一种智能巡航灭火无人机的控制方法及系统

1.本技术属于无人机技术领域，具体涉及一种智能巡航灭火无人机的控制方法及系统。

背景技术：

2.每年夏天，受高温等天气因素影响，森林火灾极易发生。森林火灾突发性强，破坏性大，对生态环境与人类生命财产安全造成极大威胁。而山火往往发生在地势崎岖的山区，交通、通讯不便，给扑救带来了很大的困难。
3.同时近年来，秸秆就地焚烧在夏收秋收季节随处可见，严重的影响了人民的日常生活。并且秸秆焚烧对重污染“雾霾”天气的形成和加重起到推波助澜作用，并产生大量有毒有害物质，对人与其他生物健康形成威胁。
4.传统的无人机智能监测到火灾的出现，同时同时消防人员，而无法进行进行处理，中间耗费了较多时间，以使得火灾蔓延，浪费的扑灭火灾的最佳时间。

技术实现要素：

5.本技术提供一种智能巡航灭火无人机的控制方法及系统，以解决传统无人机无法智能检测火灾而无法及时处理，导致火灾蔓延的技术问题。
6.为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：一种智能巡航灭火无人机的控制方法，包括：将待勘测区域划分为多个巡航区域，并根据巡航区域将多个无人机进行编队；基于对应的巡航区域，控制无人机进行8字形飞行巡航；基于无人机的监测系统，获取巡航区域中的巡航信息并通过云台将巡航信息上传至服务器；响应于巡航信息为异常，则监测到火灾区域，并确定火灾区域的位置信息与火焰等级信息；基于火焰等级信息，启动灭火装置并对火灾区域进行分级处理。
7.进一步，响应于巡航信息为异常，则监测到火灾区域，并确定火灾区域的位置信息与火焰等级信息的方法，包括以下步骤：基于监测系统中的红外感应组件，判断巡航区域是否出现火灾并确定火灾的火焰等级信息；其中，若出现火灾，则控制无人机达到火灾区域；基于监测系统中的图像识别组件，获取火灾区域的图像信息；基于监测系统中的定位组件，获取火灾区域的位置信息。
8.进一步，火焰等级信息包括烟雾、小火、中火、大火四个等级。
9.进一步，基于火焰等级信息，启动灭火装置并对火灾区域进行分级处理的方法，包括以下步骤：响应于火焰等级信息为烟雾或小火，则将火焰等级信息和火灾区域的位置信息通过云台发送至相关人员；响应于火焰等级信息为中火或大火，则控制无人机移动至火灾区域中心的正上方，并启动灭火装置投放灭火弹。
10.进一步，响应于火焰等级信息为中火或大火，则控制无人机移动至火灾区域中心
的正上方，并启动灭火装置投放灭火弹之后，包括：响应于火焰等级信息降为烟雾或小火，则停止投放灭火弹，将该火灾事件进行记录上传至服务器通知相关工作人员进行查看；响应于火焰等级信息降为中火，则调用相邻的巡航区域的无人机移动至火灾区域并投放灭火弹；响应于火焰等级信息保持为大火，则调用所有无人机移动至火灾区域并投放灭火弹，且云台向消防部门发送警报信息。
11.进一步，调用所有无人机移动至火灾区域并投放灭火弹的方法，包括：基于灭火装置中灭火弹的实际数量与可装填数量之比，获取无人机的装弹比例；响应于装弹比例大于0.7，则无人机处于待调用状态并划分为灭火主要无人机，控制无人机飞往火灾区域的中心位置投放灭火弹；响应于装弹比例大于等于0.1且小于等于0.7，则无人机处于可调用状态并划分为灭火次要无人机，控制无人机飞往火灾区域的边缘位置投放灭火弹；响应于装弹比例小于0.1，则无人机处于待补充状态，且无人机根据位置信息飞往距离最近的无人机补充灭火弹。
