本發(fā)明涉及救援系統(tǒng)及方法，特別涉及一種公路隧道火災(zāi)初期救援輔助系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

中國(guó)是世界上公路隧道數(shù)量最多、里程最長(zhǎng)的國(guó)家。在公路隧道運(yùn)營(yíng)管理過(guò)程中，隧道火災(zāi)是危害最大的一類災(zāi)害，隧道“長(zhǎng)管狀”結(jié)構(gòu)決定了隧道火災(zāi)事故只能減少而無(wú)法完全避免。隧道內(nèi)一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢(shì)將迅速擴(kuò)大，很可能導(dǎo)致隧道內(nèi)部的照明、監(jiān)控、排風(fēng)等設(shè)備遭到破壞，燃燒產(chǎn)生的煙霧會(huì)沿著隧道頂部縱向擴(kuò)散，等待救援的人員將有窒息危險(xiǎn)，如果引起火災(zāi)的車輛是劇毒危險(xiǎn)化學(xué)品的運(yùn)輸車，那么燃燒產(chǎn)生的濃煙可能有一定的毒性，被困人員生存的希望將更不容樂(lè)觀，救援人員也很難在第一時(shí)間進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施救并展開(kāi)疏散工作。在公路隧道火災(zāi)發(fā)生初期，在沒(méi)有救援的情況下，有自救能力的司乘人員需要在安全時(shí)間內(nèi)盡快疏散到安全區(qū)域，而沒(méi)有自救能力的受傷人員、行動(dòng)遲緩的老年人、兒童等被困人員則很難在安全時(shí)間內(nèi)自主逃生，只能等待消防員及時(shí)救援。目前國(guó)內(nèi)相關(guān)救援輔助系統(tǒng)產(chǎn)品十分稀少，還未出現(xiàn)技術(shù)成熟的用于公路隧道初期火災(zāi)救援的輔助系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于已有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是要提供一種公路隧道火災(zāi)初期救援輔助系統(tǒng)及方法，以降低搜救風(fēng)險(xiǎn)、提高搜救效率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種公路隧道火災(zāi)初期救援輔助系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)包括：

探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)；

搭載于所述探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)上的嵌入式控制單元、信號(hào)檢測(cè)單元、標(biāo)記投放單元；所述嵌入式控制單元收集所述探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)運(yùn)行信息；所述嵌入式控制單元與所述信號(hào)檢測(cè)單元和標(biāo)記投放單元連接，所述嵌入式控制單元接收和處理所述信號(hào)檢測(cè)單元發(fā)送的火災(zāi)信息并控制所述標(biāo)記投放單元?jiǎng)幼鳎鰳?biāo)記投放單元包括步進(jìn)電機(jī)和發(fā)光體標(biāo)記物投放裝置；

人機(jī)交互系統(tǒng)，所述人機(jī)交互系統(tǒng)包括用于實(shí)時(shí)顯示有效信息的主控制臺(tái)以及用于為現(xiàn)場(chǎng)搜救人員提供指導(dǎo)方案的智能移動(dòng)終端；所述主控制臺(tái)實(shí)時(shí)接收嵌入式控制單元傳來(lái)的火災(zāi)信息并對(duì)其進(jìn)行評(píng)估、處理，并將火災(zāi)信息和評(píng)估結(jié)果傳輸給所述智能移動(dòng)終端，指揮人員可以通過(guò)主控制臺(tái)人工控制整個(gè)系統(tǒng)；同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)搜救人員也可以通過(guò)智能移動(dòng)終端實(shí)時(shí)獲取前方情況并提前做出反應(yīng)，并可通過(guò)智能移動(dòng)終端控制整個(gè)系統(tǒng)；

以及無(wú)線路由裝置。

進(jìn)一步地，所述信號(hào)檢測(cè)單元包括：

紅外USB攝像頭，所述紅外USB攝像頭用來(lái)捕捉火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)圖像信息，并且根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境光線強(qiáng)弱自動(dòng)切換紅外與非紅外兩種工作模式；

