一种基于边缘计算的5G无人机智慧消防方法与流程

一种基于边缘计算的5g无人机智慧消防方法
技术领域
1.本发明涉及无人机控制的技术领域，特别涉及基于边缘计算的5g无人机智慧消防方法。


背景技术：

2.工业厂房内部设置有大量生产设备和生产原材料，若在运作过程中，对生产设备的操作不当或者生产原材料的放置不当，很容易导致工业厂房发生火灾。一旦工业厂房发生火灾，火势会迅速蔓延，增大对工业厂房的灭火难度。若在对工业厂房进行灭火过程中，不预先对工业厂房的火情进行详细的勘测，而直接派遣消防人员进行灭火，不仅无法高效全面地扑灭火灾，还会造成人员伤亡。可见，现有的人工直接灭火方式存在较大的安全漏洞，无法有针对性地对火灾现场进行高效的灭火操作。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的缺陷，本发明提供基于边缘计算的5g无人机智慧消防方法，其利用边缘计算终端通过5g通信链路与无人机群中的探测无人机和灭火无人机进行控制，先指示探测无人机对火灾发生区域进行近距离监测，得到火场环境信息，以此将火灾发生区域划分为具有不同火情级别的若干子区域；再指示多个灭火无人机分别对每个子区域定点喷洒灭火干粉，以此实现对每个子区域的灭火处理，上述方法全程利用无人机对火灾发生区域进行勘测和灭火，这样能够避免消防人员直接进入火场而产生相应的安全隐患，同时利用边缘计算终端对所有无人机进行统一管理，实现对火灾现场的快速定点监测与灭火，保证灭火操作的全面性的安全性。
4.本发明提供一种基于边缘计算的5g无人机智慧消防方法，其包括如下步骤：
5.步骤s1，构建边缘计算终端与无人机群之间的5g通信链路，通过边缘计算终端指示无人机群的探测无人机飞行接近火灾发生区域，指示所述探测无人机采集所述火灾发生区域的现场实况数据；通过所述边缘计算终端对所述现场实况数据进行分析处理，确定所述火灾发生区域的火场环境信息；
6.步骤s2，通过边缘计算终端根据所述火场环境信息，将所述火灾发生区域划分为具有不同火情级别的若干子区域；并根据每个子区域自身的区域面积，预测对每个子区域进行灭火所需的灭火干粉重量以及对所有子区域进行灭火的顺序；
7.步骤s3，指示无人机群的若干灭火无人机装配相应重量的灭火干粉，并通过边缘计算终端根据对所有子区域进行灭火的顺序，生成相应的灭火无人机飞行规划信息；根据所述灭火无人机飞行规划信息，指示所有灭火无人机依次飞行至相应的子区域；
8.步骤s4，当灭火无人机到达相应的子区域时，通过边缘计算终端指示灭火无人机对相应的子区域进行灭火干粉的喷洒。
9.进一步，在所述步骤s1中，构建边缘计算终端与无人机群之间的5g通信链路具体包括：
10.构建边缘计算终端与无人机群中每个探测无人机和每个灭火无人机之间的独立5g通信链路，并根据所有探测无人机和所有灭火无人机各自的无人机设备地址信息，对相应的5g通信链路进行标识区分。
11.进一步，在所述步骤s1中，通过边缘计算终端指示无人机群的探测无人机飞行接近火灾发生区域，指示所述探测无人机采集所述火灾发生区域的现场实况数据具体包括：
12.通过边缘计算终端指示若干探测无人机飞行接近火灾发生区域，并利用每个探测无人机上的距离传感器检测探测无人机与火灾发生区域的边界之间的相对距离；
13.当所述相对距离等于预设距离阈值时，通过边缘计算终端向所有探测无人机发送飞行控制指令，指示所有探测无人机以等间距的形式盘旋分布在所述火灾发生区域的外周；并指示每个探测无人机的红外摄像头对所述火灾发生区域进行拍摄，得到相应的红外影像，以此作为所述现场实况数据。
14.进一步，在所述步骤s1中，通过所述边缘计算终端对所述现场实况数据进行分析处理，确定所述火灾发生区域的火场环境信息具体包括：
15.当所述边缘计算终端接收到所有探测无人机返回的红外影像后，对所有红外影像进行拼接，得到所述火灾发生区域对应的全景红外影像；
16.再对所述全景红外影像进行分析处理，确定所述火灾发生区域的温度分布信息，以此作为所述火场环境信息。
17.进一步，在所述步骤s2中，通过边缘计算终端根据所述火场环境信息，将所述火灾发生区域划分为具有不同火情级别的若干子区域具体包括：
