一种基于三维高精地图的火焰或热点定位测距方法与流程

本发明涉及消防技术领域，特别涉及一种基于三维高精地图的火焰或热点定位测距方法。

背景技术：

火作为人类文明发展的起源，在人类社会发展进程中扮演着无可替代的作用。但是当火在给人类社会带来光明与温暖的同时，也带来了诸多灾害。特别是随着现代社会的发展和科学技术的日新月异，火灾隐患也越来越多，造成的伤害也越来越大。特别是重大火灾事故的频频发生，给我们的社会带了重大的人员与财产损失。在我国70年代早期，每年因为火灾所造成的财产损失约为2.5亿元。而在2000年以后，我国每年因为火灾所造成的财产损失高达200亿元。因此如何更加合理有效的监测火灾的发生成为当今社会特别是科学界重点研究的领域。

各式各样的消防报警系统也应运而生，而且已经广泛应用于我们生活的方方面面。但现有火灾监测系统在实现大面积消防监测、报警时，部署成本高昂，且难以实现准确、迅速报警。除此之外，现有消防报警系统往往仅能就火灾发生做出报警响应，而无法对火源发生位置做出准确定位，从而给后期的灭火及救援工作带来不便。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于三维高精地图的火焰或热点定位测距方法，具有对火源进行精确定位的效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基于三维高精地图的火焰或热点定位测距方法，包括消防机器人，其特征在于：还包括设置在巡逻场景的多个定位标签，所述消防机器人上设置有控制器、图像采集装置、对所述定位标签进行识别的定位装置，所述控制器包括数据储存模块、无线数传模块、坐标计算模块和驱动模块，所述图像采集装置包括转动连接于所述消防机器人的水平转轴、转动连接于所述水平转轴的竖直转轴，所述竖直转轴上设置有红外成像仪，所述水平转轴与竖直转轴上分别设置有测量所述水平转轴与竖直转轴转角的角度传感器，所述的基于三维高精地图的火焰或热点定位测距方法，包括以下步骤：

s1：对消防机器人的巡逻场景进行三维建模形成三维高精地图；

s2：并将三维高精地图及定位标签在三维高精地图中的三维坐标储存在消防机器人的数据储存模块中；

s3：根据巡逻场景进行三维建模设定巡逻路线并储存在所述数据储存模块中，驱动模块控制消防机器人沿设定的巡逻路线在巡逻场景内进行巡逻；

s4：消防机器人在巡逻场景内移动时，当消防机器人经过定位标签时，定位装置感应到定位标签从而确定消防机器人在三维高精地图中的三维坐标；

s5：每当消防机器人经过一个定位标签时，驱动模块便驱动图像采集装置的水平转轴与竖直转轴运动对巡逻场景进行检测，当红外成像仪监测到巡逻场景局部高温点或火焰时，驱动装置控制水平转轴与竖直转轴转动使得局部高温点或火焰在红外成像仪成像中心，角度传感器分别记录此时水平转轴与竖直转轴的转角α与θ并传递到坐标计算模块；

s6：坐标计算模块根据此时距离消防机器人最近的定位标签的三维坐标与α与θ确定红外成像仪视线在三维建模中的方程f(x，y，z)，f(x，y，z)与三维高精地图表面的交点(x2，y2，z2)即为高温点或火焰的三维精确坐标，通过无线数传模块将高温点或火焰的三维精确坐标传递到外界。

