本發(fā)明涉及園區(qū)監(jiān)測(cè)預(yù)警與滅火救援，具體為基于空地協(xié)同的園區(qū)監(jiān)測(cè)預(yù)警與滅火救援系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、園區(qū)監(jiān)測(cè)預(yù)警與滅火救援是指在工業(yè)園區(qū)內(nèi)建立一套完善的監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)各種潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，并在發(fā)生火災(zāi)等緊急情況時(shí)迅速采取行動(dòng)進(jìn)行撲救的措施。

2、公開(kāi)號(hào)為cn217085885u的專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種化工園區(qū)用消防平臺(tái)，主要通過(guò)中央系統(tǒng)遠(yuǎn)程連接信息采集模塊、應(yīng)急管理端、消防執(zhí)行端和客戶(hù)端，利用信息采集模塊實(shí)時(shí)采集企業(yè)園區(qū)的消防信息和人員信息，利用計(jì)算機(jī)集群的分析能力能及時(shí)有效的發(fā)出火災(zāi)預(yù)警，并將相關(guān)信息推送至應(yīng)急管理端、消防執(zhí)行端、客戶(hù)端，一方面能實(shí)現(xiàn)園區(qū)的智能自主滅火，另一方面能實(shí)現(xiàn)各個(gè)部門(mén)的緊密協(xié)調(diào)，能快速有效的處理火災(zāi)險(xiǎn)情，降低人員傷亡，提升滅火搜救的效率，上述專(zhuān)利雖然解決了火情救援的問(wèn)題，但是在實(shí)際操作中還存在以下問(wèn)題：

3、1.沒(méi)有利用更精準(zhǔn)的傳感器對(duì)園區(qū)進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，從而導(dǎo)致無(wú)法及時(shí)了解火情情況。

4、2.將園區(qū)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，由于傳輸速度過(guò)慢導(dǎo)致火情被耽誤。

5、3.發(fā)現(xiàn)火情后沒(méi)有完善的滅火流程，以及在日常巡邏中無(wú)法精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)火源，從而導(dǎo)致火情擴(kuò)大以及得不到控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供基于空地協(xié)同的園區(qū)監(jiān)測(cè)預(yù)警與滅火救援系統(tǒng)，通過(guò)無(wú)人機(jī)可以用于日常巡邏工作中，對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行日常巡邏時(shí)若發(fā)現(xiàn)有火情的情況，根據(jù)同樣的步驟進(jìn)行滅火，并與消防車(chē)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，無(wú)人機(jī)與消防車(chē)形成協(xié)同作戰(zhàn)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)信息共享和快速響應(yīng)，提高整體救援效率，智能選擇和優(yōu)化傳輸信道，能夠確保異常預(yù)警數(shù)據(jù)在最短的時(shí)間內(nèi)傳輸至火警救援中心，為火災(zāi)的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和快速響應(yīng)提供了有力保障，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和異常預(yù)警機(jī)制，系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理園區(qū)內(nèi)的安全隱患，確保園區(qū)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、基于空地協(xié)同的園區(qū)監(jiān)測(cè)預(yù)警與滅火救援系統(tǒng)，包括：

4、園區(qū)預(yù)警監(jiān)測(cè)單元，用于：

5、園區(qū)的每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域中分別安裝不同的傳感器，每個(gè)傳感器將監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行區(qū)域監(jiān)測(cè)，并將每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)注為園區(qū)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；

6、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)判斷單元，用于：

7、將園區(qū)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行火警判斷，其中，當(dāng)園區(qū)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時(shí)，則判定為異常預(yù)警數(shù)據(jù)；

8、火警數(shù)據(jù)傳輸單元，用于：

9、將異常預(yù)警數(shù)據(jù)傳輸至火警救援中心進(jìn)行滅火救援，其中，異常預(yù)警數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸時(shí)，自動(dòng)選擇傳輸速度最快的傳輸信道；

