一种电力隧道消防机器人灭火调度方法及系统与流程

本公开涉及机器人调度控制相关技术领域，具体的说，是涉及一种电力隧道消防机器人灭火调度方法及系统。

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，并不必然构成在先技术。

电力隧道就像是一座城市的大动脉，将电能源源不断的输送到千家万户。电力隧道的安全是整座城市正常运转的前提保障。

近年来，电力隧道内部由于线路老化、施工工艺不达标等原因，隧道内部起火现象时有发生。由于受制于隧道内部结构，空间密闭等特点，一旦发生火灾，人员很难进入施救。虽然部分隧道内安装有消防灭火装置，但都采用固定安装方式，发生火灾时无法实现精确灭火。为解决此问题，将财产损失降低到最小，电力隧道消防机器人应运而生，如何快速高效的调度消防机器人执行灭火工作，是一个需要解决的问题。

技术实现要素：

本公开为了解决上述问题，提出了一种电力隧道消防机器人灭火调度方法及系统，能够对电力隧道内部的火源进行准确判断，实现快速高效灭火，避免人员伤害，将财产损失降低到最小，从而保障电力设备的安全运行。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一个或多个实施例提供了一种电力隧道消防机器人灭火调度方法，包括如下步骤：

获取隧道环境状态数据，根据隧道环境状态数据采用横向数据拟合和纵向数据拟合方法预判疑似火源位置和强度；

调度视频机器人在安全距离内靠近疑似火源位置，通过视频机器人采集的数据判断火情的发展阶段，判断是否需要进入消防灭火处理；

根据确定火情的发展阶段，根据火势强弱，对周围的消防机器人进行统一调度，生成对应消防机器人的规划路径，将消防机器人调度至火情发生现场进行消防灭火处理；

调度喷射完毕的消防机器人撤离火源现场，实时获取视频机器人火情持续监测数据，判断是否复燃，如果复燃进行二次灭火处理。

一个或多个实施例提供了一种电力隧道消防机器人灭火调度系统，其特征是：包括监控平台以及定点设置在电力隧道的各种机器人，机器人包括巡检机器人、视频机器人以及灭火机器人，还包括定点设置在电力隧道内的环境信息监测单元，所述监控平台分别与环境信息监测单元和机器人连接，所述监控平台执行上述的一种电力隧道消防机器人灭火调度方法。

一个或多个实施例提供了一种电力隧道消防机器人灭火调度系统，包括：

疑似火源预判模块：用于获取隧道环境状态数据，根据隧道环境状态数据采用横向数据拟合和纵向数据拟合方法预判疑似火源位置和强度；

火情发展阶段判断模块：用于调度视频机器人在安全距离内靠近疑似火源位置，通过视频机器人采集的数据判断火情的发展阶段，判断是否需要进入消防灭火处理，如果是，通知相关人员处理，发送报警信息，执行下一步，否则，发送报警信息通知相关人员处理；

消防机器人调度模块：用于根据确定火情的发展阶段，根据火势强弱，对周围的消防机器人进行统一调度，生成对应消防机器人的规划路径，将消防机器人调度至火情发生现场进行消防灭火处理；

撤离监视调度模块：用于调度喷射完毕的消防机器人撤离火源现场，实时获取视频机器人火情持续监测数据，一旦复燃进行二次灭火处理。

一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成上述方法所述的步骤。

一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成上述方法所述的步骤。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

(1)本公开提出的调度系统及方法可以实现自动化火情监测及灭火，通过设置各种机器人对火灾的监测和施救实现全自动执行，从而保障电力设备的安全运行，不需要人员值守，不需要人为干预，大大降低了人工成本，提高了人员工作安全性。

(2)本公开将数据的横向拟合与数据的纵向拟合方法结合，根据数据进行提前预判实现提前预防，减少了因火灾造成的损失，两种拟合方法结合可以准确判断疑似火源位置和强度，减少误判并提高本系统的时效性，可以实现及时灭火。