通过采用上述技术方案，对巡逻场景进行三维建模，驱动模块驱动消防机器人沿设定的巡逻路线在巡逻场景中巡逻，通过定位装置与定位标签的感应对消防机器人在三维建模表面的三维坐标进行定位，驱动模块驱动竖直转轴和水平转轴转动对巡逻场景的高温点或火焰进行监控，当消防机器人上的红外成像仪照射到高温点或火焰时，驱动模块控制水平转轴转动使得红外成像仪视线所在平面与高温点或火焰相重合，然后水平转轴停止转动，驱动模块控制竖直转轴转动使得红外成像仪视线与高温点或火焰相重合，此时局部高温点或火焰在红外成像仪视场中心，坐标计算模块通过消防机器人的坐标(x1，y1，z1)、水平转轴与竖直转轴的转角α与θ，计算出红外成像仪视线在三维建模中的方程f(x，y，z)，f(x，y，z)与三维建模表面的交点(x2，y2，z2)即为火源的三维精确坐标，从而对火源进行精确定位，并通过无线数传模块将高温点或火焰的三维精确坐标传递到外界。

本发明的进一步设置为：水平转轴顶部还设置有与所述耐高温全景摄像头，当消防机器人在巡逻场景内巡逻时，消防机器人每经过一个定位标签，耐高温全景摄像头便拍摄一张巡逻场景的实时全景图片，将全景图片与此时定位标签的三维坐标的数据传递到数据储存模块进行储存。

通过采用上述技术方案，耐高温全景摄像头对巡逻场景现场进行拍摄，采集现场照片，有利于消防人员了解现场状况，制定消防措施，同时也可以为巡逻场景的三维建模的更新提供依据。

本发明的进一步设置为：当红外成像仪检测到高温点或火焰时，驱动模块控制消防机器人停止移动，同时无线数传模块将高温点或火焰的热成像图、耐高温全景摄像头拍摄的实时照片和此时定位标签所对应的全景图片传递到外界。

通过采用上述技术方案，当巡逻场景出现较浓的烟雾时，全景摄像头所拍摄的实时画面不清楚时，外界的数据接收端接收可以根据数据储存模块储存的此时定位标签对应的全景图像，结合热成像图和实时照片判断着火点周围的实际环境。

本发明的进一步设置为：所述对消防机器人的移动方式选用履带式或者轮胎式。

通过采用上述技术方案，根据巡逻场地的地形选择合适的移动方式。

本发明的有益效果是：

1.预先绘制了预定场所的高精三维地图，当消防机器人在预定场所内巡视时，消防机器人的定位装置和定位标签的相互感应，帮助机器人实现在高精三维地图内的精确定位。机器携带的红外成像仪能拍摄视野范围内的红外图像，并具备测温功能，当红外热成像仪发现局部高温点或火焰时，红外成像仪可在水平和竖直方向旋转，使得局部高温点或火焰在热成像仪视场中心，机器人人主机自动记录此时红外成像仪的竖直方向角和水平方向角。根据机器人在预定场所的准确位置和测量的方位角，机器人主机可在三维地图中计算出火焰在预定场所的精确位置，从而实现对火焰的精确定位，便于对早期火灾进行准确及时的处置，进行下一步处理。

2.在消防机器人上设置耐高温全景摄像头对巡逻场景现场进行拍摄，采集现场照片，有利于消防人员了解现场状况，制定消防措施，同时也可以为巡逻场景的三维建模的更新提供依据。

3.通过对火点及着火点附近的面积单元处的全景图像，结合热成像图和实时照片判断着火点周围的实际环境。

4.通过消防机器人内部控制器自动控制消防机器人移动巡逻、数据采集和计算，仅仅将计算所得的高温点或火焰在三维高精地图中的三维坐标和拍摄的现场照片、热成像图和全景图像传输到外界，降低消防机器人与外界数据传输的频率，提高了消防机器人在汽油库等易燃场景巡逻时的安全性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实施例巡逻场景与消防机器人位置关系示意图。

图2是本实施例图像采集装置结构示意图。

图3是本实施例水平转轴转动定位示意图。

图4是本实施例竖直转轴转动定位示意图。

图中，1、消防机器人；2、火焰；3、水平转轴；4、竖直转轴；5、红外成像仪；6、耐高温全景摄像头。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。

