一种多车联动灭火装置及方法与流程

本发明涉及灭火技术领域，特别是涉及一种多车联动灭火装置及方法。

背景技术：

城市人口激增，火灾的发生概率也一直在增加。很多时候，火灾本可以遏制住，但现有的大部分灭火方法，如消防员手持灭火器灭火，消防车高压水枪灭火等都需要人为操控，这造成灭火不及时，火势蔓延。这些灭火方法的准备工作耗时长，从而易引起火灾局面失控，火灾局面失控对消防员自身的生命安全也有着巨大威胁。在仓库等密集地，如果在第一时间没有进行灭火，延误了扑灭火情的最佳时机，造成的后果是极其严重的。

传统的监控巡检方式不仅耗时耗力，而且不能及时遏制火情。现有的智能灭火小车技术使用一个灭火小车在指定区域内巡逻，寻找火源，自动灭火。但一个灭火小车活动范围小、灭火能力有限，使得灭火效率低下，灵活性低，灭火速度赶不上火势的蔓延。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种多车联动灭火装置及方法，通过采用多个灭火小车进行联动灭火，提高了灭火效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种多车联动灭火装置，包括：多个灭火小车；所述灭火小车用于在预设区域内检测火焰信号并灭火；

所述灭火小车设置有火焰检测子装置、灭火子装置和控制装置；

所述火焰检测子装置和所述灭火子装置均与所述控制装置连接；

所述火焰检测子装置用于检测火焰信号，并将检测的火焰信号传输至所述控制装置；

所述控制装置用于接收所述火焰信号后根据所述火焰信号确定火焰位置，并向所述灭火子装置发送灭火指令，以及将所述火焰位置发送至云端；

所述灭火子装置用于接收所述灭火指令后开始灭火；

第i个所述灭火小车的控制装置还用于接收所述云端传输的除第i个所述灭火小车发送至所述云端的传输火焰位置，并根据所述传输火焰位置利用遗传算法确定第i个所述灭火小车至所述传输火焰位置的移动路径，根据所述移动路径控制第i个所述灭火小车移动至所述传输火焰位置，以及在第i个所述灭火小车移动至所述传输火焰位置后向第i个所述灭火小车的灭火子装置发送灭火指令；i表示所述灭火小车的序号。

可选的，所述灭火小车，还包括：驱动车轮、舵机和伺服电机；所述驱动车轮设置于所述灭火小车的底部；

所述驱动车轮用于带动所述灭火小车进行移动；

所述驱动车轮包括前车轮和后车轮；

所述舵机分别与所述控制装置和所述前车轮连接；所述舵机用于根据所述控制装置的控制信号控制所述前车轮带动所述灭火小车转向；

所述伺服电机分别与所述控制装置和所述后车轮连接；所述伺服电机用于根据所述控制装置的控制信号控制所述后车轮带动所述灭火小车移动。

可选的，所述灭火小车，还包括：供电装置；

所述供电装置与所述控制装置连接，所述供电装置用于为所述灭火小车供电。

可选的，所述火焰检测子装置包括多个火焰传感器；每个所述火焰传感器均与所述控制装置连接。

可选的，所述控制装置具体包括：分析模块和驱动模块；

所述分析模块分别与所述火焰检测子装置、所述灭火子装置和所述驱动模块连接；

所述分析模块用于接收所述火焰信号后根据所述火焰信号确定火焰位置，并向所述灭火子装置发送灭火指令，以及将所述火焰位置发送至云端；

第i个所述灭火小车的分析模块还用于接收所述云端传输的除第i个所述灭火小车发送至所述云端的传输火焰位置，并根据所述传输火焰位置利用遗传算法确定第i个所述灭火小车至所述传输火焰位置的移动路径，根据所述移动路径控制第i个所述灭火小车的驱动模块，使第i个所述灭火小车移动至所述传输火焰位置，以及在第i个所述灭火小车移动至所述传输火焰位置后向第i个所述灭火小车的灭火子装置发送灭火指令；

