一种消防机器人系统及方法与流程

本公开属于机器人技术领域，具体涉及一种消防机器人系统及方法。

背景技术：

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前隧道/变电站消防安全主要面临不少问题。隧道通常是指建设在城市地下，用于集中敷设电力、通信、广播电视、给水等市政管线的公共隧道。而变电站和隧道都具有空间狭小，内部电气设备布设较为密集，且行动空间有限的特点。在遇见火情时，大型救援消防设备无法驶入或灵活行走至着火点；如果采用定点固定多个消防器材，增加成本的同时，并不利于对火源进行迅速精确的定位，无法将火情消灭于萌芽状态；消防机器人是近些年出现的新型消防器材，通常是在上方设置的轨道上运行。消防机器人在快速前往着火点的过程中，如何保证运行平稳性和安全性，也是一个难题。现有的机械安全防护或电子安全防护，均不能避免因撞击导致的机器人本体或者轨道系统损坏，同时，单级安全防护可靠性较差，如果安全防护机构本身出现故障，也则会给机器人本体运行带来安全隐患。

技术实现要素：

本公开为了解决上述问题，提出了一种消防机器人系统及方法，本公开能够在发生火情时及时预警，通过控制中心数据分析计算，快速定位火源，并控制消防机器人运动至着火点的上方，进行消防作业，将火势遏制在萌芽状态；同时，能够保证机器人高速赶往着火点的过程中的安全，防止机器人本体从轨道上坠落或者与轨道末端发生正面严重撞击；

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种消防机器人系统，包括轨道、消防机器人和控制中心，其中，所述轨道设置于防护区域上部，轨道上可移动运行有至少一个消防机器人，轨道的端部设置有至少三层安全防护机构；

所述控制中心根据隧道内检测数据，判断是否发生火灾，并根据成像信息确定热辐射源，确定着火中心区域，控制距离最近若干消防机器人移动至着火中心区域附近，实现灭火。

上述系统中，利用多个消防机器人的配合，能够在整个监测区域内灵活移动，检测各点的各种数据，实现提前预警，同时能够在发生火情时及时灭火，且能够快速定位火源，利用距离火源最近的消防机器人快速动作，把火势遏制在萌芽状态。同时，在消防机器人动作时，如果着火点靠近轨道端部，还能够在机器人运行过程中，保证机器人不会脱离轨道坠落，发生损坏，保证了整个区域内的电力设备与机器人的安全性。

作为一种可实施的方案，所述消防机器人，包括机器人本体和控制组件，所述机器人本体上设置有用于消防弹喷射的消防弹组件，所述机器人本体上设置有成像设备，所述机器人本体上设置有检测环境参数的环境检测组件，所述控制组件接收环境检测组件采集的环境检测数据。

作为一种可实施的方案，系统还包括辅助系统，所述辅助系统包括沿防护区域内间隔设置的多个自动防火门和控制箱；所述控制箱与控制中心连接，且根据接收的控制指令，控制相应的自动防火门动作。

作为可能的实施方式，自动防火门包括防火门和驱动机构，所述驱动机构驱动所述防火门的上升或下降，还包括设置在预定位置的限位开关。

所述防火门的防火门边框通过固定板嵌入至隧道/防护区域的横截面，所述防火门本体包括左侧门和右侧门；所述左侧门和所述右侧门通过铰链固定于所述防火门边框之上；

所述左侧门和所述右侧门均设有：通过传动齿轮连接所述左侧门和所述右侧门，与电机驱动板相连，用于控制转动的开门电机；用于限制所述防火门极限开启位置的限位开关；设于所述电机驱动板上，用于调节所述开门电机的电机编码器；

与所述电机驱动板相连，用于向所述电机驱动板发送控制指令的防火门控制板；所述控制指令包括开门指令和闭门指令。

所述防火门还包括：

设于所述防火门边缘位置，用于确定所述左侧门或所述右侧门转动位置的位置传感器。

所述防火门还包括：

设于所述左侧门或所述右侧门上，一侧或两侧，用于指示所述防火门运行状态的状态指示灯。

所述防火门还包括：

设于所述防火门控制板和控制箱之间，用于实现网口数据和串口数据之间协议转换的串口服务器。

所述控制箱包括：

用于保护电路的断路器；

用于避免尖峰电流或尖峰电压干扰的浪涌保护器；

所述控制箱还包括：

用于实现消防机器人与所述防火门之间无线通信的无线网桥；

用于连接所述无线网桥和所述串口服务器的交换机。

作为可能的实施方式，所述防护区域内沿途布置多个灾情传感器；所述灾情传感器，包括但不限于温度、烟雾、火焰传感器中的一种或多种，探测数据可通过最近的控制箱，上传到控制中心。

作为可能的实施方式，所述消防弹组件包括消防弹、喷射机构和控制开关，所述消防弹的喷射受控制开关控制，所述喷射机构通过转动机构设置在机器人本体上，通过控制转动机构的运动，控制喷射机构的喷射角度。

