本发明涉及对于厂房内电气设备工作状态，以及消防隐患进行实时监测机器人相关领域，尤其是涉及一种机器人自动路径规划以及对电气设备工作状态判断的全向移动消防监测机器人系统及方法。
背景技术：
随着我国经济的大力发展，作为国民经济的重点领域，重工业也得到了长足的发展，厂房内部电气设备的安全防范问题逐渐引起人们的关注。寻求有效的方法对厂房内部电气设备的火灾状态进行及时有效的监测和报警，能够确保人们生命和财产的安全。当前消防监测系统主要采用两种方案：一是采用烟雾传感器进行监测，其优点是成本低，安装简单；缺点是不适合在大型开放式空间使用，且易受监测环境中灰尘、蒸汽、光源、振动等多种因素的影响，需定期清洗和维护。二是基于视频图像处理技术的火灾检测，其优点是根据火焰和烟雾的图像特性，运用数字图像处理技术和模式识别技术，解决特殊场所的火灾探测难题，可靠性强、智能化高；缺点是多路视频传输需耗费较大带宽，一般采用有线方式通信布缆工艺复杂，工程造价高。
技术实现要素：
本发明主要改善传统消防监测系统中受环境因素影响大、容易误报，存在监控死角、造价高、工艺复杂等技术问题。提出了一套可智能化，受环影响小、适应性强的厂房消防监测机器人系统及方法。
为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：
一种厂房全向移动消防监测机器人系统，包括：
底盘驱动系统，包括全向移动底盘与全场定位系统组成；所述全向移动底盘设有在平面上任意方向移动的全向轮；所述全场定位系统包括两个正交编码器与陀螺仪，在机器人底盘移动过程中，正交安装在编码器将脉冲传回给机器人主控，用于记录机器人在平面内横轴与纵轴移动距离；陀螺仪用于记录机器人转向过程中旋转的角度，并传回给机器人主控，由机器人主控将旋转后的机器人走过的距离与陀螺仪传回角度进行运算，投影至机器人初始运行的坐标系当中，得出机器人当前所在位置，实现机器人的全场定位；
视觉采集模块，与机器人主控连接，用于记录设备图像以及设备周围环境，为发生安全隐患时相关人员处理隐患，提供准确的现场情况；
温度监测模块，与机器人主控连接，通过与视觉采集模块相结合对电气设备所贴标签进行扫描，读取设备信息，并且对电气设备进行温度检测，将测量温度与电气设备额定温度进行比较判断其工作状态；
通讯模块，实现机器人主控与本地pc端的连接，用于实现机器人与本地pc端信息交互，与视觉采集模块、温度监测模块相配合，将检测到的设备故障信息发送至pc端；
警报模块，与机器人主控连接，当发现严重故障时报警鸣笛提醒相关人员；
遥控模块，通过无线连接遥控器与主控，通过人工遥控用以生成环境地图，将环境地图存储至存储器，变为已知环境，再次进入时以实现自动巡逻；同时能够通过视觉采集模块获取现场图形；
自动充电系统，包括充电桩与机器人自身充电电极，充电桩由全场定位系统生成充电桩坐标，机器人移动到充电桩位置将滋生充电电极与充电桩对接，完成自行充电。
前述的一种厂房全向移动消防监测机器人系统，全向移动底盘包括四个呈对角线安装的全向驱动轮、带有编码器的驱动电机，由编码器读回脉冲数，由机器人主控将脉冲数计算得出全向轮转动角度与速度，从而实现闭环控制，根据全向轮转动的角度与速度，给定每一个全向轮的转速，由四个全向轮转动的合力决定全向移动底盘的移动方向及移动速度。
前述的一种厂房全向移动消防监测机器人系统，通讯模块设有存储装置，通过存储装置将非紧急故障信息保存，在系统空闲时进行故障上报，实现即时通讯及延时通讯。
前述的一种厂房全向移动消防监测机器人系统，报警模块包括本地报警模块和远端报警模块，本地报警模块实现鸣笛提醒现场人员，远端报警模块通过通讯模块，将故障警报与故障信息不间断的发送至远端负责人员并等待处理。