实施例，一种基于三维高精地图的火焰或热点定位测距方法，如图1-图4所示，包括消防机器人1，其特征在于：还包括设置在巡逻场景的多个定位标签，消防机器人1上设置有控制器、图像采集装置、对定位标签进行识别的定位装置，控制器包括数据储存模块、无线数传模块、坐标计算模块和驱动模块，图像采集装置包括转动连接于消防机器人1的水平转轴3、转动连接于水平转轴3的竖直转轴4，竖直转轴4上设置有红外成像仪5，水平转轴3与竖直转轴4上分别设置有测量水平转轴3与竖直转轴4转角的角度传感器，基于三维高精地图的火焰2或热点定位测距方法，包括以下步骤：

s1：对消防机器人1的巡逻场景进行三维建模形成三维高精地图；

s2：并将三维高精地图及定位标签在三维高精地图中的三维坐标储存在消防机器人1的数据储存模块中；

s3：根据巡逻场景进行三维建模设定巡逻路线并储存在数据储存模块中，驱动模块控制消防机器人1沿设定的巡逻路线在巡逻场景内进行巡逻；

s4：消防机器人1在巡逻场景内移动时，当消防机器人1经过定位标签时，定位装置感应到定位标签从而确定消防机器人1在三维高精地图中的三维坐标；

s5：每当消防机器人1经过一个定位标签时，驱动模块便驱动图像采集装置的水平转轴3与竖直转轴4运动对巡逻场景进行检测，当红外成像仪5监测到巡逻场景局部高温点或火焰2时，驱动装置控制水平转轴3与竖直转轴4转动使得局部高温点或火焰2在红外成像仪5成像中心，角度传感器分别记录此时水平转轴3与竖直转轴4的转角α与θ并传递到坐标计算模块；

s6：坐标计算模块根据此时距离消防机器人1最近的定位标签的三维坐标与α与θ确定红外成像仪5视线在三维建模中的方程f(x，y，z)，f(x，y，z)与三维高精地图表面的交点(x2，y2，z2)即为高温点或火焰2的三维精确坐标，通过无线数传模块将高温点或火焰2的三维精确坐标传递到外界。

如图2所示，水平转轴3顶部还设置有与耐高温全景摄像头6，当消防机器人1在巡逻场景内巡逻时，消防机器人1每经过一个定位标签，耐高温全景摄像头6便拍摄一张巡逻场景的实时全景图片，将全景图片与此时定位标签的三维坐标的数据传递到数据储存模块进行储存。消防机器人1的移动方式选用履带式或者轮胎式。

对巡逻场景进行三维建模，驱动模块驱动消防机器人1沿设定的巡逻路线在巡逻场景中巡逻，通过定位装置与定位标签的感应对消防机器人1在三维建模表面的三维坐标进行定位，驱动模块驱动竖直转轴4和水平转轴3转动对巡逻场景的高温点或火焰2进行监控，当消防机器人1上的红外成像仪5照射到高温点或火焰2时，驱动模块控制消防机器人1停止移动，驱动模块控制水平转轴3转动使得红外成像仪5视线所在平面与高温点或火焰2相重合，然后水平转轴3停止转动，驱动模块控制竖直转轴4转动使得红外成像仪5视线与高温点或火焰2相重合，此时局部高温点或火焰2在红外成像仪5视场中心，坐标计算模块通过消防机器人1的坐标(x1，y1，z1)、水平转轴3与竖直转轴4的转角α与θ，计算出红外成像仪5视线在三维建模中的方程f(x，y，z)，f(x，y，z)与三维建模表面的交点(x2，y2，z2)即为高温点或火焰2的三维精确坐标，从而对火源进行精确定位，同时无线数传模块将高温点或火焰2的三维精确坐标、高温点或火焰2的热成像图、耐高温全景摄像头6拍摄的实时照片和数据储存模块储存的消防机器人1所在定位标签所对应的全景图片传递到外界。