基于无人机的灭火方法和装置、及一种无人机与流程

1.本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及基于无人机的灭火方法和装置、及一种无人机。


背景技术：

2.本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
3.目前，消防安全一直是民生的焦点，其不仅关系到巨大的财产损失也关系到人民的生命安全，同时火灾扑灭也是一项危险性较大的作业，对消防人员的人身安全造成很大威胁。
4.现阶段，无人机在消防中最常见的用途是提供信息，通过飞越活跃的野火或着火的建筑物，无人机可以通过实时馈送将视觉和热量数据传递回地面上的消防员，这些数据对于帮助实时扑灭火灾至关重要。在实际灭火中，无人机还可携带灭火器依据指令进行简单的灭火操作，但由于无人机间相互独立，导致其只能依据指令针对独立位置进行灭火操作，无法实现准确灭火，降低了无人机灭火的效率和安全性；同样的，因仅能独立使用无人机单独操作，无人机间不能配合工作，无可避免地会造成无人机的低效率使用，简洁的使控制无人机灭火的成本增加。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供一种基于无人机的灭火方法，用以提高灭火的安全性与效率，降低灭火的成本，该方法包括：
6.获取着火地点的着火数据和所述着火地点的地图数据；
7.根据所述着火数据和所述着火地点的地图数据，确定着火区域的地理信息和火势信息；
8.根据所述地理信息和所述火势信息，确定执行灭火任务的无人机数量；
9.根据所述地理信息和所述无人机数量，划分每一无人机的灭火区域，并生成灭火控制指令；其中，所述灭火控制指令用于控制每一无人机飞行到所述无人机对应的灭火区域，执行灭火操作。
10.本发明实施例还提供一种基于无人机的灭火装置，用以提高灭火的安全性与效率，降低灭火的成本，该装置包括：
11.数据获取模块，用于获取着火地点的着火数据和所述着火地点的地图数据；
12.信息确定模块，用于根据所述着火数据和所述着火地点的地图数据，确定着火区域的地理信息和火势信息；
13.无人机数量确定模块，用于根据所述地理信息和所述火势信息，确定执行灭火任务的无人机数量；
14.灭火控制模块，用于根据所述地理信息和所述无人机数量，划分每一无人机的灭
火区域，并生成灭火控制指令；其中，所述灭火控制指令用于控制每一无人机飞行到所述无人机对应的灭火区域，执行灭火操作。
15.本发明实施例还提供一种无人机，用以提高灭火的安全性与效率，降低灭火的成本，该无人机包括：
16.指令接收模块，用于接收灭火控制指令；所述灭火控制指令按如下方式生成：获取着火地点的着火数据和所述着火地点的地图数据；根据所述着火数据和所述着火地点的地图数据，确定着火区域的地理信息和火势信息；根据所述地理信息和所述火势信息，确定执行灭火任务的无人机数量；根据所述地理信息和所述无人机数量，划分每一无人机的灭火区域，并生成灭火控制指令；
17.指令执行模块，用于根据所述灭火控制指令，确定对应的灭火区域；并对所述对应的灭火区域，执行灭火操作。
18.本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述基于无人机的灭火方法。
19.本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于无人机的灭火方法。
20.本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于无人机的灭火方法。
21.本发明实施例中，获取着火地点的着火数据和所述着火地点的地图数据；根据所述着火数据和所述着火地点的地图数据，确定着火区域的地理信息和火势信息；根据所述地理信息和所述火势信息，确定执行灭火任务的无人机数量；根据所述地理信息和所述无人机数量，划分每一无人机的灭火区域，并生成灭火控制指令；其中，所述灭火控制指令用于控制每一无人机飞行到所述无人机对应的灭火区域，执行灭火操作，与现有技术中单独操纵每一无人机进行灭火操作的技术方案相比，可对着火地点的着火数据和地图数据从地理信息和火势信息等多方面进行着火类型和火势的分析，并智能化的进行灭火区域的划分，确定每一无人机的灭火区域；同时，通过向每一无人机发出灭火控制指令，可实现无人机间群组的协同配合，从而进行高效、安全、全面、智能化以及低成本的灭火，提高了灭火的安全性与效率，并降低了灭火的成本。
附图说明
22.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，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
23.图1为本发明实施例中一种基于无人机的灭火装置实例的结构示意图；
24.图2为本发明实施例中一种基于无人机的灭火装置实例的结构示意图；
25.图3为本发明实施例中一种基于无人机的灭火装置实例的工作流程示意图；
26.图4为本发明实施例中一种基于无人机的灭火装置实例的工作流程示意图；
27.图5为本发明实施例中一种基于无人机的灭火装置实例的工作流程示意图；
28.图6为本发明实施例中一种基于无人机的灭火方法的流程示意图；
