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偵查機器人智能通信系統-成功案例

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特種機器人智能通信系統

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偵查機器人智能通信系統

一、行業背景

       近幾年,化學危險品和放射性物質泄漏事件在國內頻頻發生。根據公安部消防局的數據統計,全國近十年發生火災169萬起,在救火搶險一線上犧牲的公安消防員達89人,累計共有687名消防員傷殘。

       中國石化等基礎工業有了飛速的發展,在生產過程中的易燃易爆和劇毒化學制品急劇增長,由于設備和管理方面的原因,導致化學危險品和放射性物質泄漏。無獨有偶,在深圳清水河火爆炸、南京金陵石化火災、北京東方化工廠罐區火災等事件發生后,國內消防部隊要求研制、配備消防機器人的呼聲越來越高。利用機器人來代替消防員從事高危行業或是進入高危地段來完成特定任務、解決安全隱患,一直以來在消防應急處突工作中都發揮著毋庸置疑的積極作用。

       另一方面,國務院安委會8月14日發布緊急通知要求推廣先進安全裝備,希望得到各界的重視。作為特種救援設備,偵察機器人可以替代消防隊員接近高溫、強熱輻射、濃煙、地形復雜、障礙物多、化學腐蝕、易燃易爆等惡劣環境,進行火場偵察、化學危險品、核生化探測等作業。偵察機器人的應用將大大提高救援部門撲滅惡性火災的能力,對減少國家財產損失和滅火救援人員的傷亡具有重要的作用。

       偵察機器人能替代搶險救援人員進入危險品倉庫、地下大空間、易坍塌建筑物、石油化工區等發生災害后易產生易燃易爆、有毒有害氣體、缺氧、濃煙、建筑物倒塌環境的室內外危險災害現場,進行信息(圖像、數據、語音)的實時采集、處理和無線傳輸。解決消防人員在上述場所面臨的人身安全、偵察時間短、數據采集量不足和不能實時反饋等問題。


二、方案介紹

       偵查機器人屬于特種機器人范疇,具備爬坡、登梯及障礙物跨越,耐溫和抗熱輻射,防雨淋、防爆、隔爆,防化學腐蝕、防電磁干擾,遙控等行走和自衛功能。機器換人保障安全 ,消防部隊在災害現場展開搶險救援時,如果采用人工消防必然存在以下問題:

◆溝通障礙:偵察小組之間常用對講機作為聯絡手段,無法直觀的將現場情況反饋給后方指揮員;

◆環境有害:室內外的災害現場通常伴隨高溫、有毒、缺氧、濃煙、放射性等惡劣環境,偵查員常常會遭受中毒、窒息等生命危險;

◆意外多發:偵查員在大型易坍塌建筑物、大型倉庫堆垛等災害現場進行偵察搶救,常常有可能被墜落下來的坍塌物砸中,發生意外傷亡事故。 

◆搶救低效:受災害現場有害環境和個人防護裝備的限制,偵查員在災害現場通常滯留時間小于30分鐘。

       鑒于以上人工作業的危害,偵查機器人的設計可以代替消防員在惡劣環境中進行火場偵察、化學危險品探測、滅火、冷卻、洗消、破拆、救人、啟閉閥門、搬移物品、堵漏等作業,實現“機器換人”,大大提高消防部門撲滅惡性火災的能力,對減少國家財產損失和滅火救援人員的傷亡具有重要的作用。隨著特種機器人的快速發展,種類越來越多,功能越來越豐富,在搶險救災中發揮越來越重要的作用,但是在遠程控制方面始終存在很大的缺陷。

       目前偵查機器人的控制方式主要是以WIFI或者單向微波+數傳電臺的方式來解決。WIFI由于它是高頻的原因在復雜環境下傳輸距離短,滿足不了應用需求;單向微波+數傳電臺的方式只能進行點對點的方式進行傳輸,在對于地下、復雜環境無法中繼無法統一管理,多機協作能力低。

       在當前的環境下,我司致力于消防機器人遠程智能通信控制系統研發,以MESH技術為遠程傳輸途徑,結合視頻、音頻、數據控制等一系列技術,研發出視音頻、數據、控制于一體的智能通信控制系統,能在同一區域內操控多臺多種類型的消防機器人,形成統一指揮,把事故現場的視頻、環境監測數據等傳輸到指揮終端,為指揮部提供決策依據。


三、示意圖


◆前端偵察機器人通過ZCXH3605無人車設備把機器人上的視音頻、狀態數據等等各種環境數據傳輸到機器人控制器ZCXH3102,以便指揮端實時了解現場情況;

◆機器人控制器ZCXH3102可對前端的偵查機器人進行遠程控制;

