【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人机消防，尤其涉及一种基于无人机的协同消防系统及方法。
技术介绍
1、无人机又称无人驾驶航空器，是由遥控站远程操纵或自主飞行的不载人航空器。近几年，无人机技术发展目益成熟，逐渐呈现出轻型化、智能化的特点，并广泛应用于农业生产、火灾救护、遥感测绘、警用安防、大众娱乐等多个领域。无人机消防是指利用无人机作为载体，携带各种设备和模块，实现火场侦察、灭火剂投放、救援物资投送、通信中继等功能，辅助消防人员进行灭火救援的技术。无人机消防的现有技术主要包括以下几个方面：
2、工厂中存在众多化工设备，一旦发生起火事故会迅速蔓延至工厂各处。起火后的早期消防工作是能否控制工厂内火势发展的重要因素。现有技术已有通过无人机消防进行消防作业的实践，但是由于无人机所搭载的设备和模块的不同以及无人机自身种类的不同，导致无人机的飞行时间和载荷受限。如何根据无人机的种类、载荷以及起火位置的情况进行若干无人机的调度，是现有技术急需解决的问题。此外，若干无人机在执行消防任务时，所需的数据处理量存在局限性，导致若干无人机在复杂的火场环境中，难以及时获取和执行遥控站的远程控制指令。该无人机不能自主完成消防任务。如何赋予调控遥控站的远程控制指令与无人机执行的消防任务之间的关系以及如何提高无人机对火灾变化临时反应能力，是本专利技术所要解决的技术问题。
3、公开号为cn106828899a的专利申请公开了一种救援无人机及其调控消防系统，其包括带有分别由相应电机驱动的三轴以上的无人机、设置在无人机上的执行模块、通过无线分别控制无人机和执行
4、公开号为cn112774073a的专利申请公开了一种无人机引导的多机协作灭火方法，其包括：启动地面控制终端，无人机沿搜索航点进行飞行搜索并建立地面二维地图信息，寻找着火点并对其精准定位，计算并标记着火点、无人机和所有消防无人车的空间位置信息，所有消防无人车经路径规划后编队行驶向着火点前进、自主避障并建立三维稀疏点云图，通过温度传感器判断前进与否，临近着火点开始进行灭火任务，完成灭火任务后无人机和所有消防无人车各自沿原路返回。在该专利中，无人机仅进行了引导工作，若无人机不能形成大规模且低成本的无人机蜂群，仅作为火灾的勘察机，其极大浪费了早期消防的火势扑灭优势。尤其是对于工厂内起火事故，其可能由于化工品泄漏导致的起火。消防无人车由于需在工厂安全通道行驶，其将直接接触化工品。若该化工品接触到消防无人车上的点火设备(例如燃油发电机、电器火花等)或非消防无人车上的点火设备(例如机器轴承等转动部位的摩擦、铁器的相互碰撞或工具敲打混凝土地坪等)，火势会快速蔓延并损坏消防无人车。该专利未考虑针对起火原因对无人机进行相应的调度工作，化工厂繁复的起火原因导致该引导方式不适用于化工厂火灾。
5、此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。
技术实现思路
1、工厂内部由于存在有毒有害且易燃的各类化学物资以及大量的架空设备，在火灾发生时，其内部存在较为复杂的火场情况。尤其是易燃气体的泄漏，极易造成工厂的二次燃烧和爆炸。因此，需要无人机对工厂内部情况进行勘察。但是现有技术中缺乏对无人机职能的准确分类以及基于不同职能无人机的统筹规划，如何使得无人机蜂群能够在工厂火灾早期进行消防工作并且减少服务器数据处理负荷以及如何进行无人机蜂群的统筹规划以在工厂火灾早期对火势进行抑制甚至扑灭，是现有技术还未解决的技术问题。
2、现有技术中的多无人机协同路径规划技术方案较多，主要应用于城市火灾场景中的多无人机引导救援路径规划，其中通常使用无人机引导的方式来降低消防人员的危险程度。例如，公开号为cn 113985913a的专利文献公开了一种基于城市火势蔓延预测的集分式多无人机救援系统，具体遇险发生时，中心层无人机将构建的初始环境模型通过第一通信模块发送至执行层无人机，执行层无人机根据接收初始环境模型信息中的被困人员信息进行搜救，在搜索过程中进行实时信息采集，当采集到当前突发环境信息时，将采取中断的方式将当前突发环境信息通过第二传感器模块反馈回中心层无人机，中心层无人机重新对火势进行预测，并将更新后的环境模型通过第一通信模块再次发送至执行层无人机，形成闭环，最终引导被困人员脱险。该技术方案中的执行层无人机包括用于采集实时环境信息的第二传感器模块，以实现对当前突发环境信息的检测和分析，此时的实际环境状况的改变将直接反映到中心层无人机的初始环境模型信息。然而，该技术方案中一方面需要中心层无人机根据突发环境信息对初始环境模型的影响进行处理之后才能实现对突发情况的实时模拟，该种处理方式将显著增加突发情况实际模拟的延时性。另一方面，将需要对时刻变化的突发环境信息进行处理的数据中心设置在中心层无人机上将显著增加其能量消耗，进而导致中心层无人机的续航时间显著降低，无法支撑其完成在整个消防任务过程中的数据处理要求。
