倉庫火災(zāi)預(yù)警機器人控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種倉庫火災(zāi)預(yù)警機器人控制系統(tǒng)，其特點是：它包括運動底盤、火焰識別模塊、主控模塊和操作平臺，所述運動底盤上分別固連火焰識別模塊，遠程無線通信模塊、主控模塊和電磁引導(dǎo)模塊，電磁引導(dǎo)模塊的金屬引導(dǎo)線鋪設(shè)在巡邏路徑上，操作平臺置于倉庫外；主控模塊分別與運動底盤、火焰識別模塊、遠程無線通信模塊和電磁引導(dǎo)模塊信號連接，遠程無線通信模塊和操作平臺無線信號連接。導(dǎo)航工作過程是：金屬引導(dǎo)線產(chǎn)生電磁引導(dǎo)信號，機器人采集到電磁感應(yīng)信號傳送給主控模塊，主控模塊控制機器人前進；火焰識別過程是：攝像頭采集圖像信號傳送到圖像處理單元并與煙霧特征進行對比，主控模塊接收圖像處理單元的判斷結(jié)果并傳送給操作平臺進行顯示。
【專利說明】倉庫火災(zāi)預(yù)警機器人控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及倉庫的消防設(shè)施，是一種用于倉庫火災(zāi)預(yù)警的倉庫火災(zāi)預(yù)警機器人控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]倉庫是人們生產(chǎn)、生活資料最集中的地方，也是戰(zhàn)略物資的重要基地。隨著現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，各種物資必將日益增多，特別是化工原料、農(nóng)藥、化肥、醫(yī)藥用品、化學(xué)試劑等，它們具有不同程度的易爆、易燃、助燃、毒害、腐蝕等危險特性。在貯存過程中，當(dāng)受到較劇烈的震動、撞擊、摩擦或接觸火源、熱源、雨水淋濕變化的影響，以及接觸性質(zhì)相抵觸的物品時，就會引起爆炸、燃燒、人身傷亡等災(zāi)害，將會給國家和人民帶來巨大的損失。
[0003]現(xiàn)今，倉庫采用的現(xiàn)有技術(shù)的防火措施一般是固定檢測點的檢測方式，而且使用總線與控制臺通信，也就是高處安裝固定的檢測裝置檢測，然后通過金屬導(dǎo)線將信號傳給控制臺。然而，現(xiàn)代倉庫都向著高架倉庫發(fā)展，這類倉庫可以充分利用空間儲存，也稱“立體倉庫”。目前這類倉庫的高度已達40 m以上，庫存量可達數(shù)萬個乃至十多萬個貨物單元，可以實現(xiàn)無人操作的全自動化控制和倉庫計算機網(wǎng)絡(luò)管理，所以也稱為“高架立體自動化倉庫”。隨著中國經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，尤其是加入WTO后，隨著中國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，倉儲業(yè)也將隨著同步發(fā)展，由于“高架倉庫”的倉儲優(yōu)點，它必將越來越廣泛地應(yīng)用在多種領(lǐng)域。目前在高架倉庫的火災(zāi)報警系統(tǒng)中存在著不能夠提前預(yù)警的問題。由于高架倉庫是無人倉庫，起火時不易被發(fā)現(xiàn)，起火后難以進入，因此，設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是很必要的。但是，高架倉庫的儲藏區(qū)高度多在12 m以上，在火災(zāi)的初始階段，煙氣濃度低，由于煙氣在上升過程中的受到倉庫內(nèi)空氣的冷卻而下落以及熱對流形成的氣流會使煙氣擴散，煙氣流動方向倒轉(zhuǎn)，便會發(fā)生煙斷流現(xiàn)象或?qū)踊F(xiàn)象，煙氣由于熱氣浮力不足而不能到達安裝在高處的探測器或煙氣稀少不能啟動點型探測器，使安裝的點型探測器不能做到早期報警。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種用于倉庫火災(zāi)預(yù)警的倉庫火災(zāi)預(yù)警機器人控制系統(tǒng)，這套系統(tǒng)能夠準確快速地檢測貨架任何位置的火源，并且應(yīng)用系統(tǒng)時不需要鋪設(shè)大量線纜。另外，采用智能手機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的操作臺可以優(yōu)化操作界面，簡化操作過程。
