一种基于可分离式子母机的消防巡检系统与方法

1.本发明涉及消防巡检技术领域，尤其是一种基于可分离式子母机的消防巡检系统与方法。

背景技术：

2.随着科技发展，室内消防巡查传统的人工巡逻逐渐由机器人巡检所替代，如申请号为cn202020473384.x，名称为一种消防巡检柜的中国实用新型专利，其包括消防巡检柜体和移动式安装装置，消防巡检柜体可拆卸地设于移动式安装装置上；所述移动式安装装置包括凹形基座和拆卸式设于凹形基座底部的移动组件，凹形基座的凹槽与消防巡检柜体的底部大小适配；所述移动组件包括拆卸式设于凹形基座底部的轴承、固定于轴承内圈上的转轴以及固定于转轴上的滑轮组，该消防巡检柜，通过设置滑轮组可以很方便地移动。
3.但在实际应用中，较大的室内场所中采用单机巡检会因为速度的限制略显低效，在巡检过程中出现异常时，单机需立刻中止巡检并停下观察，相应的，对其他位置就会忽略巡检；而采用多机巡检则严重浪费资源。
4.针对上述问题需要一种在无异常时进行单机巡检，有异常时可边监测异常点边巡检的可分离式子母机的消防巡检系统与方法。

技术实现要素：

5.本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种基于可分离式子母机的消防巡检系统与方法。
6.为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于可分离式子母机的消防巡检系统包括母机、母机腔内的子机，所述子机在母机腔内处于休眠状态时，子机布设于母机腔内底部凹槽中，子机底部的电磁铁与强力电磁铁异性相吸；所述子机在母机腔内处于激活状态时，母机腔内顶部活动块运动至指定凹槽上并放下第一伸缩杆，凹槽内强力电磁铁断电，第一伸缩杆上圆形强力电磁铁上电，第一伸缩杆提拉子机至母机底部的中央空洞处，第一伸缩杆自转调整子机至合适方向后，第一伸缩杆上的圆形强力电磁铁立刻变换磁性，子机在自身重力与磁斥力作用下落至地面，子机底部的橡胶吸附片牢牢吸附于地面，子机中部的伸缩杆升高至被检测区域形心位置；当监测区正常后，子机中部的伸缩杆下降至最低，母机运动至中央空洞正对子机，第一伸缩杆下降并上电吸附子机顶端强力电磁铁，将子机收回至母机腔内指定凹槽。
7.作为本发明的一种优选方案，所述母机腔内底部布设有圆形空洞板，所述圆形空洞板上周向布设有8个圆形凹槽，每个凹槽对应一台子机，所述凹槽中央布设有强力电磁铁，所述强力电磁铁用于子机的固定，所述凹槽的前方布设有红外发射器，所述红外发射器与子机上的红外接收器搭配用于确定子机的方向。
8.作为本发明的一种优选方案，所述母机腔内顶部布设有两组横向轨道、两组纵向轨道，相对的两组所述横向轨道上连接纵向连杆，所述纵向连杆穿过活动块；相对的纵向轨
道上连接横向连杆，所述横向连杆穿过活动块，所述横向轨道、纵向轨道位于不同的水平高度。
9.作为本发明的一种优选方案，所述纵向连杆、横向连杆垂直布设，所述纵向连杆与纵向轨道平行布设，所述横向连杆与横向轨道平行布设。
10.作为本发明的一种优选方案，所述活动块内置电机，所述电机的电机轴连接第一伸缩杆，所述第一伸缩杆底部布设圆形强力电磁铁作为本发明的一种优选方案，所述子机包括底部的橡胶吸附片、中部的伸缩杆以及顶部的球体外壳，所述橡胶吸附片的正中央布设有电磁铁，所述球体外壳内布设圆柱体，所述圆柱体上设有红外接收器，所述圆柱体的顶部布设有强力电磁铁，所述球体外壳内设有所述球体外壳，所述球体外壳上黑部分为防尘罩。
11.作为本发明的一种优选方案，所述被检测区域形心位置的确定，在不规则多边形外接一个矩形，取四个顶点坐标，求出x
man
,x
min
,y
max
,y
min
