基于云平台的“firbot灭火机器人”智能消防监测系统
技术领域
1.本发明涉及智慧消防技术领域，尤其是指基于云平台的“firbot灭火机器人”智能消防监测系统。


背景技术：

2.消防部队在灾害现场展开抢险救援时，如果采用人工消防必然存在很多问题，比如，沟通障碍、环境有害、意外多发等。鉴于以上人工消防工作的危害，智慧消防由此诞生。智慧消防是综合利用rfid(射频识别)、云计算、无线传感、大数据等技术，依托有线、无线、移动互联网等现代通信手段，整合已有的各数据中心，扩大监控系统的联网用户数量，完善系统报警联动、设施巡检、单位管理、消防监督等功能。其实消防机器人可以代替消防页在恶劣环境中进行火场侦察、探测、灭火、冷却、等作业，实现“机器换人”，大大提高消防部门扑灭恶性火灾的能力，对减少国家财产损失和灭火救援人员的伤亡具有重要的作用。
3.目前的消防机器人大多控制方式主要为人工手动控制，虽然也有远程控制方式，用户可以通过手机等智能终端远程了解消防机器人的启动情况，但功能有限，无法清晰、高效、安全地掌握火灾现场的第一手动态资料，从而影响了消防效率。


技术实现要素：

4.为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中消防机器人无法清晰、高效、安全地掌握火灾现场的第一手动态资料，从而影响了消防效率的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于云平台的“firbot灭火机器人”智能消防监测系统，包括：无人机、云平台，所述无人机包括飞行控制模块、火灾感知模块、远程通信模块、灭火模块，所述飞行控制模块与火灾感知模块、远程通信模块、灭火模块分别连接，所述火灾感知模块用于监测并采集火灾现场数据，所述灭火模块用于完成无人机在飞行过程中的灭火工作，所述无线通信模块与云平台连接；所述云平台由微信小程序搭建而成，其包括：显示模块、网络传输接口模块、数据传输接口模块，所述显示模块与数据传输接口模块连接，所述网络传输接口模块分别与数据传输接口模块和云平台连接；所述火灾现场数据通过无线通信模块传输至云平台，云平台将火灾现场数据通过网络传输接口模块传输，并通过数据传输接口模块将火灾现场数据在显示模块上显示。
6.在本发明的一个实施例中，所述火灾感知模块包括温度传感器、火焰传感器、光电探测器、openmv摄像头，所述温度传感器用于采集火灾现场周围环境的温度数据，所述光电探测器用于采集火灾现场周围环境亮度数据，所述火焰传感器用于采集光电探测器到火焰距离的距离和空间位置数据；所述openmv摄像头用于采集火灾现场图像及动态视频数据。
7.在本发明的一个实施例中，所述灭火模块包括搭载在无人机上的水炮和干粉枪。
8.在本发明的一个实施例中，所述无人机还包括分别与飞行控制模块连接的超声波模块、光流模块，所述超声波模块用于测量无人机与障碍物之间的距离，所述光流模块运用计算机视觉原理，检测地面的状态，使无人机保持在水平位置。
9.在本发明的一个实施例中，所述网络传输接口模块包括视频传输接口单元和微传感器接口单元。
10.在本发明的一个实施例中，所述视频传输接口单元采用ecmascript 6.0来实现视频数据的传输。
11.在本发明的一个实施例中，所述微传感器接口单元采用websocket函数来实现数据的传输。
12.在本发明的一个实施例中，所述云平台还包括用户登录模块，所述用户登录模块用于输入登录用户的用户名以及无人机的机器编号。
13.在本发明的一个实施例中，所述微信小程序包括view视图层和appservice逻辑层，所述view视图层用于渲染页面结构，所述appservice逻辑层用于负责逻辑处理、数据请求、接口调用。
14.在本发明的一个实施例中，所述无人机为四旋翼飞行器无人机，其包括碳化硅绝热耐高温材料外壳。
15.本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
16.本发明所述的基于云平台的“firbot灭火机器人”智能消防监测系统，灭火机器人执行任务过程中感知的周围环境数据以及火灾现场状况视频可实时传送到消防部门的移动终端设备，实现了火灾现场的远程监测功能，安全度高且信息精确；用firbot微信小程序搭建云平台，用于显示灭火机器人采集到的监测数据及现场状况，本发明智能监测系统能使消防部门通过微信云平台实时观测火灾现场的图像视频以及环境信息，及时根据现场情况做出下一步行动指令，提高了灭火行动效率，同时降低了潜在的生命财产损失风险。
