CN106873560A - 一种公路隧道火灾初期救援辅助***及方法 - Google Patents
一种公路隧道火灾初期救援辅助***及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106873560A CN106873560A CN201710236169.0A CN201710236169A CN106873560A CN 106873560 A CN106873560 A CN 106873560A CN 201710236169 A CN201710236169 A CN 201710236169A CN 106873560 A CN106873560 A CN 106873560A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- control unit
- embedded control
- robot platform
- rescue
- man
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims abstract description 35
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 45
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 claims description 9
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 6
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims description 6
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 4
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 claims description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 3
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 238000009877 rendering Methods 0.000 abstract description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 2
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 210000004209 hair Anatomy 0.000 description 2
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 2
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 206010003497 Asphyxia Diseases 0.000 description 1
- 241001269238 Data Species 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000013179 statistical model Methods 0.000 description 1
- 238000011410 subtraction method Methods 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
- G05B19/4185—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the network communication
- G05B19/41855—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the network communication by local area network [LAN], network structure
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
- G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
- G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
- G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N7/00—Television systems
- H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
- H04N7/183—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast for receiving images from a single remote source
- H04N7/185—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast for receiving images from a single remote source from a mobile camera, e.g. for remote control
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W84/00—Network topologies
- H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Multimedia (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
本发明公开了一种公路隧道火灾初期救援辅助***，其特征在于，***包括：探测机器人平台；搭载于所述探测机器人平台上的嵌入式控制单元、信号检测单元、标记投放单元；人机交互***；以及无线路由装置。所述人机交互***包括主控制台以及智能移动终端；所述人机交互***实时接收嵌入式控制单元传来的火灾信息并对其进行评估、处理，现场搜救人员可以通过智能移动终端实时获取前方情况并提前做出反应。本***基于嵌入式开发平台设计，并采用合理的轨迹绘制算法帮助救援人员在恶劣的救援环境下提前确定被困人员位置，并且帮助救援人员尽快找寻安全路径，制定合理的救援计划。
Description
技术领域
本发明涉及救援***及方法，特别涉及一种公路隧道火灾初期救援辅助***及方法。
背景技术
中国是世界上公路隧道数量最多、里程最长的国家。在公路隧道运营管理过程中，隧道火灾是危害最大的一类灾害，隧道“长管状”结构决定了隧道火灾事故只能减少而无法完全避免。隧道内一旦发生火灾，火势将迅速扩大，很可能导致隧道内部的照明、监控、排风等设备遭到破坏，燃烧产生的烟雾会沿着隧道顶部纵向扩散，等待救援的人员将有窒息危险，如果引起火灾的车辆是剧毒危险化学品的运输车，那么燃烧产生的浓烟可能有一定的毒性，被困人员生存的希望将更不容乐观，救援人员也很难在第一时间进入现场进行施救并展开疏散工作。在公路隧道火灾发生初期，在没有救援的情况下，有自救能力的司乘人员需要在安全时间内尽快疏散到安全区域，而没有自救能力的受伤人员、行动迟缓的老年人、儿童等被困人员则很难在安全时间内自主逃生，只能等待消防员及时救援。目前国内相关救援辅助***产品十分稀少，还未出现技术成熟的用于公路隧道初期火灾救援的辅助***。
发明内容
鉴于已有技术存在的不足，本发明的目的是要提供一种公路隧道火灾初期救援辅助***及方法，以降低搜救风险、提高搜救效率。
为了实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种公路隧道火灾初期救援辅助***，其特征在于，***包括：
探测机器人平台；
搭载于所述探测机器人平台上的嵌入式控制单元、信号检测单元、标记投放单元；所述嵌入式控制单元收集所述探测机器人平台运行信息；所述嵌入式控制单元与所述信号检测单元和标记投放单元连接，所述嵌入式控制单元接收和处理所述信号检测单元发送的火灾信息并控制所述标记投放单元动作，所述标记投放单元包括步进电机和发光体标记物投放装置；
人机交互***，所述人机交互***包括用于实时显示有效信息的主控制台以及用于为现场搜救人员提供指导方案的智能移动终端；所述主控制台实时接收嵌入式控制单元传来的火灾信息并对其进行评估、处理，并将火灾信息和评估结果传输给所述智能移动终端，指挥人员可以通过主控制台人工控制整个***；同时现场搜救人员也可以通过智能移动终端实时获取前方情况并提前做出反应，并可通过智能移动终端控制整个***；
以及无线路由装置。
进一步地，所述信号检测单元包括：
红外USB摄像头，所述红外USB摄像头用来捕捉火灾现场图像信息，并且根据现场环境光线强弱自动切换红外与非红外两种工作模式；
微波雷达人体检测模块，所述微波雷达人体检测模块用以实时监测其周围一定范围内是否有生命体，若检测到生命体则输出高电平，否则输出低电平；
环境检测传感器组，所述环境检测传感器组包括：有毒气体检测传感器、可燃气体检测传感器、温度传感器、氧气传感器。
进一步地，当温度达到***可承受上限或者探测到周围有生命体时，所述探测机器人平台由自动避障模式切换为远程遥控模式。
进一步地，所述嵌入式控制单元包括一个或多个控制器。
进一步地，所述探测机器人平台运行信息包括探测机器人平台的转角信息和前进速度信息。
本发明另一目的是要提供一种基于上述***的公路隧道火灾初期救援方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：探测机器人平台搭载***所需的硬件设备以自动避障模式进入隧道火灾初期现场，所述硬件设备包括嵌入式控制单元、信号检测单元、标记投放单元；
S2：所述探测机器人平台并行执行以下步骤：
(1)探测机器人平台检测前方一定范围内的障碍信息，并判断是否需要避障，如需要则执行S3；否则执行S2；
(2)红外USB摄像头采集前方图像信息并实时将采集到的图像经嵌入式控制单元传输给人机交互***，同时所述嵌入式控制单元对采集到的图像信息进行图像处理并分析，分析内容包括：
判断采集到的图像中是否有火焰，是则执行S4，否则返回S2；
判断采集到的图像中是否有烟雾，是则执行S5，否则返回S2；
(3)微波雷达人体检测模块搜寻是否有被困人员，是则执行S6；否则返回S2；
(4)有毒气体检测传感器检测周围环境中的有毒气体浓度，并实时经嵌入式控制单元将数据通过WIFI传输给人机交互***；
(5)可燃气体检测传感器检测周围环境中的可燃气体浓度，并实时经嵌入式控制单元将数据通过WIFI传输给人机交互***；
(6)温度传感器检测周围环境的温度，并实时经嵌入式控制单元将数据通过WIFI传输给上人机交互***；
(7)氧气传感器检测周围环境的氧气浓度，并实时经嵌入式控制单元将数据通过WIFI传输给人机交互***；
