隧道消防应急智能机器人系统技术方案

一种隧道消防应急智能机器人系统，其特征是：它包括安装在隧道内的消防供水管道及消防水阀，以及安装在轨道上的根据火灾情况自动沿轨道近距离移动到最接近着火点的至少一个消防机器人；隧道内还设有至少一个与消防机器人无线通信的分级控制器，它通过ＣＡＮ总线与消防控制主机连接；在隧道内还设有连接在ＣＡＮ总线上的火灾探测装置，火灾探测装置与分级控制器连接；隧道内还设有通过视频线与消防控制主机相连的火灾图像监控装置；消防控制主机在火灾控制室内，并通过ＣＡＮ总线与消防联动装置以及集中控制盘连接。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种消防系统，尤其涉及一种隧道消防应急智能机器人系统。技术背景隧道包括铁路隧道、公路隧道、地铁隧道、水下隧道等。由于隧道内部空间小，近似处 于密闭状态，当有火灾发生时，烟雾大、温度高、蔓延快、疏散困难、扑救难度大、易造成 人员伤亡；同样，当发生有毒物质泄漏或恐怖袭击时，也会造成非常严重的后果。为此人们 研制了一些用于隧道灭火的设备，但这些设备都是独立运行的，并未能构成一个有效的灭火 系统，对隧道火灾的发生不能进行早期预警，也不能根据情况进行实时扑灭。
技术实现思路
本技术的目的就是为了解决目前隧道消防设备不能有效对火灾进行防治、不能自动 有效及时的进行扑灭等问题，提供一种具有结构简单，使用方便，能够安全有效的扑灭隧道 火灾等优点的隧道消防应急智能机器人系统。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案-一种隧道消防应急智能机器人系统，它包括安装在隧道内的消防供水管道及消防水阀， 以及安装在轨道上的根据火灾情况自动沿轨道近距离移动到最接近着火点的至少一个消防机 器人；隧道内还设有至少一个与消防机器人无线通信的分级控制器，它通过CAN总线与消防 控制主机连接；在隧道内还设有连接在CAN总线上的火灾探测装置，火灾探测装置与分级控 制器连接；隧道内还设有通过视频线与消防控制主机相连的火灾图像监控装置；消防控制主 机在火灾控制室内，并通过CAN总线与消防联动装置以及集中控制盘连接。所述火灾图像监控装置包括现场监控摄像机和消防机器人出水口处摄像机，它们依次与 视频分配器、矩阵切换器连接，矩阵切换器通过视频线与消防控制主机连接；同时视频分配 器还与硬盘录像机连接，硬盘录像机与监视器连接；矩阵切换器则与监控室大屏连接。所述火灾探测装置包括按CAN总线分布连接的红外火焰探测器、感烟探测器和手动报警 控制器。所述消防联动装置包括火灾联动控制器，火灾联动控制器分别与火警电话、声光报警器 及其它联动设备。所述消防机器人包括消防机器人控制器，其输入端分别与轨道位置传感器、炮口彩色摄 像机、红外定位传感器、图像定位传感器、环境温度传感器、机器人内部温度传感器、气体 浓度传感器、蓄电池备电检测模块连接，接收信号；其输出端则与声光报警器、水路对接电 机、水雾/水柱电机、水平定位伺服电机、竖直定位伺服电机、轨道伺服电机、蓄电池充电对 接电机连接，输出控制信号；蓄电池为消防机器人供电，其输入端与蓄电池充电对接电机连 接，输出端则与蓄电池备电检测模块连接。所述消防机器人控制器包括中心处理器DSP是整个隧道消防机器人的控制核心；无线图 像收发模块，把彩色CCD摄像机的图像回传到火灾控制室；图像采集模块，釆集图像定位传 感器的图像到隧道消防机器人控制器，控制器经过图像处理、分析确定火源；光隔输入模块， 采集相关的各种开关量信息；水平方向扫描伺服电机驱动模块、竖直方向扫描伺服电机驱动模块、轨道伺服电机驱动模块，实现隧道消防机器人水平方向扫描、竖直方向扫描和在轨道 上运动；直流电机驱动模块，控制隧道消防机器人的出水方式是水雾/水柱；蓄电池充电对接 驱动模块，通过蓄电池充电器为蓄电池进行充电；水路对接电机驱动模块，驱动隧道消防机 器人对接水路；小功率继电器、功率MOSFET,驱动声光报警、LED等状态显示设备、无线通 信模块，分级控制器通信，进而可以实现和控制主机的通信；A/D采样模块，采集环境温度 传感器、机器人内部温度传感器、气体浓度传感器等信息。所述红外定位传感器包括水平方向上定位红外传感器和竖直上点定位红外传感器。所述图像定位传感器包括彩色图像摄像机和红外滤光片组成。所述蓄电池备电检测模块包括电压、电流检测传感器及放大电路、A/D采样模块和单片机。.