[0005]本發(fā)明解決技術(shù)問題的方案是:一種倉庫火災(zāi)預(yù)警機器人控制系統(tǒng)，其特征是:它包括運動底盤、火焰識別模塊、遠程無線通信模塊、主控模塊、電磁引導(dǎo)模塊和操作平臺，所述運動底盤的機架上面分別固連火焰識別模塊，遠程無線通信模塊和主控模塊，運動底盤的前面固連電磁引導(dǎo)模塊，電磁引導(dǎo)模塊的金屬引導(dǎo)線鋪設(shè)在預(yù)定的巡邏路徑上，操作平臺置于倉庫外；所述主控模塊分別與運動底盤的電機驅(qū)動器、火焰識別模塊的圖像處理單元、遠程無線通信模塊和電磁引導(dǎo)模塊信號連接，遠程無線通信模塊和操作平臺通過WIFI，3G網(wǎng)絡(luò)或者4G網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通信連接。
[0006]所述運動底盤的結(jié)構(gòu)是:它包括機架、履帶式運動機構(gòu)、至少兩個直流無刷電機和電機驅(qū)動器，所述機架的兩側(cè)分別固連履帶式運動機構(gòu)，至少兩個直流無刷電機和電機驅(qū)動器置于機架內(nèi)并固連，至少兩個直流無刷電機的動力軸分別與履帶式運動機構(gòu)的動力輸入軸固連，至少兩個直流無刷電機和電機驅(qū)動器分別電連接。
[0007]所述電機驅(qū)動器是市售的直流無刷電機驅(qū)動器。
[0008]所述火焰識別模塊的結(jié)構(gòu)是:它包括云臺、偵察攝像頭和圖像處理單元，所述云臺的上面固連偵察攝像頭，圖像處理單元置于云臺內(nèi)并固連，偵察攝像頭和圖像處理模塊信號連接。
[0009]所述偵察攝像頭為市售的索尼JS-AY型攝像頭。
[0010]所述云臺為市售的PTS-3050DQ型云臺。
[0011]所述圖像處理單元為市售的DSP6000系列模塊或者32位嵌入式模塊一種或其組入口 ο
[0012]所述遠程無線通信模塊為市售的ESP8266芯片。
[0013]所述主控模塊是市售的DSP2000系列模塊、CPLD或FPGA高級智能芯片的一種或其組合。
[0014]所述電磁引導(dǎo)模塊的結(jié)構(gòu)是:它包括金屬引導(dǎo)線、電磁感應(yīng)電路及其信號處理電路，所述金屬引導(dǎo)線沿預(yù)定的巡邏路徑鋪設(shè)，所述電磁感應(yīng)電路為LC并聯(lián)諧振電路，所述信號處理電路由信號放大電路和信號濾波電路組成，金屬引導(dǎo)線與電源電連接，電磁感應(yīng)電路及其信號處理電路電連接。
[0015]所述操作平臺是市售的智能手機產(chǎn)品的一種。
[0016]本發(fā)明倉庫火災(zāi)預(yù)警機器人控制系統(tǒng)的導(dǎo)航工作過程是:金屬引導(dǎo)線通入固定頻率的交流電后產(chǎn)生電磁引導(dǎo)信號，機器人運動底盤上的電磁引導(dǎo)模塊采到電磁感應(yīng)信號并放大、濾波后傳送給主控模塊，主控模塊分析電磁引導(dǎo)模塊采集的信號后，得出機器人當(dāng)前所在的位置，并利用運動控制算法算出控制信號、經(jīng)由主控模塊發(fā)給電機驅(qū)動器，電機驅(qū)動器對控制信號進行放大、濾波處理后傳送給直流無刷電機，直流無刷電機控制兩個履帶的轉(zhuǎn)速，驅(qū)動機器人沿著金屬引導(dǎo)線前進，與此同時，操作平臺能夠通過無線通信模塊將控制信號發(fā)送給主控模塊，從而控制機器人的動作。
