基于无人机和智能消防机器人的精确灭火系统技术方案

本实用新型专利技术公开了基于无人机和智能消防机器人的精确灭火系统，包括智能消防机器人、无人机起落平台、消防水炮、航姿传感器、GPS、旋翼无人机、红外热像仪、双波段可见光摄像机、激光测距传感器、机载云台、远程监控终端。所述灭火方法包括旋翼无人机利用GPS、激光测距传感器、航姿传感器、机载云台和图像处理技术对火点和射流落点依次进行精确定位，智能消防机器人根据定位信息不断调整消防水炮的航向角和俯仰角，从而使射流落点精确覆盖火点区域，形成闭环精确灭火。本实用新型专利技术可以弥补大射程室外大空间智能消防机器人视野空间不足，火点定位不精确，灭火精度和智能化程度不高的问题，实现闭环精确灭火。

Precise fire extinguishing system based on UAV and intelligent fire fighting robot

The utility model discloses an accurate fire extinguishing system based on an unmanned aerial vehicle and an intelligent fire fighting robot, including an intelligent fire fighting robot, an unmanned aerial vehicle landing platform, a fire fighting water cannon, an attitude sensor, a GPS, a rotor unmanned aerial vehicle, an infrared thermal imager, a dual-band visible light camera, a laser ranging sensor, an airborne cloud platform, and a remote monitoring system. Terminal. The fire extinguishing method includes using GPS, laser ranging sensor, attitude sensor, airborne platform and image processing technology to accurately locate fire point and jet falling point in turn, and intelligent fire fighting robot adjusts the course angle and pitch angle of fire cannon according to the positioning information, so as to accurately cover the jet falling point. Cover the fire area to form a closed loop precise fire fighting. The utility model can remedy the problems of insufficient field of vision, inaccurate fire location, low fire extinguishing precision and intellectualized degree of the intelligent fire fighting robot with large range and large space outdoor, and realize accurate closed-loop fire extinguishing.

