[发明专利]一种消防机器人灭火系统和自动灭火方法

权利要求书

1.一种消防机器人灭火系统，其特征在于，包括消防机器人本体、水炮、摄像机、水炮俯仰调节装置和水炮水平调节装置；所述水炮通过水炮水平调节装置和水炮俯仰调节装置设置在消防机器人本体上；水炮上设置摄像机；水炮与一外部的消防水带连接；

所述消防机器人本体用于拖动消防水带到指定灭火位置；所述摄像机用于采集火灾现场的图像，并定位火焰以及水炮的落水点的位置；所述水炮可调整喷射形状，所述水炮俯仰调节装置和水炮水平调节装置用于调节水炮的方向，进而调整水炮的落水点，便于自动灭火。

2.根据权利要求1所述的一种消防机器人灭火系统，其特征在于，所述水炮水平调节装置设置在消防机器人本体，所述水炮俯仰调节装置设置在水炮水平调节装置上，水炮设置在水炮俯仰调节装置上。

3.一种自动灭火方法，所述自动灭火法方法基于权利要求1-2任一项所述的消防机器人灭火系统，其特征在于，所述自动灭火方法包括下述步骤：

步骤S1：通过摄像机采集火灾现场的图像，作为原始图像；

步骤S2：通过目标检测算法对原始图像进行火焰的检测和定位；若原始图像没有检测到火焰，则调整摄像机的角度，并返回步骤S1；

步骤S3：开启水炮，喷水灭火；

步骤S4：通过摄像机连续采集图像，作为灭火图像；通过目标检测算法对灭火图像进行火焰和水炮的落水点的位置检测；

若灭火图像上检测到水炮的落水点，进入步骤S5；若灭火图像上未检测到水炮的落水点，则调整水炮的位置，重新进行步骤S4；

步骤S5：对灭火图像中水炮的落水点和火焰进行位置比对；

若水炮的落水点和火焰的位置不重合，对水炮进行方向调节，使水炮的落水点向火焰靠近，重复步骤S5，直到水炮的落水点和火焰的位置重合；

若水炮的落水点和火焰的位置重合，则灭火图像称为重合图像，进入步骤S6；

步骤S6：设定水炮的水压调节规则，并通过目标检测算法检测重合图像，得到火焰的目标框，根据火焰的目标框以及水炮的水压调节规则调整水炮的水压从而调节水炮的出水量；

步骤S7：检测重合图像中火焰是否被扑灭，若火焰被扑灭，则关闭水炮，停止喷水。

4.根据权利要求3所述的自动灭火方法，其特征在于，在步骤S2中，摄像机的角度调整是通过水炮俯仰调节装置和水炮水平调节装置进行的；

先通过水炮水平调节装置进行水平方向的调整，再通过水炮俯仰调节装置进行垂直方向的调整；摄像机角度调整的过程中，会采集原始图像，若在水平方向调整过程中，原始图像中检测到火焰，则停止，不再进行垂直方向的调整。

5.根据权利要求4所述的自动灭火方法，其特征在于，所述目标检测算法为Yolo目标检测算法。

6.根据权利要求5所述的自动灭火方法，其特征在于，所述Yolo目标检测算法包括第一模块、第二模块、第三模块和第四模块；

步骤S4中，Yolo目标检测算法对灭火图像进行火焰和水炮的落水点的位置检测的过程如下：

第一模块采用数据增强、自动学习包围框锚定、图像缩放对灭火图像进行预处理；

第二模块采用焦点下采样、改进的瓶颈层和空间金字塔池化结构对经第一模块处理后的灭火图像内的各个物体进行特征信息的提取；物体包括火焰和水炮的落水点；

第三模块采用特征金字塔结构与路径聚合网络结构相结合的方式对物体的特征信息进行传递；

第四模块通过损失函数分别计算得到各物体的分类、置信度损失和定位，从物体中选定目标物体，并通过非极大线性抑制来确定目标物体的目标框；当目标物体为火焰时，可得到火焰的目标框，并以此确定火焰的位置，当目标物体为水炮的落水点时，得到水炮的落水点的目标框，并以此确定水炮的落水点的位置。

7.根据权利要求6所述的自动灭火方法，其特征在于，第四模块使用二值交叉熵损失函数来计算各个物体的分类和置信度损失，第四模块使用GIOU损失函数来计算定位。