[0017]本發(fā)明倉庫火災(zāi)預(yù)警機器人控制系統(tǒng)的火焰識別過程是:在機器人運動的過程中，機器人運動底盤上固連的火焰識別模塊的攝像頭采集圖像信號，并傳送到圖像處理單元，圖像處理單元將傳送到的圖像數(shù)據(jù)先進行灰度化處理以及平滑濾波，再進行運動區(qū)域分割以及數(shù)學(xué)形態(tài)處理得出初步的二值化運動圖像，得到的運動圖像再與煙霧特征進行對t匕，從而確定是否有煙霧，而煙霧正是火焰的前期特征，因此可以判斷是否有火焰出現(xiàn)，圖像處理單元將判斷結(jié)果傳送給主控模塊進行進一步處理，處理結(jié)果通過無線通信模塊傳送給操作平臺進行顯示。
[0018]本發(fā)明的有益效果在于:本系統(tǒng)引入了以智能手機為基礎(chǔ)的操作平臺以及無線通信模塊，即節(jié)省了大量鋪設(shè)導(dǎo)線的成本和工作量，還省去了操作臺的安裝及維護，節(jié)省了倉庫管理成本和倉庫空間；本系統(tǒng)引入了履帶式移動平臺，加強了檢測的靈活性和檢測范圍，還加強了機器人的通行能力；本系統(tǒng)以攝像頭取代傳統(tǒng)的溫度傳感器、煙霧傳感器，增強了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少了誤報率；本系統(tǒng)用電磁引導(dǎo)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的紅外引導(dǎo)和圖像引導(dǎo)，減少了環(huán)境對引導(dǎo)系統(tǒng)的干擾，在強光和地面不清潔時也能正常引導(dǎo)機器人運動，全系統(tǒng)提高了火災(zāi)檢測的可靠性和實時性，也提高了倉庫的安全性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明倉庫火災(zāi)預(yù)警機器人控制系統(tǒng)的主視示意圖；
圖2為圖1的俯視不意圖；
圖3為圖1的左視不意圖；
圖4為本發(fā)明倉庫火災(zāi)預(yù)警機器人控制系統(tǒng)的火焰識別模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明倉庫火災(zāi)預(yù)警機器人控制系統(tǒng)的電磁引導(dǎo)模塊示意圖；
圖6為本發(fā)明倉庫火災(zāi)預(yù)警機器人控制系統(tǒng)的電磁引導(dǎo)模塊電磁感應(yīng)電路示意圖；
圖7為本發(fā)明倉庫火災(zāi)預(yù)警機器人控制系統(tǒng)的電磁引導(dǎo)模塊信號處理電路示意圖。
[0020]圖中:10火焰識別模塊，1A偵察攝像頭，1B圖像處理單元，1C云臺，20運動底盤，20A履帶式運動機構(gòu)，20B機架，20C直流無刷電機，20D電機驅(qū)動器，30無線通信模塊，40主控模塊，50電磁引導(dǎo)模塊,50A金屬引導(dǎo)線,50B電磁感應(yīng)電路,50C信號處理電路,60操作
T D O

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0022]參照圖1?圖7，本發(fā)明的倉庫火災(zāi)預(yù)警機器人控制系統(tǒng)，它包括運動底盤20、火焰識別模塊10、遠程無線通信模塊30、主控模塊40、電磁引導(dǎo)模塊50和操作平臺60，所述運動底盤20的機架20B上面分別固連火焰識別模塊10，遠程無線通信模塊30和主控模塊40，運動底盤20的前面固連電磁引導(dǎo)模塊50，電磁引導(dǎo)模塊50的金屬引導(dǎo)線50A鋪設(shè)在預(yù)定的巡邏路徑上，操作平臺60置于倉庫外；所述主控模塊40分別與運動底盤20的電機驅(qū)動器20D、火焰識別模塊10的圖像處理單元10B、遠程無線通信模塊30和電磁引導(dǎo)模塊50信號連接，遠程無線通信模塊30和操作平臺60通過WIFI，3G網(wǎng)絡(luò)或者4G網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通信連接。