18.通过所述边缘计算终端根据所述火灾发生区域的温度分布信息，生成所述火灾发生区域内部的等温线分布信息；
19.再根据所述等温线分布信息，将所述火灾发生区域划分为具有不同温度范围的若干子区域。
20.进一步，在所述步骤s2中，根据每个子区域自身的区域面积，预测对每个子区域进行灭火所需的灭火干粉重量以及对所有子区域进行灭火的顺序具体包括：
21.从所述全景红外影像中识别每个子区域的边界线，以此确定每个子区域自身的区域面积；
22.根据每个子区域自身的区域面积及其对应的温度范围，预测对每个子区域进行灭火所需的灭火干粉重量；
23.根据所述等温线分布信息，确定每个子区域内部各自的温度变化梯度值；再根据所有子区域的温度变化梯度值由大到小的顺序，确定对所有子区域进行灭火的顺序。
24.进一步，在所述步骤s3中，指示无人机群的若干灭火无人机装配相应重量的灭火干粉，并通过边缘计算终端根据对所有子区域进行灭火的顺序，生成相应的灭火无人机飞行规划信息；根据所述灭火无人机飞行规划信息，指示所有灭火无人机依次飞行至相应的子区域具体包括：
25.构建无人机群的灭火无人机与所有子区域建立一一对应的关系，指示每个灭火无人机装配与其对应的子区域所需重量的灭火干粉；
26.通过所述边缘计算终端根据对所有子区域进行灭火的顺序，确定每个灭火无人机的起飞顺序，从而得到相应的灭火无人机飞行规划信息；
27.根据所述灭火无人机飞行规划信息，指示所有灭火无人机沿着最短飞行路径依次飞行至相应的子区域。
28.进一步，在所述步骤s4中，当灭火无人机到达相应的子区域时，通过边缘计算终端指示灭火无人机对相应的子区域进行灭火干粉的喷洒具体包括：
29.当灭火无人机到达相应的子区域上空时，通过边缘计算终端向灭火无人机在相应的子区域上空进行盘旋飞行，并在盘旋飞行过程中向相应的子区域均匀喷洒灭火干粉，直到灭火干粉喷洒完毕为止。
30.相比于现有技术，该基于边缘计算的5g无人机智慧消防方法利用边缘计算终端通过5g通信链路与无人机群中的探测无人机和灭火无人机进行控制，先指示探测无人机对火灾发生区域进行近距离监测，得到火场环境信息，以此将火灾发生区域划分为具有不同火情级别的若干子区域；再指示多个灭火无人机分别对每个子区域定点喷洒灭火干粉，以此实现对每个子区域的灭火处理，上述方法全程利用无人机对火灾发生区域进行勘测和灭火，这样能够避免消防人员直接进入火场而产生相应的安全隐患，同时利用边缘计算终端对所有无人机进行统一管理，实现对火灾现场的快速定点监测与灭火，保证灭火操作的全面性的安全性。
31.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
32.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
33.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。
34.图1为本发明提供的基于边缘计算的5g无人机智慧消防方法的流程示意图。
具体实施方式
35.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作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。
36.参阅图1，为本发明实施例提供的基于边缘计算的5g无人机智慧消防方法的流程示意图。该基于边缘计算的5g无人机智慧消防方法包括如下步骤：
37.步骤s1，构建边缘计算终端与无人机群之间的5g通信链路，通过边缘计算终端指示无人机群的探测无人机飞行接近火灾发生区域，指示该探测无人机采集该火灾发生区域的现场实况数据；通过该边缘计算终端对该现场实况数据进行分析处理，确定该火灾发生区域的火场环境信息；
38.步骤s2，通过边缘计算终端根据该火场环境信息，将该火灾发生区域划分为具有
不同火情级别的若干子区域；并根据每个子区域自身的区域面积，预测对每个子区域进行灭火所需的灭火干粉重量以及对所有子区域进行灭火的顺序；
39.步骤s3，指示无人机群的若干灭火无人机装配相应重量的灭火干粉，并通过边缘计算终端根据对所有子区域进行灭火的顺序，生成相应的灭火无人机飞行规划信息；根据该灭火无人机飞行规划信息，指示所有灭火无人机依次飞行至相应的子区域；