，多边形形心为设子机摄像头水平视场角为α，垂直视场角为β，矩形区域宽度w＝(x
max-x
min
)，高度h＝(y
max-y
min
), 则放置距离取中的最大值，子机摄像头中心与多边形形心所对齐。
12.一种基于可分离式子母机的消防巡检方法，包括步骤1：母机按预定路线进行巡检，预定路线上是否发现温度异常区域，若没有温度异常区域，母机继续巡检，若发现温度异常区域，母机内的子机下放至温度异常区域并进行检测；步骤2：周期内温度异常区域的温度未超过阈值，母机继续巡检；周期内温度异常区域的温度超过阈值，温度异常区域的子机立即启动警报系统并通知母机进行处理；步骤3：再经过若干个周期后，温度异常区域的温度仍未超过阈值，母机收回该温度异常区域的子机；在若干个周期内，周期内温度异常区域的温度超过阈值，温度异常区域的子机立即启动警报系统并通知母机进行处理。
13.作为本发明的一种优选方案，所述步骤1中在母机、子机进行初次工作前，先录入工作场所前一段时间的环境数据以及当日各区域温度范围，并将工作场所按不同特性划分为一个个区域，每个区域再划分为常规区、波动区、易燃区中的一种。
14.作为本发明的一种优选方案，所述常规区设为a区，a区的温度稳定，一般不出现升温，偶尔出现小幅升温；所述波动区设为b区，b区的温度不稳定，会出现中幅升温；所述易燃区设为c区，c区的温度稳定，但对温度敏感，不允许小幅升温。
15.本发明的有益效果是：1.本发明采用一母机多台子机的组合形式，能够在温度无异常时进行单机巡检，温度有异常时放置子机进行监测，而母机正常进行巡检，大大提高了巡检效率，并且不中断巡检的过程。
16.2.本发明的第一伸缩杆的顶部布设圆形强力电磁铁，凹槽内布设强力电磁铁，子机的顶部底部均布设电磁铁，通过圆形强力电磁铁与子机的顶部电磁铁电磁斥力及重力作用实现子机的放置，而利用圆形强力电磁铁与子机的顶部电磁铁电磁吸力进行子机收回，方便了母机和子机的搭配使用，大大提高了组装效率。
17.3.本发明通过不规则多边形形心的计算判断子机的位置放置，使得子机距监测区更近，监测精度更高。
18.4.本发明利用子机与母机进行信息交汇并结合过往数据及当天数据对不同分级区域进行监测，子母机结合监测的方式减少当日环境数据的影响。
附图说明
19.图1是本发明母机的结构示意图；图2是本发明圆形空洞板的结构示意图；图3是本发明母机内腔的结构示意图；图4是本发明子机的结构示意图；图5是本发明温度异常区域的示意图；图6是本发明a、b、c区域温度随时间变化曲线；图7是本发明的消防巡检的流程图；图中附图标记：母机1，圆形空洞板2，子机3，红外发射器4，纵向连杆5，横向连杆6，活动块7，电机8，第一伸缩杆9，圆形强力电磁铁10，强力电磁铁11，横向轨道101，纵向轨道102，凹槽201，橡胶吸附片301，伸缩杆302，球体外壳303，圆柱体304，红外接收器305，防尘罩306，红外热成像测温摄像头307。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明实施例作详细说明。
21.如图1-7所示，一种基于可分离式子母机的消防巡检系统包括母机1、母机1腔内的子机3，所述子机3在母机1腔内处于休眠状态时，即未发现温度异常区域时，子机3布设于母机1腔内底部凹槽201中，子机3底部的电磁铁与强力电磁铁11异性相吸；所述子机3在母机1腔内处于激活状态时，即发现温度异常区域时，母机1腔内顶部活动块7运动至指定凹槽201上并放下第一伸缩杆9，凹槽201内强力电磁铁11断电，第一伸缩杆9上圆形强力电磁铁10上电，第一伸缩杆9提拉子机3至母机1底部的中央空洞处，第一伸缩杆9自转调整子机3至合适方向后，第一伸缩杆9上的圆形强力电磁铁10立刻变换磁性，子机3在自身重力与磁斥力作用下落至地面，子机3底部的橡胶吸附片301牢牢吸附于地面，子机3中部的伸缩杆302升高至被检测区域形心位置；当监测区正常后，子机3中部的伸缩杆302下降至最低，母机1运动至中央空洞正对子机3，第一伸缩杆9下降并上电吸附子机3顶端强力电磁铁，将子机3收回至母机1腔内指定凹槽201。