(3)本公开设置的消防机器人上设置有被动喷射装置，在温度超出设定的范围会自动爆破，提高了灭火的稳定性，避免火势失控，减少火灾损失，提高电力设备的运行稳定性。

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限定。

图1是本公开实施例1的方法流程图；

图2是本公开实施例1的方法中疑似火源判断方法流程图；

图3是本公开实施例1的方法中火情发展阶段判断的方法流程图；

图4是本公开实施例1的方法中调度消防机器人灭火的方法流程图；

图5是本公开实施例1的方法中撤离监视的方法流程图；

图6是本公开实施例1的消防机器人被动喷射装置结构示意图；

其中，1、消防灭火罐，2、挂接装置，3、压力传感器，4、感温玻璃泡。

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，以下详细说明都是示例性的，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。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的各个实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

在一个或多个实施方式中公开的技术方案中，如图1所示，一种电力隧道消防机器人灭火调度系统，至少包括监控平台以及定点设置在电力隧道的各种机器人，可以包括巡检机器人、视频机器人以及灭火机器人，还可以包括定点设置在电力隧道内的环境信息监测单元。

电力隧道内的环境信息的采集可以通过巡检机器人在电力隧道内运动进行巡检采集，也可以通过定点设置在电力隧道内的环境信息监测单元进行定点检测。

环境信息监测单元可以包括定点设置在电力隧道内的若干个温度传感器、烟雾传感器和有害气体传感器。

针对隧道内部没有安装环境信息监测单元的情况，可以设置巡检机器人，定时调度巡检机器人在隧道内巡检侦测，采用巡检机器人自身携带的传感器判断热源，巡检机器人至少包括温度传感器、烟雾传感器和有害气体传感器。

视频机器人用于对现场火情进行确认，判断火情的蔓延情况或者发展阶段，可以携带有可见光测试仪、红外热成像仪、音频采集器，温湿度采集器、有害气体传感器、空气含氧量传感器、激光测距传感器等检测装置，能够对现场的火情的发展阶段进行确认。

灭火机器人全时段处于待命状态，消防机器人壳体采用耐火材料，对内部器件、线路都进行高温防护，可以实现在高温环境下停留工作。灭火机器人上还设置超细干粉消防灭火罐1和红外测温测距探测器，消防灭火罐1通过挂接装置2固定在消防机器人上，所述消防灭火罐1还设置有被动喷射装置，超细干粉消防灭火罐出口处连接被动喷射装置，可以实现主动和被动两种灭火方式。

可选的，作为一种可实现的结构，如图6所示，被动喷射装置包括与消防灭火罐出口连接的固定本体，所述固定本体上设置被动喷射口、压力传感器3和感温玻璃泡4，感温玻璃泡4设置在被动喷射口处，压力传感器3用于将压力信号传输至消防机器人，消防机器人根据压力值检测判断消防灭火罐1内是否有灭火用的干粉，感温玻璃泡4在温度超过其耐受之后自动爆破。

实现被动喷射的原理是：

挂接装置与机器人主机进行连接，消防灭火罐中存储有一定压力的超细干粉，当周围环境温度超过感温玻璃泡的耐受数值时，将会自动爆破，爆破之后的消防灭火罐将会和外界导通，通过自身压力将超细干粉喷射出来，通过弥散方式阻隔火源与空气的接触，实现灭火操作。

一种电力隧道消防机器人灭火调度方法，可以在监控平台执行，包括如下步骤：

s1、获取隧道环境状态数据，根据隧道环境状态数据采用横向数据拟合和纵向数据拟合方法预判疑似火源位置和强度。

s2、调度视频机器人在安全距离内尽量靠近疑似火源位置，通过视频机器人采集的数据判断火情的发展阶段，判断是否需要进入消防灭火处理；如果是，通知相关人员处理，发送报警信息，执行下一步，否则，发送报警信息通知相关人员处理；