所述驱动模块还分别与所述舵机和所述伺服电机连接；

所述驱动模块用于接收所述分析模块的控制信号后，根据所述控制信号控制所述舵机和所述伺服电机，使第i个所述灭火小车移动至所述传输火焰位置。

可选的，所述驱动模块具体包括：电机驱动模块和舵机驱动模块；

所述电机驱动模块与所述伺服电机连接；

所述电机驱动模块用于根据所述控制信号驱动所述伺服电机；

所述舵机驱动模块与所述舵机连接；所述舵机驱动模块用于根据所述控制信号控制所述舵机。

可选的，第i个所述灭火小车的分析模块，具体包括：

第一判断子模块，用于判断是否接收到第i个所述灭火小车的火焰检测子装置检测的火焰信号，得到第一判断结果；

行进信息获取子模块，用于当所述第一判断结果为是时，获取第i个所述灭火小车的行进信息；第i个所述灭火小车的行进信息包括第i个所述灭火小车从出发至接收到火焰信号时的路程信息；

火焰位置确定子模块，用于根据所述行进信息确定第i个所述灭火小车的所在位置，将第i个所述灭火小车的所在位置确定为火焰位置；

位置分享子模块，用于将所述火焰位置发送至云端；

第二判断子模块，用于当所述第一判断结果为否时，判断是否接收到所述云端传输的除第i个所述灭火小车发送至所述云端的传输火焰位置，得到第二判断结果；

移动路径确定子模块，用于当所述第二判断结果为是时，根据所述传输火焰位置利用遗传算法确定第i个所述灭火小车至所述传输火焰位置的移动路径；

控制移动子模块，用于根据所述移动路径控制第i个所述灭火小车移动至所述传输火焰位置；

返回子模块，用于当所述第二判断结果为否时，执行第一判断子模块。

一种多车联动灭火方法，应用于上述的多车联动灭火装置，所述多车联动灭火方法包括：

第i个所述灭火小车的控制装置判断是否接收到第i个所述灭火小车的火焰检测子装置检测的火焰信号，得到第一判断结果；

若所述第一判断结果为是，则获取第i个所述灭火小车的行进信息；第i个所述灭火小车的行进信息包括第i个所述灭火小车从出发至接收到火焰信号时的路程信息；

根据所述行进信息确定第i个所述灭火小车的所在位置，将第i个所述灭火小车的所在位置确定为火焰位置；

将所述火焰位置发送至云端；

若所述第一判断结果为否，则判断是否接收到所述云端传输的除第i个所述灭火小车发送至所述云端的传输火焰位置，得到第二判断结果；

若所述第二判断结果为是，则根据所述传输火焰位置利用遗传算法确定第i个所述灭火小车至所述传输火焰位置的移动路径；

根据所述移动路径控制第i个所述灭火小车移动至所述传输火焰位置；

若所述第二判断结果为否，则返回“第i个所述灭火小车的控制装置判断是否接收到第i个所述灭火小车的火焰检测子装置检测的火焰信号，得到第一判断结果”。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种多车联动灭火装置及方法。该装置包括：多个灭火小车；灭火小车用于在预设区域内检测火焰信号并灭火；灭火小车设置有火焰检测子装置、灭火子装置和控制装置；火焰检测子装置和灭火子装置均与控制装置连接；火焰检测子装置用于检测火焰信号，并将检测的火焰信号传输至控制装置；控制装置用于接收火焰信号后根据火焰信号确定火焰位置，并向灭火子装置发送灭火指令，以及将火焰位置发送至云端；灭火子装置用于接收灭火指令后开始灭火；第i个灭火小车的控制装置还用于接收云端传输的除第i个灭火小车发送至云端的传输火焰位置，并根据传输火焰位置利用遗传算法确定第i个灭火小车至传输火焰位置的移动路径，根据移动路径控制第i个灭火小车移动至传输火焰位置，以及在第i个灭火小车移动至传输火焰位置后向第i个灭火小车的灭火子装置发送灭火指令；i表示灭火小车的序号。本发明的多个灭火小车在各自的预设区域内巡逻，当其中一个灭火小车发现火源后，将火源定位，并将火焰位置发送至云端，其余灭火小车根据火源位置确定其余灭火小车移动至火源位置的移动路径，其余灭火小车移动到火源位置后与发现火源的灭火小车联动灭火；本发明采用多个灭火小车进行联动灭火，提高了灭火效率，扩大了巡逻范围，增强了灭火能力，对火灾的防控有着极其重要的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的多车联动灭火装置的结构图；

