基于长大隧道火灾应急疏控机器人的隧道协同联动控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于长大隧道火灾应急疏控机器人的隧道协同联动控制系统，属于隧道应急消防装备协同控制领域，包括应急处置刚柔协同系统联动控制平台、应急疏控机器人系统及隧道固定式装置；应急疏控机器人系统和隧道固定式装置用于对隧道数据进行采集，并形成一体化的标准数据体上传到应急处置刚柔协同系统联动控制平台；应急处置刚柔协同系统联动控制平台基于灾情态势预测模型，对接收到的标准数据体进行分析处理，得到灾害发展态势，并从灾中应急处置人

【技术实现步骤摘要】
基于长大隧道火灾应急疏控机器人的隧道协同联动控制系统


[0001]本专利技术属于隧道应急消防装备协同控制领域，涉及一种基于长大隧道火灾应急疏控机器人的隧道协同联动控制系统。

技术介绍

[0002]目前，国内外隧道研究人员充分认识到隧道事故及火灾对交通安全的危害性，相继开展了大量的关于公路隧道事故研究及控制、隧道火灾相关理论及传播规律、隧道火灾风险评价及公路隧道通风控制等。国外对隧道火灾的研究较早，并且建立了许多针对性的研究项目，如澳大利亚进行的Deeds road test，欧洲EUREKAEU 499、美国的MTFVTP等项目。国内，曾磊，赵东平，胡嘉伟等学者也采用统计分析和ISM模型等方法分别对我国公路隧道火灾事故的诱因、特点等进行了总结。彭伟等在阳宗、大风娅口和元江1号3条隧道上开展了10次全尺寸火灾模拟现场试验，对不同火灾条件和不同环境风速下烟气的运动情况进行研究。舒宁等采用计算流体力学对京珠高速公路粤境南段隧道中的烟气流动进行了数值仿真，研究公路隧道火灾的通风控制问题。欧洲各国结合自身情况确定了自己的风险评估方法，如法国的特定灾害调查法、英国的基于风险优先数的定量分析法等。刘勇等基于对公路隧道火灾案例的统计分析，从安全系统工程的角度，构建了包含设备、人员、环境、管理4个一级指标以及30个二级指标的评价指标体系，并采用模糊层次评价法对其进行风险评价。代言明等从安全学角度出发，基于隧道火灾事故实例构建相应指标体系，并采用专家调查、网络分析和模糊综合评价三种方法建立数学模型对其进行风险的评价。夏永旭等通过研究隧道内人员在火灾时的逃生过程，提出修正的克拉尼公式，并采用有限元模拟计算出突发火灾时内部人员可能的逃生位置和消防救援的安全位置。李削云等结合经验计算和Building EXODUS计算软件，以苍岭隧道为例，研究中小规模火灾下人员的逃生疏散问题。
[0003]综合国内外研究资料，在以往的研究中，针对公路隧道火灾的研究大多集中在公路隧道火灾的致灾原因、结构设计和消防安全设计的相关参数，风险评价、应急救援的具体要素等，对突发火灾状态下的应急管理鲜少涉及。而传统的应急控制使用时功能属性较为单一，且设备之间缺乏协同作业。当多套灾中应急疏控装备和机器人在受限空间内同时作业时，在隧道典型事故应急处置业务协同互联数据标准、人
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装协同技术等方面需要进一步深入挖掘。
[0004]因此，针对隧道应急控制功能属性单一，各设备间协同不足等问题，设计一种灾中应急处置刚柔协同系统控制平台，开展装备系统协同控制，对公路隧道灾中应急处置能力的提升具有进步意义。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种固定式柔性阻拦装备与移动式机器人组成的长大隧道火灾灾中应急疏控装备的协同联动控制系统。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种基于长大隧道火灾应急疏控机器人的隧道协同联动控制系统，包括应急处置刚柔协同系统联动控制平台、应急疏控机器人系统及隧道固定式装置；
[0008]所述应急疏控机器人系统和隧道固定式装置用于对隧道数据进行采集，并通过隧道典型事故应急处置业务协同互联数据标准体系进行约束，形成一体化的标准数据体，将所述标准数据体上传到应急处置刚柔协同系统联动控制平台；