作为可能的实施方式，所述消防机器人本身也可以作为检测机器人进行使用。

作为可能的实施方式，所述检测组件为温度检测组件，具体包括若干温度检测探头。

作为可能的实施方式，所述检测组件为烟雾检测组件，具体包括若干烟雾检测探头。

作为可能的实施方式，所述检测组件为气体检测组件，具体包括若干气体检测探头。

气体检测探头包括但不限于o2、co、h2s、可燃气体检测探头，且检测探头的种类可以一样，也可以不一样。

作为可能的实施方式，所述检测组件包括多个传感器探头，所述传感器探头包含气体、温度和烟雾传感器探头的至少一种。

上述各类检测探头可以通过固定件设置于消防机器人本体上，对消防机器人本体周围环境中的气体含量实时监测。也可以间隔设置在防护区域内部。

作为可能的实施方式，所述图像采集设备包括吊舱和成像设备，所述吊舱带动成像设备进行旋转。

作为可能的实施方式，所述成像设备包括但不限于红外成像仪、紫外成像仪及可见光相机中的一个或多个。

作为可能的实施方式，所述消防机器人本体上设置有定位器。

作为可能的实施方式，所述防护区域内或轨道沿途设置有多个位置标签，以帮助机器人进行位置定位和火灾位置定位。

作为可能的实施方式，所述消防机器人本体的行走机构包括驱动机构、传动机构和对称设置的转向臂，所述转向臂内侧设置有多组压紧导向轮，所述驱动机构通过传动机构驱动所述压紧导向轮，且所述压紧导向轮与轨道相配合，能够沿所述轨道运动；

所述行走机构包括两套，分别设置于所述消防机器人本体的前后端。

作为可能的实施方式，所述消防机器人本体上还设置有超声避障组件，具体包括在消防机器人本体周围安装的若干超声波雷达和红外线热释电传感器。

作为可选择的实施方式，安全防护机构包括软防护单元、硬防护单元和机械防护单元，其中：

所述软防护单元，包括设置在第一区域处的若干位置标签，当消防机器人运行至第一区域范围时，安装在机器人本体上的位置检测模块读到位置标签后，发送信号给所述控制组件；

或/和，设置在第一区域处的传感器，被配置为当机器人运行至当前位置时，发送信号给所述控制组件；

所述控制组件接收到上述任一信号后，控制机器人本体的行走机构停止运行；

所述硬防护单元，被配置为在机器人本体到达第二区域时，控制机器人本体的供电系统的断开；

所述机械防护单元，包括设置于轨道末端的吸能装置，减速装置和防护机构，被配置为机器人到达第三区域时，所述机械防护单元能够降低机器人速度，对机器人本体形成阻挡并吸收因撞击产生的能量；

所述第一区域、第二区域和第三区域在轨道末端的前方、沿轨道末端方向顺序排布。

上述方案中，利用软防护、硬防护和机械防护三种模式相结合，能够保证机器人在某种防护方式不可靠时，另外的防护方式能够起作用，同时，通过对三种防护模式的设置点的合理分布，形成防护优先级，保证优先启动软防护，即控制逻辑上限制机器人继续向前(即轨道末端方向)运行，在软防护不起作用后，再优先利用断开电源的方式阻止机器人继续向前运行，在硬防护发生作用，但还存在一定的惯性因素时，减速装置能够降低机器人运动速度，最终利用机械阻挡方式阻挡机器人超出轨道末端，吸能装置吸收因撞击产生的能量，最大限度的保证了机器人本体不受到严重的破坏，也杜绝了机器人坠落事故的发生。

另一方面，软防护包括位置检测和传感器两种模块，能够保证双重软防护，更优选利用软防护直接进行防护，保证机器人本体最大限度的不受到硬件上的损坏。

作为一种可实现的技术方案，所述位置检测模块为rfid模块。

rfid模块安装在机器人本体上，当消防机器人运行至位置标签时，所述控制组件接收rfid模块的信息，通过防护逻辑的控制，使机器人本体行走机构停止运行。

作为进一步的限定，所述第一区域内设置有多个位置标签点，每个标签点均能被rfid模块读取。当控制组件接收到任一rfid模块反馈的信号后，都会启动防护逻辑控制环节。

通过上述方案，能够解决rfid通讯容易受现场环境干扰的问题，保证检测的正确性。

作为一种可实施方案，所述传感器包括反光板和光电传感器，反光板也固定在第一区域，比位置检测模块所在的防护点更靠近轨道末端，光电传感器设置于机器人本体上，当光电传感器探测到反光板信息，会发送信号到控制组件，启动防护逻辑控制环节。

作为另一种可实施方案，所述传感器包括反光板和光电传感器。

当两种软安全防护方式同时存在时，能够形成双重保护，同时，两种软安全防护方式同时存在时，根据设置的位置，也能够有优先级。

作为一种可实施的方案，所述硬安全防护单元为安全防护开关，所述安全防护开关在机器人本体运动至第二区域时，断开机器人的电源组件。

作为一种可实施的方案，所述机械安全防护单元为挡板或挡块。

基于上述系统的作业方法，对火灾环境因素进行检测，将检测数据实时上报控制中心，控制中心对各消防机器人上报的检测数据进行分析，当发现检测数据异常时立刻报警并通过启动消防辅助系统，命令异常数据对应的区域两侧自动防火门关闭，对疑似火灾区域进行封闭，调控临近的若干消防机器人运动至疑似火灾区域，对疑似火灾区域进行温度判断，认为温度最高处为着火中心区域，在着火中心区域喷射消防弹。