图2为本发明实施例所提供的多车联动灭火装置的工作流程图；图2(a)为灭火小车采集到火焰信号示意图；图2(b)为向灭火子装置发送灭火指令示意图；图2(c)为指令传输示意图；图2(d)为规划最优移动路径示意图；图2(e)为发送行进指令示意图；图2(f)为多车联动灭火示意图；

图3为本发明实施例所提供的灭火小车分析模块的工作流程图；

图4为本发明实施例所提供的多车联动灭火方法的流程图。

符号说明：1、火焰检测子装置；2、控制装置；3、灭火子装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种多车联动灭火装置及方法，通过采用多个灭火小车进行联动灭火，提高了灭火效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例提供一种多车联动灭火装置，图1为本发明实施例所提供的多车联动灭火装置的结构图，参见图1，多车联动灭火装置包括：多个灭火小车；灭火小车用于在预设区域内检测火焰信号并灭火。灭火小车在预设的指定区域内巡航寻找火源并灭火。

每个灭火小车均设置有火焰检测子装置1、灭火子装置3和控制装置2。

火焰检测子装置1和灭火子装置3均与控制装置2连接。

火焰检测子装置用于检测火焰信号，并将检测的火焰信号传输至控制装置。火焰检测子装置检测火焰信号，当检测到火焰信号时，将火焰信号的位置信息传至分析模块。

火焰检测子装置安装在灭火小车的顶部。火焰检测子装置包括多个火焰传感器；每个火焰传感器均与控制装置连接；多个火焰传感器环绕设置在灭火小车的顶部。火焰传感器选用groveflamesensor火焰传感器，groveflamesensor火焰传感器可用来探测火源或者其他波长在760nm-1100nm之间的光源；火焰传感器实时探测周围环境，搜寻火焰，火焰传感器用于检测、发现周围的火情。灭火小车周身环绕配备多个火焰传感器，火焰传感器具有一定的检测范围限制，当灭火小车检测到火焰信号时，可认为灭火小车与火焰处于同一位置，将火焰信号的位置信息传至分析模块即将灭火小车的位置信息传至分析模块。

控制装置用于接收火焰信号后根据火焰信号确定火焰位置，并向灭火子装置发送灭火指令，以及将火焰位置发送至云端。

灭火子装置用于接收灭火指令后开始灭火。灭火子装置包括：风扇，风扇用于对火焰进行灭火。灭火子装置安装在灭火小车顶部的火焰检测子装置旁，选用grove可编程风扇模块，可以在分析模块的灭火指令驱动下高速转动，对火源进行灭火。

第i个灭火小车的控制装置还用于接收云端传输的除第i个灭火小车发送至云端的传输火焰位置，并根据传输火焰位置利用遗传算法确定第i个灭火小车至传输火焰位置的移动路径，根据移动路径控制第i个灭火小车移动至传输火焰位置，以及在第i个灭火小车移动至传输火焰位置后向第i个灭火小车的灭火子装置发送灭火指令；i表示灭火小车的序号。

控制装置具体包括：分析模块和驱动模块。

分析模块分别与火焰检测子装置、灭火子装置和驱动模块连接。

分析模块用于接收火焰信号后根据火焰信号确定火焰位置，并向灭火子装置发送灭火指令，以及将火焰位置发送至云端。分析模块采用fpga开发板，fpga开发板的型号为spartan-7，开发板自身具有物联网加密功能，搭载esp32物联网wifi和蓝牙，可以实时将自身位置共享至云端。

第i个灭火小车的分析模块还用于接收云端传输的除第i个灭火小车发送至云端的传输火焰位置，并根据传输火焰位置利用遗传算法确定第i个灭火小车至传输火焰位置的移动路径，根据移动路径控制第i个灭火小车的驱动模块，使第i个灭火小车移动至传输火焰位置，以及在第i个灭火小车移动至传输火焰位置后向第i个灭火小车的灭火子装置发送灭火指令。分析模块通过云端获取其余灭火小车发送至云端的传输火焰位置，根据传输火焰位置利用遗传算法，确定第i个灭火小车移动至传输火焰位置的最优移动路径。本实施例中遗传算法采用基于栅格地图的遗传算法，利用基于栅格地图的遗传算法在人为设定的概率、种群数量等预设条件之下，得出一定数量的移动路径，在这些移动路径中选择一个最优移动路径；在移动距离较小即栅格数量少的情况下，可以得出所有移动路径，这个时候，最优移动路径就是最短移动路径；但在栅格数量太大时，因为运算量很大，所以得不出所有实际可能的移动路径，因而只能人为设置限制条件(预设限制条件)，得出满足预设限制条件的移动路径，在这些满足预设限制条件的移动路径中，选择出一个最短移动路径作为最优移动路径。对于整个栅格中的所有可行移动路径来说，最优移动路径可能不是最短的移动路径，但一定是在人为设定条件(预设条件)下最短的移动路径。