[0009]所述应急处置刚柔协同系统联动控制平台基于灾情态势预测模型，对接收到的标准数据体进行分析处理，得到灾害发展态势，并从灾中应急处置人
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装决策数据库中将所述灾害发展态势对应的应急处置预案输出，形成控制策略，对应急疏控机器人系统和隧道固定式装置进行控制，分配应急疏控任务。
[0010]进一步，所述应急疏控机器人系统包括机器人移动载体、指向控火机器人、灾情源位侦测机器人及交互式疏散引导机器人；
[0011]所述机器人移动载体包括设置在隧道上方的移动导轨，所述移动导轨上滑动设置有车体，所述车体上设有控制车体滑动的伺服控制器I和驱动电机I，所述车体上还设有控制器I和通信单元I；所述指向控火机器人、灾情源位侦测机器人及交互式疏散引导机器人可拆卸地设置在所述车体上，并通过车体接口连接通信；
[0012]所述灾情源位侦测机器人包括控制器II、伺服控制器II、驱动电机II、通信单元II、视觉传感器I、红外传感器I、温度湿度传感器、多点位气体传感器、一体化标准接口I；所述灾情源位侦测机器人用于接收应急处置刚柔协同系统联动控制平台的指令，移动到火灾发生处，对火灾规模信息、火焰温度信息、火焰形态信息、烟雾扩散信息、烟雾浓度信息进行采集并上传至应急处置刚柔协同系统联动控制平台；
[0013]所述交互式疏散引导机器人包括控制器III、伺服控制器III、驱动电机III、通信单元III、生命探测仪、红外传感器II、视觉传感器II、灯光引导装置、声音引导装置、一体化标准接口II；所述交互式疏散引导机器人用于接收应急处置刚柔协同系统联动控制平台的指令，感知隧道内人员分布情况，结合应急处置预案，找到紧急通道，通过灯光引导装置投射出紧急通道的方向指示，并通过声音引导装置对人员进行引导；
[0014]所述指向控火机器人包括控制器IV、伺服控制器IV、驱动电机IV、通信单元IV以及与所述控制器IV连接的二维转台、设置在二维转台上的消防喷头，还包括红外热成像仪、温度传感器、一体化标准接口；所述隧道上方设有消防管道，所述消防管道上每隔一定距离设有消防接口，所述指向控火机器人还包括设置底部的折叠支架，用于将指向控火机器人整体抬升，还包括抬升后与所述消防接口对接的消防接头，所述消防接头内设有电磁阀；所述指向控火机器人用于接收应急处置刚柔协同系统联动控制平台的指令，到达火灾发生处，识别并接入消防接口，转动二维转台，打开电磁阀，通过消防喷头对火灾发生处进行指向性灭火控灾。
[0015]进一步，所述通过隧道典型事故应急处置业务协同互联数据标准体系进行约束，具体包括：对应急疏控机器人系统和隧道固定式装置的数据生成、处理、传输进行约束，形成一体化的标准数据体，具体包括对采集到的数据进行统一分类编码，统一数据接口规则和数据库建设，统一对数据进行安全管理，形成隧道应急处置业务协同的数据交换标准。
[0016]进一步，所述隧道固定式装置是指隧道中与火灾应急处置相关的设备和固定式传感器，所述设备包括风机、灯具、火灾监测器、消防栓、声光影柔性阻拦系统，所述固定式传
感器包括隧道内固定安装的火灾监测传感器、温度传感器、气体环境传感器、视频监控系统，用于获取固定点位灾情相关信息；所述声光影柔性阻拦系统用于当探测到隧道发生火灾时，通过隧道外声光报警器提前警示隧道内发生火灾，并在隧道口形成柔性阻拦系统阻拦洞外车辆驶入隧道。
[0017]进一步，采集的隧道数据包括发生突发灾害时的火灾位置信息、火灾规模信息、火焰的温度信息、火焰形态信息、烟雾扩散信息、车辆动态分布信息、人员动态分布信息；所述标准数据体包括统一格式的灾情侦测数据、态势预测数据、灾中应急数控数据、灾后服役状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于长大隧道火灾应急疏控机器人的隧道协同联动控制系统，其特征在于：包括应急处置刚柔协同系统联动控制平台、应急疏控机器人系统及隧道固定式装置；所述应急疏控机器人系统和隧道固定式装置用于对隧道数据进行采集，并通过隧道典型事故应急处置业务协同互联数据标准体系进行约束，形成一体化的标准数据体，将所述标准数据体上传到应急处置刚柔协同系统联动控制平台；所述应急处置刚柔协同系统联动控制平台基于灾情态势预测模型，对接收到的标准数据体进行分析处理，得到灾害发展态势，并从灾中应急处置人
