一种消防机器人调度系统的协同调度方法与流程

本发明涉及消防技术领域，具体涉及一种消防机器人调度系统的协同调度方法。

背景技术：

随着智能装备越来越多地被装备到消防部门，消防机器人在大规模消防灭火场合起到了重要的作用，但是由于火场情况复杂，特别是大规模的火场区域的场合，由于火场区域大，还有浓烟、火焰等影响，消防员很难整体协调保持多台机器人在合理的位置，并且难以精准保证消防炮调整到合适的的摆动角度。

技术实现要素：

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种消防机器人调度系统的协同调度方法。

本发明的技术解决方案如下：

一种消防机器人调度系统的协同调度方法，包括以下步骤：

步骤一：获取火场信息：监控摄像装置获取消防机器人之间的距离d，消防无人机获取火场区域的形状信息；消防机器人获取其距离火场的距离l；

步骤二：指挥中心包括控制系统，控制系统根据步骤一中的火场信息计算得到消防机器人上的消防炮摆角α；控制系统将消防炮摆角α信息发送到消防控制箱中并显示出来，响应于所述信息进行控制消防机器人上的消防炮摆角。

优选地，所述步骤二中，控制系统根据步骤一中的火场信息计算得到消防机器人上的消防炮摆角的计算方法具体为：控制系统初步判断所述形状信息并将其拟合成圆形区域或椭圆形区域。

优选地，若形状信息判断为或拟合为圆形区域，消防无人机获取圆形区域的直径d，所述步骤二中，控制系统根据步骤一中的火场信息计算得到消防机器人上的消防炮摆角采用的计算公式为：计算得到

优选地，若形状信息判断为或拟合为椭圆形区域，消防无人机获取椭圆形的长轴la和短轴lb，所述步骤二中，控制系统根据步骤一中的火场信息计算得到消防机器人(300)上的其一消防炮摆角采用的计算公式为：

和/或；从而计算出消防炮摆角α。

优选地，所述监控摄像装置(200)为无线ai监控摄像机。

优选地，所述指挥中心采用5g网络与消防控制箱通讯连接。

优选地，所述消防机器人上安装有温度传感器。

优选地，所述消防机器人至少设置有3个。

优选地，所述指挥中心还包括有大屏幕，用于显示所述现场区域的实时状态。

本发明具有以下有益效果：本发明提供的一种消防机器人调度系统的协同调度方法，监控摄像装置获取消防机器人之间的距离d，消防无人机获取火场区域的火场区域形状信息，控制系统将该形状信息判断或拟合成圆形或椭圆形；消防机器人获取其距离火场的距离l，控制系统根据步骤一中的火场信息计算得到消防机器人上的消防炮摆角α；控制系统将消防炮摆角α信息发送到消防控制箱中并显示出来，消防员通过该信息，控制消防机器人上的消防炮摆角，合理优化他们之间的布局，使他们之间相互协调，根据火场区域的实时变化做出合理的调整，满足最优化灭火效果。

附图说明

图1是本发明第一实施例的结构示意图；

图2是本第一实施例的调度原理示意图；

图3是场景一的结构示意图；

图4是场景二的结构示意图；

图5是场景三的结构示意图；

图6是场景四的结构示意图；

图中，100-指挥中心，200-监控摄像装置，300-消防机器人，301-第一消防炮，302-第二消防炮，400-消防控制箱，500-消防无人机。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1和图2，本发明的优选实施例：其应用于一种消防机器人的协同调度系统；该系统包括：包括：

至少一个装配有监控摄像装置200的现场区域，所述监控摄像装置200能够采集所述现场区域的第一环境参数信息，第一环境参数信息包括位置信息以及图像信息；

消防无人机300，所述消防无人机300能够采集所述现场区域的第二环境参数信息，第二环境参数信息包括现场区域出现火情时的立体图像信息；

指挥中心100，其包括控制系统，所述控制系统能够接收并依据所述第一环境参数信息和第二环境参数信息发送任务指令；

至少一消防控制箱400，其能够接收并依据所述任务指令发送动作指令；

消防机器人300，其与所述消防控制箱400通讯连接，所述消防机器人300能够接收所述消防控制箱400的动作指令，以对现场区域进行灭火动作。消防机器人300上具有可以摆动的消防炮301，具体地，消防机器人300采用双管消防炮灭火机器人，其上的第一消防炮301和第二消防炮302可以摆动。

所述位置信息更具体地包括：消防机器人300距离火场的距离位置、以及他们之间距离、消防控制箱400(即消防员所处位置)的位置信息，以及他们和消防机器人300的距离、以及现场障碍物等位置信息；

在现场区域安装监控摄像装置200，指挥中心100能够根据实时采集现场区域的第一环境参数，即指挥中心100能够及时判断现场区域是否出现火情，并及时作出警报和发送消防任务，实现高效安全灭火。

