一种焊接作业火灾自动识别与智能消防方法、机器人和系统与流程

本发明涉及焊接，特别涉及一种焊接作业火灾自动识别与智能消防方法、机器人和系统。

背景技术：

1、在建筑工程中，施工现场焊接作业引发的火灾事故呈上升趋势。焊接过程中产生的高温焊渣、飞溅火花极易引燃周围的模板、安全网、保温材料等可燃物，由于施工现场环境复杂、空间局促、可燃物堆放零散，一旦发生火灾，火势蔓延迅速，后果严重。

2、常规消防防火管理主要依赖于巡检员人工巡检，并在发现火情时，巡检员需要奔走到消防设施配置点处取走手持式灭火器等消防灭火设备返回到火情点进行灭火。人工巡检存在响应延迟、覆盖范围有限、夜间巡查效率低等问题；固定式烟感温感探测器通常布置在已施工的建筑物内，虽然能在火灾发生后触发报警，但在焊接作业频繁的开放或半开放施工环境中，烟雾扩散速度快、背景干扰大，往往难以在火灾初期（阴燃阶段或局部高温阶段）准确预警。而且，预警后，仍然需要等待就近的作业人员往返取走消防灭火设备执行灭火作业，火情被往返时间延误，导致火情趋势增大，存在无法及时灭火的问题。

3、在火灾预警中，现有施工场地固定点位布置的视频监控系统虽然能够对火灾进行人工监控或者系统识别预警，但视频监控系统在施工现场复杂光照条件下对早期火焰和烟雾的识别准确率不高，且缺乏与消防灭火设备的智能联动机制，无法实现火灾的早期“识别即扑灭”的闭环处置。现有的巡检机器人，主要用于安防领域，其巡检结果为预警，缺乏与灭火设备的智能联动机制，无法实现火灾的早期“识别即扑灭”的闭环处置。

技术实现思路

1、本发明的目的是，提供一种焊接作业火灾自动识别与智能消防方法、机器人和系统，以解决现有消防防火管理方式缺乏与消防灭火设备的智能联动机制，无法实现火灾的早期“识别即扑灭”的闭环处理及人工往返式拿取消防灭火设备延误时间导致火灾蔓延增大的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供一种焊接作业火灾自动识别与智能消防方法，在具有激光雷达和可见光摄像头的巡检机器人上设置与其内置的控制器连接的远距离红外温度传感器和消防灭火设备；

3、控制器通过激光雷达实时扫描焊接作业的施工现场的三维数据构建环境地图并且根据环境地图自动规划巡检路径控制巡检机器人自主避障导航巡检；

4、控制器通过远距离红外温度传感器沿巡检路径以非接触方式按扫描矩阵实时获取焊接作业施工现场的温度场分布数据判断焊接作业是否发生火灾：

5、当某一扫描矩阵的空间位置范围内的温度场分布数据不大于第一阈值时，判断温度正常且不发生火灾；

6、当某一扫描矩阵的空间位置范围内的温度场分布数据大于第二阈值时，判断温度高危且发生火灾，其中第二阈值大于第一阈值；

7、当某一扫描矩阵的空间位置范围内的温度场分布数据介于第一阈值与第二阈值之间时，判断温度异常，同时所述控制器通过可见光摄像头实时采集的图像与远距离红外温度传感器实时获取的温度场分布数据构成的多模态融合判断焊接作业是否发生火灾：

8、当控制器通过远距离红外温度传感器判断存在温度异常，同时控制器通过训练后的大模型对可见光摄像头实时采集的图像识别到烟雾和火焰至少之一，且二者的空间位置范围相重叠匹配时，判断发生火灾，否则判断不发生火灾；

9、在发生火灾时，控制器控制巡检机器人导航至火灾发生区域并且控制所述消防灭火设备对准火灾发生区域自动执行灭火作业。

10、进一步地，本发明提供的焊接作业火灾自动识别与智能消防方法，在执行灭火作业时，控制器通过远距离红外温度传感器对火灾发生区域的灭火情况进行持续监测，当火灾发生区域的温度场分布数据的最大值降低至第三阈值以下且保持在设定时间周期以上时，判定灭火作业成功，否则判断灭火作业失败，其中第三阈值小于第一阈值；

11、在灭火作业失败时，控制器控制消防灭火设备执行二次灭火程序。

12、进一步地，本发明提供的焊接作业火灾自动识别与智能消防方法，在巡检机器人还设置有与控制器连接的报警器；

13、当控制器通过远距离红外温度传感器判断温度高危时，判定为高危火警并且通过报警器在施工现场发出高危火警的警报信号；

14、当控制器通过远距离红外温度传感器判断温度异常，同时控制器通过训练后的大模型对可见光摄像头实时采集的图像识别到烟雾和火焰至少之一，且二者的空间位置范围相重叠匹配时，判定为一级火警并通过报警器在施工现场发出一级火警的警报信号；

