一种公路隧道火灾初期救援方法技术

本发明专利技术公开了一种公路隧道火灾初期救援辅助系统，其特征在于，系统包括：探测机器人平台；搭载于所述探测机器人平台上的嵌入式控制单元、信号检测单元、标记投放单元；人机交互系统；以及无线路由装置。所述人机交互系统包括主控制台以及智能移动终端；所述人机交互系统实时接收嵌入式控制单元传来的火灾信息并对其进行评估、处理，现场搜救人员可以通过智能移动终端实时获取前方情况并提前做出反应。本系统基于嵌入式开发平台设计，并采用合理的轨迹绘制算法帮助救援人员在恶劣的救援环境下提前确定被困人员位置，并且帮助救援人员尽快找寻安全路径，制定合理的救援计划。

Auxiliary rescue system and method for highway tunnel fire at initial stage

The invention discloses an early highway tunnel fire rescue assistance system, which is characterized in that the system comprises a detection robot platform; carrying on the detection platform of the embedded robot control unit, a signal detection unit, marking on the unit; man-machine interaction system; and wireless routing device. The human-computer interaction system comprises a main control console and intelligent mobile terminal; man-machine interaction system of the embedded real-time receiving unit to control the fire information and carries on the evaluation, treatment, on-site rescue personnel can through the intelligent mobile terminal to obtain real-time front and respond in advance. The design of embedded system based on the development platform, and using reasonable trajectory rendering algorithm to help rescue workers in harsh rescue environment in advance to determine the location of trapped, rescue personnel as soon as possible and help find a safe path and make reasonable rescue plan.