微波雷達(dá)人體檢測(cè)模塊，所述微波雷達(dá)人體檢測(cè)模塊用以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其周圍一定范圍內(nèi)是否有生命體，若檢測(cè)到生命體則輸出高電平，否則輸出低電平；

環(huán)境檢測(cè)傳感器組，所述環(huán)境檢測(cè)傳感器組包括：有毒氣體檢測(cè)傳感器、可燃?xì)怏w檢測(cè)傳感器、溫度傳感器、氧氣傳感器。

進(jìn)一步地，當(dāng)溫度達(dá)到系統(tǒng)可承受上限或者探測(cè)到周圍有生命體時(shí)，所述探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)由自動(dòng)避障模式切換為遠(yuǎn)程遙控模式。

進(jìn)一步地，所述嵌入式控制單元包括一個(gè)或多個(gè)控制器。

進(jìn)一步地，所述探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)運(yùn)行信息包括探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)的轉(zhuǎn)角信息和前進(jìn)速度信息。

本發(fā)明另一目的是要提供一種基于上述系統(tǒng)的公路隧道火災(zāi)初期救援方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)搭載系統(tǒng)所需的硬件設(shè)備以自動(dòng)避障模式進(jìn)入隧道火災(zāi)初期現(xiàn)場(chǎng)，所述硬件設(shè)備包括嵌入式控制單元、信號(hào)檢測(cè)單元、標(biāo)記投放單元；

S2：所述探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)并行執(zhí)行以下步驟：

(1)探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)檢測(cè)前方一定范圍內(nèi)的障礙信息，并判斷是否需要避障，如需要?jiǎng)t執(zhí)行S3；否則執(zhí)行S2；

(2)紅外USB攝像頭采集前方圖像信息并實(shí)時(shí)將采集到的圖像經(jīng)嵌入式控制單元傳輸給人機(jī)交互系統(tǒng)，同時(shí)所述嵌入式控制單元對(duì)采集到的圖像信息進(jìn)行圖像處理并分析，分析內(nèi)容包括：

判斷采集到的圖像中是否有火焰，是則執(zhí)行S4，否則返回S2；

判斷采集到的圖像中是否有煙霧，是則執(zhí)行S5，否則返回S2；

(3)微波雷達(dá)人體檢測(cè)模塊搜尋是否有被困人員，是則執(zhí)行S6；否則返回S2；

(4)有毒氣體檢測(cè)傳感器檢測(cè)周圍環(huán)境中的有毒氣體濃度，并實(shí)時(shí)經(jīng)嵌入式控制單元將數(shù)據(jù)通過(guò)WIFI傳輸給人機(jī)交互系統(tǒng)；

(5)可燃?xì)怏w檢測(cè)傳感器檢測(cè)周圍環(huán)境中的可燃?xì)怏w濃度，并實(shí)時(shí)經(jīng)嵌入式控制單元將數(shù)據(jù)通過(guò)WIFI傳輸給人機(jī)交互系統(tǒng)；

(6)溫度傳感器檢測(cè)周圍環(huán)境的溫度，并實(shí)時(shí)經(jīng)嵌入式控制單元將數(shù)據(jù)通過(guò)WIFI傳輸給上人機(jī)交互系統(tǒng)；

(7)氧氣傳感器檢測(cè)周圍環(huán)境的氧氣濃度，并實(shí)時(shí)經(jīng)嵌入式控制單元將數(shù)據(jù)通過(guò)WIFI傳輸給人機(jī)交互系統(tǒng)；

(8)陀螺儀實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器人平臺(tái)轉(zhuǎn)角信息，嵌入式控制單元通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)以及探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)的前進(jìn)速度進(jìn)行綜合計(jì)算來(lái)擬合出探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)路徑軌跡，以實(shí)現(xiàn)操作人員對(duì)探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)實(shí)時(shí)跟蹤定位；

S3：機(jī)器人平臺(tái)執(zhí)行避障程序，返回S2；

S4：嵌入式控制單元執(zhí)行火焰報(bào)警程序，并通過(guò)溫度傳感器判斷環(huán)境溫度是否達(dá)到系統(tǒng)硬件所能承受的溫度上限，是則主動(dòng)切換至遠(yuǎn)程遙控模式控制探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)，否則返回S2；