10、火警數(shù)據(jù)控制救援單元，用于：

11、火警救援中心將異常預(yù)警數(shù)據(jù)進(jìn)行接收并處理，異常預(yù)警數(shù)據(jù)處理完成后分別傳輸至無(wú)人機(jī)控制中心和消防車(chē)控制中心，無(wú)人機(jī)控制中心和消防車(chē)控制中心根據(jù)異常預(yù)警數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)巡邏和救援，并將現(xiàn)場(chǎng)巡邏和救援的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)標(biāo)注為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；

12、現(xiàn)場(chǎng)救援?dāng)?shù)據(jù)反饋單元，用于：

13、將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行救援分析，根據(jù)救援分析結(jié)果判斷是否完成滅火救援，并將分析結(jié)果以文字和圖像的形式發(fā)送至火警救援中心的顯示終端。

14、優(yōu)選的，所述園區(qū)預(yù)警監(jiān)測(cè)單元，包括：

15、監(jiān)測(cè)設(shè)備確認(rèn)模塊，用于：

16、將園區(qū)劃分為若干個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域，并在每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域中分別安裝溫濕度傳感器、煙霧傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鳎?/p>

17、溫濕度傳感器、煙霧傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鲗⒈O(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)；

18、其中，溫濕度傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)ntc測(cè)溫元件，同時(shí)溫濕度傳感器與8位單片機(jī)連接；

19、煙霧傳感器檢測(cè)監(jiān)測(cè)區(qū)域空氣中的可燃?xì)怏w和煙霧，可燃?xì)怏w和煙霧包括甲烷、液化石油氣、氫氣以及煙霧顆粒；

20、火焰?zhèn)鞲衅鳈z測(cè)監(jiān)測(cè)區(qū)域中火焰或者波長(zhǎng)在760納米～1100納米范圍內(nèi)的光源，同時(shí)，火焰?zhèn)鞲衅鞯奶綔y(cè)角度為60度。

21、優(yōu)選的，所述園區(qū)預(yù)警監(jiān)測(cè)單元，還包括：

22、監(jiān)測(cè)設(shè)備自檢模塊，用于：

23、將溫濕度傳感器、煙霧傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行設(shè)備自檢；

24、其中，溫濕度傳感器的自檢包括外觀(guān)檢測(cè)、電源檢測(cè)、功能檢測(cè)、校準(zhǔn)驗(yàn)證檢測(cè)和響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)；

25、煙霧傳感器的自檢包括外觀(guān)檢測(cè)、電源檢測(cè)、模擬檢測(cè)和報(bào)警功能檢測(cè)；

26、火焰?zhèn)鞲衅鞯淖詸z包括外觀(guān)檢測(cè)、電源檢測(cè)、功能檢測(cè)、報(bào)警功能檢測(cè)和響應(yīng)范圍檢測(cè)；

27、溫濕度傳感器、煙霧傳感器和火焰?zhèn)鞲衅髯詸z均合格后進(jìn)行區(qū)域監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)標(biāo)注為園區(qū)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，其中，園區(qū)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中包括每個(gè)傳感器的定位數(shù)據(jù)。

28、優(yōu)選的，所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)判斷單元，還用于：

29、將園區(qū)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)，并將確認(rèn)的園區(qū)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行曲線(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，曲線(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后得到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)曲線(xiàn)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)曲線(xiàn)數(shù)據(jù)包括溫濕度傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的曲線(xiàn)數(shù)據(jù)、煙霧傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的曲線(xiàn)數(shù)據(jù)和火焰?zhèn)鞲衅鞅O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的曲線(xiàn)數(shù)據(jù)；

30、從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取標(biāo)準(zhǔn)傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并將標(biāo)準(zhǔn)傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，得到標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)曲線(xiàn)數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)曲線(xiàn)數(shù)據(jù)包括監(jiān)測(cè)區(qū)域中溫濕度傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的合格閾值、煙霧傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的合格閾值和火焰?zhèn)鞲衅鞅O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的合格閾值；