本技术针对隧道特点，给出了隧道消防系统整体解决方案，包括火灾探测、消防联 动、机器人灭火、电视监控等所有部分，同时本技术完全实现了全自动隧道灭火过程。 隧道消防应急智能机器人系统能够在隧道火灾发生的早期自动监测火灾，发出报警信号，自 动定位火源，自动对接水源，快速、准确灭火；另外，也可通过远程控制其对有毒物质进行 大流量定点喷射稀释，从而代替消防员完成急难险重任务，提高隧道消防应急能力，实现"隧 道消防自动化"。该系统可广泛应用于各类隧道的消防应急，同时也可广泛应用于厂房、仓库、 会馆、卖场等大空间建筑防火。 本技术的有益效果是1、 提供了一种适合隧道消防用的应急智能机器人系统本项目充分考虑了隧道的特殊性，设计了一套应用于隧道消防应急智能机器人系统。本 系统相比喷淋和气体灭火具有极大优势，可以有效提高隧道灾害的应急能力，真正实现"隧 道消防自动化"。2、 提供了一种适合隧道应急智能机器人用的基于红外光学和图像处理的火灾定位技术 采用的多波段红外光学火焰定位技术能较快速的大致定位火源点，有效避免日光、灯光、闪电、弧焊光等引起的误报；而采用图像定位技术，通过其在空间的三维搜索，自动引导隧 道消防机器人精确地定位火源点。两项技术的结合能快速、精确地定位火源点，进而确准扑 灭着火点。3、 隧道消防和反恐应急智能机器人实现无缆、自动取水隧道应急智能机器人通过自带蓄电池供电，并可实现自动充电，不需外接电源供电；采用 短距离无线通讯+长距离有线通讯，保证通讯可靠且不需通讯线缆；采用水路自动对接，机 器人沿轨道到达报警区域后自动对接水源，无需自带水箱或拖水管。这样，就保证了机器人 可以轻载、快速、灵巧运动。4、 隧道消防自动化隧道消防及反恐应急智能机器人系统实现了隧道火灾自动探测、自动定位、自动供水、自 动扑灭、消防联动。沿轨道尽量靠近危险源，并能自动对接水路。在水柱喷水方式下，隧道 消防应急智能机器人控制器根据水压、风力等情况，根据流体力学的原理计算出机器人炮口 水柱的下落曲线，再加以校正，使水柱能准确打到火源点，进而快速、准确灭火。5、 多机器人协调动作一个系统会安装几个甚至几十个几百个隧道消防应急智能机器人，当一点着火时，几个机 器人同时动作，快速灭火。当有几个着火点时，几个着火点附近的机器人根据报警区域的不 同沿轨道运动到相应的火源附近，几个火源先后被扑灭。没火灵活、准确、快速。6、 自我保护隧道消防应急智能机器人可以感知外部环境的温度，避免因为火灾而烧毁机器人，保护了 设备。附图说明图1为本技术的系统构成图；图2为消防机器人系统构成图。其中，l.火灾探测装置，11.红外火焰探测器，12.感烟探测器，13.手动报警控制器， 2.火灾图像监控装置，21.现场监控摄像机，22.视频分配器，23.矩阵切换器，24.监视器, 25,硬盘录像机，26.监控室大屏，3.消防控制主机，4.分级控制器，5.消防机器人，51. 消防机器人控制器，52.轨道位置传感器，53.炮口彩色摄像机，54.红外定位传感器，55.图 像定位传感器，56.无线通信模块，57. LED显示模块，58.环境温度传感器，59.气体浓度传 感器，510.蓄电池备电检测模块，511.蓄电池充电对接电机，512.轨道伺服电机，513.竖 直定位伺服电机，514.水平定位伺服电机，515.水雾/水柱电机，516.水路对接电机，517. 声光报警器，518.蓄电池，6.消防联动装置，61.火灾联动控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧道消防应急智能机器人系统，其特征是：它包括安装在隧道内的消防供水管道及消防水阀，以及安装在轨道上的根据火灾情况自动沿轨道近距离移动到最接近着火点的至少一个消防机器人；隧道内还设有至少一个与消防机器人无线通信的分级控制器，它通过ＣＡＮ总线与消防控制主机连接；在隧道内还设有连接在ＣＡＮ总线上的火灾探测装置，火灾探测装置与分级控制器连接；隧道内还设有通过视频线与消防控制主机相连的火灾图像监控装置；消防控制主机在火灾控制室内，并通过ＣＡＮ总线与消防联动装置以及集中控制盘连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：成巍，刘广敏，车晓波，刘建翔，赵志鹏，欧阳红晋，侯恩广，刘学军，李建新，
申请(专利权)人：山东省科学院自动化研究所，
类型：实用新型
国别省市：88