灭火小车，还包括：驱动车轮、舵机和伺服电机；驱动车轮设置于灭火小车的底部。驱动车轮用于带动灭火小车进行移动。

驱动车轮包括前车轮和后车轮。

舵机分别与控制装置和前车轮连接；舵机用于根据控制装置的控制信号控制前车轮带动灭火小车转向。

伺服电机分别与控制装置和后车轮连接；伺服电机用于根据控制装置的控制信号控制后车轮带动灭火小车移动。伺服电机用于接收电机驱动模块的控制信号，并根据控制信号为灭火小车提供动力。

驱动模块还分别与舵机和伺服电机连接。

驱动模块用于接收分析模块的控制信号后，根据控制信号控制舵机和伺服电机，使第i个灭火小车移动至传输火焰位置。驱动模块用于执行分析模块的控制信号，在分析模块的控制下，带动灭火小车依据移动路径行进，使每个灭火小车都能到达火源位置(火焰位置)。

驱动模块具体包括：电机驱动模块和舵机驱动模块。

电机驱动模块与伺服电机连接。电机驱动模块设置在灭火小车的后车轮上，电机驱动模块用于接收分析模块发送的控制信号，根据控制信号驱动伺服电机，控制灭火小车的前进与后退。

舵机驱动模块与舵机连接；舵机驱动模块用于根据控制信号控制舵机带动灭火小车转向。舵机驱动模块设置在灭火小车的前车轮上，舵机驱动模块用于控制灭火小车的转向。

第i个灭火小车的分析模块，具体包括：

第一判断子模块，用于判断是否接收到第i个灭火小车的火焰检测子装置检测的火焰信号，得到第一判断结果。

行进信息获取子模块，用于当第一判断结果为是时，获取第i个灭火小车的行进信息；第i个灭火小车的行进信息包括第i个灭火小车从出发至接收到火焰信号时的路程信息。

火焰位置确定子模块，用于根据行进信息确定第i个灭火小车的所在位置，将第i个灭火小车的所在位置确定为火焰位置。

位置分享子模块，用于将火焰位置发送至云端。

第二判断子模块，用于当第一判断结果为否时，判断是否接收到云端传输的除第i个灭火小车发送至云端的传输火焰位置，得到第二判断结果。

移动路径确定子模块，用于当第二判断结果为是时，根据传输火焰位置利用遗传算法确定第i个灭火小车至传输火焰位置的移动路径。

控制移动子模块，用于根据移动路径控制第i个灭火小车移动至传输火焰位置。

返回子模块，用于当第二判断结果为否时，执行第一判断子模块。

灭火小车，还包括：供电装置。

供电装置与控制装置连接，供电装置用于为灭火小车供电。

本实施例所有灭火小车出发的初始位置相同。

本实施例多车联动灭火装置包括6个灭火小车，6个灭火小车用于实时探测周围环境，利用火焰传感器搜寻火焰，收集火焰信号，并对火焰信号进行识别，可以检测、发现周围火情；通过6个灭火小车在指定区域内巡逻，以实现对环境信息的获取。图2为本发明实施例所提供的多车联动灭火装置的工作流程图，参见图2，6个灭火小车的工作流程为：

所有灭火小车从同一初始位置出发，灭火小车在巡逻中根据自身的行进信息确定自身的实时位置。参见图2(a)，6个灭火小车中的某一个灭火小车采集到火焰信号后，将火焰信号传入该灭火小车的分析模块。

该灭火小车的分析模块立即向该灭火小车的灭火子装置发送灭火指令，该灭火小车的灭火子装置开始灭火，如图2(b)所示。

同时通过esp32物联网wifi和蓝牙将火焰位置、灭火指令和行进指令发送至云端；云端将火焰位置、灭火指令和行进指令传输至其他每个灭火小车，如图2(c)所示。

其他每个灭火小车根据云端传输的火焰位置利用遗传算法确定灭火小车至云端传输的火焰位置的最优移动路径，如图2(d)所示，图2(d)中各灭火小车之间的连接线和连接线周围的数字表示连接线连接的两个灭火小车之间的距离，单位：米。

