本发明涉及一种基于3D摄像头的智能消防车，属于机械设备领域。
背景技术：
现今社会，火灾在人们日常生活中，给人们带来了无穷无尽的泪水与撕心裂肺的哀痛。传统的火灾消防主要由消防人员操控消防车辆及消防设备执行灭火及抢险救援任务。其往往是消耗大量人力而结果却不尽人意，效率不高，且人员需求量大，而我国目前消防通信技术落后，我国城市消防通信设施建设总体水平还比较低，特别是现代化、信息化的高科技消防通信设施建设差距很大，难以适应现代灭火作战的指挥调度需要，在火灾多发季节经常会出现人员调配不及时的现象，而且有些火灾地段人员不能进入，是一个急需解决的问题。
目前，随着社会经济的不断发展，城市化进程加快，大量基础设施不断上马，高楼大厦在各个地方随处可见。房屋建筑越高，其一旦产生火灾产生的损失变得越严重。在着火楼层较低时，目前的消防措施主要是人工撑举喷水龙头往楼层高处喷水，而稍高的楼层着火时主要以消防员站在云梯上举起水管对其相关楼层进行喷水以达到灭火的目的。但是，上述二种方式存在巨大的缺陷，当楼层内部着火时，消防员只能站在窗外对其喷水灭火，且喷水灭火范围局限在视野所在外围内，不仅不能对另一个房间的着火处进行灭火，同时也极大的浪费了水资源。
很长时间以来，在抢险消防领域都是依靠抢险救灾人员亲赴现场进行抢险救灾工作，而在诸如高温、强热、辐射、浓烟、地形复杂、障碍物多、化学腐蚀、易燃易爆等恶劣环境下，采用人工操作存在诸多困难甚至难以完成预期任务；抢险救灾人员在高温、易燃易爆的环境中，近距离抢险救灾，存在安全隐患。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于3D摄像头的智能消防车，解决现有人工救火存在不便的不足的问题。本发明利用3D摄像头的特性，基于目标物体的色度信息和深度信息，能对取景范围内的所有障碍物进行一次性综合评估后得到最优行驶路径，和人眼避障具有极大的相似性。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
本发明提供一种基于超声波的智能消防车，包括消防车本体以及安装在消防车本体上的行驶控制模块、3D摄像头、视觉分析模块、寻火模块、泡沫剂箱、灭火头、无线传输模块、控制器，控制器分别与行驶控制模块、3D摄像头、视觉分析模块、寻火模块、灭火头、无线传输模块连接，3D摄像头与视觉分析模块连接，连接灭火头与泡沫剂箱连接；3D摄像头，用于采集消防车本体周围的3D图像，发送给视觉分析模块；视觉分析模块，用于向行驶控制模块请求消防车本体的行驶状态，并根据3D图像信息以及消防车本体的行驶状态对障碍物建模，利用障碍物模型和消防车本体的行驶状态确定行驶调整路径；控制器通过行驶控制模块控制消防车本体的行驶，并根据视觉分析模块的分析结果控制消防车本体进行避障，当寻火模块找到火源时，控制器控制灭火头进行灭火，并通过无线传输模块将3D摄像头拍摄到的火灾实景传输至控制台。
作为本发明的进一步优化方案，摄像头通过升降杆安装在消防车本体上。
作为本发明的进一步优化方案，灭火头通过管道与泡沫剂箱连接。
作为本发明的进一步优化方案，3D图像包括色彩图像和深度图像，视觉分析模块利用色彩图像识别出障碍物轮廓，利用深度图像获取障碍物的距离。
作为本发明的进一步优化方案，视觉分析模块根据消防车本体的行驶状态重新计算障碍物在地球坐标系中的大小和距离以及与消防车本体的相对位置，实现障碍物建模。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：它是无人操作和预防火灾，利用摄像头高效快速的发现火源，并第一时间进行灭火并汇报主控制台。特别是在人无法靠近的危险火场中，可以发挥重要作用。可远程监控智能消防小车所处位置及其完成任务的情况，并且迅速做出反应，从而大大增加消防实际工作效率，减少人民人身以及财产损失，应具有广阔的市场空间。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，且描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