22.母机1腔内底部布设有圆形空洞板2，所述圆形空洞板2中部布设有中央空洞，所述空洞为圆形，子机3可从该空洞内进出上母机1，圆形空洞板2上还周向布设有8个圆形凹槽201，每个凹槽201对应一台子机3，所述凹槽201中央布设有强力电磁铁11，所述强力电磁铁11用于子机3日常的固定，所述凹槽201的前方布设有红外发射器4，所述红外发射器4与子机3上的红外接收器搭配使用，用于准确确定子机3的方向。
23.母机1腔内顶部布设有两组横向轨道101、两组纵向轨道102，相对的两组所述横向轨道101上连接纵向连杆5，所述纵向连杆5穿过活动块7；相对的纵向轨道102上连接横向连杆6，所述横向连杆6穿过活动块7，所述横向轨道101、纵向轨道102位于不同的水平高度，横
向轨道101、纵向轨道102作为纵向连杆5、横向连杆6的活动轨道。
24.活动块7可沿纵向连杆5、横向连杆6分别向横向与纵向移动，当活动块7沿横向运动时，由于块体的作用带动纵向连杆5随活动块而运动，反之亦然。于是活动块7可在腔内进行二维运动。
25.纵向连杆5、横向连杆6垂直布设，所述纵向连杆5与纵向轨道102平行布设，所述横向连杆6与横向轨道101平行布设。
26.活动块7内置电机8，所述电机8的电机轴连接第一伸缩杆9，电机8控制第一伸缩杆9的转动，在所述第一伸缩杆9底部布设圆形强力电磁铁10，圆形强力电磁铁10吸附住子机3时，为了确保子机3落在异常区域的位置正确，可通过电机8转动第一伸缩杆9调整子机3的方向。
27.子机3包括底部的橡胶吸附片301、中部的伸缩杆302以及顶部的球体外壳303，所述橡胶吸附片301优选为去顶圆锥体橡胶吸附片，橡胶吸附片301的正中央布设有电磁铁，所述球体外壳303内布设圆柱体304，所述圆柱体304上设有红外接收器305，所述圆柱体304的顶部布设有强力电磁铁，所述球体外壳303内布设有红外热成像测温摄像头307，所述球体外壳303上黑部分为防尘罩306。
28.温度异常区域多为不规则多边形，而视像头视觉范围为一矩形，子机放置距监测区太近会遗漏，太远会降低测温精度，因此子机3放置的位置极为关键。需在不规则多边形外接一个矩形，取四个顶点坐标，求出x
man
,x
min
,y
max
,y
min
，多边形形心为设子机摄像头水平视场角为α，垂直视场角为β，矩形区域宽度w＝(x
max-x
min
)，高度h＝(y
max-y
min
), 则放置距离取中的最大值，子机3摄像头中心与多边形形心所对齐。
29.举例，图5中阴影区域为温度异常区域，在不规则多边形的阴影区域外接一个矩形，取四个顶点坐标，按上述求出形心为将摄像头参数与矩阵参数带入求距离公式中，即可求出子机放置位置与高度。
30.若监测区为a,b，则按上述放置；若为c，则由过多边形形心垂直于x轴的直线划分为两个多边形，之后按上述方法求位置，对c区的处理使得子机距监测区更近，监测精度更高。
31.一种基于可分离式子母机的消防巡检方法，包括步骤1：母机1按预定路线进行巡检，预定路线上是否发现温度异常区域，若没有温度异常区域，母机1继续巡检，若发现温度异常区域，母机1内的子机3下放至温度异常区域并进行检测；步骤2：周期内温度异常区域的温度未超过阈值，母机1继续巡检；周期内温度异常区域的温度超过阈值，温度异常区域的子机3立即启动警报系统并通知母机1进行处理；步骤3：再经过若干个周期后，温度异常区域的温度仍未超过阈值，母机1收回该温度异常区域的子机3；在若干个周期内，周期内温度异常区域的温度超过阈值，温度异常区域的子机3立即启动警报系统并通知母机1进行处理。