3、针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种基于无人机的协同消防系统，包括至少一个无人机控制站和计算单元。无人机控制站内有若干无人机。无人机控制站和/或若干无人机与计算单元通信连接。计算单元被配置为：在三维虚拟场景中预模拟若干起火位置以基于三维虚拟场景以及无人机搭载的消防物资或监测设备预规划无人机与若干起火位置之间的移动路线；以赋予无人机消防任务的方式将相关移动路线发送至无人机或无人机控制站。本专利技术通过在三维虚拟场景中预先模拟可能的起火位置以及无人机对应需执行的消防任务，从而能够在火灾发生的第一时间调配无人机进行早期灭火工作。计算单元直接调用无人机移动的模拟数据以控制无人机进行相应消防任务。
4、根据一种优选的实施方式，在发生火灾或将发生火灾的情况下，计算单元向无人机控制站或若干无人机发送控制指令以使得至少两个无人机以搭载不同监测设备的方式监测起火位置以获取监测数据。计算单元基于监测数据将起火位置的火势情况在三维虚拟场景中进行构建并基于监测数据的变化来调整移动路线。现有技术中已经出现通过在无人机飞行过程中对建筑物信息进行采集并更新以及时反映起火位置对其附近火场环境造成的影响的技术方案。例如，公开号为cn113274663a的专利文献公开了一种消防型无人机的控制方法、装置及计算设备，其中根据消防型无人机的摄像头拍摄的画面，控制消防型无人机靠近建筑起火点，根据消防型无人机的雷达信号，生成建筑外立面的轮廓数据；根据画本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于无人机的协同消防系统，包括至少一个无人机控制站(200)和计算单元(1OO)，所述无人机控制站(200)内有若干无人机(300)，所述无人机控制站(200)和/或若干所述无人机(300)与所述计算单元(100)通信连接，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的基于无人机的协同消防系统，其特征在于，在发生火灾的情况下，所述计算单元(100)向所述无人机控制站(200)或若干所述无人机(300)发送控制指令以使得至少两个所述无人机(300)以搭载不同监测设备的方式监测所述起火位置(400)以获取监测数据，其中，
3.根据权利要求1或2所述的基于无人机的协同消防系统，其特征在于，所述计算单元(1O0)控制至少两个所述无人机(300)分别搭载可见光相机、热成像相机以及气体浓度监测设备中的一种以对所述起火位置(400)进行监测以获取所述监测数据，其中，
4.根据权利要求1～3任一项所述的基于无人机的协同消防系统，其特征在于，响应于所述起火位置(400)的所述监测数据的获取，所述计算单元(1OO)基于所述监测数据判断所述起火位置(400)的起火原
5.根据权利要求1～4任一项所述的基于无人机的协同消防系统，其特征在于，所述消防任务包括所述无人机(300)所需的移动路线(500)、投放消防物资的类型和方式以及投放消防物资的投放位置，其中，
6.根据权利要求1～5任一项所述的基于无人机的协同消防系统，其特征在于，所述计算单元(100)还被配置为：
7.根据权利要求1～6任一项所述的基于无人机的协同消防系统，其特征在于，在所述计算单元(100)向至少一个所述无人机(300)下发所述消防任务之后，至少一个所述无人机(300)向与其进行通信连接的若干所述无人机(300)分配所述消防任务。
8.根据权利要求1～7任一项所述的基于无人机的协同消防系统，其特征在于，所述计算单元(100)还被配置为：
9.一种基于无人机的协同消防方法，其特征在于，所述方法包括：
10.根据权利要求9所述的基于无人机的协同消防方法，其特征在于，所述方法还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的协同消防系统，包括至少一个无人机控制站(200)和计算单元(1oo)，所述无人机控制站(200)内有若干无人机(300)，所述无人机控制站(200)和/或若干所述无人机(300)与所述计算单元(100)通信连接，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的基于无人机的协同消防系统，其特征在于，在发生火灾的情况下，所述计算单元(100)向所述无人机控制站(200)或若干所述无人机(300)发送控制指令以使得至少两个所述无人机(300)以搭载不同监测设备的方式监测所述起火位置(400)以获取监测数据，其中，
3.根据权利要求1或2所述的基于无人机的协同消防系统，其特征在于，所述计算单元(1o0)控制至少两个所述无人机(300)分别搭载可见光相机、热成像相机以及气体浓度监测设备中的一种以对所述起火位置(400)进行监测以获取所述监测数据，其中，
4.根据权利要求1～3任一项所述的基于无人机的协同消防系统，其特征在于，响应于所述起火位置(400)的所述监测数据的获取，所述计算单元(1oo)基于所述监测数据判断所述起火位置(...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷尧，陈劲松，李艳松，王洪松，
申请(专利权)人：北京达美盛软件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。