一种消防机器人调度系统的协同调度方法，包括以下步骤：

步骤一：获取火场信息：监控摄像装置200获取消防机器人300之间的距离d，消防无人机500获取火场区域的形状信息；消防机器人500获取其距离火场的距离l；

步骤二：指挥中心100包括控制系统，控制系统根据步骤一中的火场信息计算得到消防机器人300上的消防炮摆角α；控制系统将消防炮摆角α信息发送到消防控制箱400中并显示出来，响应于所述信息进行控制消防机器人300上的消防炮摆角。

所述步骤二中，控制系统根据步骤一中的火场信息计算得到消防机器人300上的消防炮摆角的计算方法具体为：控制系统初步判断所述形状信息并将其拟合成圆形区域或椭圆形区域，拟合方法采用特征特征边界值提取法。

若形状信息判断为或拟合为圆形区域，消防无人机获取圆形区域的直径d，所述步骤二中，控制系统根据步骤一中的火场信息计算得到消防机器人300上的消防炮摆角采用的计算公式为：计算得到

若形状信息判断为或拟合为椭圆形区域，消防无人机获取椭圆形的长轴la和短轴lb，所述步骤二中，控制系统根据步骤一中的火场信息计算得到消防机器人300上的其一消防炮摆角采用的计算公式为：

和/或；从而计算出消防炮摆角α。

所述监控摄像装置200为无线ai监控摄像机，其内设置有红外热成像模块，其用于获取现场的火情。

所述指挥中心采用5g网络与消防控制箱通讯连接，采用5g通讯传输，高速率、低时延、大容量的特点支持火场大数据流、大视频流实时传输，实现实时调度。

所述消防机器人300上安装有温度传感器，实时探测温度信息，避免消防机器人300因温度过高而损坏。

所述消防机器人300至少设置有3个，消防机器人300之间的连线能够围成正多边形，本实施例采用3台消防机器人，围成等边三角形，指挥中心根据上述计算方法能更加迅速快捷的计算出最优消防炮摆角，及时反馈到现场区域调整消防战略。

指挥中心100合理优化计算出，消防机器人300之间的距离，使其根据火场区域的形状、大小，合理布局，结合消防机器人300各自传感器测到的距离火场的距离，合理优化他们之间的布局，使他们之间相互协调，根据火场区域的实时变化做出合理的调整，满足最优化灭火效果。

所述指挥中心100包括有大屏幕，用于显示所述现场区域的实时状态。

以下提供具体实施场景以进一步说明第一实施例；

场景一：火场区域判断为圆形；参考图3；图中；

1、2、3是指案例中的三台消防机器人；

l是指消防机器人1距离火场的距离；

l’是指消防机器人2距离火场的距离；

l”是指消防机器人3距离火场的距离；

d是指消防机器人灭火现场区域的直径；

α是指消防机器人1的消防炮摆角；

β是指消防机器人2的消防炮摆角；

γ是指消防机器人3的消防炮摆角；

d12是指消防机器人1和消防机器人2的距离；

d23是指消防机器人2和消防机器人3的距离；

d31是指消防机器人3和消防机器人1的距离；

此算法结合整个消防机器人调度系统使用，调度系统接收到监控摄像装置200捕捉到的消防机器人300之间的距离d12、d23、d31，和消防无人机500高空拍摄的火场区域大小，例如该案例中d为火场的直径，结合消防机器人各自传感器测到的距离火场的距离l、l’、l”

从而计算出

同理可以估算出β的大小：

从而计算出

同理可以估算出γ的大小：

从而计算出

该算法计算得到的α、β、γ的数值大小，消防中心的控制系统，将数据发送到消防控制箱400显示出来，消防员通过这些数值，操作消防机器人300上的消防炮控制摆动对应的角度。

控制系统合理优化计算出，消防机器人300之间的距离d12、d23、d31，使其根据火场区域的形状、大小，合理布局，结合消防机器人300各自传感器测到的距离火场的距离l、l’、l”，合理优化他们之间的布局，使他们之间相互协调，根据火场区域的实时变化做出合理的调整，满足最优化灭火效果。

场景二：火场区域判断为椭圆形；参考图4；图中；

1、2、3是指案例中的三台消防机器人；

l是指消防机器人1距离火场的距离；

l’是指消防机器人2距离火场的距离；

l”是指消防机器人3距离火场的距离；

la是指消防机器人灭火现场区域的长轴；

lb是指消防机器人灭火现场区域的短轴；

la’是指消防机器人1正对的弦长；

α是指消防机器人1的消防炮摆角；

β是指消防机器人2的消防炮摆角；

γ是指消防机器人3的消防炮摆角；

d12是指消防机器人1和消防机器人2的距离；

d23是指消防机器人2和消防机器人3的距离；

d31是指消防机器人3和消防机器人1的距离；

此算法结合整个消防机器人调度系统使用，调度系统接收到监控摄像装置200捕捉到的消防机器人300之间的距离d12、d23、d31，和消防无人机500高空拍摄的火场区域大小(la是指消防机器人灭火现场区域的长轴；lb是指消防机器人灭火现场区域的短轴)，例如该案例中la是指消防机器人灭火现场区域的长轴，和lb是指消防机器人灭火现场区域的短轴(其中la、lb均由消防无人机500利用红外热成像仪获取的火场图像，调度系统算法进行特征边界值提取获得)，将la’指消防机器人1正对的弦长做近似处理，按照la的值进行计算。结合消防机器人各自传感器测到的距离火场的距离l、l’、l”得到：