所述運動底盤20的結(jié)構(gòu)是:它包括機架20B、履帶式運動機構(gòu)20A、至少兩個直流無刷電機20C和電機驅(qū)動器20D，所述機架20B的兩側(cè)分別固連履帶式運動機構(gòu)20A，至少兩個直流無刷電機20C和電機驅(qū)動器20D置于機架20B內(nèi)并固連，至少兩個直流無刷電機20C的動力軸分別與履帶式運動機構(gòu)20A的動力輸入軸固連，至少兩個直流無刷電機20C和電機驅(qū)動器20D分別電連接。所述火焰識別模塊10的結(jié)構(gòu)是:它包括云臺10C、偵察攝像頭1A和圖像處理單元10B，所述云臺1C的上面固連偵察攝像頭10A，圖像處理模塊置于云臺1C內(nèi)并固連，偵察攝像頭1A和圖像處理單元1B信號連接。所述電磁引導(dǎo)模塊50的結(jié)構(gòu)是:它包括金屬引導(dǎo)線50A、電磁感應(yīng)電路50B及其信號處理電路50C，所述金屬引導(dǎo)線50A沿預(yù)定的巡邏路徑鋪設(shè)，所述電磁感應(yīng)電路50B為LC并聯(lián)諧振電路，所述信號處理電路50C由信號放大電路和信號濾波電路組成，金屬引導(dǎo)線50A與電源電連接，電磁感應(yīng)電路50B及其信號處理電路50C電連接。本發(fā)明采用現(xiàn)有技術(shù)制造，所述電機驅(qū)動器20D是現(xiàn)有技術(shù)的市售產(chǎn)品，偵察攝像頭1A為市售的索尼JS-AY型攝像頭，云臺1C為市售的PTS-3050DQ型云臺10C，圖像處理單元1B為市售的DSP6000系列模塊或者32位嵌入式模塊，遠程無線通信模塊30為市售的ESP8266芯片，主控模塊40是市售的DSP2000系列模塊、CPLD或FPGA高級智能芯片的一種，操作平臺60是市售的智能手機產(chǎn)品的一種。
[0023]本實施例中，機器人的運動底盤20選用群峰之頂?shù)腤P-DP202，主控模塊40選用長三角的TMS320F2812最小系統(tǒng)板，機器人前下部左側(cè)和右側(cè)分別安裝兩套電磁引導(dǎo)模塊50，并通以1kHz的交流電，金屬引導(dǎo)線50A選用市售的Φ 2mm單芯金屬線，火焰識別模塊10的偵察攝像頭1A選用索尼JS-AY型攝像頭、云臺1C選用PTS-3050DQ型云臺、圖像處理單元1B選用TMS320VC5502最小系統(tǒng)板，無線通信模塊選用ESP8266芯片，操作平臺60選用小米3智能手機并通過WIFI進行數(shù)據(jù)通信連接。
[0024]本實施例的導(dǎo)航工作過程是:金屬引導(dǎo)線50A通入1kHz的交流電后產(chǎn)生電磁場，電磁場經(jīng)過電磁感應(yīng)電路50B的后產(chǎn)生并聯(lián)諧振現(xiàn)象，由此產(chǎn)生電壓信號，電磁感應(yīng)電路50B與信號處理電路50C電連接，將上述電壓信號送給信號處理電路50C進行放大和濾波，處理后的電壓信號送到主控模塊40的A/D引腳，主控模塊40分析電磁引導(dǎo)模塊50采集的信號后，得出機器人當(dāng)前所在的位置，并利用PID運動控制算法算出控制信號、經(jīng)由主控模塊40發(fā)給電機驅(qū)動器20D，電機驅(qū)動器20D對控制信號進行放大、濾波處理后傳送給直流無刷電機20C，直流無刷電機20C控制兩個履帶的轉(zhuǎn)速，驅(qū)動機器人沿著金屬引導(dǎo)線50A前進，與此同時，操作平臺60能夠通過無線通信模塊將控制信號發(fā)送給主控模塊40，從而控制機器人的動作。
[0025]本實施例的火焰識別過程是:在機器人運動的過程中，機器人運動底盤20上固連的火焰識別模塊10的攝像頭采集圖像信號，并傳送到圖像處理單元10B，圖像處理單元1B將傳送到的圖像數(shù)據(jù)先進行灰度化處理以及平滑濾波，再進行運動區(qū)域分割以及數(shù)學(xué)形態(tài)處理得出初步的二值化運動圖像，得到的運動圖像再與煙霧特征進行對比，從而確定是否有煙霧，而煙霧正是火焰的前期特征，因此可以判斷是否有火焰出現(xiàn)，圖像處理單元1B將判斷結(jié)果傳送給主控模塊40進行進一步處理，處理結(jié)果通過無線通信模塊傳送給操作平臺60進行顯示。
