一种灭火机器人的热导引定位方法及系统

技术领域

本公开属于机器人调度控制技术领域，具体涉及一种灭火机器人的热导引定位方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着经济的发展，电力作为最重要的能源供给方式，其安全性、可靠性的要求越来越高，这也对输电保障提出新的挑战。城市电力输送以电力隧道、管排沟、直埋等为主要的高压电缆敷设方式。近年来兴起的城市综合管廊建设更是如火如荼，在安全保障方面，消防是最为重要的防护内容。从现场事故上看，电缆沟道着火不管是接头爆炸还是设备起火都会对载体内其他设备和回路造成严重威胁；如果综合管廊起火遭受的损失将更不可估量，从消防角度看，对于灾情要做到提前发现、应急处理，也就是在线监测与灭火处理。

目前电力隧道消防最主要的措施有：电缆防火材料涂刷、电缆接头增加安全防爆壳、在电缆及接头悬挂被动触发式灭火弹、消防弹以及智能机器人巡检及移动消防灭火等。

据发明人了解，大部分电缆外护套绝缘材料为聚氯乙烯/交联聚乙烯等碳氢化合物，并加入阻燃剂提高了电缆燃点，但由于电缆密集造成的累积热量或故障时释放的大量热量都会造成材料分解绝缘劣化，一旦达到燃点产生火灾会剧烈燃烧，并产生大量烟气，火灾形成的热辐射和烟气垂直方向上热量上升形成温度梯度热分层效应，火灾早期形成的烟气羽流受梯度空气的卷吸效应，被快速稀释，与周围环境温度温差逐步减小，羽流上升速度下降到浮力为零时停留在某一高度。

发明内容

为了解决上述问题，本公开提出了一种灭火机器人的热导引定位方法及系统，快速准确地发现并定位热源火源，实现基于灭火机器人的热引导定位。

根据一些实施例，本公开的第一方案提供了一种灭火机器人的热导引定位方法，采用如下技术方案：

一种灭火机器人的热导引定位方法，包括：

获取热源数据和火源数据；

根据所获取的热源数据和火源数据构建矩阵；

对所构建的矩阵进行卷积池化处理，得到一维输出矩阵；

对所得到的一维输出矩阵进行加权计算，实现灭火机器人的热导引定位。

作为进一步的技术限定，在获取热源数据和火源数据的过程中，灭火机器人采用吊装轨道机器人，基于设置在灭火机器人前后两端的红外探测器探测前方温度和后方温度，通过设置在灭火机器人下方的感光探测器获取明火温度，通过设置在灭火机器人侧面的感烟探测器获取环境中的固体颗粒浓度，从而得到灭火机器人所处环境的热源数据和火源数据。

作为进一步的技术限定，在构建矩阵的过程中，对所获取的热源数据和火源数据进行归一化处理，根据归一化处理后的结果构建矩阵；所构建的矩阵为Hankel矩阵，即Hankel矩阵X为

进一步的，对所得到的Hankel矩阵X进行卷积池化处理，在卷积池化处理的过程中，所采用的卷积核矩阵C为

进一步的，对所得到的Hankel矩阵X经过两次卷积池化处理，得到一维输出矩阵Y，即Y＝[t1 t2 t3]；其中，t1、t2和t3分别表示数据矩阵元素。

进一步的，构造权重矩阵W＝[w1 w2 w3]；其中，w1、w2和w3分别表示权重矩阵元素；结合所构造的权重矩阵W，对所得到的一维输出矩阵Y进行加权计算，即得加权计算后的结果值R为R＝Y·W。

作为进一步的技术限定，根据加权计算结果、第一阈值和第二阈值，进行灭火机器人的热引导定位预警，当所得到的加权计算结果小于第一阈值时，当前灭火机器人处于无告警状态；当所得到的加权计算结果处于第一阈值和第二阈值之间时，当前灭火机器人处于待确认告警状态；当所得到的加权计算结果大于第二阈值时，当前灭火机器人处于告警状态。

根据一些实施例，本公开的第二方案提供了一种灭火机器人的热导引定位系统，采用如下技术方案：

一种灭火机器人的热导引定位系统，包括：

获取模块，其被配置为获取热源数据和火源数据；

构建模块，其被配置为根据所获取的热源数据和火源数据构建矩阵；

处理模块，其被配置为对所构建的矩阵进行卷积池化处理，得到一维输出矩阵；

热引导模块，其被配置为对所得到的一维输出矩阵进行加权计算，实现灭火机器人的热导引定位。

根据一些实施例，本公开的第三方案提供了一种计算机可读存储介质，采用如下技术方案：

一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开第一方面所述的灭火机器人的热导引定位方法中的步骤。

根据一些实施例，本公开的第四方案提供了一种电子设备，采用如下技术方案：

一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开第一方面所述的灭火机器人的热导引定位方法中的步骤。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开通过设置在灭火机器人上的探测器实时获取灭火机器人所处环境的热源数据和火源数据，通过对所获取的热源数据和火源数据的分析处理，进行灭火机器人的热导引定位，同时进行相应的预警，进而快速准确地发现并定位热源火源，实现基于灭火机器人的热引导定位。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1是本公开实施例一中的灭火机器人的热导引定位方法的流程图；