S5：操作人員遠(yuǎn)程操控機(jī)器人平臺(tái)至正對(duì)隧道橫斷面保持靜止，嵌入式控制單元執(zhí)行煙霧距地面距離及其下沉速度判斷程序，預(yù)測(cè)出煙霧下沉至對(duì)被困人員造成危害的高度的時(shí)間，并將預(yù)測(cè)信息傳至人機(jī)交互系統(tǒng)，返回S2；

S6：通過(guò)紅外USB攝像頭確認(rèn)被困人員具體位置，確認(rèn)后將探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)切換至遠(yuǎn)程遙控模式，操作人員控制機(jī)器人平臺(tái)到達(dá)被困人員所在位置后執(zhí)行S7，否則返回S6；

S7：操作者通過(guò)主控制臺(tái)或者智能移動(dòng)終端發(fā)布投放指令，嵌入式控制單元接收并執(zhí)行該指令，啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)光體標(biāo)記物投放裝置投下一個(gè)發(fā)光體標(biāo)記物，同時(shí)操作人員在人機(jī)交互系統(tǒng)軌跡繪制界面標(biāo)記投放位置，返回S2。

進(jìn)一步地，將無(wú)線路由裝置設(shè)置成固定IP，嵌入式控制器的網(wǎng)關(guān)設(shè)置成與無(wú)線路由器在同一網(wǎng)關(guān)下的固定IP，主控制臺(tái)與智能移動(dòng)終端與嵌入式各控制器均連入無(wú)線路由器IP，以組成固定IP下的局域網(wǎng)絡(luò)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明基于嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)及模式識(shí)別技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)火焰以及煙霧距地面距離及其下沉速度的智能判斷從而提前預(yù)測(cè)其對(duì)被困人員造成的危害程度，并采用合理的軌跡繪制算法使得救援人員能夠在救援環(huán)境惡劣的情況下確定被救人員具體位置，并在救援人員無(wú)法第一時(shí)間進(jìn)入隧道搜救的情況下幫助救援人員盡快找尋安全路徑，制定合理的救援計(jì)劃，極大縮短了隧道火災(zāi)救援時(shí)間，提高了搜救人員的安全保障，特別是有危險(xiǎn)品泄露的隧道火災(zāi)，避免了不必要的犧牲。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明所述方法的流程圖；

圖3為實(shí)施例1所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖4為實(shí)施例1所述系統(tǒng)的實(shí)例圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

隧道的廣泛應(yīng)用帶來(lái)了巨大的火災(zāi)安全隱患，火場(chǎng)內(nèi)部情況的復(fù)雜多變，不僅使得滅火救險(xiǎn)效率低，甚至還可能威脅救援人員的自身安全?；谏鲜霰尘埃景l(fā)明設(shè)計(jì)了一種公路隧道火災(zāi)初期救援輔助系統(tǒng)及方法，下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案：

如圖1所示的一種公路隧道火災(zāi)初期救援輔助系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)、嵌入式控制單元、信號(hào)檢測(cè)單元、標(biāo)記投放單元、人機(jī)交互系統(tǒng)以及無(wú)線路由裝置。

所述探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)用來(lái)搭載搜救輔助系統(tǒng)所必需的硬件設(shè)備，如紅外USB攝像頭、嵌入式控制器(蓄電池供電)以及各類傳感器等。所述的探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障以及遠(yuǎn)程遙控功能，并且可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障模式和遠(yuǎn)程遙控模式兩種工作模式的任意切換，其內(nèi)部裝載有自動(dòng)避障程序以及遠(yuǎn)程遙控程序。探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)進(jìn)入工作區(qū)域時(shí)采用自動(dòng)避障模式，當(dāng)周圍溫度達(dá)到系統(tǒng)硬件可承受上限或者探測(cè)到周圍有生命體時(shí)，探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)主動(dòng)由自動(dòng)避障模式切換為遠(yuǎn)程遙控模式。