(8)陀螺仪实时检测机器人平台转角信息，嵌入式控制单元通过对实时转角数据以及探测机器人平台的前进速度进行综合计算来拟合出探测机器人平台路径轨迹，以实现操作人员对探测机器人平台实时跟踪定位；
S3：机器人平台执行避障程序，返回S2；
S4：嵌入式控制单元执行火焰报警程序，并通过温度传感器判断环境温度是否达到***硬件所能承受的温度上限，是则主动切换至远程遥控模式控制探测机器人平台，否则返回S2；
S5：操作人员远程操控机器人平台至正对隧道横断面保持静止，嵌入式控制单元执行烟雾距地面距离及其下沉速度判断程序，预测出烟雾下沉至对被困人员造成危害的高度的时间，并将预测信息传至人机交互***，返回S2；
S6：通过红外USB摄像头确认被困人员具***置，确认后将探测机器人平台切换至远程遥控模式，操作人员控制机器人平台到达被困人员所在位置后执行S7，否则返回S6；
S7：操作者通过主控制台或者智能移动终端发布投放指令，嵌入式控制单元接收并执行该指令，启动步进电机驱动发光体标记物投放装置投下一个发光体标记物，同时操作人员在人机交互***轨迹绘制界面标记投放位置，返回S2。
进一步地，将无线路由装置设置成固定IP，嵌入式控制器的网关设置成与无线路由器在同一网关下的固定IP，主控制台与智能移动终端与嵌入式各控制器均连入无线路由器IP，以组成固定IP下的局域网络。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明基于嵌入式开发平台及模式识别技术，能够实现火焰以及烟雾距地面距离及其下沉速度的智能判断从而***其对被困人员造成的危害程度，并采用合理的轨迹绘制算法使得救援人员能够在救援环境恶劣的情况下确定被救人员具***置，并在救援人员无法第一时间进入隧道搜救的情况下帮助救援人员尽快找寻安全路径，制定合理的救援计划，极大缩短了隧道火灾救援时间，提高了搜救人员的安全保障，特别是有危险品泄露的隧道火灾，避免了不必要的牺牲。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所述***的结构框图；
图2是本发明所述方法的流程图；
图3为实施例1所述***的结构框图；
图4为实施例1所述***的实例图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
隧道的广泛应用带来了巨大的火灾安全隐患，火场内部情况的复杂多变，不仅使得灭火救险效率低，甚至还可能威胁救援人员的自身安全。基于上述背景，本发明设计了一种公路隧道火灾初期救援辅助***及方法，下面结合附图以及具体实施例进一步说明本发明的技术方案：
如图1所示的一种公路隧道火灾初期救援辅助***，***包括：探测机器人平台、嵌入式控制单元、信号检测单元、标记投放单元、人机交互***以及无线路由装置。
所述探测机器人平台用来搭载搜救辅助***所必需的硬件设备，如红外USB摄像头、嵌入式控制器(蓄电池供电)以及各类传感器等。所述的探测机器人平台可以通过编程实现自动避障以及远程遥控功能，并且可以实现自动避障模式和远程遥控模式两种工作模式的任意切换，其内部装载有自动避障程序以及远程遥控程序。探测机器人平台进入工作区域时采用自动避障模式，当周围温度达到***硬件可承受上限或者探测到周围有生命体时，探测机器人平台主动由自动避障模式切换为远程遥控模式。
所述嵌入式控制单元、信号检测单元、标记投放单元均搭载于所述探测机器人平台。所述嵌入式控制单元收集所述探测机器人平台运行信息，所述探测机器人平台运行信息包括探测机器人平台的转角信息和前进速度信息。所述嵌入式控制单元与所述信号检测单元和标记投放单元连接，所述嵌入式控制单元接收和处理所述信号检测单元发送的火灾信息并控制所述标记投放单元动作，所述标记投放单元包括步进电机和由步进电机驱动的发光体标记物投放装置；当***发现被困人员时由人机交互***向嵌入式控制单元发出投放指令，控制器进一步控制步进电机驱动发光体标记物投放装置主动投下发光体标记物，便于搜救人员在隧道内黑暗环境下仍能很快搜寻到被困人员。
所述嵌入式控制单元包括一个或多个嵌入式控制器，单个控制器在数据处理效率方面可能难以达到人性化要求，因此可以通过设置多个控制器来提高信息处理速率。所述嵌入式控制器用来处理图像信息以及传感器采集到的周围环境等信息数据，并作出相应的判断，同时还可以实现对探测机器人平台的控制。
所述信号检测单元包括：红外USB摄像头，所述红外USB摄像头用来捕捉火灾现场图像信息，并且能够根据现场环境光线强弱自动切换红外与非红外两种工作模式；微波雷达人体检测模块，所述微波雷达人体检测模块具有实时监测周围一定范围内是否有生命体，且在有遮挡物情况下检测范围仍然不会受到很大影响。若检测到生命体则相应输出口输出高电平，否则输出低电平；环境检测传感器组，所述环境检测传感器组包括：有毒气体检测传感器、可燃气体检测传感器、温度传感器、氧气传感器。上述一系列传感器在选型上必须达到火灾现场环境的要求，各传感器在现场应能正常工作。各类传感器可根据自身传输数据的特点与嵌入式控制器的数字I/O或模拟I/O直接连接。
所述人机交互***包括用于实时显示有效信息的主控制台以及用于为现场搜救人员提供指导方案的智能移动终端。所述的主控制台和智能移动终端用来实时接收前方集成嵌入式控制器传来的信息，供指挥人员作出正确的判断，指挥人员也可通过主控制台操纵整个***；同时进入现场的搜救人员可以通过智能移动终端实时了解前方情况提前做出反应，并可通过智能移动终端控制整个***。所述主控制台已安装具有图像处理、图像显示以及实时轨迹绘制等功能的LABVIEW软件。所述智能移动终端安装具有图像显示以及环境数据信息显示等功能的APP软件。主控制台可采用计算机，智能移动终端可采用智能手机。