具体的，控制中心接收消防机器人环境检测组件、火源检测组件的检测数据，接收成像设备采集的图像或温度信息，接收灾情传感器的探测数据。所述数据均与轨道位置标签或防护区域内的典型地理信息标记绑定。显而易见的是，控制中心接收到上述数据后，也能获得数据的精确位置信息。

如果消防机器人巡视过程当中首先发现整个防护区域内某区域数据异常，会增加对该区域的巡视次数。通过多次巡查，增加数据探测次数，排除个别传感器误报等干扰。若该区域持续数据异常，控制中心火情分析模块将该区域列为疑似火灾区域。

如果某灾情传感器上报的数据异常，控制中心控制疑似火灾区域两侧自动防火门关闭，并控制临近的消防机器人运动至疑似火灾区域，对疑似火灾区域进行检测，若机器人上报的探测数据仍然异常，控制中心火情分析模块将该区域列为疑似火灾区域。

疑似火灾区域确定后，消防机器人加大疑似火灾区域巡查次数。控制中心火源定位模块可参考成像设备采集的图像信息以及火源检测组件数据，确定着火中心区域。经确认后，可控制消防机器人喷射消防弹。

作为可能的实施方式，调控临近的消防机器人运动至疑似火灾区域时，待消防机器人检测到临近自动防火门后，将所述自动防火门打开一定角度，使消防机器人通过后再度关闭自动防火门。

作为可能的实施方式，调控时从疑似火灾区域两侧各调度一消防机器人。能够实现从两侧同时进行灭火，进一步保证了快速性。

作为可能的实施方式，控制中心将火源与消防机器人的相对位置信息进行对比，控制对应的消防机器人运行于火源上方，进行灭火工作。

作为可能的实施方式，检测组件对防护区域中的气体含量进行检测，火源检测组件对火焰光的频带进行检测，控制中心接收上述检测数据，并放大及进行数据处理，判断着火中心区域；成像设备在火源位置采集到的数据上传至机器人本体，机器人运用图像辅助定位技术对图像定位后的火焰图像与红外图像中心进行数据转换，形成火焰图像坐标。

同时，如果着火范围已经覆盖上方的消防机器人的运行轨道，控制消防机器人运行至运行轨道未被覆盖区域，调整转动机构，改变喷射机构的角度，使其朝向着火中心区域消防弹喷射。

当然，上述过程可以作为一次灭火，一次灭火后，继续进行巡检，如果发现依旧存在温度超过设定阈值的区域，调度临近消防机器人运行至相应位置，进行二次灭火。

基于上述系统的消防弹控制方法，包括以下步骤：

接收到灭火指令后，获取现场环境数值；

判断所述现场环境数值是否超过对应的阈值；

若是，判断所述消防弹的手动开关是否开启；

若所述消防弹的手动开关开启，引爆所述消防弹。

作为进一步的限定，当所述现场环境数值超过对应的阈值时，还包括：

点亮警示灯，以警示操作人员所述消防弹即将引爆。

作为进一步的限定，所述现场环境数值包括烟雾浓度、温度和湿度。

作为进一步的限定，判断所述现场环境数值是否超过对应的阈值包括：

判断所述烟雾浓度是否超过第一阈值，得到第一判断结果；

判断所述温度是否超过第二阈值，得到第二判断结果；

判断所述湿度是否小于第三阈值，得到第三判断结果；

当所述第一判断结果、所述第二判断结果和所述第三判断结果中任意一个为是时，执行判断所述消防弹的手动开关是否开启的步骤。

基于上述系统的防火门控制方法，包括以下步骤：

当检测机器人距离所述防火门预设距离时，通过无线网桥发送开启指令至控制箱；

所述控制箱收到所述开启指令后，经过交换机转发至串口服务器，然后下发至防火门控制板；其中，所述串口服务器将所述开启指令由网络信号转换至接口信号；

所述防火门控制板根据所述开门指令，利用开门电机和电机编码器打开左侧门和右侧门；

在位置传感器检测到所述左侧门和所述右侧门到位后，将到位信息经过防火门控制板、串口服务器、交换器、控制箱和无线网桥返回至所述检测机器人；

所述检测机器人接收到所述到位信息后，通过所述防火门，并通过无线网桥发送闭门指令，以关闭所述防火门。

在防火门控制前或者定期对防火门进行自检，自检方法包括：

防火门上电后，防火门控制板发送开启指令；所述防火门包括第一侧门和第二从侧门；

所述防火门接收到所述开启指令后，所述第一侧门打开第一预设角度后，返回第一打开时间；

所述第一侧门打开后，所述第二侧门打开第二预设角度，并返回第二打开时间；

当所述第一侧门和所述第二侧门均打开后，所述防火门控制板延时预设时间发送关闭指令；

所述第二侧门闭合所述第二预设角度，并返回第一关闭时间；

所述第一侧门闭合所述第一预设角度，并返回第二关闭时间；

若所述第一打开时间、所述第二打开时间、所述第一关闭时间和所述第二关闭时间中任意一个超出相应的预设时间阈值，则所述防火门存在故障。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开创新性提出了多传感器数据融合的火灾信号检测方法，研制了一种消防机器人，实现了在隧道/综合管廊/变电站等复杂区域内快速、灵活、平稳移动，检测各点的各种数据，实现提前预警。针对复杂区域环境，提出了火灾空间位置坐标精确定位方法，攻克了无法对火焰位置精度定位的难题，实现了火焰的快速准备定位。