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装决策数据库中将所述灾害发展态势对应的应急处置预案输出，形成控制策略，对应急疏控机器人系统和隧道固定式装置进行控制，分配应急疏控任务。2.根据权利要求1所述的基于长大隧道火灾应急疏控机器人的隧道协同联动控制系统，其特征在于：所述应急疏控机器人系统包括机器人移动载体、指向控火机器人、灾情源位侦测机器人及交互式疏散引导机器人；所述机器人移动载体包括设置在隧道上方的移动导轨，所述移动导轨上滑动设置有车体，所述车体上设有控制车体滑动的伺服控制器I和驱动电机I，所述车体上还设有控制器I和通信单元I；所述指向控火机器人、灾情源位侦测机器人及交互式疏散引导机器人可拆卸地设置在所述车体上，并通过车体接口连接通信；所述灾情源位侦测机器人包括控制器II、伺服控制器II、驱动电机II、通信单元II、视觉传感器I、红外传感器I、温度湿度传感器、多点位气体传感器、一体化标准接口I；所述灾情源位侦测机器人用于接收应急处置刚柔协同系统联动控制平台的指令，移动到火灾发生处，对火灾规模信息、火焰温度信息、火焰形态信息、烟雾扩散信息、烟雾浓度信息进行采集并上传至应急处置刚柔协同系统联动控制平台；所述交互式疏散引导机器人包括控制器III、伺服控制器III、驱动电机III、通信单元III、生命探测仪、红外传感器II、视觉传感器II、灯光引导装置、声音引导装置、一体化标准接口II；所述交互式疏散引导机器人用于接收应急处置刚柔协同系统联动控制平台的指令，感知隧道内人员分布情况，结合应急处置预案，找到紧急通道，通过灯光引导装置投射出紧急通道的方向指示，并通过声音引导装置对人员进行引导；所述指向控火机器人包括控制器IV、伺服控制器IV、驱动电机IV、通信单元IV以及与所述控制器IV连接的二维转台、设置在二维转台上的消防喷头，还包括红外热成像仪、温度传感器、一体化标准接口；所述隧道上方设有消防管道，所述消防管道上每隔一定距离设有消防接口，所述指向控火机器人还包括设置底部的折叠支架，用于将指向控火机器人整体抬升，还包括抬升后与所述消防接口对接的消防接头，所述消防接头内设有电磁阀；所述指向控火机器人用于接收应急处置刚柔协同系统联动控制平台的指令，到达火灾发生处，识别并接入消防接口，转动二维转台，打开电磁阀，通过消防喷头对火灾发生处进行指向性灭火控灾。3.根据权利要求1所述的基于长大隧道火灾应急疏控机器人的隧道协同联动控制系统，其特征在于：所述通过隧道典型事故应急处置业务协同互联数据标准体系进行约束，具体包括：对应急疏控机器人系统和隧道固定式装置的数据生成、处理、传输进行约束，形成一体化的标准数据体，具体包括对采集到的数据进行统一分类编码，统一数据接口规则和数据库建设，统一对数据进行安全管理，形成隧道应急处置业务协同的数据交换标准。
4.根据权利要求1所述的基于长大隧道火灾应急疏控机器人的隧道协同联动控制系统，其特征在于：所述隧道固定式装置是指隧道中与火灾应急处置相关的设备和固定式传感器，所述设备包括风机、灯具、火灾监测器、消防栓、声光影柔性阻拦系统，所述固定式传感器包括隧道内固定安装的火灾监测传感器、温度传感器、气体环境传感器、视频监控系统，用于获取固定点位灾情相关信息；所述声光影柔性阻拦系统用于当探测到隧道发生火灾时，通过隧道外声光报警器提前警示隧道内发生火灾，并在隧道口形成柔性阻拦系统阻拦洞外车辆驶入隧道。5.根据权利要求1所述的基于长大隧道火灾应急疏控机器人的隧道协同联动控制系统，其特征在于：采集的隧道数据包括发生突发灾害时的火灾位置信息、火灾规模信息、火焰的温度信息、火焰形态信...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁浩，陈建忠，王洪光，李文锋，孙鹏，杨孟，王大千，周云腾，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：