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专利号: 2021113831766
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 救生;消防
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种无人机视觉辅助消防炮灭火系统控制方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,利用无人机携带视觉装置至火场上方,通过调整无人机及视觉装置的姿态,采集高空俯视的火场分布图像,火场分布图像中包括机器人、射流落点、火场火点的信息;

步骤2,无人机视觉控制系统自动完成服务器配置工作、通讯连接状态检测、消防炮姿态角初始化工作;

步骤3,选取火场分布图像中的机器人坐标点、射流轨迹落点坐标点、火焰坐标点,对提取的点坐标进行处理,定位出火点与射流落点的平面位置关系,并将火点与射流落点的平面位置关转换为消防炮控制装置能够识别的角度、方向控制的信号指令;消防炮控制装置执行信号指令并驱动消防炮向火点喷射灭火剂;

步骤4,当选取的上一个火点处于压制或熄灭状态,选取下一个火点目标和当前射流落点坐标,再次执行动作,射流落点在消防炮控制装置指令下自动移至下一个火点目标,重复步骤3的选点以及喷射过程,直到火场所有火源目标点得到压制或处于熄灭状态。

2.根据权利要求1所述的一种无人机视觉辅助消防炮灭火系统控制方法,其特征在于,通过不断更新火场分布图像中的机器人坐标点、射流轨迹落点坐标点、火焰坐标点,完成射流落点逐步向火焰坐标点逼近直至压制该火点扩散并达到灭火的目的。

3.根据权利要求1或2所述的一种无人机视觉辅助消防炮灭火系统控制方法,其特征在于,所述步骤3中由机器人坐标点、射流落点坐标点、火焰坐标点,计算输出消防炮的俯仰角、水平角等角度的控制信息及水平偏转方向的方法为:俯仰角:

αn=arcsin(Sn*sin(2*αn‑1)/Sn‑1)/2水平角:

消防炮水平偏转方向:

令fn(xn,yn)=(y2,n‑y1,n)xn+(x1,n‑x2,n)yn+y1,n*x2,n‑x1,n*y2,n代入第n次选取的火焰坐标点p3(x3,n,y3,n)位置信息:其中,αn‑1是消防炮第n‑1次的俯仰角,以图像的左上角为原点坐标,p1(x1,n,y1,n)代表机器人第n次选取的坐标点位置;p2(x2,n,y2,n)代表射流落点第n次选取的坐标点位置;p3(x3,n,y3,n)代表火焰点第n次选取的坐标点位置;Sn代表第n次选机器人坐标点到射流落点的距离;Sn‑1代表第n‑1次选机器人坐标点到射流落点的距离。

4.根据权利要求1所述的一种无人机视觉辅助消防炮灭火系统控制方法,其特征在于,当火场出现多个火点时,火点目标的选取策略是根据火势大小、火点距离、危害程度、易扩散火点多个因素,综合判断对火点进行选取;如此实现对多个火点时进行压制或熄灭。

5.一种基于无人机视觉辅助消防炮灭火系统,其特征在于,包括消防灭火机器人、消防炮控制装置、无人机视觉控制系统;

所述消防灭火机器人带有消防炮主体结构,所述消防炮主体结构用于远距离喷射灭火剂;

所述消防炮控制装置包括角度传感器、嵌入式控制器以及驱动器,所述角度传感器用于采集消防炮转角的反馈信号;所述嵌入式控制器接收无人机控制系统发出的信号指令,并且根据所接收的信号指令输出消防炮驱动信号;所述驱动器接收嵌入式控制器所述出的消防炮驱动信号并驱动消防炮主体结构的关节转动以及喷射;

所述无人机视觉控制系统包括无人机、视觉装置、选点灭火系统;所述视觉装置安置在无人机正下方,用于采集高空俯视火场分布图像;所述选点灭火系统接收火场分布图像,并从火场分布图像中选取火场分布图像中射流落点、火焰点、机器人点三个点坐标信息,将坐标信息转换为消防炮的角度、方向的信号指令并将信号指令传输至消防炮控制装置。

6.根据权利要求5所述的一种基于无人机视觉辅助消防炮灭火系统,其特征在于,视觉装置采用单目摄像机,用于采集无人机正下方二维的火场分布图像。

7.根据权利要求5所述的一种基于无人机视觉辅助消防炮灭火系统,其特征在于,角度传感器、嵌入式控制器以及驱动器之间通过信号相互连接。

8.根据权利要求5所述的一种基于无人机视觉辅助消防炮灭火系统,其特征在于,所述选点灭火系统包括图像处理单元以及通信单元,图像处理单元接收并处理视觉装置所采集的火场图像,获得消防炮的角度、方向的信号指令;通信单元用于实现无人机视觉控制系统与消防炮控制装置之间的通讯连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于无人机视觉辅助消防炮灭火系统,其特征在于,无人机视觉控制系统与消防炮控制装置之间的通讯连接是基于TCP socket通讯连接,由机器人遥控终端或远程电脑端作为TCP服务端,消防炮控制装置作为TCP客户端。

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