附图说明
17.为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
18.图1为本发明的“firbot灭火机器人”外形图。
19.图2为本发明的“firbot灭火机器人”飞行控制器及各功能模块框图。
20.图3为本发明的“firbot云平台”微信小程序接口功能模块框图。
21.图4为本发明的“firbot云平台”微信小程序内置文件模块框图。
22.图5为本发明的“firbot云平台”微信小程序运行流程图。
23.图6为本发明的基于云平台的“firbot灭火机器人”智能消防系统工作流程图。
具体实施方式
24.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
25.本实施例提供一种基于云平台的“firbot灭火机器人”智能消防监测系统，包括：“firbot”灭火机器人以及开发的“firbot云平台”微信程序。
26.具体地，“firbot”灭火机器人包括：四旋翼飞行器无人机，四旋翼飞行器无人机模组作为灭火机器人的核心，通过既定的自动避障与路径识别算法，承担火灾现场的飞行任务。其包括飞行控制模块、火灾感知模块、远程通信模块、灭火模块、超声波模块、光流模块，
所述飞行控制模块与超声波模块、光流模块、火灾感知模块、远程通信模块、灭火模块分别连接；
27.所述飞行控制模块由中央的飞行控制器作为“大脑”，协调各功能模块的配合工作。各模块功能算法以及飞行控制算法通过c语言在keil环境下进行编译并烧录至飞行控制器内部，使灭火机器人可以进行全自动、智能化工作；
28.所述火灾感知模块用于监测并采集火灾现场数据；
29.所述灭火模块包括搭载在无人机上的水炮和干粉枪，用于飞行过程中的灭火工作；
30.所述无线通信模块与云平台无线通信连接，如为蓝牙、wifi等模块；
31.所述超声波模块用于测量无人机与障碍物之间的距离，使灭火机器人能够平稳、安全地执行任务；
32.所述光流模块运用计算机视觉原理，对观测目标进行运动检测，图像变化处理用于检测地面的状态，从而监测灭火机器人的移动，保持其水平位置。
33.具体地，所述无人机还包括碳化硅(sic)绝热耐高温材料外壳，可以保护四旋翼无人机的机架尤其是内部电源以及飞控、微传感器等装置在火灾现场的高温环境下不受损，保持各模块功能的正常工作。图1中，对四旋翼灭火机器人完成具有“firbot”标志的sic外壳的封装，确保其密封性与工作安全性的良好。
34.具体地，所述云平台由微信小程序搭建而成，目前，移动手机端阵营主要分为安卓和ios，由于安卓和ios系统是基于不同系统架构开发的，所以在软件开发过程中也存在比较大的差异，使用微信小程序解决了这种由于系统不同而造成不同阵营软件适配的尴尬局面，只要操作系统上存在微信软件，小程序便可在微信生态的支持下运行，无需下载安装，一次开发，多终端共享，微信小程序的开发平台是微信官方出品的微信开发者工具；
35.所述云平台包括：显示模块、网络传输接口模块、数据传输接口模块，所述显示模块与数据传输接口模块连接，所述网络传输接口模块分别与数据传输接口模块和云平台连接；所述火灾现场数据通过无线通信模块传输至云平台，云平台将火灾现场数据通过网络传输接口模块传输，并通过数据传输接口模块将火灾现场数据在显示模块上显示。
36.具体地，所述火灾感知模块包括温度传感器、火焰传感器、光电探测器、openmv摄像头，所述温度传感器用于采集火灾现场周围环境的温度数据，所述光电探测器用于采集火灾现场周围环境亮度数据，所述火焰传感器用于采集光电探测器到火焰距离的距离和空间位置数据；所述openmv摄像头用于采集火灾现场图像及动态视频数据。
37.如图3所示，所述云平台还包括用户登录模块，所述用户登录模块用于输入登录用户的用户名以及无人机的机器编号，所述网络传输接口模块包括视频传输接口单元和微传感器接口单元。如图3所示，“firbot云平台”微信小程序共有三个界面，分别是登录页(登录模块)、首页和详情页(显示模块)。其中，用户通过连接消防部门移动终端设备的网络传输接口，打开“firbot云平台”微信小程序，在登录页输入正确的用户名账号、密码以及需要观测的灭火机器人代号进入首页，首页包括的内容有：指导手册、联系方式与积分查询等基础功能，在firbot启动后，可以手动切换首页与详情页，详情页界面通过网络传输接口与视频传输接口、微传感器传输接口的交互，实时显示火灾现场图像及其周围环境的温度、起火点、火势等状况。