12.本技术采用的另一个技术方案是：一种智能巡航灭火无人机系统，包括：无人机组，多个无人机组成无人机组，用于对各个巡航测区域进行空中巡航；监测系统，与无人机连接，用于采集巡航测区域内的图像信息和火灾信息；灭火装置，固接于无人机的下侧中心，包括用于向火灾区域投放的灭火弹以及用于装填灭火弹的发射管道；云台，与无人机连接并与服务器通信连接，用于将图像信息和火灾信息通过无线网络向服务器发送；服务器，与云台通信连接，用于接收所有无人机的巡航信息进行数据分析和储存；无人机，设置于巡航测区域内的多个位置，用于补充灭火装置中的灭火弹或者对无人机进行维护保养。
13.进一步，无人机还包括：电池组件，位于无人机内部，用于向各个模块提供电能；驱动电机组件，用于控制卡扣的开启；其中，灭火装置通过卡扣的开启控制灭火弹的投放；支架，设置于无人机底部的四个方向，用于无人机的减震降落。
14.进一步，监测系统包括：定位组件，位于无人机内部，用于采集无人机的位置信息；红外感应组件，与云台通信连接，用于采集述巡航测区域内的图像信息；图像识别组件，与云台通信连接，用于采集述巡航测区域内的火灾信息。
15.进一步，灭火弹包括：干粉，用于对火灾区域的进行灭火；弹壳，用于包裹干粉；，位于干粉内部，用于引爆干粉，以使得干粉向四周扩散进行灭火；击针，位于弹壳的底部并与连接，用于引爆。
16.本技术的有益效果是：本技术通过无人机采集巡航区域中的巡航信息，通过监测模块对巡航区域内的火灾进行检测并判断火灾等级信息，根据火灾等级信息控制无人机的灭火装置进行对应的灭火操作，从而完成对火灾的智能检测和及时处理。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：图1是本技术的智能巡航灭火无人机的控制方法一实施方式的流程示意图；图2是图1中步骤s4一实施方式的流程示意图；
图3是图1中步骤s5一实施方式的流程示意图；图4是图3中步骤s52一实施方式的流程示意图；图5是图4中步骤s523一实施方式的流程示意图；图6是本技术的智能巡航灭火无人机系统一实施方式的结构示意图；图7是本技术的智能巡航灭火无人机系统另一实施方式的结构框图；图8是图7中监测系统的一实施方式的结构框图；图9是本技术的灭火弹一实施方式的结构示意图。
具体实施方式
18.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
19.参阅图1，图1为本技术的智能巡航灭火无人机的控制方法一实施方式的流程示意图。该控制方法包括以下步骤：步骤s1.将待勘测区域划分为多个巡航区域，并根据巡航区域将多个无人机进行编队。
20.具体的，待勘测区域将分成若干区域并进行编号，例如将待勘测区域分成多个条形巡航区域，并分别按照1,2,3....等数字编号,同时将无人机组按照巡航区域区域的编号也进行编号。示例性的，在1号巡航区域设置设置多个无人机，则无人机按照a1,b1,c1....等字母编号。
21.步骤s2.基于对应的巡航区域，控制无人机进行8字形飞行巡航。
22.具体的，无人机从巡航区域的一端按照8字形进行飞行巡航任务，直到巡航区域的另一端。
23.步骤s3.基于无人机的监测系统，获取巡航区域中的巡航信息并通过云台将巡航信息上传至服务器。
24.具体的，无人机巡航的过程中，无人机上的监测系统采集已经完成巡航的区域内的巡航信息。其中，巡航信息包括该区域内的图像信息和红外图像信息。若图像信息和红外图像信息均没有检测到火灾，则将该巡航信息上传至服务器进行存储，完成数据采集工作。
25.步骤s4.响应于巡航信息为异常，则监测到火灾区域，并确定火灾区域的位置信息与火焰等级信息。