29.图7为本发明实施例中一种基于无人机的灭火装置的结构示意图；
30.图8为本发明实施例中一种无人机的结构示意图。
具体实施方式
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
32.本文中术语“和/或”，仅仅是描述一种关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括a、b、c中的至少一种，可以表示包括从a、b和c构成的集合中选择的任意一个或多个元素。
33.在本说明书的描述中，所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本技术的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。
34.本技术技术方案中对数据的获取、存储、使用、处理等均符合国家法律法规的相关规定。
35.目前，消防安全一直是民生的焦点，其不仅关系到巨大的财产损失也关系到人民的生命安全，同时火灾扑灭也是一项危险性较大的作业，对消防人员的人身安全造成很大威胁。
36.现阶段，无人机在消防中最常见的用途是提供信息，通过飞越活跃的野火或着火的建筑物，无人机可以通过实时馈送将视觉和热量数据传递回地面上的消防员，这些数据对于帮助实时扑灭火灾至关重要。在实际灭火中，无人机还可携带灭火器依据指令进行简单的灭火操作，但由于无人机间相互独立，导致其只能依据指令针对独立位置进行灭火操作，无法实现准确灭火，降低了基于无人机的灭火的效率和安全性；同样的，因仅能独立使用无人机单独操作，无人机间不能配合工作，无可避免地会造成无人机的低效率使用，简洁的使控制基于无人机的灭火的成本增加；同时，由于无人机的飞行能力限制，常会造成无人机无法准确飞向指定区域，而致使火灾无法及时扑灭，同样降低了基于无人机的灭火的效率。
37.为了解决上述问题，本发明实施例提供一种基于无人机的灭火方法，用以提高灭火的安全性与效率，降低灭火的成本，如图6所示，该方法包括：
38.步骤601：获取着火地点的着火数据和上述着火地点的地图数据；
39.步骤602：根据上述着火数据和上述着火地点的地图数据，确定着火区域的地理信息和火势信息；
40.步骤603：根据上述地理信息和上述火势信息，确定执行灭火任务的无人机数量；
41.步骤604：根据上述地理信息和上述无人机数量，划分每一无人机的灭火区域，并生成灭火控制指令；其中，上述灭火控制指令用于控制每一无人机飞行到上述无人机对应的灭火区域，执行灭火操作。
42.本发明实施例中，获取着火地点的着火数据和上述着火地点的地图数据；根据上述着火数据和上述着火地点的地图数据，确定着火区域的地理信息和火势信息；根据上述地理信息和上述火势信息，确定执行灭火任务的无人机数量；根据上述地理信息和上述无人机数量，划分每一无人机的灭火区域，并生成灭火控制指令；其中，上述灭火控制指令用于控制每一无人机飞行到上述无人机对应的灭火区域，执行灭火操作，与现有技术中单独操纵每一无人机进行灭火操作的技术方案相比，可对着火地点的着火数据和地图数据从地理信息和火势信息等多方面进行着火类型和火势的分析，并智能化的进行灭火区域的划分，确定每一无人机的灭火区域；同时，通过向每一无人机发出灭火控制指令，可实现无人机间群组的协同配合，从而进行高效、安全、全面、智能化以及低成本的灭火，提高了灭火的安全性与效率，并降低了灭火的成本。
43.具体实施时，首先获取着火地点的着火数据和上述着火地点的地图数据。
44.在上述实施例中，无人机群组中的每一个无人机均可采集着火地点的图像数据、温度数据、气体样本数据和风向数据。
45.本技术中的数据采集模块，可对不同无人机采集的着火地点的图像数据、温度数据、气体样本数据和风向数据，进行汇总分析，得到最终的着火地点相关数据，但本发明实施例并不对获取着火地点的着火数据和上述着火地点的地图数据的方式进行限定，上述数据可以是无人机实时采集的，也可以是其他设备采集(例如，路测设备等)发送给无人机的。
46.在一个实施例中，上述着火数据包括图像数据、温度数据和风向数据；上述地理信息包括着火区域的位置与面积；
47.根据上述着火数据和上述着火地点的地图数据，确定着火区域的地理信息，包括：
48.根据上述图像数据、上述温度数据、上述风向数据和上述地图数据，确定着火区域的位置与面积。
49.在一个实施例中，获取着火地点的着火数据，包括：
50.利用设置于无人机上的摄像设备，采集无人机下方区域的图像，得到着火地点的图像数据；
51.利用无人机的取样设备，进行着火区域的气体样本采集，得到着火地点的气体样本数据；
52.利用无人机的温度传感器，进行着火区域的温度数据采集，得到着火地点的温度数据；
53.利用无人机的风向传感器，进行着火区域的风向采集，得到着火地点的风向数据。
54.在一个实施例中，上述无人机中可预设有图像采集单元、气体采集单元、温度采集单元和风向采集单元；
55.其中，图像采集单元，用于利用设置于无人机上的摄像设备，采集无人机下方区域的图像，得到着火地点的图像数据；
56.气体采集单元，用于利用无人机的取样设备，进行着火区域的气体样本采集，得到着火地点的气体样本数据；