40.步骤s4，当灭火无人机到达相应的子区域时，通过边缘计算终端指示灭火无人机对相应的子区域进行灭火干粉的喷洒。
41.上述技术方案的有益效果为：该基于边缘计算的5g无人机智慧消防方法利用边缘计算终端通过5g通信链路与无人机群中的探测无人机和灭火无人机进行控制，先指示探测无人机对火灾发生区域进行近距离监测，得到火场环境信息，以此将火灾发生区域划分为具有不同火情级别的若干子区域；再指示多个灭火无人机分别对每个子区域定点喷洒灭火干粉，以此实现对每个子区域的灭火处理，上述方法全程利用无人机对火灾发生区域进行勘测和灭火，这样能够避免消防人员直接进入火场而产生相应的安全隐患，同时利用边缘计算终端对所有无人机进行统一管理，实现对火灾现场的快速定点监测与灭火，保证灭火操作的全面性的安全性。
42.优选地，在该步骤s1中，构建边缘计算终端与无人机群之间的5g通信链路具体包括：
43.构建边缘计算终端与无人机群中每个探测无人机和每个灭火无人机之间的独立5g通信链路，并根据所有探测无人机和所有灭火无人机各自的无人机设备地址信息，对相应的5g通信链路进行标识区分。
44.上述技术方案的有益效果为：通过上述方式，建立边缘计算终端与每个无人机之间的独立5g通信链路，保证边缘计算终端对每个无人机的单独精准控制，避免边缘计算终端向不同类型无人机发送控制指令时发生相互串扰的情况。
45.优选地，在该步骤s1中，通过边缘计算终端指示无人机群的探测无人机飞行接近火灾发生区域，指示该探测无人机采集该火灾发生区域的现场实况数据具体包括：
46.通过边缘计算终端指示若干探测无人机飞行接近火灾发生区域，并利用每个探测无人机上的距离传感器检测探测无人机与火灾发生区域的边界之间的相对距离；
47.当该相对距离等于预设距离阈值时，通过边缘计算终端向所有探测无人机发送飞行控制指令，指示所有探测无人机以等间距的形式盘旋分布在该火灾发生区域的外周；并指示每个探测无人机的红外摄像头对该火灾发生区域进行拍摄，得到相应的红外影像，以此作为该现场实况数据。
48.上述技术方案的有益效果为：通过上述方式，利用边缘计算终端控制若干探测无人机首先飞行前往火灾发生区域，并且以近距离方式环绕在火灾发生区域的外周，使得每个探测无人机能够分别对一部分的火灾发生区域进行专门的红外摄像监测，从而保证对火灾发生区域进行全方位近距离的现场实况数据采集，为后续分析火灾发生区域的火势发展情况提供可靠的数据支持。
49.优选地，在该步骤s1中，通过该边缘计算终端对该现场实况数据进行分析处理，确定该火灾发生区域的火场环境信息具体包括：
50.当该边缘计算终端接收到所有探测无人机返回的红外影像后，对所有红外影像进
行拼接，得到该火灾发生区域对应的全景红外影像；
51.再对该全景红外影像进行分析处理，确定该火灾发生区域的温度分布信息，以此作为该火场环境信息。
52.上述技术方案的有益效果为：通过上述方式，将所有探测无人机返回的红外影像进行相应的组合拼接，生成相应的全景红外影像，这样该全景红外影像能够全方位反应火灾发生区域的全部火情信息，便于后续对全景红外影像进行热红外光谱分析处理，得到火灾发生区域的温度分布信息。
53.优选地，在该步骤s2中，通过边缘计算终端根据该火场环境信息，将该火灾发生区域划分为具有不同火情级别的若干子区域具体包括：
54.通过该边缘计算终端根据该火灾发生区域的温度分布信息，生成该火灾发生区域内部的等温线分布信息；
55.再根据该等温线分布信息，将该火灾发生区域划分为具有不同温度范围的若干子区域。
56.上述技术方案的有益效果为：以火灾发生区域的温度分布信息为基准，生成关于火灾发生区域内部的等温线分布信息，这样能够对火灾发生区域内部的温度分布高低情况进行定量的划分，便于准确将火灾发生区域划分为具有不同温度范围的若干子区域。
57.优选地，在该步骤s2中，根据每个子区域自身的区域面积，预测对每个子区域进行灭火所需的灭火干粉重量以及对所有子区域进行灭火的顺序具体包括：
58.从该全景红外影像中识别每个子区域的边界线，以此确定每个子区域自身的区域面积；
59.根据每个子区域自身的区域面积及其对应的温度范围，预测对每个子区域进行灭火所需的灭火干粉重量；