所述嵌入式控制單元、信號(hào)檢測(cè)單元、標(biāo)記投放單元均搭載于所述探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)。所述嵌入式控制單元收集所述探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)運(yùn)行信息，所述探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)運(yùn)行信息包括探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)的轉(zhuǎn)角信息和前進(jìn)速度信息。所述嵌入式控制單元與所述信號(hào)檢測(cè)單元和標(biāo)記投放單元連接，所述嵌入式控制單元接收和處理所述信號(hào)檢測(cè)單元發(fā)送的火災(zāi)信息并控制所述標(biāo)記投放單元?jiǎng)幼?，所述?biāo)記投放單元包括步進(jìn)電機(jī)和由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)光體標(biāo)記物投放裝置；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)被困人員時(shí)由人機(jī)交互系統(tǒng)向嵌入式控制單元發(fā)出投放指令，控制器進(jìn)一步控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)光體標(biāo)記物投放裝置主動(dòng)投下發(fā)光體標(biāo)記物，便于搜救人員在隧道內(nèi)黑暗環(huán)境下仍能很快搜尋到被困人員。

所述嵌入式控制單元包括一個(gè)或多個(gè)嵌入式控制器，單個(gè)控制器在數(shù)據(jù)處理效率方面可能難以達(dá)到人性化要求，因此可以通過(guò)設(shè)置多個(gè)控制器來(lái)提高信息處理速率。所述嵌入式控制器用來(lái)處理圖像信息以及傳感器采集到的周圍環(huán)境等信息數(shù)據(jù)，并作出相應(yīng)的判斷，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)的控制。

所述信號(hào)檢測(cè)單元包括：紅外USB攝像頭，所述紅外USB攝像頭用來(lái)捕捉火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)圖像信息，并且能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境光線強(qiáng)弱自動(dòng)切換紅外與非紅外兩種工作模式；微波雷達(dá)人體檢測(cè)模塊，所述微波雷達(dá)人體檢測(cè)模塊具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)周圍一定范圍內(nèi)是否有生命體，且在有遮擋物情況下檢測(cè)范圍仍然不會(huì)受到很大影響。若檢測(cè)到生命體則相應(yīng)輸出口輸出高電平，否則輸出低電平；環(huán)境檢測(cè)傳感器組，所述環(huán)境檢測(cè)傳感器組包括：有毒氣體檢測(cè)傳感器、可燃?xì)怏w檢測(cè)傳感器、溫度傳感器、氧氣傳感器。上述一系列傳感器在選型上必須達(dá)到火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的要求，各傳感器在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)能正常工作。各類傳感器可根據(jù)自身傳輸數(shù)據(jù)的特點(diǎn)與嵌入式控制器的數(shù)字I/O或模擬I/O直接連接。

所述人機(jī)交互系統(tǒng)包括用于實(shí)時(shí)顯示有效信息的主控制臺(tái)以及用于為現(xiàn)場(chǎng)搜救人員提供指導(dǎo)方案的智能移動(dòng)終端。所述的主控制臺(tái)和智能移動(dòng)終端用來(lái)實(shí)時(shí)接收前方集成嵌入式控制器傳來(lái)的信息，供指揮人員作出正確的判斷，指揮人員也可通過(guò)主控制臺(tái)操縱整個(gè)系統(tǒng)；同時(shí)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的搜救人員可以通過(guò)智能移動(dòng)終端實(shí)時(shí)了解前方情況提前做出反應(yīng)，并可通過(guò)智能移動(dòng)終端控制整個(gè)系統(tǒng)。所述主控制臺(tái)已安裝具有圖像處理、圖像顯示以及實(shí)時(shí)軌跡繪制等功能的LABVIEW軟件。所述智能移動(dòng)終端安裝具有圖像顯示以及環(huán)境數(shù)據(jù)信息顯示等功能的APP軟件。主控制臺(tái)可采用計(jì)算機(jī)，智能移動(dòng)終端可采用智能手機(jī)。