57.温度采集单元，用于利用无人机的温度传感器，进行着火区域的温度数据采集，得到着火地点的温度数据；
58.风向采集单元，用于利用无人机的风向传感器，进行着火区域的风向采集，得到着火地点的风向数据；
59.上述数据采集模块，具体用于：
60.接收多个无人机中图像采集单元、气体采集单元、温度采集单元和风向采集单元分别采集的着火地点的图像数据、温度数据、气体样本数据和风向数据。
61.在上述实施例中，本发明涉及的无人机可分别搭载摄像设备、取样设备、温度传感器和风向传感器的其中之一或任意组合，用于执行对应的数据采集任务。
62.在上述实施例中，本发明涉及的无人机可分别搭载摄像设备、取样设备、温度传感器和风向传感器的其中之一或任意组合，用于执行对应的数据采集任务。
63.在一个实施例中，数据采集模块，还用于：
64.根据接收的多个无人机采集的着火地点的图像数据、温度数据、气体样本数据和风向数据，分别建立对应的数据集；上述数据集包括图像数据集、温度数据集、气体样本数据集和风向数据集；
65.针对每一数据集，确定对应该数据集的特征提取的数据类型，并对该数据集进行特征提取变换，提取代表该数据集的观测数据的特征矢量；对特征矢量进行模式识别处理，确定对数据集的目标说明数据；
66.将该数据集和该数据集的上述目标说明数据，建立关联关系；并利用融合算法，将每一数据集的目标说明数据，进行合成，得到对应着火地点的监测数据集。
67.实施例中，通过：针对每一数据集，确定对应该数据集的特征提取的类型，对该数据集进行特征提取变换，提取代表该数据集的观测数据的特征矢量；对特征矢量进行模式识别处理，确定对数据集的目标说明数据，并对上述目标说明数据，按同一目标，建立关联关系；利用融合算法将每一目标说明数据，进行合成，得到对应着火地点的监测数据集，实现了对该目标着火地点的一致性解释与描述，用于对不同来源的监测探测数据进行归一化表述，都能统一表征是否发生着火情况。
68.在上述实施例中，将监测得到的现场图像信息，以及温度等探测信息进行特征提取，获取具有一致性、归一化的表征参数，例如火焰面积、火焰温度等特征参数，将同一种工况、同一时刻的这些特征信息数据进行汇总，共同组成了表征该工况、该状态的火情特征。把这些数据与该工况该时刻进行对应，就实现了该条件下的火情探测特征的一致性解释与描述。重复上述过程，直至处理完源图像的全部像素点，将结果从内存缓冲区复制到原图像的数据中。
69.在一个实施例中，还包括：
70.对上述图像数据进行灰度化处理；
71.对灰度化处理后的图像进行几何变换处理和图像增强处理。
72.在一个具体实施例中，对图像数据进行灰度化处理，具体可以包括：
73.确定对图像数据集中的图像的首地址和图像尺寸；利用开辟内存缓冲区，暂存结果图像，并初始化为0；确定各元素的权值总和，扫描图像中的像素点；根据各位置的权值求其邻域加权平均值，并将求得的加权平均值赋给目标图像中与当前点对应的像素点；重复
上述过程，直至处理完源图像的全部像素点，将结果从内存缓冲区复制到原图像的数据中。
74.在上述实施例中，结果图像指的就是探测得到的无人机巡视现场实拍图像；初始化指的是把巡视现场在没有着火点时的正常图像当做初始图像，所有指标都是正常状态，因此作为初始值0；上述元素可以是图像处理过程中的图像特征，比如灰度值、图像中的物体位置、颜色等特征值。在上文中对监测图像、温度传感信息等数据进行提取后，能够得到表征某工况、某时刻的火情隐患表征数据集合，这些数据就能够表征该工况该条件下是否存在火情，就是火情探测的一致性解释与描述。
75.在一个具体实施例中，对灰度化处理后的图像进行几何变换处理和图像增强处理，具体可以包括：
76.通过至少一种几何变换处理，对灰度化处理后的图像进行处理；上述几何变换处理用于改正图像采集的误差和仪器位置的随机误差；上述几何变换包括平移、转置、镜像、旋转和缩放；利用灰度插值算法，按照上述几何变换处理的变换关系，对灰度化处理后的图像进行计算；
77.根据图像灰度化过程中计算出的灰度值，确定像素概率分布；根据像素概率分布获取图像累积分布函数，利用映射函数获取变换后的图像。
78.在上述实施例中，计算灰度值可以通过采用图像处理技术中的浮点法公式：
79.gray＝r
×
0.3 g
×
0.59 b
×
0.11，
80.其中，gray为灰度值、r是红色分量值、g是绿色分量值，b是蓝色分量值。
81.在上述实施例中，灰度化处理后的图像，几何变换处理包括平移、旋转、仿射变换等操作，进行该步骤的原因是无人机相对火源的位置、距离、角度可能会有变化，通过这种几何变换，能够把不同角度、位置、距离拍摄到的图像进行统一、归一化，便于后期处理。图像增强处理指的是去噪、滤波、锐化、平滑等处理，目的是为了消除在拍摄过程中由于天气、对焦等因素导致的图像模糊、噪点过多等问题。
82.在上述实施例中，无人机群组中的每一个无人机均可用于采集着火地点的图像数据、温度数据、气体样本数据和风向数据。本发明在进行数据采集时，可对不同无人机采集的着火地点的图像数据、温度数据、气体样本数据和风向数据，进行汇总分析，得到最终的着火地点相关数据。
83.具体实施时，在获取着火地点的着火数据和上述着火地点的地图数据后，根据上述着火数据和上述着火地点的地图数据，确定着火区域的地理信息和火势信息。