前述的一种厂房全向移动消防监测机器人系统，视觉采集模块包括ov7670摄像头，通过iic总线通信协议与机器人主控相连，将所采集图像传回机器人主控，由机器人主控处理拍摄画面。
前述的一种厂房全向移动消防监测机器人系统，温度监测模块包括lsci-cjg非接触集成式红外测温传感器与gy-906红外测温传感器，两个传感器均通过iic总线与机器人主控进行通讯。
本发明还公开一种厂房全向移动消防监测机器人的火焰识别方法，包括如下步骤：机器人主控接收视觉采集模块采集的彩色画面，主控首先对彩色画面机型3通道分离，其次对通道图滤波，然后计算火焰具体位置，最后提取火焰。
前述的一种厂房全向移动消防监测机器人的火焰识别方法，计算火焰具体位置时，首先对比通道直方图，红色通道和黄色通道为多点，蓝色通道为少点，由此计算出近似火焰的像素点，然后进行轮廓提取，对火焰像素点进行分析，如果某些点的相对位置靠近，那么把这些点归为同一组，其他点归为同一组，分组完成之后，对这些组进行包围，然后进行膨胀计算，如果相互能连接在一起，即可视为火焰。
本发明公开的一种厂房全向移动消防监测机器人系统及方法，包括遥控地图扫描系统，全向移动底盘和一套针对电气设备工作状态判断的温度监测设备和实时反馈现场情况的视觉采集模块，以及通讯和警报模块组成。有效克服了以上传统消防监测系统受环境因素影响大、容易误报、造价高、工艺复杂、有监控死角等缺点。
附图说明
图1是本发明的系统组成图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
本发明的核心是改善传统消防监测系统中受环境因素影响大、容易误报，存在监控死角、造价高、工艺复杂等技术问题。提出了一套可智能化，受环影响小、适应性强的厂房消防监测机器人系统及方法。
请参见图1。本发明公开的一种厂房全向移动消防监测机器人系统，包括：
底盘驱动系统，包括全向移动底盘与全场定位系统组成；所述全向移动底盘设有在平面上任意方向移动的全向轮，全向移动底盘可实现在平面内任意方向的平移，有效的消除了监控死角，与全场定位系统相结合，并采用局部路径规划算法减少在巡逻过程中的移动时间，大大缩短了巡逻时间，监测效率大幅提高；所述全场定位系统包括两个正交编码器与陀螺仪，在机器人底盘移动过程中，正交安装在编码器将脉冲传回给机器人主控，用于记录机器人在平面内横轴与纵轴移动距离；陀螺仪用于记录机器人转向过程中旋转的角度，并传回给机器人主控，由机器人主控将旋转后的机器人走过的距离与陀螺仪传回角度进行运算，投影至机器人初始运行的坐标系当中，得出机器人当前所在位置，实现机器人的全场定位；
视觉采集模块，与机器人主控连接，可实现对当前设备环境情况的采集，在发现火灾隐患或发生火灾时可提供的现场图片，方便相关人员及时处理火情或消除火灾隐患，提供准确的现场情况；还可在遥控模式下，作为监控人员的眼睛，对较为危险的区域进行遥控勘测，减少了不必要的人员伤亡，并且为有效的处理安全隐患提供准确的现场依据。
温度监测模块，与机器人主控连接，通过与视觉采集模块相结合对电气设备所贴标签进行扫描，读取设备信息，并且对电气设备进行温度检测，将测量温度与电气设备额定温度进行比较判断其工作状态。其工作状态划分为：正常工作状态、不正常工作状态、严重故障状态。对于以上工作状态机器人会自动选择反应动作，如记录设备编号、温度、工作状态、现成图片、设备坐标，反应与记录、提示、应急警报用以处理设备安全隐患。温度监测模块可以准确的采集设备具体位置温度，与额定工作温度做比较，判断设备工作状态，进行数据记录、安全提示或紧急警报。系统定期对所采集数据进行分析处理，辅以人工协助，可有效减少系统的误判率，增加系统稳定性。借助温度监测模块机器人可实现自我保护功能，实时监测机器人周围环境温度，避免因环境温度过高而使自身发生损坏，使机器人在高温环境下实现自保，提高了系统运行的稳定性。
