一种救援探测球及探测系统的制作方法

本实用新型涉及应急救援领域，具体而言，涉及一种救援探测球及探测系统。

背景技术：

无论是消防员还是特种部队，在进入一个未知区域前总是需要进行预先的危险探测，以便做好各种救援与突击准备。而相较于高昂的光缆摄像头，探测球型机器人操作简单，造价低廉。

随着科技的进步，探测球被广泛运用于军事、救援、娱乐、侦查等领域。目前探测球的使用方式几乎都是投掷式，需要操作人员用手将探测球投掷到探测区域进行测量。由于操作人员投掷距离的有限性，投掷位置的不准确性、不稳定性，有时候不仅得不到受灾区域中分析人员想要的数据，甚至由于投掷位置的偏差，可能得到错误的数据，阻碍了高效救援的进行。

特别的，在采空区进行救援作业时，由于空间有限，采用人工投掷探测球的方式可能无法到达指定探测区域，并且现有的操作方式迫使操作人员必须在受灾区域附近进行近距离作业，对操作人员的人身安全造成了一定威胁。此外，在采空区需要测量参数较多，包括压力、温度，气体、风速等，用常规的探测球进行采集有一定难度。

此外，由于探测球本身结构的灵活性，在投掷到探测区域后，其自身动能使得探测球继续滚动直至停止。当探测球与地面接触的一面是摄像头或传感器等信息采集装置时，便无法采集到有效的影像或者数据。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

为改善、甚至解决现有技术中的至少一个问题，本实用新型提出了一种救援探测球及探测系统。

本实用新型是这样实现的：

在第一方面，本实用新型的示例提供了一种救援探测球。

救援探测球包括：

壳体，壳体具有相互连接的第一壳壁和第二壳壁，第一壳壁和第二壳壁相对布置，第二壳壁的外表面为球面结构，壳体的容置腔包括由第一壳壁限定的第一壳腔、由第二壳壁限定的第二壳腔；

探测器，探测器被保持在容置腔的第一壳腔内，探测器被配置来对待探测区域的进行监测以获得期望信息；

电池，电池被保持在容置腔的第二壳腔内，电池被配置来与探测器电连接，并向探测器供电；

救援探测球的重心位于第二壳腔内。

在其他的一个或多个示例中，探测器包括气体传感器、风速传感器、温度传感器、压力传感器、图像采集器、音频采集器中的一种或多种的组合。

在其他的一个或多个示例中，探测器为360°全景摄像机。

在其他的一个或多个示例中，360°全景摄像机匹配设置有照明灯。

在其他的一个或多个示例中，照明灯为发光二极管，发光二极管包括近红外发光二极管。

在其他的一个或多个示例中，救援探测球还包括与探测器匹配的无线数据采集模块，无线数据采集模块被配置来将探测器获得的期望数据通过无线传输的方式进行馈送，以使数据接受器能够接受探测数据。

在其他的一个或多个示例中，救援探测球还包括远程操控平台，远程操控平台被配置来对探测器进行操控。

在其他的一个或多个示例中，电池为半球形电池。

在其他的一个或多个示例中，壳体采用导电材料制作而成。

在第二方面，本实用新型实施例提供了一种探测系统。

探测系统包括存储箱、救援探测球。救援探测球以可脱离的方式置于所述存储箱的箱槽。

有益效果：

本实用新型实施例提供的救援探测球具有工作稳定，便于使用的特点。由于重心较低、且具有球面结构的表面，救援探测球可以形成于不倒翁相似的结构，从而可以在各种条件下实现较理想的姿态，以便于设置在期内的探测器能够更好地进行探测，以便向救援人员提供可靠的救援现场信息，进而高效、有序地开展救援工作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型示例提供的救援探测球中的导电外壳的结构示意图；

图2示出了图1中的导电外壳沿A-A面的在第一视角的剖视结构示意图；

图3示出了图1中的导电外壳沿A-A面的在第二视角的剖视结构示意图；

图4为本实用新型示例提供的救援探测球中的半圆形电池的结构示意图；

图5示出了本实用新型实施例提供的救援探测球的结构示意图。

图标：1-导电外壳；2-半圆形电池；3-全景摄像机；4-近红外发光二极管；5-气体传感器；6-风速传感器；7-温度传感器；8-压力传感器；9-麦克风；10-无线数据采集模块；1011-容置腔；201-第一壳壁；202-第二壳壁。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型中，在不矛盾或冲突的情况下，本实用新型的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本实用新型中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本实用新型公开的内容自制。在本实用新型中，为了突出本实用新型的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。