多个嵌入式控制器与人机交互***之间通过无线路由器和WIFI进行无线通讯，由人机交互***统一管理。由于***功能丰富，单个控制器在数据处理效率方面可能难以达到人性化要求，需要多个控制器来提高信息处理速率，因此就需要利用无线路由器来协调主从关系，实现人机交互***与多个嵌入式控制器之间“一主多从”的通信方式；而且出于对隧道内WIFI信号传输距离方面考虑，可以通过添加网关来提高WIFI信号传输距离；用于实时传输有效信息。
如图2所示的一种公路隧道火灾初期救援辅助***的工作方法，包括如下步骤：
S1：探测机器人平台搭载***所需的硬件设备以自动避障模式进入隧道火灾初期现场，所述硬件设备包括嵌入式控制单元、信号检测单元、标记投放单元；
S2：所述探测机器人平台并行执行以下步骤：
(1)探测机器人平台检测前方一定范围内的障碍信息，并判断是否需要避障，如需要则执行S3；否则执行S2；
(2)红外USB摄像头采集前方图像信息并实时将采集到的图像经嵌入式控制单元传输给人机交互***，同时所述嵌入式控制单元对采集到的图像信息进行图像处理并分析，分析内容包括：
判断采集到的图像中是否有火焰，是则执行S4，否则返回S2；
判断采集到的图像中是否有烟雾，是则执行S5，否则返回S2；
(3)微波雷达人体检测模块搜寻是否有被困人员，是则执行S6；否则返回S2；
(4)有毒气体检测传感器检测周围环境中的有毒气体浓度，并实时经嵌入式控制单元将数据通过WIFI传输给人机交互***；
(5)可燃气体检测传感器检测周围环境中的可燃气体浓度，并实时经嵌入式控制单元将数据通过WIFI传输给人机交互***；
(6)温度传感器检测周围环境的温度，并实时经嵌入式控制单元将数据通过WIFI传输给上人机交互***；
(7)氧气传感器检测周围环境的氧气浓度，并实时经嵌入式控制单元将数据通过WIFI传输给人机交互***；
(8)陀螺仪实时检测机器人平台转角信息，嵌入式控制单元通过对实时转角数据以及探测机器人平台的前进速度进行综合计算来拟合出探测机器人平台路径轨迹，以实现操作人员对探测机器人平台实时跟踪定位；
S3：机器人平台执行避障程序，返回S2；
S4：嵌入式控制单元执行火焰报警程序，并通过温度传感器判断环境温度是否达到***硬件所能承受的温度上限，是则主动切换至远程遥控模式控制探测机器人平台，否则返回S2；
S5：操作人员远程操控机器人平台至正对隧道横断面保持静止，嵌入式控制单元执行烟雾距地面距离及其下沉速度判断程序，预测出烟雾下沉至对被困人员造成危害的高度的时间，并将预测信息传至人机交互***，返回S2；
S6：通过红外USB摄像头确认被困人员具***置，确认后将探测机器人平台切换至远程遥控模式，操作人员控制机器人平台到达被困人员所在位置后执行S7，否则返回S6；
S7：操作者通过主控制台或者智能移动终端发布投放指令，嵌入式控制单元接收并执行该指令，启动步进电机驱动发光体标记物投放装置投下一个发光体标记物，同时操作人员在人机交互***轨迹绘制界面标记投放位置，返回S2。
在步骤S1之前还需要将无线路由装置设置成固定IP，多个嵌入式控制器的网关设置成与无线路由装置在同一网关下的固定IP，人机交互***(主控制台或者智能移动终端)与各嵌入式控制器均连入无线路由器IP，组成固定IP下的局域网络。
实施例1
如图3所示，本实施例所述探测机器人平台与嵌入式控制器之间通过数字I/O和模拟I/O相连，作为本实施方式的优选方案，本实施例中嵌入式控制单元包括两个嵌入式控制器。分别为嵌入式控制器1和嵌入式控制器2；所述两个嵌入式控制器与主控制台及智能移动终端通过路由器进行WIFI无线连接；嵌入式控制器1与发光体标记物投放装置的步进电机通过电机驱动的I/O相连，与红外USB摄像头通过USB有线连接；嵌入式控制器2通过数字I/O或模拟I/O(视数据传输类型而定)与环境探测传感器组相连，同时所述嵌入式控制器2可以控制探测机器人平台在远程遥控模式和自动避障模式间切换。所述红外USB摄像头捕捉图像速率为30帧/秒，保证图像数据的实时可靠，嵌入式控制器1加载的火焰识别算法运用帧间差分法检测图像序列中的运动目标，得到帧差二值图，并通过形态学处理去除运动图像中的残留噪声和细小物体，接着对图像进行掩模确定出运动区域，根据火焰颜色统计模型分割得到疑似火焰区域，并提取其LBP一阶矩、圆形度、面积变化率特征值，最终从中选择样本数据用于训练SVM分类器学***台通过实时图像搜寻被困人员，与此同时嵌入式控制器1将图像信息经过处理后通过图像识别算法判断是否有火焰和烟雾。探测机器人平台启动后在自动避障模式下运行，若嵌入式控制器1检测到火焰且周围环境温度达到***硬件所能承受的温度值上限或已经确认被困人员大体方位则可切换至手动远程遥控模式，从而避免火焰高温烧坏***或误将被困人员当做障碍物避开。一旦确定被困人员位置，操作人员即可远程遥控机器人平台搭载的发光体标记物投放装置投放一个发光体标记物，从而为进入现场的搜救人员快速找到被困人员提供线索；在此期间各类传感器同时运行，采集火灾现场的环境数据信息，并实时传输给主控制台和智能移动终端，使得主控制台与持有智能移动终端的搜救人员及时掌握内部环境信息，探测机器人平台搭载的陀螺仪实时检测机器人平台转角信息，嵌入式控制器2通过对实时转角数据以及嵌入式机器人平台的前进速度进行综合计算来拟合出机器人平台实时路径轨迹，以实现操作人员对机器人平台实时跟踪定位。***根据已定位被困人员的具***置在轨迹绘制界面实时标记被困人员具***置。