26.具体的，若图像信息或红外图像信息均检测到火灾火灾区域，监测系统根据红外图像确定火灾的火焰等级信息。其中，火焰等级信息根据火灾区域中火焰的大小分为烟雾、小火、中火、大火四个等级。当火焰等级低于第二等级时，则进行灭火预警而不进行灭火操作，并前往下一个分灭火区域，最后再回来处理该区域；而当不满足上述条件是，直接进行灭火操作。
27.参阅图2，图2是图1中步骤s4一实施方式的流程示意图。上述步骤s104的实现方法可以为：步骤s41.基于监测系统中的红外感应组件，判断巡航区域是否出现火灾并确定火
灾的火焰等级信息；其中，若出现火灾，则控制无人机达到火灾区域。
28.具体的，若火情较弱，则红外感应组件可以通过红外图像判断是否出现火灾，若检测到出现火灾时，则控制无人机达到火灾区域的正上方，以便对火情进行进一步的判断和处理。通过红外系统获取动态火情数据，火情数据包括起火点位置、起火半径、火势传播方向、燃烧区域及其周围地域温度分布。根据红外系统测出的温度绘制等温线步骤s42.基于监测系统中的图像识别组件，获取火灾区域的图像信息；具体的，图像识别组件可以将火灾区域的现场图像拍摄下来，从而辅助识别火灾的火焰等级和其他火灾信息。
29.步骤s43.基于监测系统中的定位组件，获取火灾区域的位置信息。
30.具体的，当无人机检测到火灾时，无人机自动飞行至火灾区域的正上方，从而通过无人机的位置信息确定火灾区域的位置信息。
31.步骤s5.基于火焰等级信息，启动灭火装置并对火灾区域进行分级处理。
32.具体的，无人机根据火灾区域的火焰等级，启动智能灭火程序，对着火点进行处理。
33.参阅图3，图3是图1中步骤s5一实施方式的流程示意图。上述步骤s5的实现方法可以为：步骤s51.响应于火焰等级信息为烟雾或小火，则将火焰等级信息和火灾区域的位置信息通过云台发送至相关人员。
34.具体的，当检测到火灾地区的火焰等级为烟雾，即着火点的温度过高，但是还没有明火的状态，或者火情刚刚发生时，且还是小火的状态时，火情蔓延不快，火灾对附近的影响不大。无人机无需直接处理，但可以进行预警，及时将火灾地区的位置信息和火焰等级通过云台发送给附近的护林员或者相关部门的工作人员，及时派人进行查勘和处理。
35.步骤s52.响应于火焰等级信息为中火或大火，则控制无人机移动至火灾区域中心的正上方，并启动灭火装置投放灭火弹。
36.具体的，当检测到火灾地区的火焰等级为中火或大火，即火灾区域中的已经出现明显火势或者开始向四周蔓延的火势等情况，无人机根据程序直接飞往火灾区域的正上方，打开灭火装置向火灾区域中心投放灭火弹，进行紧急灭火。
37.投入灭火弹后，在重新检测火灾区域的火焰等级信息，根据新的火焰等级信息，无人机重新对火灾区域进行相对应的处理。
38.参阅图4，图4是图3中步骤s52一实施方式的流程示意图。上述步骤s52紧急灭火之后，还包括以下过程：步骤s521.响应于火焰等级信息降为烟雾或小火，则停止投放灭火弹，将该火灾事件进行记录上传至服务器通知相关工作人员进行查看。
39.具体的，当无人机第一次投放灭火弹之后，若火焰熄灭，火焰等级降为烟雾，此时无人机停止继续投放灭火弹，同时记录该火灾时间，通过云台上传服务器并向护林员或相关部门通报。
40.步骤s522.响应于火焰等级信息降为中火，则调用相邻的巡航区域的无人机移动至火灾区域并投放灭火弹。
41.具体的，当无人机第一次投放灭火弹之后，若火灾区域的火势减小但是没有完全
熄灭，火焰等级降为小火或者中火，此时但是本巡航区域内无人机的灭火弹已经投掷完毕，此时调用相邻巡航区域的无人机前来支援，继续向火灾区域投放灭火弹。
42.步骤s523.响应于火焰等级信息保持为大火，则调用所有无人机移动至火灾区域并投放灭火弹，且云台向消防部门发送警报信息。