[0026]盡管通過以上實施例對本發(fā)明進行了揭示，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，在不偏離本發(fā)明構(gòu)思的條件下，對以上各構(gòu)件所做的變形、替換等均將落入本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種倉庫火災(zāi)預(yù)警機器人控制系統(tǒng)，其特征是:它包括運動底盤、火焰識別模塊、遠程無線通信模塊、主控模塊、電磁引導(dǎo)模塊和操作平臺，所述運動底盤的機架上面分別固連火焰識別模塊，遠程無線通信模塊和主控模塊，運動底盤的前面固連電磁引導(dǎo)模塊，電磁引導(dǎo)模塊的金屬引導(dǎo)線鋪設(shè)在預(yù)定的巡邏路徑上，操作平臺置于倉庫外；所述主控模塊分別與運動底盤的電機驅(qū)動器、火焰識別模塊的圖像處理單元、遠程無線通信模塊和電磁引導(dǎo)模塊信號連接，遠程無線通信模塊和操作平臺通過WIFI，3G網(wǎng)絡(luò)或者4G網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通信連接。
2.如權(quán)利要求1所述倉庫火災(zāi)預(yù)警機器人控制系統(tǒng)，其特征是:所述運動底盤包括機架、履帶式運動機構(gòu)、至少兩個直流無刷電機和電機驅(qū)動器，所述機架的兩側(cè)分別固連履帶式運動機構(gòu)，至少兩個直流無刷電機和電機驅(qū)動器置于機架內(nèi)并固連，至少兩個直流無刷電機的動力軸分別與履帶式運動機構(gòu)的動力輸入軸固連，至少兩個直流無刷電機和電機驅(qū)動器分別電連接。
3.如權(quán)利要求1所述倉庫火災(zāi)預(yù)警機器人控制系統(tǒng)，其特征是:所述火焰識別模塊包括云臺、偵察攝像頭和圖像處理單元，所述云臺的上面固連偵察攝像頭，圖像處理單元置于云臺內(nèi)并固連，偵察攝像頭和圖像處理模塊信號連接。
4.如權(quán)利要求3所述倉庫火災(zāi)預(yù)警機器人控制系統(tǒng)，其特征是:所述偵察攝像頭為索尼JS-AY型攝像頭。
5.如權(quán)利要求3所述倉庫火災(zāi)預(yù)警機器人控制系統(tǒng)，其特征是:所述云臺為PTS-3050DQ 型云臺。
6.如權(quán)利要求3所述倉庫火災(zāi)預(yù)警機器人控制系統(tǒng)，其特征是:所述圖像處理單元為DSP6000系列模塊或者32位嵌入式模塊的一種或其組合。
7.如權(quán)利要求1所述倉庫火災(zāi)預(yù)警機器人控制系統(tǒng)，其特征是:所述遠程無線通信模塊為ESP8266芯片。
8.如權(quán)利要求1所述倉庫火災(zāi)預(yù)警機器人控制系統(tǒng)，其特征是:所述主控模塊是DSP2000系列模塊、CPLD或FPGA高級智能芯片的一種或其組合。
9.如權(quán)利要求1所述倉庫火災(zāi)預(yù)警機器人控制系統(tǒng)，其特征是:所述電磁引導(dǎo)模塊包括金屬引導(dǎo)線、電磁感應(yīng)電路及其信號處理電路，所述金屬引導(dǎo)線沿預(yù)定的巡邏路徑鋪設(shè)，所述電磁感應(yīng)電路為LC并聯(lián)諧振電路，所述信號處理電路由信號放大電路和信號濾波電路組成，金屬引導(dǎo)線與電源電連接，電磁感應(yīng)電路及其信號處理電路電連接。
10.如權(quán)利要求1所述倉庫火災(zāi)預(yù)警機器人控制系統(tǒng)，其特征是:所述操作平臺是市售的智能手機產(chǎn)品的一種。
【文檔編號】G05B19/048GK104298162SQ201410511885
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】孫繼元, 苑廣軍, 郭淑清, 郭麗, 卜劍秋, 崔揚 申請人:北華大學(xué)