多個(gè)嵌入式控制器與人機(jī)交互系統(tǒng)之間通過(guò)無(wú)線路由器和WIFI進(jìn)行無(wú)線通訊，由人機(jī)交互系統(tǒng)統(tǒng)一管理。由于系統(tǒng)功能豐富，單個(gè)控制器在數(shù)據(jù)處理效率方面可能難以達(dá)到人性化要求，需要多個(gè)控制器來(lái)提高信息處理速率，因此就需要利用無(wú)線路由器來(lái)協(xié)調(diào)主從關(guān)系，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互系統(tǒng)與多個(gè)嵌入式控制器之間“一主多從”的通信方式；而且出于對(duì)隧道內(nèi)WIFI信號(hào)傳輸距離方面考慮，可以通過(guò)添加網(wǎng)關(guān)來(lái)提高WIFI信號(hào)傳輸距離；用于實(shí)時(shí)傳輸有效信息。

如圖2所示的一種公路隧道火災(zāi)初期救援輔助系統(tǒng)的工作方法，包括如下步驟：

S1：探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)搭載系統(tǒng)所需的硬件設(shè)備以自動(dòng)避障模式進(jìn)入隧道火災(zāi)初期現(xiàn)場(chǎng)，所述硬件設(shè)備包括嵌入式控制單元、信號(hào)檢測(cè)單元、標(biāo)記投放單元；

S2：所述探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)并行執(zhí)行以下步驟：

(1)探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)檢測(cè)前方一定范圍內(nèi)的障礙信息，并判斷是否需要避障，如需要?jiǎng)t執(zhí)行S3；否則執(zhí)行S2；

(2)紅外USB攝像頭采集前方圖像信息并實(shí)時(shí)將采集到的圖像經(jīng)嵌入式控制單元傳輸給人機(jī)交互系統(tǒng)，同時(shí)所述嵌入式控制單元對(duì)采集到的圖像信息進(jìn)行圖像處理并分析，分析內(nèi)容包括：

判斷采集到的圖像中是否有火焰，是則執(zhí)行S4，否則返回S2；

判斷采集到的圖像中是否有煙霧，是則執(zhí)行S5，否則返回S2；

(3)微波雷達(dá)人體檢測(cè)模塊搜尋是否有被困人員，是則執(zhí)行S6；否則返回S2；

(4)有毒氣體檢測(cè)傳感器檢測(cè)周圍環(huán)境中的有毒氣體濃度，并實(shí)時(shí)經(jīng)嵌入式控制單元將數(shù)據(jù)通過(guò)WIFI傳輸給人機(jī)交互系統(tǒng)；

(5)可燃?xì)怏w檢測(cè)傳感器檢測(cè)周圍環(huán)境中的可燃?xì)怏w濃度，并實(shí)時(shí)經(jīng)嵌入式控制單元將數(shù)據(jù)通過(guò)WIFI傳輸給人機(jī)交互系統(tǒng)；

(6)溫度傳感器檢測(cè)周圍環(huán)境的溫度，并實(shí)時(shí)經(jīng)嵌入式控制單元將數(shù)據(jù)通過(guò)WIFI傳輸給上人機(jī)交互系統(tǒng)；

(7)氧氣傳感器檢測(cè)周圍環(huán)境的氧氣濃度，并實(shí)時(shí)經(jīng)嵌入式控制單元將數(shù)據(jù)通過(guò)WIFI傳輸給人機(jī)交互系統(tǒng)；

(8)陀螺儀實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器人平臺(tái)轉(zhuǎn)角信息，嵌入式控制單元通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)以及探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)的前進(jìn)速度進(jìn)行綜合計(jì)算來(lái)擬合出探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)路徑軌跡，以實(shí)現(xiàn)操作人員對(duì)探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)實(shí)時(shí)跟蹤定位；

S3：機(jī)器人平臺(tái)執(zhí)行避障程序，返回S2；

S4：嵌入式控制單元執(zhí)行火焰報(bào)警程序，并通過(guò)溫度傳感器判斷環(huán)境溫度是否達(dá)到系統(tǒng)硬件所能承受的溫度上限，是則主動(dòng)切換至遠(yuǎn)程遙控模式控制探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)，否則返回S2；