84.在一个实施例中，上述火势信息包括火势蔓延方向参数和火势参数；
85.根据上述地理信息和上述火势信息，确定执行灭火任务的无人机数量，包括：
86.根据上述着火区域的位置与面积、上述火势蔓延方向参数和上述火势参数，确定执行灭火任务的无人机数量。
87.在一个实施例中，根据上述图像数据、上述温度数据、上述风向数据和上述地图数据，确定着火区域的位置与面积，包括：
88.根据基于预输入的着火地点的地图数据，从上述图像数据中，筛选距离着火地点的预设范围内的无人机采集图像；对上述无人机采集图像，进行滤波处理和灰度处理，得到处理后图像；
89.从上述处理后图像的颜色直方图中，提取颜色特征；对上述颜色特征进行分析，确
定第一着火范围；
90.根据上述温度数据，确定上述第一着火范围内的温度数据；基于上述第一着火范围内的温度数据，在预设范围内的变化曲线以及与周围环境的温度差，确定第二着火范围；
91.基于上述第一着火范围以及第二着火范围，确定着火区域的位置；
92.根据预获取的多个无人机的坐标数据和飞行高度数据，确定着火区域的面积。
93.在一个实施例中，可按如下公式计算确定着火区域的面积的长度：
94.l1＝2
×h×
tan(1/2α)
95.其中，l1表示着火区域的面积的长度，单位为米；h表示无人机的飞行高度，单位为米；α表示无人机的拍摄视角，单位为度，上述无人机的拍摄视角根据无人机的坐标数据确定；
96.在一个实施例中，可按如下公式计算确定着火区域的面积的宽度：
97.w＝l1
×n98.其中，w表示着火区域的面积的宽度，单位为米；l1表示着火区域的面积的长度，单位为米；n表示上述图像数据的长宽比；
99.按如下公式计算确定着火区域的面积：
100.s＝l1
×w101.其中，s表示着火区域的面积，单位为平方米。
102.举一确定第一着火范围和第二着火范围的实例，如：
103.预设一个温度阈值，如200℃，在第一着火范围内的200℃阈值内，认为就是第一着火点的范围。在这个范围之外，若有其他区域温度大于这个阈值，则认为是第二着火区。
104.在上述实例中，根据拍摄得到的图像以及温度探测信息，首先确定火焰特征面积最大、温度范围最大的区域作为第一着火范围。将第一着火范围中的温度最高值以及火焰特征最明显的位置作为着火区域的中心位置。将第一着火范围中大于某温度阈值例如200℃的范围作为第一着火边界。在第一着火范围外检索是否有温度大于该阈值的范围，作为第二着火范围。
105.在一个实施例中，根据上述着火数据和上述着火地点的地图数据，确定火势信息，包括：
106.对上述图像数据进行分析，确定上述图像数据中是否有明火和烟雾存在；
107.若没有明火且只有烟雾存在，则确定火势参数的第一数值；
108.若存在明火且存在烟雾，则根据上述图像数据中明火占图像数据的比例、上述温度数据、和上述着火区域的位置与面积，确定火势参数的第二数值；上述第二数值大于上述第一数值；
109.基于根据上述图像数据确定的障碍物分布情况、上述火势参数的数值和上述风向数据，确定火势蔓延方向参数。
110.举一实例，首先可对采集的图像数据进行分析，判断着火图像中是否有明火存在；若没有明火，只有烟雾存在，则判定火势较小；若存在明火，则获取相应的着火面积以及温度数据，结合上述明火的面积以及当前的温度判定对应火势；并基于上述火势的大小结合风向以及采集的图像中是否存在建筑物或其他障碍物，确定明火的蔓延方向。
111.具体实施时，在根据上述着火数据和上述着火地点的地图数据，根据上述地理信
息和上述火势信息，确定执行灭火任务的无人机数量。
112.在一个实施例中，上述着火数据还包括：气体样本数据；生成灭火控制指令之前，还包括：
113.对上述气体样本数据进行分析，得到气体分析结果；
114.根据上述图像数据和上述气体分析结果，确定着火类型；
115.根据上述地理信息和上述着火类型，确定灭火液的类型；
116.根据上述每一无人机的灭火区域、上述灭火液的类型、上述火势蔓延方向参数和上述火势参数，确定每一无人机搭载的灭火液的质量；
117.上述生成灭火控制指令，包括：
118.根据每一无人机搭载的灭火液的质量和上述每一无人机的灭火区域，生成上述灭火控制指令；其中，上述灭火控制指令具体用于：控制每一无人机搭载对应质量的灭火液，飞行到该无人机对应的灭火区域的预设高度，以预设的灭火液投放速率和投放量，执行灭火操作。
119.在一个实施例中，还可根据上述图像数据、上述温度数据、预输入的着火地点的地图数据和上述风向数据，确定着火区域的位置与面积、火势蔓延方向参数和火势参数；根据上述图像数据和上述气体样本数据，确定着火类型。
120.实施例中，着火类型可以包括火源不同，如木材着火、草原着火、秸秆着火等；以及着火形式不同，如阴燃、明火。火势蔓延方向参数，可以包括：用于描述火势蔓延方向的参数和描述火势向不同方向蔓延速度的参数。
121.在上述实施例中，通过对采集的信息从燃烧气体、风向、温度、区域等多方面进行着火类型、火势大小的分析，可确定出着火区域的位置与面积，有助于在后续步骤中基于分析结果确定最佳的基于无人机的灭火方案。
122.在上述实施例中，灭火液的类型，可以包括细水雾灭火剂、干粉灭火剂、细水雾-泡沫混合灭火剂等，均可以用于本发明中。