在现有救援工作中，常常会涉及一些救援者不方便直接进入开展救援工作的情况。在这样一些情况下(也包括救援人员可以直接进行的情况)，常常需要对现场进行检测/探测，以便使救援人员了解现场的真实状况，从而正常地开展工作。

基于这样一种需求，在相关技术中，提供一种对救援现场进行探测的装置是有别要的，也是一种迫切的需求。在一些相关的技术中，这样的探测装置主要是以探测球的方式来实现。

由于结构设计等方面的原因，现有探测球的使用是不便的，往往需要操作员具有相当丰富的经验才能正常地使用探测球。发明人发现，现有探测球的一个主要的问题是：探测球通常是被以任意的姿态被抛掷到特定的需要救援的区域。因此，很难使探测球的敏感元器件以正常使用状态(例如，探测球通常会发生倾覆、翻倒。)来获得救援区域的相关信息。

针对于此，发明人提出了一种新的用于进行救援操作的探测装置。在下文中，该救援装置将以救援探测球的名称被述及和阐明。

本实用新型示例提供的救援探测球能够在使用过程中保持相对稳定的姿态，以便使救援探测球中的敏感元器件能够正常地获得救援区域的相关信息。其中一个表现是：敏感元器件能够正对于救援区域，而不会发生不期望的如倾斜、翻转等情况。

总体上而言，本实用新型示例提供的救援探测球具有与不倒翁向类似的特性。即该救援探测球具有基于不倒翁原理而被特别地设计和制作的结构。因此，基于这样的结构，在通常的地面和表面，救援探测球可以始终保持正立状态。即使救援探测球倾倒，其也可以在较短时间内恢复至直立状态。

换言之，在通常的地面，救援探测球的姿态是稳定和确定的。相应地，当敏感元器件被以确定且通常不可改变的姿态(相对位置)被固定在救援探测球时，敏感元器件的姿态是稳定和确定的。

这样，当救援探测球被抛出时，其翻动(翻滚)、倾倒的情况会很大程度上减少，从而保护敏感元器件不会被破坏。在实践中，经过确认，本实用新型示例中提供的救援探测球可以被用于各种救援场景，具有相对较广的适用范围。例如，建筑火灾、煤矿采空区火灾、地震等。

示例中，救援探测球包括壳体、探测器以及电池。

其中，壳体构成和限定(约束)了救援探测球的外形/外观。并且，壳体还对救援探测球内部的各种部件/组件/构件进行防护和保护，避免被抛出时发生磕碰而损坏的情形。探测器则是作为前述的敏感元器件而被使用的。其被用来获得救援现场的相关信息。电池则被用来向探测器供电，以便探测器可以正常工作。

救援探测球的主要改进之一在于：其外形的改进以及内部不同部件的位置布局，从而使得在放置在地面或其他平整表面时，能够以相对少的面积/区域与表面接触，且重心相对较低。

以下将结合附图，对本实用新型示例的救援探测球进行更详细的说明。

参阅图1至图5。

本实施例提供了一种救援探测球，其包括壳体(如导电外壳1)、探测器以及电池(如半圆形电池2)。探测器和电池均设置在壳体内。

其中，壳体是一个具有适当壁厚的壳状物体。壁厚可以是毫米、厘米、分米尺度的。通常地，壳体的壁厚可以根据其材质被调整。例如，壳体材质较硬/韧时，壁厚可以适当地减少，以避免使用过多材料。如壳体材质较软时，壁厚可以适当地增加，以提高其抵抗外界磕碰等损伤。

特别地，壳体具有一个球面结构。此处，球面结构可以是完整的球体的球面结构。或者，球面结构是完整球体的部分球面。在本实施例中，壳体是一个完整的球面的球面结构。示例中，壳体具有相互连接的第一壳壁 201和第二壳壁202。第一壳壁和第二壳壁相对布置，且第二壳壁的外表面为球面结构。壳体的容置腔1011包括由第一壳壁限定的第一壳腔、由第二壳壁限定的第二壳腔。在通常的使用状态下，例如将救援探测球放置在水平地面时，第一壳壁和第二壳体是呈现上下结构。且第一壳壁位于上部，而第二壳壁位于下部。