S5：操作人員遠(yuǎn)程操控機(jī)器人平臺(tái)至正對(duì)隧道橫斷面保持靜止，嵌入式控制單元執(zhí)行煙霧距地面距離及其下沉速度判斷程序，預(yù)測(cè)出煙霧下沉至對(duì)被困人員造成危害的高度的時(shí)間，并將預(yù)測(cè)信息傳至人機(jī)交互系統(tǒng)，返回S2；

S6：通過(guò)紅外USB攝像頭確認(rèn)被困人員具體位置，確認(rèn)后將探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)切換至遠(yuǎn)程遙控模式，操作人員控制機(jī)器人平臺(tái)到達(dá)被困人員所在位置后執(zhí)行S7，否則返回S6；

S7：操作者通過(guò)主控制臺(tái)或者智能移動(dòng)終端發(fā)布投放指令，嵌入式控制單元接收并執(zhí)行該指令，啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)光體標(biāo)記物投放裝置投下一個(gè)發(fā)光體標(biāo)記物，同時(shí)操作人員在人機(jī)交互系統(tǒng)軌跡繪制界面標(biāo)記投放位置，返回S2。

在步驟S1之前還需要將無(wú)線路由裝置設(shè)置成固定IP，多個(gè)嵌入式控制器的網(wǎng)關(guān)設(shè)置成與無(wú)線路由裝置在同一網(wǎng)關(guān)下的固定IP，人機(jī)交互系統(tǒng)(主控制臺(tái)或者智能移動(dòng)終端)與各嵌入式控制器均連入無(wú)線路由器IP，組成固定IP下的局域網(wǎng)絡(luò)。