计算出：

同理可以估算出β的大小:

计算出：

消防机器人3的消防炮摆动角度γ计算：

计算出：

该算法计算得到的α、β、γ的数值大小，控制中心将数据发送到消防控制箱400显示出来，消防员通过这些数值，操作消防机器人300上的消防炮控制摆动对应的度数。

中心调度系统合理优化计算出，消防机器人300之间的距离d12、d23、d31，使其根据火场区域的形状、大小，合理布局，结合消防机器人300各自传感器测到的距离火场的距离l、l’、l”，合理优化他们之间的布局，使他们之间相互协调，根据火场区域的实时变化做出合理的调整，满足最优化灭火效果。

鉴于实际火场的形状常为不规则形状并且随时变化，此套算法突出的优点是：可以实时调整计算模式，根据火场区域变化调整消防机器人实施布局；算法采用近似拟合原理，分别展示圆形、和椭圆形实施例基本可涵盖近似拟合圆、近似拟合椭圆两种模式(两种模式的切换通过比较la和lb的比值来确定，当火场区域参数lb/la＞0.5采取拟合成圆形模式，即可以la≈lb＝d；当火场区域参数lb/la＜0.5采取拟合成椭圆形模式)，以采用摆动角度最大化原则，覆盖全部火场为计算目标。

场景三，参考图5，火场区域若为类圆形火场，控制系统将其拟合成圆形：

其中：类圆形火场区域算法实施例，消防中心调度系统，根据现场消防无人机500传回是不规则火场区域数据，根据算法约束条件(通过比较la和lb的比值来确定，当火场区域参数lb/la＞0.5采取拟合成圆形模式，即可以la≈lb＝d)进行拟合成圆形模式进行消防灭火命令执行。

场景四，参考图6，火场区域若为类椭圆形火场，控制系统将其拟合成椭圆形：

其中：类椭圆形火场区域算法实施例，消防中心调度系统，根据现场消防无人机500传回是不规则火场区域数据，根据算法约束条件(通过比较la和lb的比值来确定，当火场区域参数lb/la＜0.5采取拟合成椭圆形模式)进行拟合成椭圆形模式进行消防灭火命令执行。

本发明还提供了第二实施例：

一种消防机器人的协同调度系统具体的方法为：监控摄像装置200采集现场区域的第一环境参数并传送至指挥中心100，指挥中心100依据第一环境参数判断是否出现火情，若判断为出现火情，指挥中心100发出任务指令给报警装置，消防人员将消防无人机500、消防机器人300以及已与指挥中心100通讯连接的消防控制箱400运输到现场区域进行消防作业，消防无人机500采集现场区域火情的第二环境参数信息并将其发送至指挥中心，指挥中心接收信息并向消防控制箱400发送任务指令，消防控制箱400接收任务指令控制消防机器人300进行灭火作业。

更具体地，该系统是应用于整个厂区的消防系统的，当监控摄像装置200即智能监控ai摄像头检测到火情后，立即通知整个消防系统发出火灾警报，形成全系统联动，消防员携带消防控制箱400，并控制消防机器人300运输到现场区域进行消防作业，同步，消防无人机500升空作业。监控摄像装置200采集现场区域的第一环境参数并传送至指挥中心，指挥中心接收信息并向消防控制箱400发送任务指令，消防控制箱400接收任务指令控制消防机器人300进行灭火作业；消防机器人300实时检测到距离火场的距离，消防机器人300把这个信息发送给消防控制箱400，通知消防员及时调整距离，保护消防机器人300正常工作。同步，消防无人机500采集现场区域火情的第二环境参数信息并将其发送至指挥中心，指挥中心根据无人机500拍回来的高空整体火情状态，实时判断灭火方案，向消防控制箱400发出位置调整指令，消防控制箱400发出任务指令控制消防机器人300进行调整合适位置进行灭火作业。

当消防机器人300采集现场区域的温度大于设定值时，消防控制箱400根据该信息控制该消防机器人300远离现场区域的火情点至安全距离已进行降温。

所述消防机器人300至少设置有3辆，具体地数量可根据现场具体情况具体选择。

具体应用在工厂灭火时，消防控制箱与消防机器人的距离为300-500m，消防机器人与火场之间的距离为50-100m，相邻消防机器人之间的距离为是动态的实时调整的，确保火场的火势能够及时被控制。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。