本公开提出了一种多元异构消防联动控制方法，研制智能消防机器人预警灭火系统，通过各种火灾信号综合分析处理，实现机器人消防联动，克服了处置手段有限、消防效果无法有效及时评估的难题；不仅实现了对复杂区域一定范围内的火情的实时监控，并且对整个复杂区域的火情监控环境进行实时监控，完全实现自动监控报警，避免了人员进行巡检，同时提高了人员的安全性。在着火时关闭着火区域两侧自动防火门，对疑似火灾区域进行封闭，防止火势的蔓延，同时调控临近的消防机器人运动至疑似火灾区域，对疑似火灾区域进行温度判断，认为温度最高处为着火中心区域，在火灾中心区域喷射消防弹，将火情遏制在萌芽阶段。

本公开提出了一种消防机器人消防弹异常控制信号硬件隔离技术，研制了控制链路硬件隔离装置，有效切断异常信号传输路径，提高了控制系统可靠性和安全性；设计了一种基于多传感器融合的消防机器人消防弹异常控制信号判断方法，有效避免了单因子异常引起的误动作。

本公开利用消防机器人，能够在整个防护区域内灵活移动，检测各点的各种数据，实现提前预警，同时使用各种检测设备对气体、温度、烟雾、火焰等多种火灾信号进行采集，将各种火灾信号进行分析处理从而能在短时间内精确定位火灾位置、控制中心对消防机器人进行联动，解决了防护区域内的火灾漏报、误报及火源位置无法第一时间确定的难题。

本公开提出了一种轨道机器人主动式多级缓冲防护技术，融合了机器人本体控制系统、多种传感技术、近场通讯技术，在消防机器人运行过程中，利用多级防护机构，能够保证机器人在某种防护方式不可靠时，另外的防护方式能够起作用，同时，通过对多重防护模式的设置点的合理分布，形成防护优先级，最大限度的保证了机器人本体不受到严重的撞击和破坏，杜绝了消防机器人坠落事故的发生，造成机器人损毁、火情延误情况的出现。同时，构建了轨道末端布置减速装置和吸能装置以及防护装置，保护机器人自身安全。

本公开提出了一种快速响应消防机器人安全通行的防火门开合控制方法，克服了传统防火门开关繁琐、智能化不足的缺点，保障了消防机器人运行安全和火情隔离。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1是本实施例的消防机器人结构图；

图2是本实施例的消防机器人内部组件分布图；

图3是本实施例的消防机器人运动控制及定位组件；

图4是本实施例的综合安全控制机器人系统框图；

图5是本实施例的运动控制及定位组件示意图；

图6是本实施例的安全防护机构布置图；

图7是本实施例的自动防火门控制系统示意图；

图8是本实施例的防火门的结构示意图；

图9是本实施例的防火门的俯视结构示意图；

图10是本实施例的消防弹控制流程图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

下述实施例，以隧道为防护区域为例进行描述。但在其他实施例中，防护区域并不仅限于此，还可以是变电站、公共轨道交通等。

如图1所示，一种消防机器人系统，包括在轨道上运行的至少一个消防机器人、辅助系统及控制中心。

其中，轨道上间隔设置多个位置标签。且可设置一台或者多台消防机器人。消防机器人上设置有吊舱和成像设备，吊舱和成像设备存在物理连接。吊舱带动成像设备旋转。成像设备采集的图像或温度信息能够传输到控制中心。消防机器人上设置有转动机构和消防弹组件。消防弹组件通过转动机构安装在消防机器人上。所述转动机构的运动，能够调整消防弹组件角度。消防机器人上设置有控制组件、环境检测组件、火源检测组件、电源组件、超声避障组件、通讯组件、驱动组件和位置检测组件。

系统还包括辅助系统和灾情传感器，辅助系统安装在隧道内部，具体包括沿隧道内间隔设置的多个自动防火门和控制箱。控制中心连接控制箱，控制箱连接各个消防机器人和自动防火门。控制中心能够控制消防机器人和自动防火门。灾情传感器在隧道内沿途布置。控制中心接收消防机器人环境检测组件、火源检测组件的检测数据，接收成像设备采集的图像或温度信息，接收灾情传感器的探测数据。控制中心火源分析模块通过数据对比，确认疑似火灾区域。疑似火灾区域确定后，消防机器人加大疑似火灾区域巡查次数。控制中心火源定位模块可参考成像设备采集的图像信息以及火源检测组件数据，确定着火中心区域，控制消防机器人喷射消防弹。

具体的，消防机器人包含消防机器人本体，本体上设置有运动控制组件，驱动组件、环境检测组件、火源检测组件、电源组件、超声避障组件、通讯组件、位置检测组件和消防弹组件。