123.具体实施时，在根据上述地理信息和上述火势信息，根据上述地理信息和上述无人机数量，划分每一无人机的灭火区域，并生成灭火控制指令；其中，上述灭火控制指令用于控制每一无人机飞行到上述无人机对应的灭火区域，执行灭火操作。
124.在上述实施例中，可根据上述着火区域的位置与面积、和上述无人机数量，划分每一无人机的灭火区域；根据上述每一无人机的灭火区域、上述灭火液的类型和上述火势蔓延方向参数和上述火势参数，确定每一无人机搭载的目标灭火液质量；向每一无人机发出灭火控制指令；上述灭火控制指令用于控制无人机飞行到该无人机的灭火区域的预设高度，以预设的灭火液投放速率和投放量，执行灭火操作。
125.实施例中，无人机群组的合作灭火，主要体现在“群组”，即首先探测无人机进行火情探测、巡视工作。在得到探测图像、温度信息后，进行火情分析工作。随后得到第一着火范围、第二着火范围。再指挥多台灭火无人机，根据任务分配情况，同时分别针对多个着火区域进行起飞开展投弹灭火任务。并且根据实时灭火效果，系统会针对尚未灭火区域继续更新任务指令，空闲无人机将会赶赴未灭火区域进行补救、辅助灭火工作。
126.在一个实施例中，可基于上述着火区域的位置与面积、和上述无人机数量，进行无人机灭火的区域的划分，得到每一无人机的灭火区域；根据上述每一无人机的灭火区域、上
述灭火液的类型和上述火势蔓延方向参数和上述火势参数，确定每一无人机搭载的目标灭火液质量；向每一无人机发出灭火控制指令。
127.在一个具体的实施例中，根据上述火势参数，和不同无人机的飞行参数，确定不同无人机在不同火势下的飞行能力；
128.按照火势大区域小的原则，根据上述着火区域的位置与面积、上述无人机数量、和上述不同无人机在不同火势下的飞行能力，进行无人机灭火的区域的划分，得到每一无人机的灭火区域。
129.在上述实施例中，火势大区域小的原则，可以为：以着火区域面积最大、着火区域温度最高的原则进行排序，优先对最大区域进行无人机分配；具体的，可根据采集图像中的火焰颜色等视觉信息，以及火焰温度探测信息，来判断火势大小、面积及位置，以着火区域面积最大、着火区域温度最高的原则进行排序。
130.在一个实施例中，可根据火势参数的数值，确定火势分布信息；上述火势分布信息包括：火势在整体着火区域的大小变化以及相同大小的火势的面积以及具体坐标分布；
131.根据上述着火区域的位置与面积、上述无人机数量、和上述不同无人机在不同火势下的飞行能力，进行每一无人机灭火区域的划分，得到每一无人机的灭火区域，包括：
132.根据上述着火区域的位置与面积、上述无人机数量、火势分布信息、和上述不同无人机在不同火势下的飞行能力，进行每一无人机灭火区域的划分，得到每一无人机的灭火区域。
133.在上述实施例中，火势分布信息则用于描述前述的采集图像中的火焰颜色等视觉信息，以及火焰温度探测信息，来判断火势大小、面积及位置。
134.本发明实施例中，获取着火地点的着火数据和上述着火地点的地图数据；根据上述着火数据和上述着火地点的地图数据，确定着火区域的地理信息和火势信息；根据上述地理信息和上述火势信息，确定执行灭火任务的无人机数量；根据上述地理信息和上述无人机数量，划分每一无人机的灭火区域，并生成灭火控制指令；其中，上述灭火控制指令用于控制每一无人机飞行到上述无人机对应的灭火区域，执行灭火操作，与现有技术中单独操纵每一无人机进行灭火操作的技术方案相比，可对着火地点的着火数据和地图数据从地理信息和火势信息等多方面进行着火类型和火势的分析，并智能化的进行灭火区域的划分，确定每一无人机的灭火区域；同时，通过向每一无人机发出灭火控制指令，可实现无人机间群组的协同配合，从而进行高效、安全、全面、智能化以及低成本的灭火，提高了灭火的安全性与效率，并降低了灭火的成本。
135.本发明实施例中还提供了一种基于无人机的灭火装置，如下面的实施例上述。由于该装置解决问题的原理与基于无人机的灭火方法相似，因此该装置的实施可以参见基于无人机的灭火方法的实施，重复之处不再赘述。
136.本发明实施例还提供一种基于无人机的灭火装置，用以提高灭火的安全性与效率，降低灭火的成本，如图7所示，该装置包括：
137.数据获取模块701，用于获取着火地点的着火数据和上述着火地点的地图数据；
138.信息确定模块702，用于根据上述着火数据和上述着火地点的地图数据，确定着火区域的地理信息和火势信息；
139.无人机数量确定模块703，用于根据上述地理信息和上述火势信息，确定执行灭火
任务的无人机数量；
140.灭火控制模块704，用于根据上述地理信息和上述无人机数量，划分每一无人机的灭火区域，并生成灭火控制指令；其中，上述灭火控制指令用于控制每一无人机飞行到上述无人机对应的灭火区域，执行灭火操作。
141.在一个实施例中，上述着火数据包括图像数据、温度数据和风向数据；上述地理信息包括着火区域的位置与面积；
142.信息确定模块，具体用于：
143.根据上述图像数据、上述温度数据、上述地图数据和上述风向数据，确定着火区域的位置与面积。
144.在一个实施例中，上述火势信息包括火势蔓延方向参数和火势参数；
145.无人机数量确定模块，具体用于：
146.根据上述着火区域的位置与面积、上述火势蔓延方向参数和上述火势参数，确定执行灭火任务的无人机数量。