實(shí)施例1

如圖3所示，本實(shí)施例所述探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)與嵌入式控制器之間通過(guò)數(shù)字I/O和模擬I/O相連，作為本實(shí)施方式的優(yōu)選方案，本實(shí)施例中嵌入式控制單元包括兩個(gè)嵌入式控制器。分別為嵌入式控制器1和嵌入式控制器2；所述兩個(gè)嵌入式控制器與主控制臺(tái)及智能移動(dòng)終端通過(guò)路由器進(jìn)行WIFI無(wú)線連接；嵌入式控制器1與發(fā)光體標(biāo)記物投放裝置的步進(jìn)電機(jī)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的I/O相連，與紅外USB攝像頭通過(guò)USB有線連接；嵌入式控制器2通過(guò)數(shù)字I/O或模擬I/O(視數(shù)據(jù)傳輸類型而定)與環(huán)境探測(cè)傳感器組相連，同時(shí)所述嵌入式控制器2可以控制探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)在遠(yuǎn)程遙控模式和自動(dòng)避障模式間切換。所述紅外USB攝像頭捕捉圖像速率為30幀/秒，保證圖像數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)可靠，嵌入式控制器1加載的火焰識(shí)別算法運(yùn)用幀間差分法檢測(cè)圖像序列中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，得到幀差二值圖，并通過(guò)形態(tài)學(xué)處理去除運(yùn)動(dòng)圖像中的殘留噪聲和細(xì)小物體，接著對(duì)圖像進(jìn)行掩模確定出運(yùn)動(dòng)區(qū)域，根據(jù)火焰顏色統(tǒng)計(jì)模型分割得到疑似火焰區(qū)域，并提取其LBP一階矩、圓形度、面積變化率特征值，最終從中選擇樣本數(shù)據(jù)用于訓(xùn)練SVM分類器學(xué)習(xí)模型，來(lái)判斷視頻中是否存在火焰；煙霧識(shí)別算法通過(guò)混合高斯模型背景減除法提取運(yùn)動(dòng)區(qū)域，并對(duì)其進(jìn)行中值濾波、膨脹、腐蝕等圖像后處理，根據(jù)煙霧顏色統(tǒng)計(jì)模型分割得到疑似煙霧區(qū)域，并提取其LBP紋理、不規(guī)則形態(tài)、穩(wěn)定擴(kuò)散特征值，最終從中選擇樣本數(shù)據(jù)用于訓(xùn)練SVM分類器學(xué)習(xí)模型，來(lái)判斷視頻中是否存在煙霧；煙霧距地面距離及其下沉速度判斷算法為通過(guò)選定圖像中完整的隧道區(qū)域，判斷該固定區(qū)域內(nèi)煙霧下邊界離地面距離及其下降速度，從而規(guī)劃出合理救援時(shí)間。當(dāng)系統(tǒng)正常啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，環(huán)境檢測(cè)傳感器組所包含的各傳感器同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，嵌入式控制器1通過(guò)紅外USB攝像頭實(shí)時(shí)采集圖像信息后，首先將實(shí)時(shí)圖像通過(guò)WIFI傳給主控制臺(tái)和智能移動(dòng)終端，智能移動(dòng)終端配套APP具有實(shí)時(shí)圖像顯示、數(shù)據(jù)顯示以及遠(yuǎn)程操控等功能。微波雷達(dá)人體探測(cè)模塊搜尋周圍一定范圍內(nèi)是否存在生命體，一旦檢測(cè)到生命體，操作人員就可以遠(yuǎn)程操控機(jī)器人平臺(tái)通過(guò)實(shí)時(shí)圖像搜尋被困人員，與此同時(shí)嵌入式控制器1將圖像信息經(jīng)過(guò)處理后通過(guò)圖像識(shí)別算法判斷是否有火焰和煙霧。探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)啟動(dòng)后在自動(dòng)避障模式下運(yùn)行，若嵌入式控制器1檢測(cè)到火焰且周圍環(huán)境溫度達(dá)到系統(tǒng)硬件所能承受的溫度值上限或已經(jīng)確認(rèn)被困人員大體方位則可切換至手動(dòng)遠(yuǎn)程遙控模式，從而避免火焰高溫?zé)龎南到y(tǒng)或誤將被困人員當(dāng)做障礙物避開(kāi)。一旦確定被困人員位置，操作人員即可遠(yuǎn)程遙控機(jī)器人平臺(tái)搭載的發(fā)光體標(biāo)記物投放裝置投放一個(gè)發(fā)光體標(biāo)記物，從而為進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的搜救人員快速找到被困人員提供線索；在此期間各類傳感器同時(shí)運(yùn)行，采集火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境數(shù)據(jù)信息，并實(shí)時(shí)傳輸給主控制臺(tái)和智能移動(dòng)終端，使得主控制臺(tái)與持有智能移動(dòng)終端的搜救人員及時(shí)掌握內(nèi)部環(huán)境信息，探測(cè)機(jī)器人平臺(tái)搭載的陀螺儀實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器人平臺(tái)轉(zhuǎn)角信息，嵌入式控制器2通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)以及嵌入式機(jī)器人平臺(tái)的前進(jìn)速度進(jìn)行綜合計(jì)算來(lái)擬合出機(jī)器人平臺(tái)實(shí)時(shí)路徑軌跡，以實(shí)現(xiàn)操作人員對(duì)機(jī)器人平臺(tái)實(shí)時(shí)跟蹤定位。系統(tǒng)根據(jù)已定位被困人員的具體位置在軌跡繪制界面實(shí)時(shí)標(biāo)記被困人員具體位置。

本發(fā)明提供的一種公路隧道火災(zāi)初期救援輔助系統(tǒng)及方法，其結(jié)合嵌入式技術(shù)和模式識(shí)別技術(shù)智能判斷火焰、煙霧距地面距離及其下沉速度，從而提前預(yù)測(cè)其對(duì)被困人員造成的危害程度；采用合理的軌跡繪制算法使得救援人員能夠在救援環(huán)境惡劣的情況下確定被救人員具體位置，并在救援人員無(wú)法第一時(shí)間進(jìn)入隧道搜救的情況下幫助救援人員盡快找尋安全路徑，輔助制定合理的救援計(jì)劃，極大縮短了隧道火災(zāi)救援時(shí)間，為搜救人員提供安全保障和智力支持。特別在有危險(xiǎn)品泄露的隧道火場(chǎng)，極大地降低了災(zāi)害損失損失，避免了不必要的犧牲，同時(shí)本發(fā)明的應(yīng)用極大提高了火場(chǎng)搜救的智能化水平。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。