当然，在其他实施例中，环境检测组件和火源检测组件可以只设置一组或多组，在其他实施例中，上述组件还可以设置在隧道内，可以沿隧道区域间隔设置。

驱动组件1包含压紧导向轮组1-1、摩擦驱动轮1-2、转向臂1-3、传动齿轮组1-4及伺服电机1-5组成。转向臂1-3有两个，对称相对设置，每个内侧设置有压紧导向轮组1-1，驱动机构(在本实施例中伺服电机1-5)通过传动机构(在本实施例中为传动齿轮组1-4)驱动压紧导向轮组1-1，且压紧导向轮组1-1与轨道相配合，能够沿所述轨道运动。

环境检测组件2由温度、湿度探测一体化传感器或/和烟雾检测探头，实现实时准确监测环境中的烟雾含量。

通讯组件3包含无线网桥和交换机。无线网桥和交换机存在物理连接并能够通过控制箱，和控制中心建立通讯。

电源组件4包含锂电池组、电池管理控制板及充电模块，电池管理控制板与锂电池组连接，可对各电池进行实时监控，充电模块被配置为判断电池容量并及时对电池进行充电操作。

超声避障组件5包含在机器人前后安装的两组超声波雷达和红外线热释电传感器。

通讯控制组件6包含工控机、控制板卡组成。工控机、控制板卡均与交换机连接，用于消防机器人和控制中心的通信。

消防弹组件7包含消防弹、控制开关及安装固定支架，控制开关控制消防弹的引爆，安装固定支架用于安装消防弹。

火源检测组件8包含多自由度旋转的红外成像仪、紫外成像仪及火焰探测器。

位置检测组件9包含位置检测和传感器两种模块，能够读取轨道上的位置标签和反光板信息。

发生火灾时，会产生温度、烟雾、火焰、气体等多种火灾信号。环境检测组件对隧道中的气体含量进行检测，并对检测的数据进行分析上报。火源检测组件中的火焰探测器对火焰光的频带进行检测、放大及数据处理判断火源位置。红外成像仪、紫外成像仪及可见光相机在火源位置采集到的数据上传至机器人本体，机器人运用图像辅助定位技术对图像定位后的火焰图像与红外图像中心进行数据转换，形成火焰图像坐标。

辅助系统包含自动防火门和控制箱。具体的：

自动防火门总成包含伺服电机、防火门、传动齿轮及限位开关，伺服电机通过传动齿轮驱动转轴转动，进而驱动防火门的开合，限位开关可以有多个设置于设定位置，控制防火门的开合大小。

消防机器人通过运动控制及定位组件1实现消防机器人的驱动、运动导向、速度控制及本体位置定位。运动控制及定位组件1布置于机器人本体的前后两侧，双驱方式为消防机器人提供了强劲的驱动力，使消防机器人能良好适应隧道及综合管廊复杂多变的空间环境。

如图5所示，运动控制及定位组件1中的压紧导向轮组含1-1有压紧弹簧，实现了滚轮组对轨道的多维度弹性限位，定位组件包含3个独立的硅胶抱紧轮2-2，其中位于两侧的抱紧轮安装在固定块2-5上，固定块分别安装有弹簧2-1，固定块通过销轴2-3与支撑架2-6通过开口销2-4进行固定。两侧的抱紧轮通过弹簧的压力，实现了对轨道的抱紧，从而提高了消防机器人运动时的稳定性。消防机器人采用锂电池作为动力源，电源组件对电池的电压、电流、容量及行驶里程等实时状态信息进行监控分析，通过电池管理相关模块控制智能消防机器人自主充电工作。

辅助系统包含自动防火门和控制箱。多台联动消防机器人、辅助系统及控制中心构成了一套隧道及综合管廊智能消防系统。

消防机器人运用温湿度检测组件、烟雾监测组件、气体检测组件及火源检测组件对火灾环境因素进行检测，将检测数据实时上报控制中心，控制中心对机器人上报的检测数据进行分析，当发现检测数据异常时立刻报警并通过启动辅助系统，通过控制箱总成内的通讯模块与自动防火门总成建立联系，命令自动防火门处于关闭工作状态，对疑似火灾区域进行封闭。充电箱总成对自动防火门总成中的电机等功能元件提供电力支持。充电箱总成、控制箱总成及自动防火门总成通过各自的通信模块互相建立联系及控制。

控制中心控制两台消防机器人运动至疑似火灾区域两侧，消防机器人上超声避障组件5判断自动防火门状态，控制中心与自动防火门总成联动，消防机器人通过自动防火门进入火灾区域，随即自动防火门再次闭合。

两台消防机器人根据各监控组件实时数据进行分析，快速寻找火源位置。一台消防机器人确认火灾位置时通过火源检测组件实现对火源中心位置的精准定位，消防机器人运行至火源精准位置打开消防弹组件7进行灭火操作。另外一台消防机器人根据灭火情况停靠在火源区域保持待命状态，准备进行灭火操作。

火源检测组件将红外传感信息、紫外传感信息、可见光图像信息等数据进行收集，若发生意外火情，火源检测组件将燃烧物在燃烧时所释放出的大量辐射线为目标，运用火焰探测器内置有热敏器件对火焰光的频带进行检测、放大及数据处理判断火源位置。红外成像仪、紫外成像仪及可见光相机在火源位置采集到的数据上传至消防机器人，消防机器人运用图像辅助定位技术对图像定位后的火焰图像与红外图像中心进行数据转换，形成火焰图像坐标进行定位。根据火源坐标位置，消防机器人通过运动控制组件6及驱动组件1及通讯控制组件3将消防机器人运行于火源上方，消防机器人上传位置信息，控制中心接收信息，给予电控消防弹组件7电信号命令进行灭火工作。