s3、根据确定火情的发展阶段，根据火势强弱，对周围的消防机器人进行统一调度，生成对应消防机器人的规划路径，将消防机器人调度至火情发生现场进行消防灭火处理；

s4、调度喷射完毕的消防机器人撤离火源现场，视频机器人记录整个消防灭火处理，并对灭火后的火情持续监测，判断是否复燃，如果复燃进行二次灭火处理。

步骤s1中获取隧道环境状态数据的方法可以包括定点监测或者通过巡航监测。

所述定点监测，可以为通过设置在电力隧道内的环境信息监测单元实现，在重要设备或者重要位置处设置温度传感器、烟雾传感器和有害气体传感器，实时监测电力隧道内的温度、烟雾浓度以及有害气体的含量，并将监测的数据实时传输至监控平台。

所述巡航监测，可以为设置巡检机器人在电力隧道内巡检侦测，巡检机器人通过自身携带的传感器监测数据，至少包括采集电力隧道内的温度、烟雾浓度及有害气体含量以及巡检机器人采集数据的位置等数据，将采集电力隧道内的数据传输至监控平台进行判断。

步骤s1中，如图2所示，根据隧道环境状态数据预判疑似火情发生的位置和强度的方法，可以包括如下步骤：

s11对隧道环境状态数据横向比较，获得疑似火情发生的位置即疑似火源位置：将隧道内部监测点的数据采用曲线拟合算法进行拟合分析，可以具体为以数据采集的位置为横坐标，以采集的数据的大小为纵坐标，可以横向比较各个位置采集数据的大小差值，将明显高于其他位置的点作为可能发生火情的位置。

s12对热源点位置内的监测数据进行纵向比较，判断疑似火情的大小强度即为热源强度：针对横向比较获得的预判位置内的采集器设备，调取近期的历史状态数据，针对历史数据进行数据拟合，形成纵向比较拟合曲线，通过分析曲线走向，通过时间与温度的对比，初步判断出疑似火情的大小强度。

纵向比较可以设定经验数据，如可以设置与火情强度对应的阈值范围，根据经验数据查看纵向比较拟合曲线中数据偏离平均位置的时长和大小，从而获得当前位置火情的强度。

纵向比较可以根据历史发生火情的曲线，将当前位置发生火灾的曲线与历史火情的曲线进行比对，判断火情发生的阶段或者强度。

步骤s2中，监控平台根据横向比较的数据拟合曲线，判断出适合机器人工作的安全工作范围，在保障机器人自身安全的情况下，尽可能的靠近疑似火源位置。

监控平台分析结论数据将与隧道内的机器人实现数据共享，针对隧道内现有机器人种类及位置分布，优先调用视频机器人执行热源判别工作。

火情判断如图3所示，视频机器人可以采集可见光视频、红外热成像视频、音频，温湿度、有害气体含量、空气含氧量、激光测距数据等，能够对现场的火情进行确认。

监控平台按照视频机器人的当前位置、疑似火源位置及视频机器人的安全工作距离，生成相应的规划路径发送至相应的视频机器人，将机器人快速调度到火情判别现场，执行判别处理流程，具体流程可以如下：

s21、启动红外热成像仪，对周围环境进行扫视，锁定发热源物体，同时获取热源温度数据及热源的具体方位和角度。

s22、启动可见光测试仪，根据热源的具体方位和角度采集可见光图像数据；对采集的可见光图像分析判定现场是否有火焰和烟雾；可以通过结合ai智能分析进行可见光图像分析，具体方法为：

构建训练集，所述训练集包括火源现场可见光图片及正常可见光现场图片；

提取训练集中火源现场图片的特征，训练特征集；

构建卷积神经网络，将训练特征集的数据输入至卷积神经网络进行训练，获得卷积神经网络识别模型；

实时获取现场可见光图像，输入至卷积神经网络识别模型，识别是否有火焰和烟雾。

s23、启动温湿度采集器、有害气体传感器、空气含氧量传感器和激光测距传感器，获取视频机器人周围环境的温湿度数据、空气含氧量数据和有害气体数据，按照比重加权计算，获得火情的发展阶段：通过激光测距仪，准确的标定热源的发生位置。