通讯模块，为机器人与本地pc端信息交互的关键，实现机器人主控与本地pc端的连接，用于实现机器人与本地pc端信息交互，与视觉采集模块、温度监测模块相配合，将检测到的设备故障信息发送至pc端；通讯模块及时为机器人与pc端直接进行信息与图票的传输。通讯模块具有一定储存能力，采用即时发送与延时发送相结合，针对可能会引发安全隐患的严重故障采用即时发送模式，并将储存在内部的故障信息及图片循环发生至pc端，提醒人员处理消防隐患；发现设备的不正常运行以及设备空闲未运行时，采用延时发送，先暂时将其信息记录下来，当系统空闲时将所储存信息发送至pc端，供pc端做信息处理以及等待相关人员处理。
警报模块，与机器人主控连接，当发现严重故障时报警鸣笛提醒相关人员；
遥控模块，通过无线连接遥控器与主控，在未知环境内或紧急情况时依靠人工遥控，通过人工遥控用以生成环境地图，将环境地图存储至存储器，变为已知环境，再次进入时以实现自动巡逻；同时能够通过视觉采集模块获取现场图形；
自动充电系统，包括充电桩与机器人自身充电电极，充电桩由全场定位系统生成充电桩坐标，机器人移动到充电桩位置将滋生充电电极与充电桩对接，完成自行充电，解决了机器人续航时间短的问题。
本发明中的全向移动底盘采用全向轮移动算法，可以实现在平面上任意方向的移动，与全场定位系统相结合，可以在厂房内部时刻确定自身当前位置，在厂房内发生火灾或者所监测设备标签受损，无法准确读取标签信息时，仍可准确确定消防隐患发生位置；底盘的移动采用局部路径规划算法，在所监测设备之间采用点到点的路径规划，使机器人在厂房各设备之间，寻找一条从始点到终点、能完全避障的最优或合理的路径。
在本发明的一种实施例中，全向移动底盘包括四个呈对角线安装的全向驱动轮、带有编码器的驱动电机，由编码器读回脉冲数，由机器人主控将脉冲数计算得出全向轮转动角度与速度，从而实现闭环控制，根据全向轮转动的角度与速度，给定每一个全向轮的转速，由四个全向轮转动的合力决定全向移动底盘的移动方向及移动速度。
在本发明的一种实施例中，通讯模块设有存储装置，通过存储装置将非紧急故障信息保存，在系统空闲时进行故障上报，实现即时通讯及延时通讯。
在本发明的一种实施例中，报警模块包括本地报警模块和远端报警模块，当发现严重故障时本地报警模块立即鸣笛提醒现场人员处理，并且远端报警模块通过通讯模块，将故障警报与故障信息不间断的发送至远端负责人员并等待处理。
在本发明的一种实施例中，视觉采集模块包括ov7670摄像头，通过iic总线通信协议与机器人主控相连，将所采集图像传回机器人主控，由机器人主控处理拍摄画面。
在本发明的一种实施例中，温度监测模块包括lsci-cjg非接触集成式红外测温传感器与gy-906红外测温传感器，两个传感器均通过iic总线与机器人主控进行通讯。
本发明公开的一种厂房全向移动消防监测机器人的火焰识别方法，包括如下步骤：机器人主控接收视觉采集模块采集的彩色画面，主控首先对彩色画面机型3通道分离，其次对通道图滤波，然后计算火焰具体位置，最后提取火焰。
计算火焰具体位置时，首先对比通道直方图，红色通道和黄色通道为多点，蓝色通道为少点，由此计算出近似火焰的像素点，然后进行轮廓提取，对火焰像素点进行分析，如果某些点的相对位置靠近，那么把这些点归为同一组，其他点归为同一组，分组完成之后，对这些组进行包围，然后进行膨胀计算，如果相互能连接在一起，即可视为火焰。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，而非对其限制；应当指出，尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。