本发明提供的一种公路隧道火灾初期救援辅助***及方法，其结合嵌入式技术和模式识别技术智能判断火焰、烟雾距地面距离及其下沉速度，从而***其对被困人员造成的危害程度；采用合理的轨迹绘制算法使得救援人员能够在救援环境恶劣的情况下确定被救人员具***置，并在救援人员无法第一时间进入隧道搜救的情况下帮助救援人员尽快找寻安全路径，辅助制定合理的救援计划，极大缩短了隧道火灾救援时间，为搜救人员提供安全保障和智力支持。特别在有危险品泄露的隧道火场，极大地降低了灾害损失损失，避免了不必要的牺牲，同时本发明的应用极大提高了火场搜救的智能化水平。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种公路隧道火灾初期救援辅助***，其特征在于，***包括：
探测机器人平台；
搭载于所述探测机器人平台上的嵌入式控制单元、信号检测单元、标记投放单元；所述嵌入式控制单元收集所述探测机器人平台运行信息；所述嵌入式控制单元与所述信号检测单元和标记投放单元连接，所述嵌入式控制单元接收和处理所述信号检测单元发送的火灾信息并控制所述标记投放单元动作，所述标记投放单元包括步进电机和发光体标记物投放装置；
人机交互***，所述人机交互***包括用于实时显示有效信息的主控制台以及用于为现场搜救人员提供指导方案的智能移动终端；所述主控制台实时接收嵌入式控制单元传来的火灾信息并对其进行评估、处理，并将火灾信息和评估结果传输给所述智能移动终端，指挥人员可以通过主控制台人工控制整个***；同时现场搜救人员也可以通过智能移动终端实时获取前方情况并提前做出反应，并可通过智能移动终端控制整个***；
以及无线路由装置。
2.根据权利要求1所述的公路隧道火灾初期救援辅助***，其特征在于，所述信号检测单元包括：
红外USB摄像头，所述红外USB摄像头用来捕捉火灾现场图像信息，并且根据现场环境光线强弱自动切换红外与非红外两种工作模式；
微波雷达人体检测模块，所述微波雷达人体检测模块用以实时监测其周围一定范围内是否有生命体，若检测到生命体则输出高电平，否则输出低电平；
环境检测传感器组，所述环境检测传感器组包括：有毒气体检测传感器、可燃气体检测传感器、温度传感器、氧气传感器。
3.根据权利要求1所述的公路隧道火灾初期救援辅助***，其特征在于：当温度达到***可承受上限或者探测到周围有生命体时，所述探测机器人平台由自动避障模式切换为远程遥控模式。
4.根据权利要求1所述的公路隧道火灾初期救援辅助***，其特征在于，所述嵌入式控制单元包括一个或多个控制器。
5.根据权利要求1所述的公路隧道火灾初期救援辅助***，其特征在于，所述探测机器人平台运行信息包括探测机器人平台的转角信息和前进速度信息。
6.一种应用权利要求1所述***的公路隧道火灾初期救援方法，其特征在于，其步骤包括：
S1：探测机器人平台搭载***所需的硬件设备以自动避障模式进入隧道火灾初期现场，所述硬件设备包括嵌入式控制单元、信号检测单元、标记投放单元；
S2：所述探测机器人平台并行执行以下步骤：
(1)探测机器人平台检测前方一定范围内的障碍信息，并判断是否需要避障，如需要则执行S3；否则执行S2；
(2)红外USB摄像头采集前方图像信息并实时将采集到的图像经嵌入式控制单元传输给人机交互***，同时所述嵌入式控制单元对采集到的图像信息进行图像处理并分析，分析内容包括：
判断采集到的图像中是否有火焰，是则执行S4，否则返回S2；
判断采集到的图像中是否有烟雾，是则执行S5，否则返回S2；
(3)微波雷达人体检测模块搜寻是否有被困人员，是则执行S6；否则返回S2；
(4)有毒气体检测传感器检测周围环境中的有毒气体浓度，并实时经嵌入式控制单元将数据通过WIFI传输给人机交互***；
(5)可燃气体检测传感器检测周围环境中的可燃气体浓度，并实时经嵌入式控制单元将数据通过WIFI传输给人机交互***；
(6)温度传感器检测周围环境的温度，并实时经嵌入式控制单元将数据通过WIFI传输给上人机交互***；
(7)氧气传感器检测周围环境的氧气浓度，并实时经嵌入式控制单元将数据通过WIFI传输给人机交互***；
(8)陀螺仪实时检测机器人平台转角信息，嵌入式控制单元通过对实时转角数据以及探测机器人平台的前进速度进行综合计算来拟合出探测机器人平台路径轨迹，以实现操作人员对探测机器人平台实时跟踪定位；
S3：机器人平台执行避障程序，返回S2；
S4：嵌入式控制单元执行火焰报警程序，并通过温度传感器判断环境温度是否达到***硬件所能承受的温度上限，是则主动切换至远程遥控模式控制探测机器人平台，否则返回S2；
S5：操作人员远程操控机器人平台至正对隧道横断面保持静止，嵌入式控制单元执行烟雾距地面距离及其下沉速度判断程序，预测出烟雾下沉至对被困人员造成危害的高度的时间，并将预测信息传至人机交互***，返回S2；
S6：通过红外USB摄像头确认被困人员具***置，确认后将探测机器人平台切换至远程遥控模式，操作人员控制机器人平台到达被困人员所在位置后执行S7，否则返回S6；
S7：操作者通过主控制台或者智能移动终端发布投放指令，嵌入式控制单元接收并执行该指令，启动步进电机驱动发光体标记物投放装置投下一个发光体标记物，同时操作人员在人机交互***轨迹绘制界面标记投放位置，返回S2。
7.根据权利要求6所述的一种公路隧道火灾初期救援方法，其特征在于：提前将无线路由装置设置成固定IP，嵌入式控制单元各控制器的网关设置成与无线路由器在同一网关下的固定IP，主控制台与智能移动终端与各控制器均连入无线路由器IP，以组成固定IP下的局域网络。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710236169.0A CN106873560B (zh) | 2017-04-12 | 2017-04-12 | 一种公路隧道火灾初期救援方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710236169.0A CN106873560B (zh) | 2017-04-12 | 2017-04-12 | 一种公路隧道火灾初期救援方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106873560A true CN106873560A (zh) | 2017-06-20 |