下面对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明提供一种基于超声波的智能消防车，包括消防车本体以及安装在消防车本体上的行驶控制模块、3D摄像头、视觉分析模块、寻火模块、泡沫剂箱、灭火头、无线传输模块、控制器，控制器分别与行驶控制模块、3D摄像头、视觉分析模块、寻火模块、灭火头、无线传输模块连接，3D摄像头与视觉分析模块连接，连接灭火头与泡沫剂箱连接；3D摄像头，用于采集消防车本体周围的3D图像，发送给视觉分析模块；视觉分析模块，用于向行驶控制模块请求消防车本体的行驶状态，并根据3D图像信息以及消防车本体的行驶状态对障碍物建模，利用障碍物模型和消防车本体的行驶状态确定行驶调整路径；控制器通过行驶控制模块控制消防车本体的行驶，并根据视觉分析模块的分析结果控制消防车本体进行避障，当寻火模块找到火源时，控制器控制灭火头进行灭火，并通过无线传输模块将3D摄像头拍摄到的火灾实景传输至控制台。
3D图像包括色彩图像和深度图像，视觉分析模块利用色彩图像识别出障碍物轮廓，利用深度图像获取障碍物的距离。视觉分析模块根据消防车本体的行驶状态重新计算障碍物在地球坐标系中的大小和距离以及与消防车本体的相对位置，实现障碍物建模。
在消防车本体的行驶过程中，首先3D摄像头以一定的频率对消防车本体周围进行摄像，用于对前方障碍物进行3D建模，获取障碍物的位置、形状、大小以及距离信息。3D摄像头可以是基于双可见光摄像头，或者是可见光摄像头+红外激光投射仪。双可见光摄像头测距利用视差原理，处理不同视角下获取的对同一场景的两幅图像，从而恢复出物体的三维几何信息，并测得空间距离。可见光摄像头+红外激光投射仪利用可见光摄像获取图像的色彩信息，利用红外激光投射仪获取同一幅图像的深度信息，可见光摄像头和红外激光投射仪保持对外界图像的帧同步，叠加图像的色彩和深度信息可以重建眼前障碍物的3D图像。无论是哪种原理的3D摄像头，障碍物的信息实时传送到视觉分析模块进行处理。
视觉分析模块的主要功能如下：
1 ) 接收和分析3D摄像头的原始数据，运用图像识别算法识别图片中的所有障碍物，对每个障碍物，解析出障碍物的形状、大小、在图像中的相对位置、和摄像头的距离等信息；
2 ) 向行驶控制模块索取当前行驶状态信息，根据行驶状态信息重新计算1 )中障碍物在地球坐标系中的大小和距离以及相对位置；
3 ) 对2 )中所有障碍物信息运用导航避障算法，得到最优的行驶轨迹调整参数，这些参数包括调整角度和调整最后期限等，将这些参数发送至控制器；
4 ) 控制器收到行驶轨迹调整参数后，重新规划行驶路线；如果视觉分析模块的调整参数均为0，表明此次摄像范围内没有探测到任何障碍物，控制器可根据预设行驶路线继续行驶。
进一步地，灭火头通过管道与泡沫剂箱连接。
当有火灾发生时，控制器通过控制消防车本体进入火灾区，在超声波测距模块、寻火模块的帮助下迅速找到火源，然后控制灭火头进行灭火，同时通过无线传输模块可将火灾实景无线反馈给控制台，使其能够与远程控制台通讯，接收发车与任务指令，为使创新科技应用到实际运作当中去，并投入生产使用，对消防器材行业、保护人民财产、减少人员伤亡都有重要意义。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。