147.在一个实施例中，上述着火数据还包括：气体样本数据；生成灭火控制指令之前，还包括：
148.灭火液质量确定模块，用于：
149.对上述气体样本数据进行分析，得到气体分析结果；
150.根据上述图像数据和上述气体分析结果，确定着火类型；
151.根据上述地理信息和上述着火类型，确定灭火液的类型；
152.根据上述每一无人机的灭火区域、上述灭火液的类型、上述火势蔓延方向参数和上述火势参数，确定每一无人机搭载的灭火液的质量；
153.灭火控制模块，具体用于：
154.根据每一无人机搭载的灭火液的质量和上述每一无人机的灭火区域，生成上述灭火控制指令；其中，上述灭火控制指令具体用于：控制每一无人机搭载对应质量的灭火液，飞行到该无人机对应的灭火区域的预设高度，以预设的灭火液投放速率和投放量，执行灭火操作。
155.在一个实施例中，数据获取模块，具体用于；
156.利用设置于无人机上的摄像设备，采集无人机下方区域的图像，得到着火地点的图像数据；
157.利用无人机的取样设备，进行着火区域的气体样本采集，得到着火地点的气体样本数据；
158.利用无人机的温度传感器，进行着火区域的温度数据采集，得到着火地点的温度数据；
159.利用无人机的风向传感器，进行着火区域的风向采集，得到着火地点的风向数据。
160.在一个实施例中，还包括：
161.图像数据处理模块，用于：
162.对上述图像数据进行灰度化处理；
163.对灰度化处理后的图像进行几何变换处理和图像增强处理。
164.在一个实施例中，信息确定模块，具体用于：
165.根据基于预输入的着火地点的地图数据，从上述图像数据中，筛选距离着火地点的预设范围内的无人机采集图像；对上述无人机采集图像，进行滤波处理和灰度处理，得到处理后图像；
166.从上述处理后图像的颜色直方图中，提取颜色特征；对上述颜色特征进行分析，确定第一着火范围；
167.根据上述温度数据，确定上述第一着火范围内的温度数据；基于上述第一着火范围内的温度数据，在预设范围内的变化曲线以及与周围环境的温度差，确定第二着火范围；
168.基于上述第一着火范围以及第二着火范围，确定着火区域的位置；
169.根据预获取的多个无人机的坐标数据和飞行高度数据，确定着火区域的面积。
170.在一个实施例中，信息确定模块，具体用于：
171.按如下公式计算确定着火区域的面积的长度：
172.l1＝2
×h×
tan(1/2α)
173.其中，l1表示着火区域的面积的长度，单位为米；h表示无人机的飞行高度，单位为米；α表示无人机的拍摄视角，单位为度，上述无人机的拍摄视角根据无人机的坐标数据确定；
174.按如下公式计算确定着火区域的面积的宽度：
175.w＝l1
×n176.其中，w表示着火区域的面积的宽度，单位为米；l1表示着火区域的面积的长度，单位为米；n表示上述图像数据的长宽比；
177.按如下公式计算确定着火区域的面积：
178.s＝l1
×w179.其中，s表示着火区域的面积，单位为平方米。
180.在一个实施例中，信息确定模块，具体用于：
181.对上述图像数据进行分析，确定上述图像数据中是否有明火和烟雾存在；
182.若没有明火且只有烟雾存在，则确定火势参数的第一数值；
183.若存在明火且存在烟雾，则根据上述图像数据中明火占图像数据的比例、上述温度数据、和上述着火区域的位置与面积，确定火势参数的第二数值；上述第二数值大于上述第一数值；
184.基于根据上述图像数据确定的障碍物分布情况、上述火势参数的数值和上述风向数据，确定火势蔓延方向参数。
185.本发明实施例中，获取着火地点的着火数据和上述着火地点的地图数据；根据上述着火数据和上述着火地点的地图数据，确定着火区域的地理信息和火势信息；根据上述地理信息和上述火势信息，确定执行灭火任务的无人机数量；根据上述地理信息和上述无人机数量，划分每一无人机的灭火区域，并生成灭火控制指令；其中，上述灭火控制指令用于控制每一无人机飞行到上述无人机对应的灭火区域，执行灭火操作，与现有技术中单独操纵每一无人机进行灭火操作的技术方案相比，可对着火地点的着火数据和地图数据从地理信息和火势信息等多方面进行着火类型和火势的分析，并智能化的进行灭火区域的划分，确定每一无人机的灭火区域；同时，通过向每一无人机发出灭火控制指令，可实现无人机间群组的协同配合，从而进行高效、安全、全面、智能化以及低成本的灭火，提高了灭火的
安全性与效率，并降低了灭火的成本。
186.下面给出一个具体实施例，来说明本发明的装置的具体应用，该实施例中，可以包括如下步骤：
187.图1是本发明实施例提供的采用上述基于无人机的灭火方法而建立的基于无人机群组作业的无人机灭火装置实例的结构示意图；
188.图中各个模块对应如下：1、信息输入模块；2、数据采集模块；3、中央控制模块；4、着火区域确定模块；5、火势判断模块；6、气体分析模块；7、着火类型分析模块；8、灭火方式选择模块；9、无人机数量确定模块；10、区域划分模块；11、灭火液用量计算模块；12、灭火模块。
189.图2是本发明实施例提供的数据采集模块结构示意图；
190.图中各个模块对应如下：21、图像采集单元；22、气体采集单元；23、温度采集单元；24、风向采集单元。
191.图3是本发明实施例提供的着火区域确定模块基于输入的着火地点结合无人机采集的图像数据以及采集的温度数据确定着火的区域及面积的方法流程图。