【技术实现步骤摘要】
一种公路隧道火灾初期救援辅助系统及方法
本专利技术涉及救援系统及方法，特别涉及一种公路隧道火灾初期救援辅助系统及方法。
技术介绍
中国是世界上公路隧道数量最多、里程最长的国家。在公路隧道运营管理过程中，隧道火灾是危害最大的一类灾害，隧道“长管状”结构决定了隧道火灾事故只能减少而无法完全避免。隧道内一旦发生火灾，火势将迅速扩大，很可能导致隧道内部的照明、监控、排风等设备遭到破坏，燃烧产生的烟雾会沿着隧道顶部纵向扩散，等待救援的人员将有窒息危险，如果引起火灾的车辆是剧毒危险化学品的运输车，那么燃烧产生的浓烟可能有一定的毒性，被困人员生存的希望将更不容乐观，救援人员也很难在第一时间进入现场进行施救并展开疏散工作。在公路隧道火灾发生初期，在没有救援的情况下，有自救能力的司乘人员需要在安全时间内尽快疏散到安全区域，而没有自救能力的受伤人员、行动迟缓的老年人、儿童等被困人员则很难在安全时间内自主逃生，只能等待消防员及时救援。目前国内相关救援辅助系统产品十分稀少，还未出现技术成熟的用于公路隧道初期火灾救援的辅助系统。
技术实现思路
鉴于已有技术存在的不足，本专利技术的目的是要提供一种公路隧道火灾初期救援辅助系统及方法，以降低搜救风险、提高搜救效率。为了实现上述目的，本专利技术技术方案如下：一种公路隧道火灾初期救援辅助系统，其特征在于，系统包括：探测机器人平台；搭载于所述探测机器人平台上的嵌入式控制单元、信号检测单元、标记投放单元；所述嵌入式控制单元收集所述探测机器人平台运行信息；所述嵌入式控制单元与所述信号检测单元和标记投放单元连接，所述嵌入式控制单元接收和处理所述信号检测单元发送的火灾信息并控制所述标记投放单元动作，所述标记投放单元包括步进电机和发光体标记物投放装置；人机交互系统，所述人机交互系统包括用于实时显示有效信息的主控制台以及用于为现场搜救人员提供指导方案的智能移动终端；所述主控制台实时接收嵌入式控制单元传来的火灾信息并对其进行评估、处理，并将火灾信息和评估结果传输给所述智能移动终端，指挥人员可以通过主控制台人工控制整个系统；同时现场搜救人员也可以通过智能移动终端实时获取前方情况并提前做出反应，并可通过智能移动终端控制整个系统；以及无线路由装置。进一步地，所述信号检测单元包括：红外USB摄像头，所述红外USB摄像头用来捕捉火灾现场图像信息，并且根据现场环境光线强弱自动切换红外与非红外两种工作模式；微波雷达人体检测模块，所述微波雷达人体检测模块用以实时监测其周围一定范围内是否有生命体，若检测到生命体则输出高电平，否则输出低电平；环境检测传感器组，所述环境检测传感器组包括：有毒气体检测传感器、可燃气体检测传感器、温度传感器、氧气传感器。进一步地，当温度达到系统可承受上限或者探测到周围有生命体时，所述探测机器人平台由自动避障模式切换为远程遥控模式。进一步地，所述嵌入式控制单元包括一个或多个控制器。进一步地，所述探测机器人平台运行信息包括探测机器人平台的转角信息和前进速度信息。本专利技术另一目的是要提供一种基于上述系统的公路隧道火灾初期救援方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：探测机器人平台搭载系统所需的硬件设备以自动避障模式进入隧道火灾初期现场，所述硬件设备包括嵌入式控制单元、信号检测单元、标记投放单元；S2：所述探测机器人平台并行执行以下步骤：(1)探测机器人平台检测前方一定范围内的障碍信息，并判断是否需要避障，如需要则执行S3；否则执行S2；(2)红外USB摄像头采集前方图像信息并实时将采集到的图像经嵌入式控制单元传输给人机交互系统，同时所述嵌入式控制单元对采集到的图像信息进行图像处理并分析，分析内容包括：判断采集到的图像中是否有火焰，是则执行S4，否则返回S2；判断采集到的图像中是否有烟雾，是则执行S5，否则返回S2；(3)微波雷达人体检测模块搜寻是否有被困人员，是则执行S6；否则返回S2；(4)有毒气体检测传感器检测周围环境中的有毒气体浓度，并实时经嵌入式控制单元将数据通过WIFI传输给人机交互系统；(5)可燃气体检测传感器检测周围环境中的可燃气体浓度，并实时经嵌入式控制单元将数据通过WIFI传输给人机交互系统；(6)温度传感器检测周围环境的温度，并实时经嵌入式控制单元将数据通过WIFI传输给上人机交互系统；(7)氧气传感器检测周围环境的氧气浓度，并实时经嵌入式控制单元将数据通过WIFI传输给人机交互系统；(8)陀螺仪实时检测机器人平台转角信息，嵌入式控制单元通过对实时转角数据以及探测机器人平台的前进速度进行综合计算来拟合出探测机器人平台路径轨迹，以实现操作人员对探测机器人平台实时跟踪定位；S3：机器人平台执行避障程序，返回S2；S4：嵌入式控制单元执行火焰报警程序，并通过温度传感器判断环境温度是否达到系统硬件所能承受的温度上限，是则主动切换至远程遥控模式控制探测机器人平台，否则返回S2；S5：操作人员远程操控机器人平台至正对隧道横断面保持静止，嵌入式控制单元执行烟雾距地面距离及其下沉速度判断程序，预测出烟雾下沉至对被困人员造成危害的高度的时间，并将预测信息传至人机交互系统，返回S2；S6：通过红外USB摄像头确认被困人员具体位置，确认后将探测机器人平台切换至远程遥控模式，操作人员控制机器人平台到达被困人员所在位置后执行S7，否则返回S6；S7：操作者通过主控制台或者智能移动终端发布投放指令，嵌入式控制单元接收并执行该指令，启动步进电机驱动发光体标记物投放装置投下一个发光体标记物，同时操作人员在人机交互系统轨迹绘制界面标记投放位置，返回S2。进一步地，将无线路由装置设置成固定IP，嵌入式控制器的网关设置成与无线路由器在同一网关下的固定IP，主控制台与智能移动终端与嵌入式各控制器均连入无线路由器IP，以组成固定IP下的局域网络。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术基于嵌入式开发平台及模式识别技术，能够实现火焰以及烟雾距地面距离及其下沉速度的智能判断从而提前预测其对被困人员造成的危害程度，并采用合理的轨迹绘制算法使得救援人员能够在救援环境恶劣的情况下确定被救人员具体位置，并在救援人员无法第一时间进入隧道搜救的情况下帮助救援人员尽快找寻安全路径，制定合理的救援计划，极大缩短了隧道火灾救援时间，提高了搜救人员的安全保障，特别是有危险品泄露的隧道火灾，避免了不必要的牺牲。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术所述系统的结构框图；图2是本专利技术所述方法的流程图；图3为实施例1所述系统的结构框图；图4为实施例1所述系统的实例图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。隧道的广泛应用带来了巨大的火灾安全隐患，火场内部情本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种公路隧道火灾初期救援辅助系统，其特征在于，系统包括：探测机器人平台；搭载于所述探测机器人平台上的嵌入式控制单元、信号检测单元、标记投放单元；所述嵌入式控制单元收集所述探测机器人平台运行信息；所述嵌入式控制单元与所述信号检测单元和标记投放单元连接，所述嵌入式控制单元接收和处理所述信号检测单元发送的火灾信息并控制所述标记投放单元动作，所述标记投放单元包括步进电机和发光体标记物投放装置；人机交互系统，所述人机交互系统包括用于实时显示有效信息的主控制台以及用于为现场搜救人员提供指导方案的智能移动终端；所述主控制台实时接收嵌入式控制单元传来的火灾信息并对其进行评估、处理，并将火灾信息和评估结果传输给所述智能移动终端，指挥人员可以通过主控制台人工控制整个系统；同时现场搜救人员也可以通过智能移动终端实时获取前方情况并提前做出反应，并可通过智能移动终端控制整个系统；以及无线路由装置。