在其他实施例中，消防弹组件7可以通过转动机构设置在消防机器人上，通过控制转动机构(例如云台或多自由度机械臂)的运动，控制消防弹机构向着火中心区域消防弹喷射的角度。

当着火范围较大，着火中心区域正上方的运行轨道已经不适合消防机器人停靠时，可以控制消防机器人运行至轨道未被影响的区域，调整转动机构的转动，改变消防弹机构的角度，使其朝向着火中心区域，并控制消防弹喷射。

当然，上述过程可以作为一次灭火，一次灭火后，继续进行巡检，通过检测周围环境，如果发现依旧存在温度过高，则认为依旧存在火源，调度临近消防机器人运行至相应位置，重复上述过程进行二次灭火。

这样的设计能够适合综合管廊错综复杂的环境，也能够克服消防机器人每次携带的消防弹数量有限的问题，利用火焰图像与红外图像中心确定着火中心区域，将消防弹投放至着火中心区域，保证灭火的可靠性。

同时，可以设置多次巡检多次灭火，保证灭火效果。

在消防机器人运动的过程中，为保证运动至轨道端部或边缘时，消防机器人的安全，如图6所示，在轨道端部或边缘设置多重防护机构。

第一级为软防护。而在本实施例中，软防护包含两个部分：

第一部分为rfid防护。rfid防护原理为将轨道末端的rfid点标记为防护点，并输入到控制组件上位机软件。消防机器人自动运行到该防护点时，通过逻辑限制，将不能朝轨道末端方向继续运行。

考虑到rfid通讯容易受现场环境干扰，在本实施例中，采用的防护点优选但不限于3个，这3只rfid卡采用同样的标记方式，只要机器人rfid读卡装置能读到3个rfid中的任意一个，将启用防护逻辑。

当然，在其他实施例中，rfid的个数可以进行变更。

且在图6中，rfid是呈直线排布，在其他实施例中，可以改成其他模式排布，如三角形状或随机设置。

第二部分为光电传感器，通过现场布置图2所示的位置关系可知，光电传感器反光板固定位置比rfid点更靠近轨道末端。通过图1可知，该光电传感器接入控制组件中的下位机。若光电传感器探测到反光板信息，会发送信号到下位机，进而启动下位机防护逻辑。显而易见的是，光电防护只有在rfid防护失效的情况下才会发生。

上述方案中，能够形成双重软防护，更优选利用软启动直接进行防护，保证消防机器人最大限度的不受到硬件上的损坏。

第二级为硬防护。其硬防护作用于消防机器人本体硬件，通常作用于电源组件。当消防机器人运动到防护点时，防护点触发安装在消防机器人的防护开关，防护开关将防护信息传递到机器人的电源组件。消防机器人的电源组件接收到防护信息后，会将整个消防机器人断电。为提高可靠性，该防护开关优选但不限于机械式防护开关，断开电源组件的机构优选但不限制于断路器或者继电器类。

第三级为机械防护。该级通过安装在轨道末端的防护装置，防止消防机器人从轨道末端坠落。若消防机器人运动到轨道末端，消防机器人已经断电，速度已经比较低或者趋近停止。在本实施例中，减速装置为摩擦带，能够降低消防机器人运动速度。防护装置为挡块，挡块的大小和设置位置能够限制消防机器人行走机构，挡块在消防机器人速度已经降低的时候，能够阻挡消防机器人行走机构，保证即使机器人撞击到轨道末端，消防机器人以及轨道不易发生损坏。

吸能装置为缓冲件，如橡胶、弹性件、棉层或海绵等。

通过对三种防护模式的设置点的合理分布，即软防护方式的作用位置在硬件防护的作用位置之前，硬件防护的作用位置在机械防护的作用位置之前，机械防护的作用位置在轨道末端出，能够形成防护优先级，保证优先启动软启动，即控制逻辑上限制消防机器人继续向前(即轨道末端方向)运行，在软启动不起作用后，再优先利用断开电源的方式阻止消防机器人继续向前运行，在硬防护发生作用，但还存在一定的惯性因素时，利用机械阻挡方式阻挡消防机器人超出轨道末端，最大限度的保证了消防机器人本体不受到严重的撞击和破坏，杜绝了消防机器人坠落事故的发生。

在本实施例中，轨道末端与硬件防护距离应不低于800mm，硬件安全防护与光电防护距离不低于500mm，光电防护与rfid间距以及rfid彼此间距离不低于400mm。

在其他实施例的部署过程中，应根据消防机器人最高运行速度、制动性以及轨道现场实际情况，适当调整上述距离。

在部分实施例中，如图7所示，自动防火门具有控制系统，可以是由中央处理器以及外围的相应通讯控制模块所组成。它包括中央处理模块，与之连接的电机驱动模块、火情探测模块、电源模块、报警模块、通讯模块、开关模块和防火门定位模块等。中央处理器模块连接can接口模块，rs485接口模块，io接口模块等。

