侦查机器人智能通信系统-成功案例

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特种机器人智能通信系统

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侦查机器人智能通信系统

一、行业背景

       近几年,化学危险品和放射性物质泄漏事件在国内频频发生。根据公安部消防局的数据统计,全国近十年发生火灾169万起,在救火抢险一线上牺牲的公安消防员达89人,累计共有687名消防员伤残。

       中国石化等基础工业有了飞速的发展,在生产过程中的易燃易爆和剧毒化学制品急剧增长,由于设备和管理方面的原因,导致化学危险品和放射性物质泄漏。无独有偶,在深圳清水河火爆炸、南京金陵石化火灾、北京东方化工厂罐区火灾等事件发生后,国内消防部队要求研制、配备消防机器人的呼声越来越高。利用机器人来代替消防员从事高危行业或是进入高危地段来完成特定任务、解决安全隐患,一直以来在消防应急处突工作中都发挥着毋庸置疑的积极作用。

       另一方面,国务院安委会8月14日发布紧急通知要求推广先进安全装备,希望得到各界的重视。作为特种救援设备,侦察机器人可以替代消防队员接近高温、强热辐射、浓烟、地形复杂、障碍物多、化学腐蚀、易燃易爆等恶劣环境,进行火场侦察、化学危险品、核生化探测等作业。侦察机器人的应用将大大提高救援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。

       侦察机器人能替代抢险救援人员进入危险品仓库、地下大空间、易坍塌建筑物、石油化工区等发生灾害后易产生易燃易爆、有毒有害气体、缺氧、浓烟、建筑物倒塌环境的室内外危险灾害现场,进行信息(图像、数据、语音)的实时采集、处理和无线传输。解决消防人员在上述场所面临的人身安全、侦察时间短、数据采集量不足和不能实时反馈等问题。


二、方案介绍

       侦查机器人属于特种机器人范畴,具备爬坡、登梯及障碍物跨越,耐温和抗热辐射,防雨淋、防爆、隔爆,防化学腐蚀、防电磁干扰,遥控等行走和自卫功能。机器换人保障安全 ,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以下问题:

◆沟通障碍:侦察小组之间常用对讲机作为联络手段,无法直观的将现场情况反馈给后方指挥员;

◆环境有害:室内外的灾害现场通常伴随高温、有毒、缺氧、浓烟、放射性等恶劣环境,侦查员常常会遭受中毒、窒息等生命危险;

◆意外多发:侦查员在大型易坍塌建筑物、大型仓库堆垛等灾害现场进行侦察抢救,常常有可能被坠落下来的坍塌物砸中,发生意外伤亡事故。 

◆抢救低效:受灾害现场有害环境和个人防护装备的限制,侦查员在灾害现场通常滞留时间小于30分钟。

       鉴于以上人工作业的危害,侦查机器人的设计可以代替消防员在恶劣环境中进行火场侦察、化学危险品探测、灭火、冷却、洗消、破拆、救人、启闭阀门、搬移物品、堵漏等作业,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。随着特种机器人的快速发展,种类越来越多,功能越来越丰富,在抢险救灾中发挥越来越重要的作用,但是在远程控制方面始终存在很大的缺陷。

       目前侦查机器人的控制方式主要是以WIFI或者单向微波+数传电台的方式来解决。WIFI由于它是高频的原因在复杂环境下传输距离短,满足不了应用需求;单向微波+数传电台的方式只能进行点对点的方式进行传输,在对于地下、复杂环境无法中继无法统一管理,多机协作能力低。

       在当前的环境下,我司致力于消防机器人远程智能通信控制系统研发,以MESH技术为远程传输途径,结合视频、音频、数据控制等一系列技术,研发出视音频、数据、控制于一体的智能通信控制系统,能在同一区域内操控多台多种类型的消防机器人,形成统一指挥,把事故现场的视频、环境监测数据等传输到指挥终端,为指挥部提供决策依据。


三、示意图


◆前端侦察机器人通过ZCXH3605无人车设备把机器人上的视音频、状态数据等等各种环境数据传输到机器人控制器ZCXH3102,以便指挥端实时了解现场情况;

◆机器人控制器ZCXH3102可对前端的侦查机器人进行远程控制;