可选的，比重加权计算的计算公式可以如下：

其中,k1、k2……kn分别为获取的温湿度数据、空气含氧量数据或有害气体数据，p1、p2……pn分别为对应的比重参数，比重参数可根据经验值、火情判断的准确度确定。

判别数据采集完毕之后，对发热源进行持续观察。判别模块通过步骤22-步骤23输出的数据如果仅是高温发热，无明火及烟雾，则第一时间通知用户介入解决，若出现明火和烟雾的情况，则在通知用户的同时，自动进入消防灭火处理流程。

步骤s4是调度消防机器人进行消防灭火处理，消防灭火机器人24小时处于待命状态，消防机器人壳体采用特殊的耐火材料加工而成，特殊的耐火材料如：防火漆、防火棉、硅酸铝陶瓷纤维布等。内部器件、线路都进行高温防护，能够在高温环境下停留工作。

消防灭火机器人自身携带有超细干粉消防灭火罐、红外测温测距探测器，超细干粉消防灭火罐的出口处设置有被动喷射装置，通过被动喷射装置可以进行被动灭火方式.消防灭火机器人可以实现主动和被动两种灭火方式。

经过热源判别，确定为火情后，监控平台会根据火势强弱，对周围的消防机器人进行统一调度。被调度的消防机器人将会全速赶往火情现场进行施救。

如图4所示，施救处理具体流程如下：

1、当消防机器人调度预定位置后，开启红外测温测距设备，根据视频机器人提供的热源方位信息，进行快速定位，对准火源喷射超细干粉。喷射后的超细干粉会快速弥漫再火源周围，将火源与空气之间进行阻隔，火势将会逐渐变小并熄灭，为主动灭火方式。

2、设定消防机器人的耐受温度范围，获取周围环境温度，当高于最高耐受温度，消防机器人的被动喷射装置会自动爆破，喷射超细干粉。可以有效防止因为高温而导致的喷射失控现象，通过消防机器人自身还设计的被动喷射装置实现被动灭火方式。

步骤s4为撤离监视的步骤，如图5所示：喷射完毕的消防机器人，从自身安全考虑，调度其快速离开火源现场。在远处监视的视频机器人记录整个灭火过程，并对灭火后的火情持续监测，一旦复燃将会准备二次灭火处理。

实施例2

本实施例提供一种电力隧道消防机器人灭火调度系统，包括：

疑似火源预判模块：用于获取隧道环境状态数据，根据隧道环境状态数据采用横向数据拟合和纵向数据拟合方法预判疑似火源位置和强度；

火情发展阶段判断模块：用于调度视频机器人在安全距离内靠近疑似火源位置，通过视频机器人采集的数据判断火情的发展阶段，判断是否需要进入消防灭火处理，如果是，通知相关人员处理，发送报警信息，执行下一步，否则，发送报警信息通知相关人员处理；

消防机器人调度模块：用于根据确定火情的发展阶段，根据火势强弱，对周围的消防机器人进行统一调度，生成对应消防机器人的规划路径，将消防机器人调度至火情发生现场进行消防灭火处理；

撤离监视调度模块：用于调度喷射完毕的消防机器人撤离火源现场，实时获取视频机器人火情持续监测数据，一旦复燃进行二次灭火处理。

实施例3

本实施例提供一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成实施例1的方法所述的步骤。

实施例4

本实施例提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例1的方法所述的步骤。

本公开所提出的电子设备可以是移动终端以及非移动终端，非移动终端包括台式计算机，移动终端包括智能手机(smartphone，如android手机、ios手机等)、智能眼镜、智能手表、智能手环、平板电脑、笔记本电脑、个人数字助理等可以进行无线通信的移动互联网设备。

应理解，在本公开中，该处理器可以是中央处理单元cpu，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器dsp、专用集成电路asic，现成可编程门阵列fpga或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

该存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。

在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。结合本公开所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元即算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本公开所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能的划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或者直接耦合或者通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性、机械或其它的形式。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本公开各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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。