【技术实现步骤摘要】
基于无人机和智能消防机器人的精确灭火系统
本技术涉及消防设备
，尤其涉及基于无人机和智能消防机器人的精确灭火系统。
技术介绍
随着智能消防机器人技术的不断发展，智能消防机器人被越来越多的用于各种事故救援现场，智能消防机器人的射程也越来越远，现有的智能消防机器人主要依靠图像处理技术实现火源的定位，有的通过射流轨迹数据库查表来调整消防水炮到相应的角度来灭火，有的通过射流轨迹模型方程调整消防水炮到相应的角度来灭火。这些数据库和模型大多是在一定实验环境下得到的，并非在其余的环境下都保持准确性，存在一定的偏差。另外由于火源定位的误差，风和其余环境因素影响等，往往使射流落点无法精确打中火源。基于机器视觉技术的火点与射流落点相对位置调整的消防水炮角度控制方法是一种可以实现精确灭火的方法，但其主要用于悬挂式消防水炮，其视觉摄像机和消防水炮需要安装在建筑物的高处，使着火区域完全置于消防水炮和摄像机的视野之下。现有的智能消防机器人的视觉系统和消防水炮基本都安装在其本体上，难以获得足够的视野，难以实现火源和射流落点的精确定位，难以实现自动精确灭火。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
中所涉及到的缺陷，提供基于无人机和智能消防机器人的精确灭火系统。本技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：基于无人机和智能消防机器人的精确灭火系统，包括智能消防机器人、旋翼无人机和远程监控终端；所述智能消防机器人包含机器人本体、消防水炮、第一GPS模块、第一无线通讯模块、地面控制模块、第一航姿传感器和无人机起落平台；所述机器人本体用于根据地面控制模块的指令运动到指定地点；所述消防水炮设置在所述机器人本体上，用于根据地面控制模块的指令调整其航向角和俯仰角、以及喷射或停止喷射；所述第一航姿传感器设置在所述消防水炮上，用于感应消防水炮航向角和俯仰角，并将其传递给所述地面控制模块；所述第一GPS模块用于感应所述机器人本体的GPS坐标，并将其传递给所述地面控制模块；所述第一无线通讯模块用于和所述旋翼无人机、远程监控终端进行通讯；所述无人机起落平台包含直流电磁吸盘和电磁吸盘保护壳，所述电磁吸盘保护壳将直流电磁吸盘包含在其中；所述直流电磁吸盘用于在通电时产生吸力使得所述旋翼无人机安稳的停靠在电磁吸盘保护壳上、在断电时松开所述旋翼无人机；所述地面控制模块分别和所述机器人本体、消防水炮、第一GPS模块、第一无线通讯模块、第一航姿传感器、直流电磁吸盘电气相连；所述旋翼无人机包含无人机本体、机载云台、第二GPS模块、第二航姿传感器、双波段可见光摄像机、红外热像仪、激光测距传感器、第二无线通讯模块、机载控制模块和旋翼无人机支撑架；所述无人机本体用于根据机载控制模块进行飞行和降落；所述第二GPS模块用于感应所述无人机本体的GPS坐标，并将其传递给所述机载控制模块；所述机载云台设置在所述无人机上，用于搭载所述第二航姿传感器、双波段可见光摄像机、红外热像仪、激光测距传感器，并根据机载控制模块的指令进行水平和垂直转动；所述第二航姿传感器用于感应所述机载云台航向角和俯仰角，并将其传递给所述机载控制模块；所述双波段可见光摄像机用于拍摄实时画面，并将其传递给所述机载控制模块；所述红外热像仪用于火点、射流轨迹及落点的识别，并将识别信息传递给所述机载控制模块；所述激光测距传感器用于感应火点和射流落点的距离，并将其传递给所述机载控制模块；所述第二通讯模块用于和所述第一无线通讯模块、远程监控终端进行通讯；所述旋翼无人机支撑架设置在所述无人机本体上，其外设有磁性物质层，用于无人机本体停靠在所述无人机起落平台；所述机载控制模块分别和所述机载云台、第二GPS模块、第二航姿传感器、双波段可见光摄像机、红外热像仪、激光测距传感器、第二无线通讯模块电气相连；所述远程监控终端用于远程控制所述远程监控终端和智能消防机器人。本技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、本技术利用旋翼无人机可以解决现有智能消防机器人视野不足的问题，可实现全方位的火点搜寻与定位，加快抢救速度。2、本技术利用GPS、航姿传感器、机载云台、激光测距传感器和图像处理技术可实现火点和射流落点的精确定位，可利用建立起的数学模型实现消防水炮的精确控制，实现闭环精确灭火。附图说明图1是旋翼无人机和智能消防机器人灭火系统图；图2是智能消防机器人的结构示意图；图3是智能消防机器人的电气连接示意图；图4是旋翼无人机的结构示意图；图5是旋翼无人机的电气连接示意图；图6是以智能消防机器人为中心所构建的M坐标系；图7是旋翼无人机和智能消防机器人灭火的流程示意图。图中，1-远程监控终端，2-智能消防机器人，3-无人机，4-火点，5-地面控制模块，6-消防水炮，7-第一航姿传感器，8-电磁吸盘，9-第一无线通讯模块，10-第一GPS模块，11-电磁吸盘保护壳，12-双波段可见光摄像机，13-激光测距传感器，14-热像仪，15-机载云台，16-第二航姿传感器，17-机载控制模块，18-第二GPS模块，19-第二无线通讯模块，20-无人机支撑架。具体实施方式下面结合附图对本技术的技术方案做进一步的详细说明：本技术可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本技术的范围。如图1所示，本技术公开了一种基于无人机和智能消防机器人的精确灭火系统，包括智能消防机器人、旋翼无人机和远程监控终端；如图2和图3所示，所述智能消防机器人包含机器人本体、消防水炮、第一GPS模块、第一无线通讯模块、地面控制模块、第一航姿传感器和无人机起落平台；所述机器人本体用于根据地面控制模块的指令运动到指定地点；所述消防水炮设置在所述机器人本体上，用于根据地面控制模块的指令调整其航向角和俯仰角、以及喷射或停止喷射；所述第一航姿传感器设置在所述消防水炮上，用于感应消防水炮航向角和俯仰角，并将其传递给所述地面控制模块；所述第一GPS模块用于感应所述机器人本体的GPS坐标，并将其传递给所述地面控制模块；所述第一无线通讯模块用于和所述旋翼无人机、远程监控终端进行通讯；所述无人机起落平台包含直流电磁吸盘和电磁吸盘保护壳，所述电磁吸盘保护壳将直流电磁吸盘包含在其中；所述直流电磁吸盘用于在通电时产生吸力使得所述旋翼无人机安稳的停靠在电磁吸盘保护壳上、在断电时松开所述旋翼无人机；所述地面控制模块分别和所述机器人本体、消防水炮、第一GPS模块、第一无线通讯模块、第一航姿传感器、直流电磁吸盘电气相连；如图4和图5所示，所述旋翼无人机包含无人机本体、机载云台、第二GPS模块、第二航姿传感器、双波段可见光摄像机、红外热像仪、激光测距传感器、第二无线通讯模块、机载控制模块和旋翼无人机支撑架；所述无人机本体用于根据机载控制模块进行飞行和降落；所述第二GPS模块用于感应所述无人机本体的GPS坐标，并将其传递给所述机载控制模块；所述机载云台设置在所述无人机上，用于搭载所述第二航姿传感器、双波段可见光摄像机、红外热像仪、激光测距传感器，并根据机载控制模块的指令进行水平和垂直转动；所述第二航姿传感器用于感应所述机载云台航向角和俯仰角，并将其传递给所述机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于无人机和智能消防机器人的精确灭火系统，其特征在于，包括智能消防机器人、旋翼无人机和远程监控终端；所述智能消防机器人包含机器人本体、消防水炮、第一GPS模块、第一无线通讯模块、地面控制模块、第一航姿传感器和无人机起落平台；所述机器人本体用于根据地面控制模块的指令运动到指定地点；所述消防水炮设置在所述机器人本体上，用于根据地面控制模块的指令调整其航向角和俯仰角、以及喷射或停止喷射；所述第一航姿传感器设置在所述消防水炮上，用于感应消防水炮航向角和俯仰角，并将其传递给所述地面控制模块；所述第一GPS模块用于感应所述机器人本体的GPS坐标，并将其传递给所述地面控制模块；所述第一无线通讯模块用于和所述旋翼无人机、远程监控终端进行通讯；所述无人机起落平台包含直流电磁吸盘和电磁吸盘保护壳，所述电磁吸盘保护壳将直流电磁吸盘包含在其中；所述直流电磁吸盘用于在通电时产生吸力使得所述旋翼无人机安稳的停靠在电磁吸盘保护壳上、在断电时松开所述旋翼无人机；所述地面控制模块分别和所述机器人本体、消防水炮、第一GPS模块、第一无线通讯模块、第一航姿传感器、直流电磁吸盘电气相连；所述旋翼无人机包含无人机本体、机载云台、第二GPS模块、第二航姿传感器、双波段可见光摄像机、红外热像仪、激光测距传感器、第二无线通讯模块、机载控制模块和旋翼无人机支撑架；所述无人机本体用于根据机载控制模块进行飞行和降落；所述第二GPS模块用于感应所述无人机本体的GPS坐标，并将其传递给所述机载控制模块；所述机载云台设置在所述无人机上，用于搭载所述第二航姿传感器、双波段可见光摄像机、红外热像仪、激光测距传感器，并根据机载控制模块的指令进行水平和垂直转动；所述第二航姿传感器用于感应所述机载云台航向角和俯仰角，并将其传递给所述机载控制模块；所述双波段可见光摄像机用于拍摄实时画面，并将其传递给所述机载控制模块；所述红外热像仪用于火点、射流轨迹及落点的识别，并将识别信息传递给所述机载控制模块；所述激光测距传感器用于感应火点和射流落点的距离，并将其传递给所述机载控制模块；所述第二无线通讯模块用于和所述第一无线通讯模块、远程监控终端进行通讯；所述旋翼无人机支撑架设置在所述无人机本体上，其外设有磁性物质层，用于无人机本体停靠在所述无人机起落平台；所述机载控制模块分别和所述机载云台、第二GPS模块、第二航姿传感器、双波段可见光摄像机、红外热像仪、激光测距传感器、第二无线通讯模块电气相连；所述远程监控终端用于远程控制所述远程监控终端和智能消防机器人。...