43.具体的，当无人机一次或多次投放灭火弹后，火灾区域的火势没有明显好转，同时还有蔓延的趋势，则调用所有无人机组的无人机前去支援，向火灾区域和蔓延区域投放灭火弹，同时通过云台向消防部分发送警报，请求消防的支援。
44.其中当调用所有无人机组的无人机前来支援灭火时，不同的无人机的灭火弹的装载量不同，需要根据不同的装载量进行区分控制。
45.参阅图5，图5是图4中步骤s523一实施方式的流程示意图。上述步骤s523中调用所有无人机的方法，包括：步骤s5231.基于灭火装置中灭火弹的实际数量与可装填数量之比，获取无人机的装弹比例。
46.当无人机通过云台接到火灾支援的请求后，自动统计本机的灭火弹数量n和总共可装载的最大数量c之间的比例，即装弹比例n/c。
47.步骤s5232.响应于装弹比例大于0.7，则无人机处于待调用状态并划分为灭火主要无人机，控制无人机飞往火灾区域的中心位置投放灭火弹。
48.具体的，当装弹比例n/c＞0.7时，则无人机的灭火弹充足，因此该无人机处于待调用状态，归为灭火主要无人机，将带无人机调拨到火灾的重点区域投放灭火弹，用于控制火情。
49.步骤s5233.响应于装弹比例大于等于0.1且小于等于0.7，则无人机处于可调用状态并划分为灭火次要无人机，控制无人机飞往火灾区域的边缘位置投放灭火弹。
50.具体的，当0.1≤n/c＜0.7时，则无人机的灭火弹不太充足，因此该无人机处于可调用状态，归为灭火次要要无人机，将带无人机调拨到火灾的边缘区域投放灭火弹，用于防止火情蔓延。
51.步骤s5234.响应于装弹比例小于0.1，则无人机处于待补充状态，且无人机根据位置信息飞往距离最近的无人机补充灭火弹。
52.具体的，当装弹比例n/c＜0.1时，则无人机的灭火弹耗尽，因此该无人机处于待补充状态，需要及时前往最近的补充灭火弹，随后再去火灾区域支援。
53.示例性的，在一实施例中，无人机最多能携带10枚灭火弹，当无人机的灭火弹多余7枚时，则可调用该无人机前方火灾的重点区域投弹进行灭火；当无人机的灭火弹在1-7枚时，该无人机的灭火弹不充足，可以前往火灾边缘区域投放灭火弹；当无人机的灭火弹少于1枚时，即无人机的灭火弹使用殆尽，此时该无人机需要前往最近的补充灭火弹。
54.本技术的方法通过无人机采集巡航区域中的巡航信息，通过监测模块对巡航区域内的火灾进行检测并判断火灾等级信息，根据火灾等级信息控制无人机的灭火装置进行对应的灭火操作，从而完成对火灾的智能检测和及时处理。
55.参阅图6-图7，图6为本技术的智能巡航灭火无人机系统一实施方式的结构示意图；图7是本技术的智能巡航灭火无人机系统另一实施方式的结构框图。该智能巡航灭火无人机系统，包括：
无人机1，多个无人机1组成无人机组，用于对各个巡航测区域进行空中巡航。
56.监测系统2，与无人机连接11，用于采集巡航测区域内的图像信息和火灾信息。
57.灭火装置3，固接于无人机1的下侧中心，包括用于向火灾区域投放的灭火弹6以及用于装填灭火弹6的发射管道。
58.云台4，与无人机连接并与服务器7通信连接，用于将图像信息和火灾信息通过无线网络向服务器7发送。
59.无人机5，设置于巡航测区域内的多个位置，用于补充灭火装置中的灭火弹6或者对无人机进行维护保养。
60.服务器7，与云台4通信连接，用于接收所有无人机的巡航信息进行数据分析和储存。
61.其中，一般在待勘测区域内设置多个无人机5，用于存放和维护无人机组。当需要进行巡航时，无人机组通过编队的方式对各个巡航区域进行8字形空中巡航。无人机组中的无人机1通过云台4相互通讯连接，并实时上传巡航数据。