| CN106873560B CN106873560B (zh) | 2019-08-20 |
Family
ID=59161943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710236169.0A Expired - Fee Related CN106873560B (zh) | 2017-04-12 | 2017-04-12 | 一种公路隧道火灾初期救援方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106873560B (zh) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107276616A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-10-20 | 三汽车制造有限公司 | 一种消防指挥协同平台 |
| CN107414861A (zh) * | 2017-08-31 | 2017-12-01 | 合肥工业大学 | 远程指挥轮式救援机器人 |
| CN107741227A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-02-27 | 上海埃威航空电子有限公司 | 一种机载电子海图搜救目标轨迹拟合方法 |
| CN108664987A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-10-16 | 中南大学 | 一种灾害救援环境下的多目标优先级评估方法 |
| CN108765872A (zh) * | 2018-08-06 | 2018-11-06 | 上海瀚莅电子科技有限公司 | 一种受困对象环境参数的推测方法、***和智能穿戴设备 |
| CN109663253A (zh) * | 2019-01-09 | 2019-04-23 | 上海海事大学 | 一种地下管廊消防机器人及其消防方法 |
| CN110362090A (zh) * | 2019-08-05 | 2019-10-22 | 北京深醒科技有限公司 | 一种巡检机器人控制*** |
| CN111114508A (zh) * | 2020-02-12 | 2020-05-08 | 应急管理部上海消防研究所 | 消防救援用智能道路移车清障机器人及移车清障方法 |
| CN111220999A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-06-02 | 大连海事大学 | 一种基于即时定位与建图技术的受限空间探测***及方法 |
| CN113209525A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-08-06 | 倍得福机械科技(常州)股份有限公司 | 基于太赫兹叠谱感知的隧道灭火救援一体化*** |
| CN113485206A (zh) * | 2021-08-06 | 2021-10-08 | 时代云英(重庆)科技有限公司 | 一种可扩展的物联网***及方法 |
| CN113706330A (zh) * | 2021-09-11 | 2021-11-26 | 杭州宏欣安全科技有限公司 | 一种生产线安全管理方法、***、装置及存储介质 |
| CN113701820A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-11-26 | 石家庄铁道大学 | 一种适用于对运营中隧道结构进行图像勘察以及红外探水探火的装置 |
| CN114363812A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-04-15 | 广东隧辰地下空间科技有限公司 | 一种用于隧道作业的智能救援及应急运输*** |
| CN114779698A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-07-22 | 招商局重庆交通科研设计院有限公司 | 一种长大隧道火灾异构模块化机器人控制***及方法 |
| CN116047948A (zh) * | 2022-12-10 | 2023-05-02 | 青岛国真智慧科技有限公司 | 一种可实现智能控制和***集成的安防微平台 |
| CN117371836A (zh) * | 2023-09-28 | 2024-01-09 | 长沙理工大学 | 基于区域视角的公路隧道消防救援能力评估方法及*** |
| CN117746563A (zh) * | 2024-01-29 | 2024-03-22 | 广州雅图新能源科技有限公司 | 一种具备生命探测的消防救援*** |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002106295A (ja) * | 2000-10-03 | 2002-04-10 | Tcm Corp | 支保工建込機 |