另外，壳体的不同部分可以根据需要附加其他组件，或者根据需要去除部分的壁以形成缺口/开口/凹槽等结构。该附加的组件和缺口等结构的数量和位置可以被适当地选择和调整。

壳体的材质可以是橡胶、塑料、树脂、金属(如不锈钢、铁、铝合金、钛合金等等)等。在一些使用例中，基于救援探测球的使用方式，壳体可以采用导电材料制作。例如，在电磁弹射装置中，壳体被通电，使其在磁场中受力而被发射出去。进一步地，由于壳体在使用可以被通电。因此，壳体内的各种电学元器件可能需要被与壳体隔离开，以便被电作用而损坏。

其中，探测器被保持在容置腔1011的第一壳腔内。所述保持方式可以是通过焊接、螺栓连接、卡接等方式来实现。探测器是被配置来对待探测区域的进行监测以获得期望信息。期望信息可以是救援人员需要获得的信息。其可以根据需要获得与救援现场相关信息进行对应设置。

例如，当需要获得现场的图像信息时，探测器可以是照相机、摄像机、录像机等设备。当需要获得现场的音频信息时，探测器可以是录音机、麦克风等。当需要获得现场的热场分布信息时，探测器可以是温度传感器、便携式红外传感器等。在其他的一些示例中，探测器还可以360°全景摄像机、近红外发光二极管、气体传感器\压力传感器，或图像采集器、音频采集器中的一种或多种的组合等。

其中，360°全景摄像机和近红外发光二极管可以相互配合，近红外发光二极管可以作为照明使用，从而可以使360°全景摄像机在暗光或黑暗场景(如掩体中、地下室、深井等)下使用。该近红外发光二极管可以是作为照明灯的一种示例被使用。在其他的示例中，照明灯可以是镭射灯、氩气灯、激光等等实例。

其中，电池被保持在容置腔的第二壳腔内。电池被配置来与探测器电连接，并向探测器供电。作为优选的方案，电池为半球形电池，且被固定在第二壳腔内。相应地，第二壳腔也被制作为半球形，以便容纳半球形电池。电池可以是一次电池，也可以是二次电池(可充电电池)，例如锂离子电池。

通过对壳体、探测器以及电池的重量、外形以及相对位置的分布和设计，对于救援探测球而言，其的重心位于第二壳腔内。即救援探测球的重心位于具有球面结构的第二壳壁内，从而形成与不倒翁具有异曲同工效应的结构，以确保其能够保持稳定(如正立/直立，即第一壳壁在上，而第二壳壁在下)。

基于实际使用的便利性(有的情况下甚至是必须的)考虑，在改机的方案中，救援探测球还可以包括与探测器匹配的无线数据采集模块10。无线数据采集模块10被配置来将探测器获得的期望数据通过无线传输的方式进行馈送，以使数据接受器能够接受探测数据。无线数据采集模块10可以是包括WIFI模块、蓝牙模块、NFC模块(进场通信模块)、红外线模块等等功能性模块的电学模块或组件。进一步地，无线数据采集模块还可以根据需要设置不同的控制器，以便实现期望的数据处理或组件控制(如开、关)。控制器可以是各种能够进行一定数据处理的电子器件。例如，中央处理器(CPU)、微控制单元(MCU)、可编辑逻辑控制器(PLC)、可编程自动化控制器(PAC)、工业控制计算机(IPC)、现场可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA)等等。

进一步的改进方案中，救援探测球还包括远程操控平台，远程操控平台被配置来对探测器进行操控。远程操控平台可以是基于计算机的操控平台。远程操控平台可以结合设置前述的数据接受器。例如手持终端、无线接收机等设备。

基于前述的救援探测球，在本示例中，一种探测系统被提供。

探测系统包括存储箱、救援探测球。救援探测球以可脱离的方式置于存储箱的箱槽。存储箱可以是金属箱体或木质箱体。

配合于救援探测球的使用，本示例中还提出了一种探测方法。探测方法采用救援探测球来实施。基于该探测方法，救援探测球的壳体采用导电材料制作而成，以便通过电磁相互作用，使在磁场中的通电导体受力而被驱动。

