一种基于无人机的火灾勘测预报警系统及勘测方法与流程

本申请涉及消防报警领域，尤其是涉及一种基于无人机的火灾勘测预报警系统及勘测方法。

背景技术：

仓库是一个企业物资集中存储的重要场地，仓库管理的最终目标就是仓库安全，其中，火灾是威胁仓库安全最大的因素。一旦发生火灾，轻则造成不可估量的经济损失，重则危及人民生命安全。因此，火灾报警系统应运而生，火灾报警系统不仅能够发现早期隐患，以便控制和扑灭火灾。

申请号为cn201920169596.6、主题名称为“仓库防火安全监控系统”的中国实用新型专利提出了一种仓库的防火监控系统，该申请视频明火图像和烟雾报警器报警来确定火灾发生。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在的缺陷有：该申请是在火灾已经形成的情况下对人们进行报警发生了火灾，并没有火灾预警的功能，在火灾发生时候，损失多多少少已经存在。一方面，烟雾感应器感应迟钝，感应范围小，被触发的时候是往往火势已经蔓延起来；另一方面，烟雾感应器并不是所有地方都适用的，灰尘等颗粒物浓度比较大的环境中，例如化纤等布料仓库中，布料的毛絮往往误触发烟雾感应器；所以亟待提出一种能够对火灾起到预警作用的系统，在即将形成火灾之前作出报警，让人们提前将火灾趋势扼杀。

技术实现要素：

为了能够对火灾起到预警作用的系统，在即将形成火灾之前作出报警，本申请提供一种基于无人机的火灾勘测预报警系统及勘测方法。

第一方面，本申请提供的一种基于无人机的火灾勘测预报警系统，采用如下的技术方案：

一种基于无人机的火灾勘测预报警系统，包括无人机本体、处理模块、温度感应模块、着火点数据库、材料录入模块、定位导航模块和报警模块；

所述无人机本体包括机身和桨翼；

所述着火点数据库收纳每个物堆的材料的实际着火点区间；

所述定位导航模块用于为所述无人机本体的定位并按照预设的勘测路径提供导航；

所述材料录入模块用于录入每个物堆的材料种类并储存；

所述温度感应模块包括设置于所述无人机本体上的若干红外温度计，用于检测被巡检物堆的温度值，并将所述温度值发送至所述处理模块；

所述处理模块用于获取所述温度感应模块检测的温度值、用于获取当前物堆材料种类，并根据温度值与所述着火点数据库判定当前物堆是否有发生火灾的可能性，在有可能发生火灾的情况下控制所述报警模块作出报警；

所述报警模块受控于所述处理模块，用于作出火灾预报警。

通过采用上述技术方案，本申请所述系统利用无人机在仓库中对物堆巡回勘测，节省了人力、勘测准确且成本低；改变以往只是对已形成火灾报警扑救从而止损的缺陷，本申请对火灾的预报警直接阻断了火灾的形成，从而实现仓库不会造成任何因火灾而带来的损失。

本申请进一步设置为：若干所述红外温度计设置于所述机身，每个所述红外温度计位于同一竖直平面内，所述红外温度计之间设置有夹角，每个所述红外温度计连接有所述处理模块。

通过采用上述技术方案，红外温度计之间存在夹角，确保整个物堆位于红外温度计夹角范围内，提高红外温度计检测范围。

本申请进一步设置为：定位导航模块设置于勘测区域内的至少3个的蓝牙发射组件和设置于无人机本体上的蓝牙接收组件。

通过采用上述技术方案，利用蓝牙进行室内定位，相对于gps提高了精准性。

本申请进一步设置为：所述报警模块包括设置于所述无人机本体上的第一预报警组件和设置于管理办公室的第二预报警组件。

通过采用上述技术方案，第二报警组件用于通知管理人员可能发生火灾，第一报警组件方便管理人员在仓库中快速找到可能发生火灾的起火源。

第二方面，本申请提供的一种基于无人机的火灾勘测预报警系统的勘测方法，采用如下的技术方案：

一种根据权利要求1所述系统的勘测方法，包括以下步骤：

s1:将勘测区域根据物堆位置划分为若干个勘测单元，每个所述勘测单元内放置一个物堆；对每个勘测单元和勘测单元内的物堆分别进行编号，存入所述处理模块的rom中，每个勘测单元与每个物堆一一对应；