38.具体地，所述微信小程序包括view视图层和appservice逻辑层，所述view视图层用于渲染页面结构，所述appservice逻辑层用于负责逻辑处理、数据请求、接口调用。如图4所示，本发明的微信小程序的根目录结构下有images、pages、utils三个文件夹以及另外三个app文件，它们小程序的全局配置文件，其作用分别如下：
39.(1)images文件夹用于存放小程序所需要的照片文件；
40.(2)pages文件夹用于存放小程序各个页面的所有配置文件；
41.(3)utils文件夹用于存放需要引用的小程序组件；
42.(4)app.js是小程序的逻辑运算层；
43.(5)app.json是小程序的全局配置文件，可设置页面文件的路径、窗口表现、设置网络超时时间、设置多tab等；
44.(6)app.wxss是小程序的页面渲染全局样式表文件。
45.具体地，所述视频传输接口单元采用ecmascript 6.0来实现视频数据的传输，所述微传感器接口单元采用websocket函数来实现数据的传输。微信小程序的功能实现取决于逻辑层，而逻辑层js文件是采用es6编写的，es6是ecmascript 6.0缩写，是javascript语言的一下个标准，es6兼容javascript，于2015年正式发布。在微信小程序中，其官方提供了丰富的api接口，用于操作设备的底层服务硬件，小程序使用官方提供的请求函数去采集服务器上由firbot灭火机器人上传的视频数据，视频数据采用的是网络数据流格式，采用此函数能实现视频实时传输。对于传感器上传的参数而言，数据刷新都需要手动操作，这样的效率在进行实时数据传输显然是不合格的。所以小程序采用效率更高的websocket函数来实现数据的传输。websocket是一种在单个tcp连接上进行全双工通信的协议，它的最大特点就是，服务器可以主动向客户端推送信息，客户端也可以主动向服务器发送信息，是真正的双向平等对话，属于服务器推送技术的一种。使用websocket构造函数时，将websocket对象作为一个构造函数，用于新建websocket实例。执行相关语句之后，客户端就会与服务器进行连接。由此基于网络传输，firbot上传的数据将在微信小程序上渲染出来。
46.参照图5，消防部门移动终端控制四旋翼灭火机器人执行起飞以及火灾现场自动巡航与灭火命令，其搭载的各种微传感器随即进行初始化，完成自动检测与校准工作，同时无人机的openmv摄像头同样进行初始化，完成图像与视频采集的更新工作。当消防部门未开启无线远程通信系统时，传感器将采集到的现场数据保留在其内部的存储空间中，openmv摄像头也将采集到的图像与视频数据保存到其内部的空间中。一旦消防部门开启无线远程通信系统，这些采集到的数据将会自动传输到“firbot云平台”微信小程序的详情页数据中，供消防人员实时监测火灾现场情况。
47.参照图6，消防部门打开微信运行“firbot云平台”小程序。显示云平台用户登录界面，此时分别输入登录用户的用户名以及firbot灭火机器人的机器编号，输入正确后小程序自动从用户登录页界面跳转到firbot首页界面。当系统检测到firbot已经启动工作，开始执行空中监测与灭火任务时，详情页按钮开启，这时可以手动切换首页与详情页，点击进入firbot详情页，可以看到由微传感器接口传回的周围环境的相关信息以及视频传输接口传回的图像与视频信息。当firbot灭火机器人完成全部的空中监测与灭火任务时，将会结束飞行并进行自动返航、安全降落操作，此时firbot详情页会自动锁定，并切换到首页界面，等待下次飞行监测与灭火任务的开启。
48.本发明将灭火机器人与互联网云平台充分结合，实现了消防部门远程监控以及飞行器自主追踪灭火的功能，提高了火灾现场灭火效率的同时，也大大降低了火灾发生后消防人员灭火的人力、物力成本，避免了火势过大造成的生命财产损失。
49.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。