探测方法包括：

提供电磁发射器；

将救援探测球布置在电磁发射器的发射轨道；

可选地操纵发射轨道，使发射轨道在给定姿态下被以给定模式通电，救援探测球受力而被抛掷到指定区域并且探测器处于工作状态。

进一步地，探测方法还包括将探测器获取的期望信息以明文或密文的无线广播。通过无线广播，探测器获得期望信息可以被远距离的设备所接受，以便进行分析处理，进而可以进行相应的操作。

或者，为了使本领域技术人员更易于实施本实用新型的方法，探测方法可以通过如下叙述被记载。

抛掷探测方法包括以下步骤：

S1、采用电磁炮发射方式，将可导电探测球放入通电导轨中，在磁场的作用下将探测球发射出去。根据探测区域的坐标、海拔等信息，在远程操控端设定发射的方位与角度。换言之，根据需要将探测球所要放置的区域的各种坐标信息确定，对应调整导轨的姿态(朝向、俯仰角等)，对壳体施加不同大小的电流(通电时间可以进行相应的调整)。

S2、探测球被发射至指定探测区域后，由于不倒翁原理，使探测球最终保持360°全景摄像机等信息采集装置在上，半圆形电池在下的状态，待探测球稳定后开始探测。为保证360°全景摄像机与近红外发光二极管在探测球发射与滚动过程中不受损伤，将360°全景摄像机与近红外发光二极管处的导电外壳设计为自动开闭式外壳，发射与滚动过程中关闭，进行探测时打开。

S3、各信息采集装置将采集到的信息发送给无线数据采集模块，然后无线数据采集模块将信号发送至远程操控平台，供操作人员进行分析与处理。

因此，这样的救援探测球及其探测方法可以解决现有人工投掷方法在采空区火灾、建筑火灾、地震等复杂环境下投掷位置不精确，射程较短，安全性较差的技术问题。同时利用不倒翁原理，将探测球设计为上轻下重(中心在下部)的形式，在提高探测球稳定性的基础上，还同时避免了设置多个摄像头的问题，从而实现了节约成本，又保证了温度、压力、气体、风速传感器等信息采集装置的有效性。

救援探测球包括导电外壳1、半圆形电池2、360°的全景摄像机 3、近红外发光二极管4、气体传感器5、风速传感器6、温度传感器7、压力传感器8、麦克风9、无线数据采集模块10。

所述导电外壳1具有减震、耐高温、防水的性能；

所述半圆形电池2设置于所述导电外壳1中；

本实用新型提供的基于不倒翁原理的救援探测球中所述半圆形电池2设置于所述导电外壳1中。所述半圆形电池2重量远大于所述救援探测球的其他部件，其工作时间满足救援所需，不需要外接电源。根据不倒翁原理，由于所述半圆形电池2占据了所述救援探测球的大部分重量，因此能够实现稳定探测，同时节约了设置多个摄像机的成本。具有稳定性能高和生产成本低等优点。

在上述任一技术方案中，进一步的，还包括所述无线数据采集模块10，所述无线数据采集模块10将信号发送至远程操控平台。

当救援探测球进入探测区域并开始稳定工作，360°全景摄像机 3、压力传感器8、温度传感器7、气体传感器5、风速传感器6、麦克风9将采集到的数据信息通过无线数据采集模块10，发送至远程操控平台，供操作人员进行分析。

在上述任一技术方案中，进一步的，还包括与所述无线数据采集模块10连接的360°全景摄像机3，所述360°全景摄像机3设置于所述导电外壳1内。

360°全景摄像机3与近红外发光二极管4处的导电外壳1设计为自动开闭式外壳，当探测球处于发射与滚动过程时关闭，进入探测区域并开始稳定探测时打开。360°全景摄像机3可以全方位

、无死角的采集现场视频信息，并通过无线数据采集模块10将视频信息发送至远程操控平台。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述360°全景摄像机3连接有近红外发光二极管4。当探测区域处于采空区等光线较昏暗的地方，近红外发光二极管4可以为360°全景摄像机3补充光源，保障拍摄视频信息的质量。