15、当控制器通过远距离红外温度传感器判断温度异常，同时控制器通过训练后的大模型对可见光摄像头实时采集的图像识别到烟雾和火焰至少之一，但二者的空间位置范围不重叠匹配时，判定为二级火警并控制巡检机器人停止导航持续监测；

16、当控制器通过远距离红外温度传感器判断温度正常，而控制器通过训练后的大模型对可见光摄像头实时采集的图像识别到烟雾和火焰至少之一时，判断不发生火灾，同时判定为三级火警并通过巡检机器人的控制器记录及保持观察巡检。

17、进一步地，本发明提供的焊接作业火灾自动识别与智能消防方法，所述消防灭火设备包括水箱及其连接的水泵和具有水平全向旋转和俯仰角调节功能的可调水枪喷头，所述水泵和可调水枪喷头连接在控制器上，所述控制器控制水泵的启停以及配合可见光摄像头的实时图像信号控制可调水枪喷头的水平全向旋转角度和俯仰角对准在火灾发生区域。

18、进一步地，本发明提供的焊接作业火灾自动识别与智能消防方法，所述消防灭火设备还包括设置在水箱内且引出于水箱之外与所述控制器连接的水位传感器。

19、为了解决上述技术问题，本发明还提供一种焊接作业火灾自动识别与智能消防机器人，采用上述的焊接作业火灾自动识别与智能消防方法，包括具有激光雷达和可见光摄像头的巡检机器人及其上搭载的远距离红外温度传感器和消防灭火设备，所述巡检机器人内置的控制器与激光雷达、可见光摄像头、远距离红外温度传感器和消防灭火设备连接。

20、进一步地，本发明提供的焊接作业火灾自动识别与智能消防机器人，所述巡检机器人还包括骨架及其上的行走机构、电池、电源管理电路和定位器，所述控制器通过所述电源管理电路和电池环路连接，所述行走机构为履带式行走机构、轮式行走机构或者四足行走机构。

21、为了解决上述技术问题，本发明又提供一种焊接作业火灾自动识别与智能消防系统，包括：

22、焊接作业火灾自动识别与智能消防机器人，为上述的焊接作业火灾自动识别与智能消防机器人，所述焊接作业火灾自动识别与智能消防机器人还包括与其控制器连接的无线通信模块；

23、云端服务器，通过无线通信模块与所述焊接作业火灾自动识别与智能消防机器人无线连接，用于接收焊接作业火灾自动识别与智能消防机器人的控制器存储的焊接作业是否发生火灾的信息并且推送；

24、终端设备，通过无线通信模块与所述云端服务器连接，用于接收所述云端服务器推送的焊接作业是否发生火灾的信息。

25、进一步地，本发明提供的焊接作业火灾自动识别与智能消防系统，

26、当灭火作业失败时，控制器发出人工灭火请求信息并通过云端服务器推送给终端设备。

27、进一步地，本发明提供的焊接作业火灾自动识别与智能消防系统，所述焊接作业火灾自动识别与智能消防机器人为多个，当某个焊接作业火灾自动识别与智能消防机器人自动识别到某处焊接作业发生火灾并控制其消防灭火设备对准火灾发生区域自动执行灭火作业时，向其它焊接作业火灾自动识别与智能消防机器人发送定位信息和增援指令，收到定位信息和增援指令的焊接作业火灾自动识别与智能消防机器人自动导航至火灾发生区域与原车辆并列执行自动灭火作业。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

29、本发明提供的焊接作业火灾自动识别与智能消防方法、机器人和系统，通过在传统巡检机器人上搭载激光雷达、远距离红外温度传感器、可见光摄像头和消防灭火设备形成焊接作业火灾自动识别与智能消防机器人，通过控制器根据激光雷达实时扫描并建立的环境地图自动规划巡检路径控制巡检机器人在焊接作业的施工现场内自主避障导航巡检，在导航巡检过程中，控制器一方面根据远距离红外温度传感器沿巡检路径按扫描矩阵实时获取焊接作业施工现场的温度场分布数据判断焊接作业是否发生火灾，控制器另一方面根据远距离红外温度传感器实时获取焊接作业施工现场的温度场分布数据和训练后的大模型对可见光摄像头实时采集焊接作业施工现场的图像构成的多模态融合判断焊接作业是否发生火灾，并且在发生火灾时，控制巡检机器人导航至火灾发生区域并且控制消防灭火设备对准火灾发生区域自动执行灭火作业，从而对焊接作业发生火灾进行自动化识别及自动执行灭火作业的智能化消防，使焊接作业的火灾识别与灭火消防设执行形成智能联动机制，实现火灾的早期“识别即扑灭”的闭环处理，利于焊接作业火灾的早期识别与早期灭火控制，避免火灾后识别及后处理导致财产损失大的问题，避免现有消防防火管理方式在识别焊接作业火灾时仅能通过警报信号方式提醒人工往返消防设施布置点拿取消防灭火设备进行人工灭火延误时间或者响应不及时导致火灾蔓延增大的风险，以及在火灾蔓延增大时，人员无法靠近执行灭火作业，降低人员靠近火灾区域执行灭火作业造成人身伤亡的概率。