s2:按编号在材料录入模块中录入每个物堆的材料种类，存入所述处理模块的rom中，编号与录入的材料种类一一对应；

s3:按照编号预设无人机本体飞行勘测路径；

s4：在无人机本体勘测过程中，定位导航模块按照预设的勘测路径对无人机本体进行导航；

s5：处理模块根据定位导航模块对无人机本体的定位获取当前无人机本体的位置，判断当前无人机本体位于的勘测单元并关联到物堆编号和物堆的材料种类；

s6：温度传感模块检测当前物堆的温度值，处理模块获取温度值，处理模块在所述着火点数据库中检索当前材料的着火点区间范围；

s6.1：若温度值位于当前材料的着火点区间范围内，则处理模块控制所述报警模块作出预报警；

s6.2.：若温度值位于当前材料的着火点区间范围外，无人机本体继续按照预设勘测路径继续勘测。

通过采用上述技术方案，本申请收纳物堆材料的全网的着火点数据形成着火点数据库，通过物堆温度检测值和数据库内的着火点区间进行对比，物堆的温度值一旦位于区间内即触发报警，有效而准确地防止火灾的发生。

本申请进一步设置为：所述着火点数据库包括全网着火点数据。

通过采用上述技术方案，在不同环境下材料的着火点存在差异，收集物堆材料的全网着火点数据，提高判断准确度。

本申请进一步设置为：所述无人机本体的飞行方式为按照物堆编号依次勘测物堆，所述勘测方式为至少绕物堆飞行一圈。

通过采用上述技术方案，全方位勘测物堆温度，进一步防止火灾的形成。

本申请进一步设置为：所述温度值包括若干个数据值，所述处理模块选取温度值最高的数据值。

通过采用上述技术方案，选取最高温度作为对比对象，提高判断的准确性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、本申请所述系统利用无人机在仓库中对物堆巡回勘测，节省了人力、勘测准确且成本低；

2、由于材料在不同环境下的着火点存在差异，本申请收集物堆材料的全网的着火点数据形成着火点数据库，通过物堆温度检测值和数据库内的着火点区间进行对比，物堆的温度值一旦位于区间内即触发报警，有效而准确地防止火灾的发生；

3、传统技术中的图像视频拍摄和烟雾报警器等检测方法，本申请改变以往只是对已形成火灾报警扑救从而止损的缺陷，本申请对火灾的预报警直接阻断了火灾的形成，从而使得仓库不会造成任何因火灾而带来的损失。

附图说明

图1是本申请所述系统的模块示意图。

图2是本申请所述系统无人机本体飞行示意图。

图3是本申请所述系统的温度感应模块示意图。

图4是本申请所述勘测方法的流程图。

图5是本申请所述勘测单元示意图。

图6是本申请所述无人机本体的定位示意图。

附图标记说明：100、无人机本体；101、机身；102、桨翼；200、物堆；300、红外温度计；400、勘测单元；500、蓝牙发射组件。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种基于无人机的火灾勘测预报警系统。

如图1所示，一种基于无人机的火灾勘测预报警系统，包括无人机本体100、处理模块、温度感应模块、着火点数据库、材料录入模块、定位导航模块和报警模块；

无人机本体100：如图2、3所示，无人机本体100用于勘测仓库内的物堆200，包括机身101和桨翼102，无人机本体100还内置有驱动飞行模块，用去驱动无人机本体100飞行，无人机驱动飞行方法、按照预定预设轨迹飞行，即驱动飞行模块是本领域内的常规技术手段，本实施例中不再累述。

温度感应模块：用于检测被巡检物堆200的温度值，并将温度值发送至处理模块；如图3所示，温度感应模块包括若干红外温度计300，每个红外温度计300均连接有处理模块，处理模块获取每个红外温度计300的温度值数据。

本实施例中，红外温度计300的数量为5个，均设置于机身101上，每个红外温度计300均设置于同一竖直平面中，使得所有红外温度计300的测量方向也位于同一竖直平面；任意两个相邻的红外温度计300之间设置有夹角，本实施例中夹角30°，使得任意两个相邻的红外温度计300的测量方向也呈30°夹角，红外温度计300的数量为5个，即红外温度计300测量方向的最大开角为120°，最下方的红外温度计300与竖直方向呈30°夹角。