在上述任一技术方案中，进一步的，还包括与所述无线数据采集模块10连接的气体传感器5，所述气体传感器5设置于所述导电外壳1内。

气体传感器5可以采集多种气体，包括O2、CO、甲烷、乙烷、乙烯等常见指标性气体，并通过无线数据采集模块10将气体信息发送至远程操控平台。

在上述任一技术方案中，进一步的，还包括与所述无线数据采集模块10连接的风速传感器6，所述风速传感器6设置于所述导电外壳1内。

风速传感器6用于测量采空区等环境的风速信息，有助于操作人员判断探测区域内是否存在漏风的问题及其他安全隐患，并通过无线数据采集模块10将风速信息发送至远程操控平台。

在上述任一技术方案中，进一步的，还包括与所述无线数据采集模块10连接的温度传感器7，所述温度传感器7设置于所述导电外壳1内。温度传感器7用来采集探测区域内的温度信息，并通过无线数据采集模块10将温度信息发送至远程操控平台。

在上述任一技术方案中，进一步的，还包括与所述无线数据采集模块10连接的压力传感器8，所述压力传感器8设置于所述导电外壳1内。压力传感器8用来采集探测区域内的压力信息，并通过无线数据采集模块10将压力信息发送至远程操控平台。

在上述任一技术方案中，进一步的，还包括与所述无线数据采集模块10连接的麦克风9，所述麦克风9设置于所述导电外壳1内。麦克风9用于采集探测区域内的声音信息，并通过无线数据采集模块 10将声音信息发送至远程操控平台。

特别的，上述导电外壳、360°全景摄像机、近红外发光二极管、气体传感器、温度传感器、压力传感器、麦克风、无线数据采集模块和半圆形电池均为本安型。

一种抛掷探测方法，应用如上所述的救援探测球，其中，具体包括以下步骤：

S1、采用电磁炮发射方式，由于探测球导电外壳1可导电，故探测球放入通电导轨后，在磁场的作用下可将探测球发射出去。根据发射距离的远近确定通电电流大小；根据探测区域的坐标、海拔等信息，在远程操控端设定发射的方位与角度。

S2、探测球被发射至指定探测区域后，由于不倒翁原理，在重力的作用下，使探测球最终保持360°全景摄像机3、气体传感器5、风速传感器6、温度传感器7、压力传感器8、麦克风9等信息采集装置在上，半圆形电池2在下的状态，待探测球稳定后各信息采集装置开始探测，360°全景摄像机3采集现场影像资料；若在黑暗中，近红外发光二极管4补充360°全景摄像机3所需要的光源；气体传感器5是用来测量环境中气体浓度，风速传感器6是用来测量环境中风速；温度传感器7是用来测量环境中温度；压力传感器8是用来测量环境中气压；麦克风9采集环境中的声音信息。为保证360°全景摄像机3与近红外发光二极管4在探测球发射与滚动过程中不受损伤，将360°全景摄像机3与近红外发光二极管4处的导电外壳1设计为自动开闭式外壳，探测球发射与滚动过程中关闭，进行探测时打开。

S3、各信息采集装置将采集到的信息发送给无线数据采集模块 10，然后无线数据采集模块10将信号发送至远程操控平台，供操作人员进行分析与处理。

根据以上阐述，本实用新型实施例提出的救援探测球及探测方法能够展现至少包括以下的一些优势。

1、救援探测球中半圆形电池设置于导电外壳内。由于半圆形电池重量远大于探测球内其他部件重量的总和，根据不倒翁原理，这样上轻下重的形式，不仅提高了各种信息采集装置数据采集的稳定性，而且避免了以往为防止与地面接触的摄像机无法工作而设置多个摄像机，该探测球只需一个摄像机即可，大大节约了成本。

2、本实用新型提供的抛掷探测方法中救援探测球装填于发射装置中。探测球可以实现长距离、高精度的投射，相对于以往人工投掷的方式，炮弹发射探测球不仅可以应对采空区火灾、高层建筑火灾、山区地震等人工投掷颇为困难的情况，而且解决了人工投掷位置的偏差问题。此外，操作人员不必靠近危险的探测区域投掷探测球，保障了操作人员的生命安全。

3、基于不倒翁原理的救援探测球及抛掷探测方法，所述探测球外壳可导电，通过电磁炮发射，可以实现长距离、高精度的投射，安全性能更高。此外所述探测球为上轻下重的结构，根据不倒翁原理，这样的形式不仅提高了数据采集的稳定性，而且避免了以往为防止与地面接触的摄像机无法工作而设置多个摄像机，大大节约了成本。

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