图2是本公开实施例一中的灭火机器人的热导引定位方法的步骤示意图；

图3是本公开实施例二中的灭火机器人的热导引定位系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本公开实施例一介绍了一种灭火机器人的热导引定位方法。

如图1和图2所示的一种灭火机器人的热导引定位方法，包括：

获取热源数据和火源数据；

根据所获取的热源数据和火源数据构建矩阵；

对所构建的矩阵进行卷积池化处理，得到一维输出矩阵；

对所得到的一维输出矩阵进行加权计算，实现灭火机器人的热导引定位。

作为进一步的技术限定，根据测量环境的特点，感温探测器采用红外测温，改造过的红外测温仪能够将平面温度矩阵聚焦为一个点，得到一个温度值；感光探测器使用紫外火焰探测器，只能发现明火；感烟探测器能够测量出环境中固体颗粒浓度；气体探测器测量硫化氢、氧气、一氧化碳、甲烷等气体含量。

通过感温探测器、感光探测器和感烟探测器，获取温度、有无明火以及环境固体颗粒、气体含量数据，其中红外探测器挂载在消防机器人的前后两端，分别探测前方温度和后方温度；感光探测器在消防机器人下部，由于消防机器人为吊装轨道机器人，紫外火焰探测的数据为机器人正下方数据。

作为进一步的技术限定，获取紫外火焰探测器数值，有明火为1，无明火为0，记为r1；采集红外温度值记为r2、r3，分别代表机器人运行前方温度和后方温度；获取紫外火焰探测器数值，有明火为1，无明火为0，记为r1；获取环境中气体含量，记为r4-r7；获取环境中固体颗粒浓度，记为r8；并对r1-r8分别进行归一化处理。

作为进一步的技术限定，对所获取的热源数据和火源数据进行归一化处理，根据归一化处理后的结果构建矩阵；所构建的矩阵为Hankel矩阵，即Hankel矩阵X为

其中，r1表示所获取的紫外火焰探测器数值，有明火记为1，无明火记为0；r2和r3分别表示所获取的代表机器人运行前方和后方的红外温度值；r4、r5、r6和r7分别表示所获取的环境中硫化氢、氧气、一氧化碳和甲烷的气体含量；r8表示所获取的环境中固体颗粒的浓度。

作为进一步的技术限定，对所得到的Hankel矩阵X进行卷积池化处理，在卷积池化处理的过程中，所采用的卷积核矩阵C为

作为进一步的技术限定，对所得到的Hankel矩阵X经过两次卷积池化处理，得到一维输出矩阵Y，即Y＝[t1 t2 t3]；其中，t1、t2和t3分别表示数据矩阵元素。

作为进一步的技术限定，构造权重矩阵W＝[w1 w2 w3]；其中，w1、w2和w3分别表示权重矩阵元素；结合所构造的权重矩阵W，对所得到的一维输出矩阵Y进行加权计算，即得加权计算后的结果值R为R＝Y·W。

作为进一步的技术限定，根据加权计算结果、第一阈值L1和第二阈值L2，进行灭火机器人的热引导定位预警，当所得到的加权计算结果小于第一阈值L1时，当前灭火机器人处于无告警状态；当所得到的加权计算结果处于第一阈值L1和第二阈值L2之间时，当前灭火机器人处于待确认告警状态；当所得到的加权计算结果大于第二阈值L2时，当前灭火机器人处于告警状态。

本公开通过设置在灭火机器人上的探测器实时获取灭火机器人所处环境的热源数据和火源数据，通过对所获取的热源数据和火源数据的分析处理，进行灭火机器人的热导引定位，同时进行相应的预警，进而快速准确地发现并定位热源火源，实现基于灭火机器人的热引导定位。

实施例二

本公开实施例二介绍了一种灭火机器人的热导引定位系统。

如图3所示的一种灭火机器人的热导引定位系统，包括：

获取模块，其被配置为获取热源数据和火源数据；

构建模块，其被配置为根据所获取的热源数据和火源数据构建矩阵；

处理模块，其被配置为对所构建的矩阵进行卷积池化处理，得到一维输出矩阵；

热引导模块，其被配置为对所得到的一维输出矩阵进行加权计算，实现灭火机器人的热导引定位。

详细步骤与实施例一提供的灭火机器人的热导引定位方法相同，在此不再赘述。

实施例三

本公开实施例三提供了一种计算机可读存储介质。

一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开实施例一所述的灭火机器人的热导引定位方法中的步骤。

详细步骤与实施例一提供的灭火机器人的热导引定位方法相同，在此不再赘述。

实施例四

本公开实施例四提供了一种电子设备。

一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开实施例一所述的灭火机器人的热导引定位方法中的步骤。

详细步骤与实施例一提供的灭火机器人的热导引定位方法相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。