31、將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)曲線(xiàn)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)曲線(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行同屬性數(shù)據(jù)曲線(xiàn)重疊比對(duì)；

32、曲線(xiàn)重疊比對(duì)后獲取比對(duì)時(shí)沒(méi)有重疊的區(qū)域，并將沒(méi)有重疊區(qū)域的區(qū)域面積進(jìn)行確認(rèn)；

33、根據(jù)沒(méi)有重疊區(qū)域的區(qū)域面積數(shù)值判斷是否為異常數(shù)據(jù)；

34、若沒(méi)有重疊區(qū)域的區(qū)域面積數(shù)值達(dá)到預(yù)警閾值指標(biāo)時(shí)，則判斷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)曲線(xiàn)數(shù)據(jù)為異常預(yù)警數(shù)據(jù)。

35、優(yōu)選的，所述火警數(shù)據(jù)傳輸單元，包括：

36、數(shù)據(jù)傳輸量確認(rèn)模塊，用于：

37、將異常預(yù)警數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)段劃分，其中，數(shù)據(jù)段劃分為將異常預(yù)警數(shù)據(jù)劃分為若干個(gè)長(zhǎng)度一致的數(shù)據(jù)段；

38、將每個(gè)數(shù)據(jù)段的大小進(jìn)行確認(rèn)，其中，數(shù)據(jù)段的大小根據(jù)數(shù)據(jù)段的長(zhǎng)度進(jìn)行確認(rèn)；

39、最終根據(jù)數(shù)據(jù)段的數(shù)量以及每個(gè)數(shù)據(jù)段的大小確認(rèn)異常預(yù)警數(shù)據(jù)的傳輸量數(shù)據(jù)。

40、優(yōu)選的，所述火警數(shù)據(jù)傳輸單元，還包括：

41、傳輸信道確認(rèn)模塊，用于：

42、將異常預(yù)警數(shù)據(jù)傳輸至火警救援中心時(shí)，傳輸?shù)膫鬏斝诺啦簧儆诎藯l；

43、將每條傳輸信道的信道剩余容量和信道信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取；

44、根據(jù)異常預(yù)警數(shù)據(jù)的傳輸量數(shù)據(jù)選擇第一傳輸信道，其中，第一傳輸信道的信道剩余容量大于異常預(yù)警數(shù)據(jù)的傳輸量數(shù)據(jù)；

45、當(dāng)?shù)谝粋鬏斝诺赖臄?shù)量大于一條時(shí)，選擇信道信號(hào)強(qiáng)度最強(qiáng)的作為第二傳輸信道；

46、異常預(yù)警數(shù)據(jù)通過(guò)第一傳輸信道或者第二傳輸信道傳輸至火警救援中心。

47、優(yōu)選的，所述火警數(shù)據(jù)控制救援單元，包括：

48、無(wú)人機(jī)控制救援模塊，用于：

49、火警救援中心將異常預(yù)警數(shù)據(jù)傳輸至無(wú)人機(jī)控制中心；

50、無(wú)人機(jī)控制中心將異常預(yù)警數(shù)據(jù)中的傳感器定位數(shù)據(jù)進(jìn)行獲?。?/p>

51、無(wú)人機(jī)根據(jù)傳感器定位數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)路徑規(guī)劃，路徑規(guī)劃完成后進(jìn)行自動(dòng)飛行；

52、其中，無(wú)人機(jī)進(jìn)行自動(dòng)飛行之前先進(jìn)行無(wú)人機(jī)自檢，自檢完成并合格后進(jìn)行自動(dòng)飛行，并實(shí)時(shí)記錄飛行位置；

53、無(wú)人機(jī)飛行到指定異常監(jiān)測(cè)區(qū)域后進(jìn)行火情判斷，其中，火情判斷根據(jù)無(wú)人機(jī)上安裝的前向攝像頭、俯視攝像頭、光流傳感器、激光測(cè)距傳感器和氣壓傳感器對(duì)異常監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)判斷；