192.图4是本发明实施例提供的火势判断模块基于采集的图像、风向以及温度数据进行火势判断以及蔓延方向预测的方法流程图。
193.图5是本发明实施例提供的区域划分模块基于确定的着火区域的大小以及无人机数量进行各个无人机的灭火区域划分的方法流程图。
194.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
195.针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供的一种基于无人机群组作业的无人机灭火系统，下面结合附图对本发明作详细的描述。
196.如图1所示，本发明实施例提供的基于无人机群组作业的基于无人机的灭火装置包括：
197.信息输入模块1，与中央控制模块3连接，用于采集、输入着火的地点以及其他基础数据；
198.数据采集模块2，与中央控制模块3连接，用于利用摄像设备、传感器以及其他采集器进行着火区域的信息采集，并对采集的数据进行预处理和融合；
199.中央控制模块3，与信息输入模块1、数据采集模块2、着火区域确定模块4、火势判断模块5、气体分析模块6、着火类型分析模块7、灭火方式选择模块8、无人机数量确定模块9、区域划分模块10、灭火液用量计算模块11以及灭火模块12连接，用于利用单片机或控制器控制各个模块正常工作；
200.着火区域确定模块4，与中央控制模块3连接，用于基于输入的着火地点结合无人机采集的图像数据以及采集的温度数据确定着火的区域及面积；
201.火势判断模块5，与中央控制模块3连接，用于基于采集的图像、风向以及温度数据进行火势判断以及蔓延方向预测；
202.气体分析模块6，与中央控制模块3连接，用于基于采集的气体样本进行分析，得到气体分析结果；
203.着火类型分析模块7，与中央控制模块3连接，用于基于气体分析结果以及采集的图像确定着火的类型；
204.灭火方式选择模块8，与中央控制模块3连接，用于基于确定的着火类型以及火势判断结果确定灭火液的类型；
205.无人机数量确定模块9，与中央控制模块3连接，用于基于确定的着火区域的大小以及或是判断结果确定执行灭火任务的无人机数量；
206.区域划分模块10，与中央控制模块3连接，用于基于确定的着火区域的大小以及无人机数量进行各个无人机的灭火区域划分；
207.灭火液用量计算模块11，与中央控制模块3连接，用于基于每个无人机负责的灭火区域以及灭火液的类型以及火势判断结果确定每个无人机搭载的灭火液；
208.灭火模块12，与中央控制模块3连接，用于接收控制指令，飞行至指定区域、指定位置按照预设的速度或量参数通过投放灭火液的方式进行灭火。
209.如图2所示，本发明实施例提供的数据采集模块2包括：图像采集单元21，用于利用设置于无人机上的摄像设备采集无人机下方区域的图像；气体采集单元22，用于利用无人机的取样设备进行着火区域的气体样本采集；温度采集单元23，用于利用温度传感器进行着火区域的温度数据采集；风向采集单元24，用于利用风向传感器进行着火区域的风向采集。
210.本发明实施例提供的数据采集模块2对采集的数据进行融合的具体过程为：
211.根据采集的图像信息、气体样本数据、温度数据和风向数据，建立对应的数据集；
212.在建立的数据集中，确定特征提取的类型进行特征提取变换，提取代表观测数据的特征矢量；
213.对特征矢量进行模式识别处理，完成对数据的目标说明；并对目标的说明数据按同一目标建立关联关系；
214.利用融合算法将每一目标数据进行合成，得到该目标的一致性解释与描述。
215.本发明实施例提供的数据采集模块2对采集的数据进行预处理，包括图像信息预处理、气体、温度和风向数据预处理。
216.所述图像预处理具体过程为：
217.将采集的图像信息建立图像数据集，并对图像数据集中的图像进行灰度化处理；
218.图像灰度化处理完成后，对图像进行几何变换和图像增强。
219.所述图像灰度化处理，具体过程为：
220.确定图像的首地址及图像的尺寸，开辟内存缓冲区，用以暂存结果图像，并初始化为0；
221.确定各元素的权值总和，扫描图像中的像素点；根据各位置的权值求其邻域加权平均值，并将求得的加权平均值赋给目标图像中与当前点对应的像素点；
222.重复上述过程，直至处理完源图像的全部像素点，将结果从内存缓冲区复制到原图像的数据中。
223.所述图像几何变换具体过程为：
224.通过平移、转置、镜像、旋转、缩放几何变换对采集的图像进行处理，改正图像采集的误差和仪器位置的随机误差；
225.同时利用灰度插值算法，按照变换关系进行计算，输出图像的像素可能被映射到输入图像的非整数坐标上。
226.所述图像增强的具体过程为：
227.根据图像灰度化过程中计算出的灰度值，确定像素概率分布；
228.根据像素概率分布获取图像累积分布函数，利用映射函数获取变换后的图像。
229.如图3所示，本发明实施例提供的着火区域确定模块确定着火的区域及面积，具体过程为：
230.s101，根据输入的着火地点确定距离所述地点一定范围内的无人机采集的图像；将所述无人机采集的图像进行滤波以及灰度处理；
231.s102，获取灰度处理后的图像的颜色直方图，基于所述颜色直方图提取相应的颜色特征，并对所述颜色特征进行分析，确定第一着火范围；