着火点数据库：着火点数据库收纳有物质的全网着火点的温度区间范围，储存于处理模块的rom中。

定位导航模块：本实施例中，定位导航模块采取室内定位方式，相对于gps定位更加精准；定位导航模块包括设置于勘测区域内的若干蓝牙发射组件500和设置于无人机本体100上的蓝牙接收组件，其中，蓝牙发射组件500数量不少于3个，本实施例中，如图6所述，蓝牙发射组件500的数量为3个，分别设置于勘测区域的边缘；蓝牙接收组件为蓝牙接收器，用于接收不同强度的蓝牙信号；蓝牙发射组件500为蓝牙信标，用于在勘测区域内发射蓝牙信号，信标是小型蓝牙发射器，每个都有一个唯一的id，蓝牙定位主要基于rssi机制，通过三个不同强度的蓝牙rssi值来确定一个点位，本实施例中不再详细讲述。

如图5所述，在勘测区域内形成坐标系，将勘测区域划分为若干个勘测单元400，每个勘测单元400内防止有且仅有一个物堆200，每个勘测区域的每个点位上均可用坐标（x，y）表示，将每个勘测单元400编以编号①号、②号、③号……，驱动飞行模块通过程序设定无人机本体100的勘测路径，按照勘测单元400编号依次飞过，由定位导航模块提供定位和导航。

具体为，在①号勘测单元400内绕着该勘测单元400内的物堆200飞行一圈，然后飞行至②号勘测单元400内绕着该勘测单元400内的物堆200飞行一圈，然后飞行至③号勘测单元400内绕着该勘测单元400内的物堆200飞行一圈……，直至最后一号勘测单元400内绕着该勘测单元400内的物堆200飞行一圈，再回到①号勘测单元400内绕着该勘测单元400内的物堆200飞行一圈，重复上述过程进行勘测。其中，无人机本体100在飞行时飞行高度控制为1m，与物堆200的距离应当控制在--1m之间。

材料录入模块：为一人机交互界面，用于在其上输入物堆200编号和对应物堆200的材料种类，形成数据元组储存于处理模块的rom中，物堆200编号与材料种类一一对应；同时每个物堆200与每个勘测单元400也为一一对应关系，则可以（勘测单元400编号，物堆200编号，物堆200材料种类）的三元组形式储存。

例如：①号勘测单元400内的a物堆200材料为α：（①，a，α）；

②号勘测单元400内的b物堆200材料为β：（②，b，β）；

③号勘测单元400内的c物堆200材料为α：（③，c，γ）……

处理模块：用于获取温度感应模块检测的温度值、用于获取当前物堆200材料种类，并根据温度值与着火点数据库判定当前物堆200是否有发生火灾的可能性，在有可能发生火灾的情况下控制报警模块作出报警。

本实施例中，处理模块为一微型电脑，搭载有网络模块，网络模块为无线网卡；用于根据定位导航模块的蓝牙定位当前无人机本体100的位置，判断当前无人机本体100在哪一勘测单元400内，通过勘测单元400编号关联到当前勘测单元400内的物堆200编号和物堆200的材料种类。

在无人机本体100飞行勘测过程中，温度感应模块检测物堆200温度，处理模块获取温度感应模块的温度数据值t；在着火点数据库中检索当前物堆200材料的着火点温度值范围区间[t1,t2]，处理模块t是否位于区间[t1,t2]内来判断当前物堆200着火可能性，在有着火可能的情况下控制报警模块报警。

报警模块：用于火灾预报警，包括报警模块包括设置于无人机本体100上的第一预报警组件和设置于管理办公室的第二预报警组件；第一预报警组件和第二预报警组件均为声光报警器，第一预报警组件与处理模块通过信号线连接，第二预报警组件与处理模块上搭载的网络模块连接。

本申请实施例一种基于无人机的火灾勘测预报警系统的实施原理为：

将勘测区域根据物堆200位置划分为若干个勘测单元400，每个勘测单元400内放置一个物堆200；对每个勘测单元400和勘测单元400内的物堆200分别进行编号，存入处理模块的rom中，每个勘测单元400与每个物堆200一一对应；按编号在材料录入模块中录入每个物堆200的材料种类，存入处理模块的rom中，编号与录入的材料种类一一对应；按照编号预设无人机本体100飞行勘测路径；在无人机本体100勘测过程中，定位导航模块按照预设的勘测路径对无人机本体100进行导航；处理模块根据定位导航模块对无人机本体100的定位获取当前无人机本体100的位置，判断当前无人机本体100位于的勘测单元400并关联到物堆200编号和物堆200的材料种类；温度传感模块检测当前物堆200的温度值，处理模块获取温度值，处理模块在着火点数据库中检索当前材料的着火点区间范围；若温度值位于当前材料的着火点区间范围内，则处理模块控制报警模块作出预报警；若温度值位于当前材料的着火点区间范围外，无人机本体100继续按照预设勘测路径继续勘测。