54、若火情判斷時(shí)，識(shí)別出異常監(jiān)測(cè)區(qū)域出現(xiàn)火情時(shí)，先將前向攝像頭、俯視攝像頭、光流傳感器、激光測(cè)距傳感器和氣壓傳感器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，得到無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；

55、無(wú)人機(jī)上的進(jìn)行燈光報(bào)警提示，同時(shí)，無(wú)人機(jī)底部的俯視攝像頭對(duì)準(zhǔn)火源，對(duì)準(zhǔn)后降低無(wú)人機(jī)的飛行高度，并投放滅火包，滅火包投放完成后無(wú)人機(jī)恢復(fù)飛行高度。

56、優(yōu)選的，所述火警數(shù)據(jù)控制救援單元，還包括：

57、消防車(chē)控制救援模塊，用于：

58、火警救援中心將異常預(yù)警數(shù)據(jù)傳輸至消防車(chē)控制中心；

59、消防車(chē)進(jìn)行行駛之前先進(jìn)行自檢，自檢完成并合格后進(jìn)行行駛；

60、消防車(chē)根據(jù)無(wú)人機(jī)自動(dòng)飛行時(shí)的實(shí)時(shí)飛行位置進(jìn)行行駛路徑規(guī)劃，并且規(guī)劃的行駛路徑在消防車(chē)內(nèi)的顯示屏中進(jìn)行導(dǎo)航顯示；

61、根據(jù)無(wú)人機(jī)的無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)消防車(chē)進(jìn)行火源查找，其中，消防車(chē)通過(guò)車(chē)載視覺(jué)查找傳感器進(jìn)行火源查找；

62、查找完成后進(jìn)行滅火工作，滅火完成后消防車(chē)進(jìn)行返航；

63、救援?dāng)?shù)據(jù)整合模塊，用于：

64、將無(wú)人機(jī)通過(guò)前向攝像頭和俯視攝像頭監(jiān)測(cè)到的滅火數(shù)據(jù)與消防車(chē)監(jiān)測(cè)的滅火數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合；

65、數(shù)據(jù)整合后得到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

66、優(yōu)選的，所述現(xiàn)場(chǎng)救援?dāng)?shù)據(jù)反饋單元，還用于：

67、將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至火警救援中心中進(jìn)行火情判定；

68、根據(jù)判定結(jié)果判斷是否出現(xiàn)火情重燃的風(fēng)險(xiǎn)；

69、其中，當(dāng)火情重燃風(fēng)險(xiǎn)得到預(yù)設(shè)閾值時(shí)，則重新發(fā)送火情指令至無(wú)人機(jī)控制中心和消防車(chē)控制中心。

70、最終將火情判定的結(jié)果以圖像和文字的形式發(fā)送至火警救援中心的顯示終端進(jìn)行顯示。

71、優(yōu)選的，所述火警數(shù)據(jù)傳輸單元包括：

72、構(gòu)建模塊，用于在基于有線(xiàn)信道方式將異常預(yù)警數(shù)據(jù)傳輸至火警救援中心前，確定傳輸線(xiàn)信道參數(shù)，構(gòu)建信道頻率關(guān)于衰落特性和噪聲特性的傳遞函數(shù)；

73、；

74、其中，為信道頻率關(guān)于衰落特性和噪聲特性的傳遞函數(shù)；為信道數(shù)量，n=4；為第i個(gè)信道與傳輸線(xiàn)信道拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相關(guān)的權(quán)衡因子，取值為（0,1）；為第一衰減系數(shù)，取值范圍為（0.5,1）；為第二衰減系數(shù)，取值范圍為（0.3,0.5）；為第三衰減系數(shù)，取值范圍為（0.2,0.3）；為信道頻率；為第i個(gè)信道對(duì)應(yīng)的傳輸線(xiàn)的長(zhǎng)度；為虛數(shù)單位；為傳輸線(xiàn)的媒介常數(shù)；為光速；