62.本实施例中，上述无人机1还包括：电池组件11，位于无人机1内部，用于向各个模块提供电能。驱动电机组件12，用于控制卡扣31的开启；其中，灭火装置3通过卡扣31的开启控制灭火弹6的投放。支架13，设置于无人机1底部的四个方向，用于无人机1的减震降落。
63.其中，无人机1通过无人机内置的电池组件111供能，驱动电机同时释放灭火装置中的四个卡扣31，无人机1底架采用四个支架13，中部镂空，达到减震效果。
64.参阅图8，图8为图6中的监测系统一实施方式的结构框图。该监测系统2包括：定位组件21，位于无人机1内部，用于采集无人机的位置信息。
65.红外感应组件22，与云台4通信连接，用于采集述巡航测区域内的图像信息。
66.图像识别组件23，与云台4通信连接，用于采集述巡航测区域内的火灾信息。
67.参阅图9，图9为本技术的灭火弹一实施方式的结构示意图。该灭火弹6包括：干粉61，用于对火灾区域的进行灭火；弹壳62，用于包裹干粉；63，位于干粉61内部，用于引爆干粉，以使得干粉61向四周扩散进行灭火；击针64，位于弹壳62的底部并与63连接，用于引爆63。
68.灭火弹6采用触发式引爆，火药储藏在弹壳62中央，无人机1将打开卡扣31，将灭火弹6投射到地面前会摘去保险65，击针64会触发63，引燃火药，火药充分燃烧后炸开，将干粉61向四周炸开达到灭火的效果。
69.以上所述仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。

技术特征：

1.一种智能巡航灭火无人机的控制方法，其特征在于，包括：将待勘测区域划分为多个巡航区域，并根据所述巡航区域将多个无人机进行编队；基于对应的所述巡航区域，控制所述无人机进行8字形飞行巡航；基于所述无人机的监测系统，获取所述巡航区域中的巡航信息并通过云台将所述巡航信息上传至服务器；响应于所述巡航信息为异常，则监测到火灾区域，并确定所述火灾区域的位置信息与火焰等级信息；基于所述火焰等级信息，启动灭火装置并对所述火灾区域进行分级处理。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述响应于所述巡航信息为异常，则监测到火灾区域，并确定所述火灾区域的位置信息与火焰等级信息的方法，包括以下步骤：基于所述监测系统中的红外感应组件，判断所述巡航区域是否出现火灾并确定所述火灾的火焰等级信息；其中，若出现火灾，则控制所述无人机达到所述火灾区域；基于所述监测系统中的图像识别组件，获取所述火灾区域的图像信息；基于所述监测系统中的定位组件，获取所述火灾区域的位置信息。3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述火焰等级信息包括烟雾、小火、中火、大火四个等级。4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述基于所述火焰等级信息，启动灭火装置并对所述火灾区域进行分级处理的方法，包括以下步骤：响应于所述火焰等级信息为烟雾或小火，则将所述火焰等级信息和所述火灾区域的位置信息通过所述云台发送至相关人员；响应于所述火焰等级信息为中火或大火，则控制所述无人机移动至所述火灾区域中心的正上方，并启动所述灭火装置投放灭火弹。5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述响应于所述火焰等级信息为中火或大火，则控制所述无人机移动至所述火灾区域中心的正上方，并启动所述灭火装置投放灭火弹之后，包括：响应于所述火焰等级信息降为烟雾或小火，则停止投放灭火弹，将该火灾事件进行记录并上传至所述服务器通知相关工作人员进行查看；响应于所述火焰等级信息降为中火，则调用相邻的所述巡航区域的所述无人机移动至所述火灾区域并投放所述灭火弹；响应于所述火焰等级信息保持为大火，则调用所有所述无人机移动至所述火灾区域并投放所述灭火弹，且所述云台向消防部门发送警报信息。