本实施例中的火情探测模块可以设置在防火门两侧。

中央处理器模块优选但不限于单片机，中央处理模块优选但不限于通过can接口和电机驱动模块连接。优选但不限于通过rs485接口和火情探测模块进行连接，火情探测模块包括烟雾浓度检测传感器，温湿度检测传感器，红光火焰探测传感器，紫光火焰传感器。防火门定位模块、报警模块以及开关模块通过io模块和中央处理模块进行连接，io模块采用光电隔离，提高了安全性，防火门定位模块采用激光传感器和角度传感器对防火门的位置进行精确检测，能够在出现火情后进行准确的动作。

火情探测模块检测到有火情，通过通讯接口传送到中央处理器，中央处理器接受到火情信号后通过控制电机驱动模块，通讯模块，报警模块，防火门定位模块，完成防火门的关闭并把火情信息发送到控制中心。通过控制中心调动消防机器人进行的灭火操作。同时在消防机器人达到后能够自动检测到并打开防火门让消防机器人通过，并在消防机器人通过后关闭防火门。

手动开关模块为最高优先级，当有操作人员被困到火情现场需要逃离时，手动按下开门开关后，防火门将被释放，人员推开防火门即可逃离。在人员离开后，防火门会再次自动关闭。防止火情蔓延。

如图8和图9所示，防火门通过防火门左侧固定支架401和防火门右侧固定支架410嵌入安装在隧道墙体的横截面上，每套防火门的门扇由左侧门403和右侧门408构成，防火门的左、右侧门分别通过铰链固定在防火门的门框上。左侧门403、右侧门408分别通过转动轴和传动齿轮连接左开门电机413、右开门电机414。左开门电机413控制左侧门的打开和关闭，右开门电机414控制右侧门的打开和关闭。

所述左开门电机413上通过齿轮接有左开门电机编码器415、左侧门位置传感器417和左侧门限位开关419。左侧门电机编码器415采用的是增量式的编码方式，它是一种将旋转位移转换成一串数字脉冲信号的旋转式传感器，这些脉冲能用来控制角位移，从而能精确的控制防火门的左侧门403的打开角度和打开速度。左侧门位置传感器417为防火门左侧门提供初始零位。左侧门限位开关419，用来限制防火门左侧门的最大打开角度，避免因为系统异常造成左开门电机413堵转甚至损坏。

所述右开门电机414上通过齿轮接有右开门电机编码器416、右侧门位置传感器418和右侧门限位开关420。右侧门电机编码器416采用的是增量式的编码方式，能精确的控制防火门右侧门的打开角度和打开速度。右侧门位置传感器418为防火门右侧门提供初始零位。右侧门限位开关420，用来限制防火门右侧门的最大打开角度，避免因为系统异常造成右开门电机414堵转甚至损坏。

左侧电机驱动板411、右侧电机驱动板412分别用来驱动左开门电机413、右开门电机414。

串口服务器402通过网线与外部控制箱3进行通信，将网络信号转换成rs232信号，然后接到防火门控制板409上，由防火门控制板409解析协议指令完成对防火门的控制。

防火门控制板409接收到经过串口服务器402信息后，进行复杂的逻辑运算处理，根据解析后的命令来控制防火的打开或者关闭。

当消防机器人距离隧道防火门预设距离时，通过无线网桥发送开启指令至控制箱；

控制箱收到开启指令后，经过交换机转发至串口服务器，然后下发至防火门控制板；

防火门控制板根据开门指令，利用开门电机和电机编码器打开左侧门和右侧门；

在位置传感器检测到左侧门和右侧门到位后，将到位信息经过防火门控制板、串口服务器、交换器、控制箱和无线网桥返回至消防机器人；

消防机器人接收到到位信息后，通过防火门，并通过无线网桥发送闭门指令，以关闭防火门。

本实施例旨在描述消防机器人与防火门之间的信息交互过程，在此对于预设距离、接口类型等均不作限定。

还提供一种防火门的自检方法，基于实施例所述的防火门，具体技术方案如下：

s101：防火门上电后，防火门控制板发送开启指令；防火门包括第一侧门和第二从侧门；

s102：防火门接收到开启指令后，第一侧门打开第一预设角度后，返回第一打开时间；

s103：第一侧门打开后，第二侧门打开第二预设角度，并返回第二打开时间；

s104：当第一侧门和第二侧门均打开后，防火门控制板延时预设时间发送关闭指令；

s105：第二侧门闭合第二预设角度，并返回第一关闭时间；

s106：第一侧门闭合第一预设角度，并返回第二关闭时间；

s107：若第一打开时间、第二打开时间、第一关闭时间和第二关闭时间中任意一个超出相应的预设时间阈值，则防火门存在故障。

需要说明的是，无论哪个侧门开启失败或开启较慢，其相应打开时间均超过预设时间阈值。上文所述的自检过程中，由于通常左侧门和右侧门的门缝处可能设计成阻火式，即某一个侧门的内侧边缘会延伸一段距离，使得开门过程中，只能先打开另一侧门，同时在闭门过程中，必须先闭合此侧门。所谓内侧边缘，指的是沿侧门关闭方向为内侧。因此自检过程中，先开第一侧门，再开第二侧门，然后先关闭第二侧门，在关闭第二侧门。也即是说，第二侧门的内存边缘存在片状突起。当然，无论是左侧门还是右侧门设计片状突起均可以提高阻火的效果。