本申请实施例还公开一种基于无人机的火灾勘测预报警系统的勘测方法。

如图4所示，一种基于无人机的火灾勘测预报警系统的勘测方法，包括以下几个步骤：

s1:在勘测区域内形成坐标系，将勘测区域根据物堆200位置划分为若干个勘测单元400，每个勘测单元400内存在有且仅有一个物堆200；对每个勘测单元400和勘测单元400内的物堆200分别进行编号，存入处理模块的rom中，每个勘测单元400与每个物堆200一一对应。

s2:按编号在材料录入模块中录入每个物堆200的材料种类，存入处理模块的rom中，编号与录入的材料种类一一对应；

输入物堆200编号和对应物堆200的材料种类，形成数据元组储存于处理模块的rom中，物堆200编号与材料种类一一对应；同时每个物堆200与每个勘测单元400也为一一对应关系，则可以（勘测单元400编号，物堆200编号，物堆200材料种类）的三元组形式储存。

例如：

①号勘测单元400内的a物堆200材料为α：（①，a，α）；

②号勘测单元400内的b物堆200材料为β：（②，b，β）；

③号勘测单元400内的c物堆200材料为γ：（③，c，γ）……

s3:按照编号预设无人机本体100飞行勘测路径；驱动飞行模块通过程序设定无人机本体100的勘测路径，按照勘测单元400编号依次飞过，由定位导航模块提供定位和导航。

s4：在无人机本体100勘测过程中，定位导航模块按照预设的勘测路径对无人机本体100进行导航；具体为，在①号勘测单元400内绕着该勘测单元400内的物堆200飞行一圈，然后飞行至②号勘测单元400内绕着该勘测单元400内的物堆200飞行一圈，然后飞行至③号勘测单元400内绕着该勘测单元400内的物堆200飞行一圈……，直至最后一号勘测单元400内绕着该勘测单元400内的物堆200飞行一圈，再回到①号勘测单元400内绕着该勘测单元400内的物堆200飞行一圈，重复上述过程进行勘测。其中，无人机本体100在飞行时飞行高度控制为1m，与物堆200的距离应当控制在--1m之间。

s5：处理模块根据定位导航模块对无人机本体100的定位获取当前无人机本体100的位置，判断当前无人机本体100位于的勘测单元400并关联到物堆200编号和物堆200的材料种类；

例如：定位模块定位到无人机本体100位于编号为③的勘测单元400内，则通过③号勘测单元400内的c物堆200材料为γ：（③，c，γ）可以关联到③号勘测单元400内的为c物堆200，其材料为γ，即可在着火点数据库中检索当前γ材料的着火点区间范围。

s6：温度传感模块检测当前物堆200的温度值，处理模块获取温度值，由于设置有多个红外温度计300，获取到的为多个温度值，处理模块选取温度值最高的数据值t；处理模块在着火点数据库中检索当前材料的着火点区间范围[t1,t2]。

s6.1：若温度值t位于当前材料的着火点区间范围[t1,t2]内，则处理模块控制报警模块作出预报警；

s6.2.：若温度值t位于当前材料的着火点区间范围[t1,t2]外，无人机本体100继续按照预设勘测路径继续勘测。

本申请实施例一种基于无人机的火灾勘测预报警系统的勘测方法的实施原理为：

将勘测区域根据物堆200位置划分为若干个勘测单元400，每个勘测单元400内放置一个物堆200；对每个勘测单元400和勘测单元400内的物堆200分别进行编号，存入处理模块的rom中，每个勘测单元400与每个物堆200一一对应；按编号在材料录入模块中录入每个物堆200的材料种类，存入处理模块的rom中，编号与录入的材料种类一一对应；按照编号预设无人机本体100飞行勘测路径；在无人机本体100勘测过程中，定位导航模块按照预设的勘测路径对无人机本体100进行导航；处理模块根据定位导航模块对无人机本体100的定位获取当前无人机本体100的位置，判断当前无人机本体100位于的勘测单元400并关联到物堆200编号和物堆200的材料种类；温度传感模块检测当前物堆200的温度值，处理模块获取温度值，处理模块在着火点数据库中检索当前材料的着火点区间范围；若温度值位于当前材料的着火点区间范围内，则处理模块控制报警模块作出预报警；若温度值位于当前材料的着火点区间范围外，无人机本体100继续按照预设勘测路径继续勘测。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。