【技术特征摘要】
1.一种公路隧道火灾初期救援辅助系统，其特征在于，系统包括：探测机器人平台；搭载于所述探测机器人平台上的嵌入式控制单元、信号检测单元、标记投放单元；所述嵌入式控制单元收集所述探测机器人平台运行信息；所述嵌入式控制单元与所述信号检测单元和标记投放单元连接，所述嵌入式控制单元接收和处理所述信号检测单元发送的火灾信息并控制所述标记投放单元动作，所述标记投放单元包括步进电机和发光体标记物投放装置；人机交互系统，所述人机交互系统包括用于实时显示有效信息的主控制台以及用于为现场搜救人员提供指导方案的智能移动终端；所述主控制台实时接收嵌入式控制单元传来的火灾信息并对其进行评估、处理，并将火灾信息和评估结果传输给所述智能移动终端，指挥人员可以通过主控制台人工控制整个系统；同时现场搜救人员也可以通过智能移动终端实时获取前方情况并提前做出反应，并可通过智能移动终端控制整个系统；以及无线路由装置。2.根据权利要求1所述的公路隧道火灾初期救援辅助系统，其特征在于，所述信号检测单元包括：红外USB摄像头，所述红外USB摄像头用来捕捉火灾现场图像信息，并且根据现场环境光线强弱自动切换红外与非红外两种工作模式；微波雷达人体检测模块，所述微波雷达人体检测模块用以实时监测其周围一定范围内是否有生命体，若检测到生命体则输出高电平，否则输出低电平；环境检测传感器组，所述环境检测传感器组包括：有毒气体检测传感器、可燃气体检测传感器、温度传感器、氧气传感器。3.根据权利要求1所述的公路隧道火灾初期救援辅助系统，其特征在于：当温度达到系统可承受上限或者探测到周围有生命体时，所述探测机器人平台由自动避障模式切换为远程遥控模式。4.根据权利要求1所述的公路隧道火灾初期救援辅助系统，其特征在于，所述嵌入式控制单元包括一个或多个控制器。5.根据权利要求1所述的公路隧道火灾初期救援辅助系统，其特征在于，所述探测机器人平台运行信息包括探测机器人平台的转角信息和前进速度信息。6.一种应用权利要求1所述系统的公路隧道火灾初期救援方法，其特征在于，其步骤包括：S1：探测机器人平台搭载系统所需的硬件设备以自动避障模式进入隧道火灾初期现场，所述硬件设备包括嵌入式控制单元、信号检测单元、标记投放单元；S2：所述探测机器人平台并行执行以下步骤：(1)探测机器人平台检测前方一定范围内的障碍信息，并判断是否需要避障，如需要则执行S3；否则...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琳，刘明聪，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21