232.s103，获取着火范围内的温度数据，基于所述温度数据在某个范围的变化曲线以及与周围环境的温度差确定第二着火范围；
233.s104，基于所述第一着火范围以及第二着火范围确定最终的着火范围；同时获取无人机的坐标数据以及飞行高度数据，结合所述无人机的坐标数据、飞行高度数据确定实际着火的面积。
234.所述结合无人机的坐标数据、飞行高度数据确定实际着火的面积包括：
235.计算采集的着火图像的面积的长度l1：l1＝2
×h×
tan(1/2α)；其中，h表示无人机的飞行高度，α表示拍摄视角，由无人机的坐标数据确定；
236.计算采集的着火图像的面积的宽度w：w＝l1
×
n；其中，n着火图像的长宽比；
237.确定实际着火区域的面积s＝l1
×
w：s＝l1
×
w。
238.如图4所示，本发明实施例提供的火势判断模块进行火势判断以及蔓延方向预测，具体过程为：
239.s201，对采集的图像进行采集、分析，判断采集的图着火图像中是否有明火存在；若没有明火，只有烟雾存在，则判定火势较小；
240.s202，若存在明火，则获取相应的着火面积以及温度数据，结合所述明火的面积以及当前的温度判定对应火势；
241.s203，基于所述火势的大小结合风向以及采集的图像中是否存在建筑物或其他障碍物，确定明火的蔓延方向。
242.如图5所示，本发明实施例提供的区域划分模块进行各个无人机的灭火区域划分，具体过程为：
243.s301，获取着火区域的火势分布信息，基于所述火势分布信息以及无人机的正常飞行参数确定无人机在不同火势下的飞行能力；
244.s302，按照火势大区域小的原则结合对应的无人机的飞行能力进行着火区域的划分，并将所述分割好的着火区域与无人机一一对应。
245.所述火势分布信息包括：火势在整体着火区域的大小变化以及相同大小的火势的面积以及具体坐标分布。
246.上述具体实施例与现有技术中单独操纵每一无人机进行灭火操作的技术方案相比，可利用无人机进行数据采集，并对采集数据从燃烧气体、风向、温度、区域等多方面进行
着火类型和火势的分析，并智能化的进行灭火区域的划分，确定每一无人机的灭火区域和其搭载的目标灭火液质量；同时，通过向每一无人机发出灭火控制指令，可实现无人机间群组的协同配合，从而进行高效、安全、全面、智能化以及低成本的灭火，提高了灭火的安全性与效率，并降低了灭火的成本。
247.当然，可以理解的是，上述详细流程还可以有其他变化例，相关变化例均应落入本发明的保护范围。
248.本发明实施例还提供一种无人机，用以提高灭火的安全性与效率，降低灭火的成本，如图8所示，该无人机包括：
249.指令接收模块801，用于接收灭火控制指令；所述灭火控制指令按如下方式生成：获取着火地点的着火数据和所述着火地点的地图数据；根据所述着火数据和所述着火地点的地图数据，确定着火区域的地理信息和火势信息；根据所述地理信息和所述火势信息，确定执行灭火任务的无人机数量；根据所述地理信息和所述无人机数量，划分每一无人机的灭火区域，并生成灭火控制指令；
250.指令执行模块802，用于根据所述灭火控制指令，确定对应的灭火区域；并对所述对应的灭火区域，执行灭火操作。
251.本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述基于无人机的灭火方法。
252.本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于无人机的灭火方法。
253.本发明实施例中，获取着火地点的着火数据和所述着火地点的地图数据；根据所述着火数据和所述着火地点的地图数据，确定着火区域的地理信息和火势信息；根据所述地理信息和所述火势信息，确定执行灭火任务的无人机数量；根据所述地理信息和所述无人机数量，划分每一无人机的灭火区域，并生成灭火控制指令；其中，所述灭火控制指令用于控制每一无人机飞行到所述无人机对应的灭火区域，执行灭火操作，与现有技术中单独操纵每一无人机进行灭火操作的技术方案相比，可对着火地点的着火数据和地图数据从地理信息和火势信息等多方面进行着火类型和火势的分析，并智能化的进行灭火区域的划分，确定每一无人机的灭火区域；同时，通过向每一无人机发出灭火控制指令，可实现无人机间群组的协同配合，从而进行高效、安全、全面、智能化以及低成本的灭火，提高了灭火的安全性与效率，并降低了灭火的成本。
254.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
255.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产
生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
256.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
257.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
258.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。