[发明专利]一种公路隧道火灾初期救援方法

摘要

本发明公开了一种公路隧道火灾初期救援辅助系统，其特征在于，系统包括：探测机器人平台；搭载于所述探测机器人平台上的嵌入式控制单元、信号检测单元、标记投放单元；人机交互系统；以及无线路由装置。所述人机交互系统包括主控制台以及智能移动终端；所述人机交互系统实时接收嵌入式控制单元传来的火灾信息并对其进行评估、处理，现场搜救人员可以通过智能移动终端实时获取前方情况并提前做出反应。本系统基于嵌入式开发平台设计，并采用合理的轨迹绘制算法帮助救援人员在恶劣的救援环境下提前确定被困人员位置，并且帮助救援人员尽快找寻安全路径，制定合理的救援计划。

主权项

1.一种公路隧道火灾初期救援方法，应用于一公路隧道火灾初期救援辅助系统，该公路隧道火灾初期救援辅助系统包括：探测机器人平台；搭载于所述探测机器人平台上的嵌入式控制单元、信号检测单元、标记投放单元；所述嵌入式控制单元包括一个或多个控制器，所述信号检测单元包括：红外USB摄像头，所述红外USB摄像头用来捕捉火灾现场图像信息，并且根据现场环境光线强弱自动切换红外与非红外两种工作模式；微波雷达人体检测模块，所述微波雷达人体检测模块用以实时监测其周围一定范围内是否有生命体，若检测到生命体则输出高电平，否则输出低电平；环境检测传感器组，所述环境检测传感器组包括：有毒气体检测传感器、可燃气体检测传感器、温度传感器、氧气传感器；所述嵌入式控制单元收集所述探测机器人平台运行信息；所述嵌入式控制单元与所述信号检测单元和标记投放单元连接，所述嵌入式控制单元接收和处理所述信号检测单元发送的火灾信息并控制所述标记投放单元动作，当温度达到系统可承受上限或者探测到周围有生命体时，所述探测机器人平台由自动避障模式切换为远程遥控模式；所述标记投放单元包括步进电机和发光体标记物投放装置；人机交互系统，所述人机交互系统包括用于实时显示有效信息的主控制台以及用于为现场搜救人员提供指导方案的智能移动终端；所述主控制台实时接收嵌入式控制单元传来的火灾信息并对其进行评估、处理，并将火灾信息和评估结果传输给所述智能移动终端，指挥人员可以通过主控制台人工控制整个系统；同时现场搜救人员也可以通过智能移动终端实时获取前方情况并提前做出反应，并可通过智能移动终端控制整个系统；以及无线路由装置，人机交互系统与探测机器人平台通过wifi信号建立无线连接；其特征在于，所述公路隧道火灾初期救援方法其步骤包括：S1：探测机器人平台搭载系统所需的硬件设备以自动避障模式进入隧道火灾初期现场，所述硬件设备包括嵌入式控制单元、信号检测单元、标记投放单元；S2：所述探测机器人平台并行执行以下步骤：(1)探测机器人平台检测前方一定范围内的障碍信息，并判断是否需要避障，如需要则执行S3；否则执行S2；(2)红外USB摄像头采集前方图像信息并实时将采集到的图像经嵌入式控制单元传输给人机交互系统，同时所述嵌入式控制单元对采集到的图像信息进行图像处理并分析，分析内容包括：判断采集到的图像中是否有火焰，是则执行S4，否则返回S2；判断采集到的图像中是否有烟雾，是则执行S5，否则返回S2；(3)微波雷达人体检测模块搜寻是否有被困人员，是则执行S6；否则返回S2；(4)有毒气体检测传感器检测周围环境中的有毒气体浓度，并实时经嵌入式控制单元将数据通过WIFI传输给人机交互系统；(5)可燃气体检测传感器检测周围环境中的可燃气体浓度，并实时经嵌入式控制单元将数据通过WIFI传输给人机交互系统；(6)温度传感器检测周围环境的温度，并实时经嵌入式控制单元将数据通过WIFI传输给上人机交互系统；(7)氧气传感器检测周围环境的氧气浓度，并实时经嵌入式控制单元将数据通过WIFI传输给人机交互系统；(8)陀螺仪实时检测机器人平台转角信息，嵌入式控制单元通过对实时转角数据以及探测机器人平台的前进速度进行综合计算来拟合出探测机器人平台路径轨迹，以实现操作人员对探测机器人平台实时跟踪定位；S3：机器人平台执行避障程序，返回S2；S4：嵌入式控制单元执行火焰报警程序，并通过温度传感器判断环境温度是否达到系统硬件所能承受的温度上限，是则主动切换至远程遥控模式控制探测机器人平台，否则返回S2；S5：操作人员远程操控机器人平台至正对隧道横断面保持静止，嵌入式控制单元执行烟雾距地面距离及其下沉速度判断程序，预测出烟雾下沉至对被困人员造成危害的高度的时间，并将预测信息传至人机交互系统，返回S2；S6：通过红外USB摄像头确认被困人员具体位置，确认后将探测机器人平台切换至远程遥控模式，操作人员控制机器人平台到达被困人员所在位置后执行S7，否则返回S6；S7：操作者通过主控制台或者智能移动终端发布投放指令，嵌入式控制单元接收并执行该指令，启动步进电机驱动发光体标记物投放装置投下一个发光体标记物，同时操作人员在人机交互系统轨迹绘制界面标记投放位置，返回S2。