消防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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消防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。


二、方案介绍

       消防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,消防员常常会遭受中毒、窒息等生命危险;

◆意外多发:消防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,消防员在灾害现场通常滞留时间小于30分钟。

       鉴于以上人工消防工作的危害,消防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。随着消防机器人的快速发展,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。

       目前消防机器人的控制方式只要是以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、复杂环境或者多前端时无法满足需求。

       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

       机器人控制器ZCXH3102可对前端的消防灭火机器人、消防侦查机器人、消防排烟机器人、消防排爆机器人等各种机器人进行远程控制,把前端各个机器人上的视音频、状态数据等传输到指挥终端,方便统一指挥;各不同功能的机器人进行协同作战,并且各个机器人之间可互相连接,进行中继传输。


四、方案特点

       该消防机器人远程智能通信控制系统主要是解决消防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。

       该系统可实现对消防机器人的控制操作,通过RS232协议可以控制消防机器人的行走控制、云台球机的控制、水泡的控制、车体的启动控制、报警触发、车速控制、照明、自摆、喷淋、自动寻获、排烟、急停按钮等等;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。

传输中继设备:

◆由MESH中继设备ZCXH3702、天线、三脚架等组成;

◆用专用的中继机器人搭配ZCXH3702来进行中继;

◆在距离较远、地下室、矿井等复杂环境下传输时,放置中继设备来增加传输距离及传输效果。

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。

◆可对前端进行喊话。



五、相关设备介绍

机器人控制系统发射设备:


ZCXH3605

◆双向传输:前端可接4路图像输入,其中1路视频可带云台控制,采集到的图像信息通过发射机ZCXH3605传输到后端机器摇控器。后端机器人摇控器可通过发射机ZCXH3605控制车体启动、报警、急停、照明、自摆、喷淋、自动寻火等。实现机器人通信系统的数据双向传输。

◆工作环境:外壳采用导散热性良好的铝合金材质,并且具有防水功能,可长时间在高温高湿、极寒等极端恶劣的环境中工作。

◆远程调控:可远程对频率、带宽、功率、加密等参数的调节,适用范围更广泛,并且功率和频率可根据客户要求定制。

◆多业务兼容:支持网络摄像头输入,支持数据采集及叠加,支持遥控端显示,支持双向语音功能。



中继设备:

ZCXH3702

◆大带宽:采用通用的硬件平台,软件无线电架构,支持动态加卸载波形,根据实际信道条件和用户状态的变化在线配置工作参数,保证大带宽传输。

◆自组网:该MESH无线网络不依赖基站,具有自组网、自管理、自修复和自平衡的优良特性,支持多点跳接,满足非视距条件下的组网传输。

◆多业务:支持实时语音对讲,支持高清视频实时传输,支持WIFI和多种应用终端的接入。

◆全IP:采用全IP透明数据传输,支持端到端的TCP/IP协议,可以方便地与上级网络系统连接,构成多种专用指挥应用系统,也可接入公共基础网络。

◆自主研发:拥有完整的核心技术和知识产权,可根据用户需求进行快速定制,体积小,灵活机动,部署简单。


指挥控制设备


ZCXH3102


◆工业平板:采用8寸工业平板显示,4.3寸LCD屏,图像延时不超过0.3秒,能同时显示车端部分状况信息,前端反馈的数据实时可见,屏幕可根据周围环境进行亮度调节。

◆触屏设计:可触控操作图像显示、云台控制及语音对讲,设置mesh链路参数,方便在紧急情况下的操作。

◆控制系统:可以控制前端消防机器人的各种动作,车体启动、报警、急停、照明、自摆、喷淋、自动寻火等。

◆工作时间长:内置电池,续航不低于3小时,可在紧急情况下长时间工作。

◆软件管理: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。也可通过IE管理前端车辆及中继,可通过软件实时调节参数。



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