75、檢測(cè)模塊，用于各個(gè)信道的信道頻率，并計(jì)算出平均信道頻率，基于傳遞函數(shù)確定信道衰減信息；

76、劃分模塊，用于對(duì)異常預(yù)警數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)劃分，確定每個(gè)子數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)；

77、匹配模塊，用于根據(jù)信道衰減信息及每個(gè)子數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配，確定每個(gè)對(duì)應(yīng)的信道及傳輸時(shí)刻，作為傳輸方案；基于傳輸方案將異常預(yù)警數(shù)據(jù)傳輸至火警救援中心。

78、優(yōu)選的，無(wú)人機(jī)飛行到指定異常監(jiān)測(cè)區(qū)域后進(jìn)行火情判斷，包括：

79、基于前向攝像頭和俯視攝像頭獲取異常監(jiān)測(cè)區(qū)域的區(qū)域圖像；

80、基于激光測(cè)距傳感器對(duì)異常監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行掃描，獲取三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并進(jìn)行特征提取，得到第一三維gabor特征；所述三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)包括異常監(jiān)測(cè)區(qū)域中物體的形狀、大小和位置；

81、對(duì)區(qū)域圖像通過(guò)深度估計(jì)方法，基于gabor濾波器提取第二三維gabor特征；

82、基于歐氏距離來(lái)比較第一三維gabor特征及第二三維gabor特征，確定兩者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

83、根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系及特征向量的拼接方法進(jìn)行融合處理，得到場(chǎng)景展示圖；

84、基于場(chǎng)景展示圖確定當(dāng)前的燃燒信息；

85、將場(chǎng)景展示圖分割為若干個(gè)子圖像，對(duì)若干個(gè)子圖像進(jìn)行識(shí)別，確定每一張子圖像中包括的物體的材料屬性；

86、將當(dāng)前的燃燒信息及每一張子圖像中包括的物體的材料屬性輸入預(yù)先訓(xùn)練好的火災(zāi)預(yù)測(cè)模型中，確定火災(zāi)預(yù)測(cè)信息并進(jìn)行顯示，根據(jù)顯示結(jié)果進(jìn)行火情判斷。

87、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

88、1.本發(fā)明通過(guò)基于空地協(xié)同的園區(qū)監(jiān)測(cè)預(yù)警與滅火救援系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和異常預(yù)警機(jī)制，系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理園區(qū)內(nèi)的安全隱患，確保園區(qū)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)曲線(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與比對(duì)分析，實(shí)現(xiàn)了園區(qū)的智能化管理和異常預(yù)警功能，為園區(qū)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。

89、2.本發(fā)明通過(guò)基于空地協(xié)同的園區(qū)監(jiān)測(cè)預(yù)警與滅火救援系統(tǒng)，智能選擇和優(yōu)化傳輸信道，能夠確保異常預(yù)警數(shù)據(jù)在最短的時(shí)間內(nèi)傳輸至火警救援中心，為火災(zāi)的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和快速響應(yīng)提供了有力保障，首先選擇剩余容量大于異常預(yù)警數(shù)據(jù)傳輸量的信道作為候選，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻槙尺M(jìn)行。當(dāng)存在多條符合條件的信道時(shí)，進(jìn)一步選擇信號(hào)強(qiáng)度最強(qiáng)的信道作為優(yōu)先傳輸通道，從而提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎头€(wěn)定性。

90、3.本發(fā)明通過(guò)基于空地協(xié)同的園區(qū)監(jiān)測(cè)預(yù)警與滅火救援系統(tǒng)，無(wú)人機(jī)可以用于日常巡邏工作中，對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行日常巡邏時(shí)若發(fā)現(xiàn)有火情的情況，根據(jù)同樣的步驟進(jìn)行滅火，并與消防車(chē)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，無(wú)人機(jī)與消防車(chē)形成協(xié)同作戰(zhàn)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)信息共享和快速響應(yīng)，提高整體救援效率。