| CN204463389U (zh) * | 2015-03-31 | 2015-07-08 | 重庆工业职业技术学院 | 基于物联网的火场动目标搜救*** |
| CN204502240U (zh) * | 2015-03-16 | 2015-07-29 | 重庆科创职业学院 | 一种可控智能灭火机器人 |
| CN105573198A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-05-11 | 浙江理工大学 | 一种基于ucosii的矿井搜救***及搜救方法 |
| CN205679996U (zh) * | 2016-05-30 | 2016-11-09 | 西安科技大学 | 基于手势控制的救援小车装置 |
| CN205699014U (zh) * | 2016-06-25 | 2016-11-23 | 公安部上海消防研究所 | 一种消防用小型侦察机器人 |
| CN106292676A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-01-04 | 天津城建大学 | 消防机器人*** |
| CN106514661A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-03-22 | 天津城建大学 | 地下火灾巡检机器人*** |
-
2017
- 2017-04-12 CN CN201710236169.0A patent/CN106873560B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002106295A (ja) * | 2000-10-03 | 2002-04-10 | Tcm Corp | 支保工建込機 |
| CN204502240U (zh) * | 2015-03-16 | 2015-07-29 | 重庆科创职业学院 | 一种可控智能灭火机器人 |
| CN204463389U (zh) * | 2015-03-31 | 2015-07-08 | 重庆工业职业技术学院 | 基于物联网的火场动目标搜救*** |
| CN105573198A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-05-11 | 浙江理工大学 | 一种基于ucosii的矿井搜救***及搜救方法 |
| CN205679996U (zh) * | 2016-05-30 | 2016-11-09 | 西安科技大学 | 基于手势控制的救援小车装置 |
| CN205699014U (zh) * | 2016-06-25 | 2016-11-23 | 公安部上海消防研究所 | 一种消防用小型侦察机器人 |
| CN106292676A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-01-04 | 天津城建大学 | 消防机器人*** |
| CN106514661A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-03-22 | 天津城建大学 | 地下火灾巡检机器人*** |
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107276616A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-10-20 | 三汽车制造有限公司 | 一种消防指挥协同平台 |
| CN107414861A (zh) * | 2017-08-31 | 2017-12-01 | 合肥工业大学 | 远程指挥轮式救援机器人 |
| CN107741227A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-02-27 | 上海埃威航空电子有限公司 | 一种机载电子海图搜救目标轨迹拟合方法 |
| CN107741227B (zh) * | 2017-11-03 | 2021-01-29 | 上海埃威航空电子有限公司 | 一种机载电子海图搜救目标轨迹拟合方法 |
| CN108664987A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-10-16 | 中南大学 | 一种灾害救援环境下的多目标优先级评估方法 |
| CN108765872B (zh) * | 2018-08-06 | 2020-05-22 | 上海瀚莅电子科技有限公司 | 一种受困对象环境参数的推测方法、***和智能穿戴设备 |
| CN108765872A (zh) * | 2018-08-06 | 2018-11-06 | 上海瀚莅电子科技有限公司 | 一种受困对象环境参数的推测方法、***和智能穿戴设备 |
| CN109663253A (zh) * | 2019-01-09 | 2019-04-23 | 上海海事大学 | 一种地下管廊消防机器人及其消防方法 |
| CN110362090A (zh) * | 2019-08-05 | 2019-10-22 | 北京深醒科技有限公司 | 一种巡检机器人控制*** |
| CN111220999A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-06-02 | 大连海事大学 | 一种基于即时定位与建图技术的受限空间探测***及方法 |