32.步骤1中母机1、子机3进行初次工作前，先录入工作场所前一段时间的环境数据室
外温度、湿度、uv等以及当日各区域温度范围，并将工作场所按不同特性如存放物品类型，工作环境，设备运行状况等划分为一个个区域，每个区域再划分为常规区a区，温度稳定，一般不出现升温，偶尔出现小幅升温、波动区b区，温度不稳定，可能出现中幅升温、易燃区c区，温度稳定，但对温度敏感，不允许小幅升温中的一种。
33.将每日各区域温度范围作为示例，环境数据作为样本属性，令d＝{x1，x2...，xm}表示包含m 个样本的数据集，每个样本由d个属性描述，则每个示例xi＝(x
i1
；x
i2
；...x
id
)是d维样本空间x 中的一个向量，其中x
ij
是xi在第j个属性上的取值。利用已有数据集训练出合适的模型，在每日巡检前，通过获取当日环境数据输入模型获得当日预测温度范围，在之后的巡检过程中若环境数据大幅变化，则再次送入模型并当日预测范围进行更新，每日巡检结束后利用当日所有数据对模型进行迭代更新。
34.正常情况下各区域温度范围在0～100℃内，如图6所示，a、c区温度t随时间t的变化接近一条平缓的平行于t轴的直线，即b区t随t的变化主体趋于平稳，某些时间段内处于波动状态，即有些时刻，结合现场环境对各区域设置三个阈值，例如图6中便令α＝50℃，β＝80℃。
35.在巡检中，若a区在连续两个时刻都存在或β＞t＞
∝
，则按上述方法三放置子机监测，在母机当次巡检过程中，若有另外a区满足上述条件，则按上述方法三进行放置监测，当母机巡检至首个放置子机处所经历的时间记为一个周期σ，若δt＜3σ且t≥β，则启动警报，否则若β＞t≥α，则继续监测；当δt＝3σ时，且t＜α，则将子机收回，并将数据送入模型更新当日a 区预测范围，否则若t≥β，则启动警报，否则按上述方法重置周期计数继续监测；若b区存在β＞t＞
∝
，则按上述方法三放置子机监测，在母机当次巡检过程中，若有另外b区满足上述条件，则按上述方法三进行放置监测，若δt＜3σ且t≥β，则启动警报，否则若β＞t≥α，则继续监测；当δt＝3σ时，且t＜α，则将子机收回，并将数据送入模型更新当区预测范围，否则若t≥β，则启动警报，否则按上述方法重置周期计数继续监测；若c区连续两个时刻都存在且t＜
∝
，则按上述方法三放置子机监测，在母机当次巡检过程中，若有另外c区满足上述条件，则按上述方法三进行放置监测，否则若连续两个时刻都存在t≥
∝
，则启动警报；若δt＜3σ且t≥
∝
，则启动警报，否则若δt＜3σ且t＜
∝
，则继续监测；当δt＝3σ时，且t＜α，则将子机收回，并将数据送入模型更新当日c区预测范围，否则若t≥
∝
，则启动警报，否则按上述方法重置周期计数继续监测；对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特
点相一致的最宽的范围。
36.尽管本文较多地使用了图中附图标记：母机1，圆形空洞板2，子机3，红外发射器4，纵向连杆5，横向连杆6，活动块7，电机8，第一伸缩杆9，圆形强力电磁铁10，强力电磁铁11，横向轨道101，纵向轨道102，凹槽201，橡胶吸附片301，伸缩杆302，球体外壳303，圆柱体304，红外接收器305，防尘罩306，红外热成像测温摄像头307等术语，但并不排除使用其它术语的可能性；使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