◆各不同功能的機器人進行協同作戰。在事故現場機器人控制器ZCXH3102通過偵查機器人上的ZCXH3605設備來控制偵查機器人,通過偵查機器人上的檢測設備來對事故現場的火源進行認定,探測災害事故現場的各項數據(障礙物情況、火場溫度、輻射熱強度、有毒氣體或者可燃氣體種類和濃度和氧氣含量等),確定一條到到火達源的通道,排煙機器人可對現場的煙霧進行排除,進一步確定現場的情況,以便滅火機器人快速,準確的找到火源,進行滅火救災。

◆在較為復雜的環境下作業時,各個機器人之間可互相連接,進行中繼傳輸。


四、方案特點  

      該偵查機器人遠程智能通信控制系統主要是解決偵查機器人的控制與遠距離通訊問題,整個系統由前端機器人控制系統設備,傳輸中繼設備,后端指揮控制設備組成。

       該系統可實現對偵查機器人的控制操作,通過RS232協議可以控制偵查機器人的行走控制、云臺球機的控制、車體的啟動控制、報警觸發、車速控制、照明、急停、通訊對講按鈕等等;多機器人協同作業時,可實現前端機器人選擇;可實現事故現場視頻的實時傳輸,事故現場的環境監測數據實時傳輸,畫面選擇、視頻錄制等功能,為決策者提供實時有效的依據。

前端機器人控制系統發射設備:

       由機器人圖數一體發射機ZCXH3605、天線、攝像頭、拾音器、喇叭以及各種類型/各種功能的傳感器組成。

◆各種類型的傳感器通過RS232/TTL/RS485/RJ45接口連接到發射機上,在通過MESH網絡傳輸到后端指揮中心。

◆把攝像頭、拾音器、喇叭等音視頻設備連接到發射機上,前端事故現場情景實時傳輸到后端指揮終端,后端指揮終端也能實時對前端進行廣播。

后端指揮控制設備:

        由機器人遙控器、天線以及指揮系統組成。

◆機器人遙控器可顯示事故現場的實時視頻,并能夠控制攝像頭云臺,進行各個方位的監控。

◆機器人遙控器可對前端機器人運動控制,各種車載裝置的控制。

◆機器人遙控器可對前端機器人的各種傳感器數據實時顯示。

◆可與前端無人車進行對講。


五、相關設備介紹

機器人控制系統發射設備:

ZCXH3605

◆支持4路WD1圖像輸入,支持1路云臺控制。

◆可進行行走控制,云臺控制。

◆能控制的開關量有車體啟動控制、報警、急停、照明等按鍵。

◆車端控制的輸出采用RS232總線協議,波特率115200。

◆與云臺通過RS485總線通訊,波特率2400,云臺地址碼0x01。

◆與傳感器數據采集部分通過RS232總線通訊,波特率115200。

◆外殼材質為鋁合金,散熱良好,帶固定孔,方便安裝;

◆具有數據雙向傳輸的功能;

◆頻率可在一定范圍內調節;

◆可遠程進行頻率、帶寬、功率、加密等參數的調節;

◆支持網絡攝像頭輸入;

◆支持數據采集及疊加,可在遙控端顯示;

◆功率、頻率可根據客戶要求定制;

◆支持雙向語音功能。



指揮控制設備

◆采用8寸工業平板顯示,屏幕亮度可調

◆自帶Android系統,可通過APP實時管理前端攝像頭,可進行錄像、拍照,畫質可調。

◆可通過屏幕觸控切換合路或者單路顯示

◆可通過觸屏進行云臺控制,前、后、左、右、放大、縮小。

◆可通過觸屏打開語音對講功能,和前端ZCXH3605設備進行語音對講。

◆圖像延時不超過300毫秒

◆能同時顯示車端部分狀況信息,包括:轉速、車速、電池電壓、電池電流、傳感器信息等,信息均由車端總線提供。

◆自帶控制系統,可以控制前端無人車動作,適用與各種特種機器人。

◆可通過屏幕上的觸控設置mesh鏈路參數

◆可通過IE管理前端車輛及中繼,可通過軟件實時調節參數。

◆內置電池,續航不低于3小時。

◆發射功率30dbm,默認出廠頻率580MHZ。

◆支持一臺手持MESH控制多臺消防機器人

◆采用4.3寸LCD屏進行數據實時顯示,顯示包含傳感器和車況所有數據。數據超限時發出紅色并閃爍。

◆屏幕上顯示當前受控的機器人的編號,按動選擇1和選擇0按鍵時,數據隨著鍵值變化,便于前端機器人的選擇。

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