◆各不同功能的机器人进行协同作战。在事故现场机器人控制器ZCXH3102通过侦查机器人上的ZCXH3605设备来控制侦查机器人,通过侦查机器人上的检测设备来对事故现场的火源进行认定,探测灾害事故现场的各项数据(障碍物情况、火场温度、辐射热强度、有毒气体或者可燃气体种类和浓度和氧气含量等),确定一条到到火达源的通道,排烟机器人可对现场的烟雾进行排除,进一步确定现场的情况,以便灭火机器人快速,准确的找到火源,进行灭火救灾。

◆在较为复杂的环境下作业时,各个机器人之间可互相连接,进行中继传输。


四、方案特点  

      该侦查机器人远程智能通信控制系统主要是解决侦查机器人的控制与远距离通讯问题,整个系统由前端机器人控制系统设备,传输中继设备,后端指挥控制设备组成。

       该系统可实现对侦查机器人的控制操作,通过RS232协议可以控制侦查机器人的行走控制、云台球机的控制、车体的启动控制、报警触发、车速控制、照明、急停、通讯对讲按钮等等;多机器人协同作业时,可实现前端机器人选择;可实现事故现场视频的实时传输,事故现场的环境监测数据实时传输,画面选择、视频录制等功能,为决策者提供实时有效的依据。

前端机器人控制系统发射设备:

       由机器人图数一体发射机ZCXH3605、天线、摄像头、拾音器、喇叭以及各种类型/各种功能的传感器组成。

◆各种类型的传感器通过RS232/TTL/RS485/RJ45接口连接到发射机上,在通过MESH网络传输到后端指挥中心。

◆把摄像头、拾音器、喇叭等音视频设备连接到发射机上,前端事故现场情景实时传输到后端指挥终端,后端指挥终端也能实时对前端进行广播。

后端指挥控制设备:

        由机器人遥控器、天线以及指挥系统组成。

◆机器人遥控器可显示事故现场的实时视频,并能够控制摄像头云台,进行各个方位的监控。

◆机器人遥控器可对前端机器人运动控制,各种车载装置的控制。

◆机器人遥控器可对前端机器人的各种传感器数据实时显示。

◆可与前端无人车进行对讲。


五、相关设备介绍

机器人控制系统发射设备:

ZCXH3605

◆支持4路WD1图像输入,支持1路云台控制。

◆可进行行走控制,云台控制。

◆能控制的开关量有车体启动控制、报警、急停、照明等按键。

◆车端控制的输出采用RS232总线协议,波特率115200。

◆与云台通过RS485总线通讯,波特率2400,云台地址码0x01。

◆与传感器数据采集部分通过RS232总线通讯,波特率115200。

◆外壳材质为铝合金,散热良好,带固定孔,方便安装;

◆具有数据双向传输的功能;

◆频率可在一定范围内调节;

◆可远程进行频率、带宽、功率、加密等参数的调节;

◆支持网络摄像头输入;

◆支持数据采集及叠加,可在遥控端显示;

◆功率、频率可根据客户要求定制;

◆支持双向语音功能。



指挥控制设备

◆采用8寸工业平板显示,屏幕亮度可调

◆自带Android系统,可通过APP实时管理前端摄像头,可进行录像、拍照,画质可调。

◆可通过屏幕触控切换合路或者单路显示

◆可通过触屏进行云台控制,前、后、左、右、放大、缩小。

◆可通过触屏打开语音对讲功能,和前端ZCXH3605设备进行语音对讲。

◆图像延时不超过300毫秒

◆能同时显示车端部分状况信息,包括:转速、车速、电池电压、电池电流、传感器信息等,信息均由车端总线提供。

◆自带控制系统,可以控制前端无人车动作,适用与各种特种机器人。

◆可通过屏幕上的触控设置mesh链路参数

◆可通过IE管理前端车辆及中继,可通过软件实时调节参数。

◆内置电池,续航不低于3小时。

◆发射功率30dbm,默认出厂频率580MHZ。

◆支持一台手持MESH控制多台消防机器人

◆采用4.3寸LCD屏进行数据实时显示,显示包含传感器和车况所有数据。数据超限时发出红色并闪烁。

◆屏幕上显示当前受控的机器人的编号,按动选择1和选择0按键时,数据随着键值变化,便于前端机器人的选择。

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