技术特征：

1.一种基于可分离式子母机的消防巡检系统，其特征在于：包括母机（1）、母机（1）腔内的子机（3），所述子机（3）在母机（1）腔内处于休眠状态时，子机（3）布设于母机（1）腔内底部凹槽（201）中，子机（3）底部的电磁铁与强力电磁铁（11）异性相吸；所述子机（3）在母机（1）腔内处于激活状态时，母机（1）腔内顶部活动块（7）运动至指定凹槽（201）上并放下第一伸缩杆（9），凹槽（201）内强力电磁铁（11）断电，第一伸缩杆（9）上圆形强力电磁铁（10）上电，第一伸缩杆（9）提拉子机（3）至母机（1）底部的中央空洞处，第一伸缩杆（9）自转调整子机（3）至合适方向后，第一伸缩杆（9）上的圆形强力电磁铁（10）立刻变换磁性，子机（3）在自身重力与磁斥力作用下落至地面，子机（3）底部的橡胶吸附片（301）牢牢吸附于地面，子机（3）中部的伸缩杆（302）升高至被检测区域形心位置；当监测区正常后，子机（3）中部的伸缩杆（302）下降至最低，母机（1）运动至中央空洞正对子机（3），第一伸缩杆（9）下降并上电吸附子机（3）顶端强力电磁铁，将子机（3）收回至母机（1）腔内指定凹槽（201）。2.根据权利要求1所述的一种基于可分离式子母机的消防巡检系统，其特征在于：所述母机（1）腔内底部布设有圆形空洞板（2），所述圆形空洞板（2）上周向布设有8个圆形凹槽（201），每个凹槽（201）对应一台子机（3），所述凹槽（201）中央布设有强力电磁铁（11），所述强力电磁铁（11）用于子机（3）的固定，所述凹槽（201）的前方布设有红外发射器（4），所述红外发射器（4）与子机（3）上的红外接收器搭配用于确定子机（3）的方向。3.根据权利要求2所述的一种基于可分离式子母机的消防巡检系统，其特征在于：所述母机（1）腔内顶部布设有两组横向轨道（101）、两组纵向轨道（102），相对的两组所述横向轨道（101）上连接纵向连杆（5），所述纵向连杆（5）穿过活动块（7）；相对的纵向轨道（102）上连接横向连杆（6），所述横向连杆（6）穿过活动块（7），所述横向轨道（101）、纵向轨道（102）位于不同的水平高度。4.根据权利要求3所述的一种基于可分离式子母机的消防巡检系统，其特征在于：所述纵向连杆（5）、横向连杆（6）垂直布设，所述纵向连杆（5）与纵向轨道（102）平行布设，所述横向连杆（6）与横向轨道（101）平行布设。5.根据权利要求4所述的一种基于可分离式子母机的消防巡检系统，其特征在于：所述活动块（7）内置电机（8），所述电机（8）的电机轴连接第一伸缩杆（9），所述第一伸缩杆（9）底部布设圆形强力电磁铁（10）。6.根据权利要求5所述的一种基于可分离式子母机的消防巡检系统，其特征在于：所述子机（3）包括底部的橡胶吸附片（301）、中部的伸缩杆（302）以及顶部的球体外壳（303），所述橡胶吸附片（301）的正中央布设有电磁铁，所述球体外壳（303）内布设圆柱体（304），所述圆柱体（304）上设有红外接收器（305），所述圆柱体（304）的顶部布设有强力电磁铁，所述球体外壳（303）内布设有红外热成像测温摄像头（307），所述球体外壳（303）上黑部分为防尘罩（306）。7.根据权利要求1所述的一种基于可分离式子母机的消防巡检系统，其特征在于：所述被检测区域形心位置的确定，在不规则多边形外接一个矩形，取四个顶点坐标，求出x
man
,x
min
,y
max
,y
min
，多边形形心为设子机摄像头水平视场角为α，垂直视场角为β，矩形区域宽度w＝(x
max-x
min
)，高度h＝(y
max-y
min
),则放置距离取),则放置距离取
中的最大值，子机(3)摄像头中心与多边形形心所对齐。8.一种基于可分离式子母机的消防巡检方法，其特征在于：包括步骤1：母机（1）按预定路线进行巡检，预定路线上是否发现温度异常区域，若没有温度异常区域，母机（1）继续巡检，若发现温度异常区域，母机（1）内的子机（3）下放至温度异常区域并进行检测；步骤2：周期内温度异常区域的温度未超过阈值，母机（1）继续巡检；周期内温度异常区域的温度超过阈值，温度异常区域的子机（3）立即启动警报系统并通知母机（1）进行处理；步骤3：再经过若干个周期后，温度异常区域的温度仍未超过阈值，母机（1）收回该温度异常区域的子机（3）；在若干个周期内，周期内温度异常区域的温度超过阈值，温度异常区域的子机（3）立即启动警报系统并通知母机（1）进行处理。9.根据权利要求8所述的一种基于可分离式子母机的消防巡检方法，其特征在于：所述步骤1中在母机（1）、子机（3）进行初次工作前，先录入工作场所前一段时间的环境数据以及当日各区域温度范围，并将工作场所按不同特性划分为一个个区域，每个区域再划分为常规区、波动区、易燃区中的一种。10.根据权利要求9所述的一种基于可分离式子母机的消防巡检方法，其特征在于：所述常规区设为a区，a区的温度稳定，一般不出现升温，偶尔出现小幅升温；所述波动区设为b区，b区的温度不稳定，会出现中幅升温；所述易燃区设为c区，c区的温度稳定，但对温度敏感，不允许小幅升温。

技术总结

一种基于可分离式子母机的消防巡检系统与方法，子机在母机腔内处于休眠状态时，子机布设于母机腔内底部凹槽中；所述子机在母机腔内处于激活状态时，母机腔内顶部活动块运动至指定凹槽上并放下第一伸缩杆，凹槽内强力电磁铁断电，第一伸缩杆上圆形强力电磁铁上电，第一伸缩杆提拉子机至母机底部的中央空洞处，第一伸缩杆自转调整子机至合适方向后，第一伸缩杆上的圆形强力电磁铁立刻变换磁性，子机在自身重力与磁斥力作用下落至地面，本发明采用一母机多台子机的组合形式，能够在温度无异常时进行单机巡检，温度有异常时放置子机进行监测，而母机正常进行巡检，大大提高了巡检效率，并且不中断巡检的过程。并且不中断巡检的过程。并且不中断巡检的过程。