6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述调用所有所述无人机移动至所述火灾区域并投放所述灭火弹的方法，包括：基于所述灭火装置中灭火弹的实际数量与可装填数量之比，获取所述无人机的装弹比例；响应于所述装弹比例大于0.7，则所述无人机处于待调用状态并划分为灭火主要无人机，控制所述无人机飞往所述火灾区域的中心位置投放所述灭火弹；响应于所述装弹比例大于等于0.1且小于等于0.7，则所述无人机处于可调用状态并划分为灭火次要无人机，控制所述无人机飞往所述火灾区域的边缘位置投放所述灭火弹；
响应于所述装弹比例小于0.1，则所述无人机处于待补充状态，且所述无人机根据位置信息飞往距离最近的无人机补充所述灭火弹。7.一种智能巡航灭火无人机系统，其特征在于，包括：无人机组，多个所述无人机组成无人机组，用于对各个巡航测区域进行空中巡航；监测系统，与所述无人机连接，用于采集所述巡航测区域内的图像信息和火灾信息；灭火装置，固接于所述无人机的下侧中心，包括用于向火灾区域投放的灭火弹以及用于装填所述灭火弹的发射管道；云台，与所述无人机连接并与所述服务器通信连接，用于将所述图像信息和所述火灾信息通过无线网络向服务器发送；服务器，与所述云台通信连接，用于接收所有所述无人机的巡航信息进行数据分析和储存；无人机，设置于所述巡航测区域内的多个位置，用于补充所述灭火装置中的灭火弹或者对所述无人机进行维护保养。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述无人机还包括：电池组件，位于所述无人机内部，用于向各个模块提供电能；驱动电机组件，用于控制卡扣的开启；其中，所述灭火装置通过所述卡扣的开启控制灭火弹的投放；支架，设置于所述无人机底部的四个方向，用于所述无人机的减震降落。9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述监测系统包括：定位组件，位于所述无人机内部，用于采集所述无人机的位置信息；红外感应组件，与所述云台通信连接，用于采集所述述巡航测区域内的图像信息；图像识别组件，与所述云台通信连接，用于采集所述述巡航测区域内的火灾信息。10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述灭火弹包括：干粉，用于对所述火灾区域的进行灭火；弹壳，用于包裹所述干粉；，位于所述干粉内部，用于引爆所述干粉，以使得所述干粉向四周扩散进行灭火；击针，位于所述弹壳的底部并与所述连接，用于引爆所述。

技术总结

本申请公开了一种智能巡航灭火无人机的控制方法及系统，该方法包括：将待勘测区域划分为多个巡航区域，并根据巡航区域将多个无人机进行编队；基于对应的巡航区域，控制无人机进行8字形飞行巡航；基于无人机的监测系统，获取巡航区域中的巡航信息并通过云台将巡航信息上传至服务器；响应于巡航信息为异常，则监测到火灾区域，并确定火灾区域的位置信息与火焰等级信息；基于火焰等级信息，启动灭火装置并对火灾区域进行分级处理。本申请通过无人机采集巡航区域中的巡航信息，通过监测模块对巡航区域内的火灾进行检测并判断火灾等级信息，根据火灾等级信息控制无人机的灭火装置进行对应的灭火操作，从而完成对火灾的智能检测与及时处理。及时处理。及时处理。