| CN111114508A (zh) * | 2020-02-12 | 2020-05-08 | 应急管理部上海消防研究所 | 消防救援用智能道路移车清障机器人及移车清障方法 |
| CN113209525A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-08-06 | 倍得福机械科技(常州)股份有限公司 | 基于太赫兹叠谱感知的隧道灭火救援一体化*** |
| CN113485206A (zh) * | 2021-08-06 | 2021-10-08 | 时代云英(重庆)科技有限公司 | 一种可扩展的物联网***及方法 |
| CN113701820A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-11-26 | 石家庄铁道大学 | 一种适用于对运营中隧道结构进行图像勘察以及红外探水探火的装置 |
| CN113701820B (zh) * | 2021-08-31 | 2024-04-09 | 石家庄铁道大学 | 一种适用于对运营中隧道结构进行图像勘察以及红外探水探火的装置 |
| CN113706330A (zh) * | 2021-09-11 | 2021-11-26 | 杭州宏欣安全科技有限公司 | 一种生产线安全管理方法、***、装置及存储介质 |
| CN114363812A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-04-15 | 广东隧辰地下空间科技有限公司 | 一种用于隧道作业的智能救援及应急运输*** |
| CN114779698A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-07-22 | 招商局重庆交通科研设计院有限公司 | 一种长大隧道火灾异构模块化机器人控制***及方法 |
| CN116047948A (zh) * | 2022-12-10 | 2023-05-02 | 青岛国真智慧科技有限公司 | 一种可实现智能控制和***集成的安防微平台 |
| CN117371836A (zh) * | 2023-09-28 | 2024-01-09 | 长沙理工大学 | 基于区域视角的公路隧道消防救援能力评估方法及*** |
| CN117371836B (zh) * | 2023-09-28 | 2024-04-09 | 长沙理工大学 | 基于区域视角的公路隧道消防救援能力评估方法及*** |
| CN117746563A (zh) * | 2024-01-29 | 2024-03-22 | 广州雅图新能源科技有限公司 | 一种具备生命探测的消防救援*** |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106873560B (zh) | 2019-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106873560B (zh) | 一种公路隧道火灾初期救援方法 | |
| CN108890657B (zh) | 一种配电房智能巡检机器人 | |
| CN206568169U (zh) | 一种城市管廊巡检机器人 | |
| CN108416963B (zh) | 基于深度学习的森林火灾预警方法及*** | |
| CN108297058A (zh) | 智能安防机器人及其自动巡检方法 | |
| CN109760837B (zh) | 一种电缆沟与隧道巡检无人机*** | |
| US11995999B2 (en) | Drone first responder assistance | |
| CN110567464B (zh) | 机场航站楼环境自主巡检车监测*** | |
| CN108297059A (zh) | 新型智能安防机器人及其自动巡检方法 | |
| CN103523676B (zh) | 一种地铁盾构隧道门吊作业安全风险实时监控预警***及其工作方法 | |
| CN103550883A (zh) | 变电站消防机器人 | |
| CN211855436U (zh) | 一种环境监察智能终端 | |
| CN109491380A (zh) | 一种智能汽车用无人驾驶***及使用方法 | |
| CN109799760A (zh) | 电力行业的驱鸟机器人控制***及控制方法 | |
| CN112915420A (zh) | 一种仓库智能灭火机器人的火场定位及灭火方法 | |
| CN111617415A (zh) | 复杂环境下全自主消防机器人作业***及工作方法 | |
| CN108806261A (zh) | 一种智慧式交通执勤机器人及其商业模式 | |
| CN211554737U (zh) | 一种城区智慧巡检机器人 | |
| CN111753780A (zh) | 变电站违章检测***及违章检测方法 | |
| CN207232762U (zh) | 一种灾难现场探测机器人*** | |
| CN109854119A (zh) | 一种智能车窗控制***及其控制方法 | |
| CN104969542A (zh) | 监视*** | |
| CN205286247U (zh) | 一种自动除尘装置 | |
| CN112263803A (zh) | 基于实时场景巡视和自动检测灭火的无人车智能安防***及控制方法 | |
| CN210036823U (zh) | 一种石油化工巡检机器人 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190820 |