞行轨迹；

3、无人机按照设定好的航线飞行，到达航点后拍摄多张热力图像，录入***，***处理后更新该地区热力图信息。

在上述技术方案中，无人机留空时间有限，因而在前一架次无人机燃料即将耗尽需要返航时，必须有另一架无人机前来接替工作。因而需要控制***控制两架无人机无缝对接。***确定换岗区域，后一架无人机直接飞至换岗区域进行拍摄作业，而前一架无人机在拍摄完换岗区域前一区域后直接返航。***自动切换接收前来换岗的飞机所拍摄的新的照片用于区域热力图像绘制。

在上述技术方案中，手持终端由消防员携带。手持终端可现实当前区域的热力图像，风向等气象信息，各个消防员的位置信息，生命体征等。同时在消防员处于火情下风带或者处于高危地带时向消防员报警。调度中心变更命令时也会向消防员推送命令信息。手持终端可以接收和展示云端处理器推送来的各种信息，也将传感器采集到的信息上传到云端。手持终端上安装有定位***，警报器，生命监测***。定位***获取消防员位置，生命监测***用于监测消防员的生命体征；当消防员处于危险区或者指挥中心更改命令时警报器会报警告知消防员。遇到紧急情况，消防员也可操作手持终端向指挥中心呼叫支援。

在上述技术方案中，信息中心用于调度指挥，信息中心显示最新的火情信息，气象信息，消防员位置，生命体征信息，消防车辆配置情况等。

在上述技术方案中，云端服务器用于处理无人机和终端推送来的信息，包括生成热力图像，结合气象信息估算危险区域及火情发展趋势等，向消防员推送命令，预警等信息，储存数据等功能。所述云端处理器根据侦查无人机采集的可视图像、温度、湿度、风向和热力分布数据生成区域热力图像，图形内容包括火场范围、各个火点从内向外温度指示；通过不同的颜色区分火场温度，火场温度从低温到高温依次为绿色-蓝色-黄色-橙色-红色。

在上述技术方案中，云端处理器结合区域热力图像和地区风速风向，自动评估火势发展趋势，确定危险区域，确定火势发展区域。火势的发展趋势以覆盖层的方式展示，边界采用黑色虚线，区域内黑色点状阴影，颜色采用火场温度从低温到高温依次为绿色-蓝色-黄色-橙色-红色的温度标识颜色，覆盖层为半透明状。

在上述技术方案中，云端处理器结合区域热力图像和地区风速风向按照如下计算公式进行火势发展趋势的评估：

R＝0.13F

式中：R------较平坦地面上的火蔓延速度，km/h；

对于草地，F计算如下：

$F=2.0\exp [-23.6+5.07\ln B+0.0281T_a-0.226H_a^{0.5}+0.633U^{0.5}]$

式中：F------火险指数

B------可燃物的处理程度，％

T_a----气温，℃

H_a---相对湿度，％

U------在10m高处测得的平均风速，m/min；

对于树叶林地，F计算如下

F＝2.0exp[-0.405+0.987lnD'-0.0456H_a+0.348T_a+0.0234U]

式中，D'------干旱码

其它意义同上；

对于有斜坡的地面(地面坡度为θ)上的火蔓延速度简化为：

R_θ＝R·exp(0.069θ)。

在上述技术方案中，信息中心根据云端处理器评估后的火势发展趋势及手持终端持有者的位置、生命体征信息，指引手持终端持有者的走向，并调度侦查无人机进行协助。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种无人机消防调度***，其特征在于包括：无人机侦查***、云端处理器、信息中心和手持终端；所述无人机侦查***包括多架交替飞行的侦查无人机，所述侦查无人机通过安装在机身前端的数据采集装置采集森林或者草地上空的可视图像、温度、湿度、风向和热力分布数据，并将上述数据通过无线网络传输至云端处理器，云端处理器对接收到的上述数据进行集总归类、分析，并将处理后的数据通过无线网络传输至手持终端进行显示，手持终端内安装有数据采集传感器，手持终端通过采集传感器采集手持终端持有者的位置、生命体征信息，并将上述信息传输至云端处理器，云端处理器集总侦查无人机收集数据和手持终端采集信息，并将集总的数据发送至信息中心，信息中心根据云端处理器发送的数据调度侦查无人机飞行状态。

2.如权利要求1所述的无人机消防调度***，其特征在于：所述无人机侦查***包括两架交替飞行的侦查无人机，所述侦查无人机上安装有热成像相机和普通光学相机，侦查无人机按照测绘技术人员确定的航线飞行，侦查无人机在飞行过程中向云端服务器实时传输拍摄图像，云端服务器根据拍摄图像生成区域热力分布图。

3.如权利要求2所述的无人机消防调度***，其特征在于：所述侦查无人机包括手动控制模式和自动飞行模式，切换到手动飞行模式，通过信息中心操作人员人为控制侦查无人机的飞行路线、轨迹、高度和调整相机的角度；切换到自动飞行模式，侦查无人机沿测绘技术人员确定的航线飞行。

4.如权利要求1所述的无人机消防调度***，其特征在于：所述手持终端包括安装有用于采集手持终端持有者位置信息、生命体征信息的智能手环，以及集定位、通信、信息显示于一体的终端穿戴设备。

5.如权利要求1所述的无人机消防调度***，其特征在于：所述云端处理器根据侦查无人机采集的可视图像、温度、湿度、风向和热力分布数据生成区域热力图像，图形内容包括火场范围、各个火点从内向外温度指示；通过不同的颜色区分火场温度，火场温度从低温到高温依次为绿色-蓝色-黄色-橙色-红色。

6.如权利要求5所述的无人机消防调度***，其特征在于：所述云端处理器结合区域热力图像和地区风速风向，自动评估火势发展趋势，确定危险区域，确定火势发展区域；火势的发展趋势以覆盖层的方式展示，边界采用黑色虚线，区域内黑色点状阴影，颜色采用火场温度从低温到高温依次为绿色-蓝色-黄色-橙色-红色的温度标识颜色，覆盖层为半透明状。

7.如权利要求6所述的无人机消防调度***，其特征在于：所述火势发展趋势的评估方法如下：

R＝0.13F

式中：R------较平坦地面上的火蔓延速度，km/h；

对于草地，F计算如下：

$F=2.0\exp [-23.6+5.07\ln B+0.0281T_a-{0.226H}_a^{0.5}+{0.633U}^{0.5}]$

式中：F------火险指数

B------可燃物的处理程度，％

T_a----气温，℃

H_a---相对湿度，％

U------在10m高处测得的平均风速，m/min；

对于树叶林地，F计算如下：

F＝2.0exp[-0.405+0.987lnD'-0.0456H_a+0.348T_a+0.0234U]

式中，D'------干旱码

其它意义同上；

对于有斜坡的地面(地面坡度为θ)上的火蔓延速度简化为：

R_θ＝R·exp(0.069θ)。

8.如权利要求7所述的无人机消防调度***，其特征在于：所述信息中心根据云端处理器评估后的火势发展趋势及手持终端持有者的位置、生命体征信息，指引手持终端持有者的走向，并调度侦查无人机进行协助。