其他5个灭火小车的分析模块根据最优移动路径向本车的驱动模块发送行进指令，如图2(e)所示。

其他5个灭火小车根据最优移动路径移动到火源位置并将火源包围，其他5个灭火小车向本车的灭火子装置发送灭火指令，实现多车联动灭火，如图2(f)所示。

参见图3，一个灭火小车的分析模块的工作流程为：

判断是否采集到火焰传感器的火焰信号；

若采集到火焰信号，则根据火焰信号确定火焰位置，并向灭火子装置发送灭火指令，以及将火焰位置、灭火指令和行进指令通过云端发送给其余灭火小车；行进指令为其余灭火小车移动至火焰位置的指令；

其余灭火小车的分析模块接收云端传输的火焰位置，并根据云端传输的火焰位置利用遗传算法确定灭火小车至云端传输的火焰位置的最优移动路径，根据最优移动路径控制灭火小车的驱动模块，使灭火小车移动至火焰位置；

其余灭火小车的驱动模块根据最优移动路径执行行进指令，并在其余灭火小车到达最优移动路径的目的地后，其余灭火小车的分析模块向灭火子装置发送灭火指令，其余灭火小车的灭火子装置执行灭火指令；

若未采集到火焰信号，则等待接收其余灭火小车传输的传输火焰位置、灭火指令和行进指令，并判断是否接收到其余灭火小车的传输火焰位置、灭火指令和行进指令；

若接收到其余灭火小车的传输火焰位置、灭火指令和行进指令，则根据传输火焰位置利用遗传算法确定灭火小车至传输火焰位置的最优移动路径，并执行行进指令，以及在到达最优移动路径的目的地后，向灭火子装置发送灭火指令，灭火子装置执行灭火指令；

若未接收到其余灭火小车的传输火焰位置、灭火指令和行进指令，则等待接收其余灭火小车的传输火焰位置、灭火指令和行进指令，并返回“判断是否采集到火焰传感器的火焰信号”。图3中，y表示是，n表示否。

本实施例还提供一种多车联动灭火方法，应用于上述的多车联动灭火装置，多车联动灭火方法的执行主体为控制装置。图4为本发明实施例所提供的多车联动灭火方法的流程图。参见图4，多车联动灭火方法包括：

步骤101，第i个灭火小车的控制装置判断是否接收到第i个灭火小车的火焰检测子装置检测的火焰信号，得到第一判断结果。

步骤102，若第一判断结果为是，则获取第i个灭火小车的行进信息；第i个灭火小车的行进信息包括第i个灭火小车从出发至接收到火焰信号时的路程信息。

步骤103，根据行进信息确定第i个灭火小车的所在位置，将第i个灭火小车的所在位置确定为火焰位置。

步骤104，将火焰位置发送至云端。

步骤105，若第一判断结果为否，则判断是否接收到云端传输的除第i个灭火小车发送至云端的传输火焰位置，得到第二判断结果。

步骤106，若第二判断结果为是，则根据传输火焰位置利用遗传算法确定第i个灭火小车至传输火焰位置的移动路径。

步骤107，根据移动路径控制第i个灭火小车移动至传输火焰位置。

步骤108，若第二判断结果为否，则返回步骤101“第i个灭火小车的控制装置判断是否接收到第i个灭火小车的火焰检测子装置检测的火焰信号，得到第一判断结果”。

本发明通过智能巡航灭火小车的火焰传感器采集环境中的火焰信号，该火焰信号经由fpga开发板处理，首先发现火源的灭火小车立即执行灭火命令，同时通过物联网wifi模块将火源位置共享给其余的灭火小车，其余灭火小车接收到火源位置后规划本车至火源位置的最优移动路径，其余灭火小车根据最优移动路径迅速达到火源位置，多个灭火小车将火源包围并进行灭火，从而实现多车联动灭火。本发明集流动监控、多车联动和自动灭火于一体，能在灭火救灾中给消防人员提供巨大帮助，并且可以准确发现火源，灭火操作简单，无需工作人员亲临火场进行操作，同时灭火速度快，效率高，切实保障了社会财产安全。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

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