此外，第一预设角度和第二预设角度可以相同，也可以不同，在此不作具体限定。

如图10所示，在消防弹的控制中，具体控制方法包括：

s101：接收到灭火指令后，获取现场环境数值；

灭火指令通常来源于报警装置，或者消防机器人。当灭火指令来源于消防机器人时，需要先用通讯模块将控制器利与消防机器人相连，这样控制器接收到灭火指令后，先获取现场环境数值。

这里的现场环境数值指的是对应环境中的环境数值，容易理解的是，对于火灾的监控范围较广，而火情通常存在初步发生地点，并非直接覆盖所有火情监控区域。同样的，灭火指令中应包括火情发生地点以及火情的当前状况，例如实时温度、火情覆盖范围等等，而现场环境数值指的就是在检测到火情后的第一发现时间内的周围现场的环境数值，该环境数值包括但不限于烟雾浓度、温度和湿度等，当然还可以为其他数值，例如火灾覆盖面积与火灾覆延速度(需要借助摄像头以及相应的处理模块计算)等等。

获取现场环境数值主要指的是控制器获取外设传感器的探测数值，外设传感器可以包括烟雾传感器以及温湿度传感器等等，当然还可以为其他与防火相关的传感器，在此不作限定。

s102：判断所述现场环境数值是否超过对应的阈值；若是，进入s103；

本步骤需要判断现场环境数值是否超过对应的阈值，由步骤s101可知，现场环境数值并非一个单一的数值，而是若干环境测量值，则需要逐个判断每个环境测量值。

优选的，本步骤可以采用如下方式判断：

判断所述烟雾浓度是否超过第一阈值，得到第一判断结果；

判断所述温度是否超过第二阈值，得到第二判断结果；

判断所述湿度是否小于第三阈值，得到第三判断结果；

当所述第一判断结果、所述第二判断结果和所述第三判断结果中任意一个为是时，执行s103。

在此对于第一阈值、第二阈值和第三阈值的具体数值不作限定，应由本领域技术人员根据实际应用环境等进行设定。而只要存在任意一种数值超过对应的阈值，则说明可能存在火灾。因此，容易理解的是，上述三个判断过程并无严格的执行顺序，甚至可以同时执行。

此外，若现场环境数值没有超过对应的阈值时，此时认为灭火指令可能有误。此时可以上报控制中心作进一步关于灭火指令的确认等。

s103：判断所述消防弹的手动开关是否开启；若是，进入s104；

在s102中确定的确存在异常的现场环境数值时，本步骤则判断消防弹的手动开关是否开启。消防弹的手动开关用于手动启动消防弹，若是在火灾自动检测系统中，必须保证消防弹的手动开关为闭合状态时，才能自动释放消防弹。因此本步骤需要检测消防弹的手动开关是否开启。

当然，若是消防弹的手动开关并非开启，则可以通知消防机器人或者相关人员闭合手动开关。

当本申请应用于与消防机器人，若消防机器人全自动值守模式，可使得手动开关保持闭合状态，以实现以消防机器人为主体完成的灭火作业。若消防机器人处于非全自动值守模式，可以使手动开关保持断开状态。

s104：引爆所述消防弹。

当确认消防弹的手动开关开启时，引爆该消防弹。通常通过消防弹温控装置引爆消防弹玻璃球，此后消防弹成功进行灭火作业。

本申请实施例在接收到灭火指令后，并不直接引爆消防弹，而是先获取现场环境数值，以确定现场环境是否真的发生火灾，若根据现场环境数值的确判断有火灾发生，此时判断消防弹的手动开关是否开启，一旦手动开关开启，再引爆消防弹。保证了在环境未异常时由于误判导致的灭火指令造成消防弹引爆而带来的损失，具有高可靠性，可以有效防止误动作。

基于上述实施例，作为优选的实施例，当所述现场环境数值超过对应的阈值时，还包括：

点亮警示灯，以警示操作人员所述消防弹即将引爆。

现有消防应用中，消防弹通常由消防机器人控制引爆。而在消防机器人的生产过程中，需要反复进行试验、测试，以保证可以及时准确的引爆消防弹。但是在调试过程中因传感器误报导致消防弹意外引爆，会对现场人员造成危害。因此可以利用警示灯，在消防弹即将引爆时点亮，提示操作人员消防弹即将引爆。

本实施例中，点亮警示灯这一步骤是在确认现场环境数值超过对应的阈值后执行，当然还可以在上一实施例中的步骤s103执行完毕后确认消防弹的手动开关开启后执行，此时，本申请所提供的一种隧道中消防弹的控制方法可以如下：

s201：接收到灭火指令后，获取现场环境数值；

s202：判断所述现场环境数值是否超过对应的阈值；若是，进入步骤s203；

s203：判断所述消防弹的手动开关是否开启；若是，进入步骤s204；

s204：点亮点亮警示灯，以警示操作人员所述消防弹即将引爆；

s205：引爆所述消防弹。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。