【技术特征摘要】
1.基于无人机和智能消防机器人的精确灭火系统，其特征在于，包括智能消防机器人、旋翼无人机和远程监控终端；所述智能消防机器人包含机器人本体、消防水炮、第一GPS模块、第一无线通讯模块、地面控制模块、第一航姿传感器和无人机起落平台；所述机器人本体用于根据地面控制模块的指令运动到指定地点；所述消防水炮设置在所述机器人本体上，用于根据地面控制模块的指令调整其航向角和俯仰角、以及喷射或停止喷射；所述第一航姿传感器设置在所述消防水炮上，用于感应消防水炮航向角和俯仰角，并将其传递给所述地面控制模块；所述第一GPS模块用于感应所述机器人本体的GPS坐标，并将其传递给所述地面控制模块；所述第一无线通讯模块用于和所述旋翼无人机、远程监控终端进行通讯；所述无人机起落平台包含直流电磁吸盘和电磁吸盘保护壳，所述电磁吸盘保护壳将直流电磁吸盘包含在其中；所述直流电磁吸盘用于在通电时产生吸力使得所述旋翼无人机安稳的停靠在电磁吸盘保护壳上、在断电时松开所述旋翼无人机；所述地面控制模块分别和所述机器人本体、消防水炮、第一GPS模块、第一无线通讯模块、第一航姿传感器、直流电磁吸盘电气相连；所述旋翼无人机包含无人机本体、机载云台、第二GPS模块、第二航姿传感器、双波段可见光摄像机...

【专利技术属性】
技术研发人员：张航，赵敏，徐少华，姚敏，张越淇，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32