60.根据该等温线分布信息，确定每个子区域内部各自的温度变化梯度值；再根据所有子区域的温度变化梯度值由大到小的顺序，确定对所有子区域进行灭火的顺序。
61.上述技术方案的有益效果为：从全景红外影像中识别出每个子区域的边界线，这样能够对每个子区域进行区域大小的标定，以此确定每个子区域自身的区域面积。通常而言，当子区域的区域面积越大或对应的温度范围高，对其进行灭火所需得到灭火干粉重量也越大，根据预先构建的待灭火区域面积、待灭火区域温度范围与灭火干粉重量之间的关系，可以预测出对每个子区域进行灭火所需的灭火干粉重量。此外，当子区域内部的温度变化梯度值越大，表明子区域内部的火势蔓延越迅速，相应的子区域应当优先被灭火，根据所有子区域的温度变化梯度值由大到小的顺序，依序定对所有子区域进行灭火的顺序，这样能够优先对火势蔓延迅速的子区域进行灭火，提高灭火的效率。
62.优选地，在该步骤s3中，指示无人机群的若干灭火无人机装配相应重量的灭火干粉，并通过边缘计算终端根据对所有子区域进行灭火的顺序，生成相应的灭火无人机飞行规划信息；根据该灭火无人机飞行规划信息，指示所有灭火无人机依次飞行至相应的子区域具体包括：
63.构建无人机群的灭火无人机与所有子区域建立一一对应的关系，指示每个灭火无人机装配与其对应的子区域所需重量的灭火干粉；
64.通过该边缘计算终端根据对所有子区域进行灭火的顺序，确定每个灭火无人机的
起飞顺序，从而得到相应的灭火无人机飞行规划信息；
65.根据该灭火无人机飞行规划信息，指示所有灭火无人机沿着最短飞行路径依次飞行至相应的子区域。
66.上述技术方案的有益效果为：通过上述方式，使得每个子区域均被分配一个灭火无人机进行灭火，这样能够保证每个子区域可以及时被喷洒灭火干粉，提高灭火的效率。
67.优选地，在该步骤s4中，当灭火无人机到达相应的子区域时，通过边缘计算终端指示灭火无人机对相应的子区域进行灭火干粉的喷洒具体包括：
68.当灭火无人机到达相应的子区域上空时，通过边缘计算终端向灭火无人机在相应的子区域上空进行盘旋飞行，并在盘旋飞行过程中向相应的子区域均匀喷洒灭火干粉，直到灭火干粉喷洒完毕为止。
69.上述技术方案的有益效果为：通过上述方式，保证灭火无人机在对应的子区域上空均匀喷洒灭火干粉，有效避免子区域的某些位置因得不到灭火干粉的喷洒而发生死灰复燃的情况。
70.从上述实施例的内容可知，该基于边缘计算的5g无人机智慧消防方法利用边缘计算终端通过5g通信链路与无人机群中的探测无人机和灭火无人机进行控制，先指示探测无人机对火灾发生区域进行近距离监测，得到火场环境信息，以此将火灾发生区域划分为具有不同火情级别的若干子区域；再指示多个灭火无人机分别对每个子区域定点喷洒灭火干粉，以此实现对每个子区域的灭火处理，上述方法全程利用无人机对火灾发生区域进行勘测和灭火，这样能够避免消防人员直接进入火场而产生相应的安全隐患，同时利用边缘计算终端对所有无人机进行统一管理，实现对火灾现场的快速定点监测与灭火，保证灭火操作的全面性的安全性。
71.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种基于边缘计算的5g无人机智慧消防方法，其特征在于，其包括如下步骤：步骤s1，构建边缘计算终端与无人机群之间的5g通信链路，通过边缘计算终端指示无人机群的探测无人机飞行接近火灾发生区域，指示所述探测无人机采集所述火灾发生区域的现场实况数据；通过所述边缘计算终端对所述现场实况数据进行分析处理，确定所述火灾发生区域的火场环境信息；步骤s2，通过边缘计算终端根据所述火场环境信息，将所述火灾发生区域划分为具有不同火情级别的若干子区域；并根据每个子区域自身的区域面积，预测对每个子区域进行灭火所需的灭火干粉重量以及对所有子区域进行灭火的顺序；步骤s3，指示无人机群的若干灭火无人机装配相应重量的灭火干粉，并通过边缘计算终端根据对所有子区域进行灭火的顺序，生成相应的灭火无人机飞行规划信息；根据所述灭火无人机飞行规划信息，指示所有灭火无人机依次飞行至相应的子区域；步骤s4，当灭火无人机到达相应的子区域时，通过边缘计算终端指示灭火无人机对相应的子区域进行灭火干粉的喷洒。2.如权利要求1所述的基于边缘计算的5g无人机智慧消防方法，其特征在于：在所述步骤s1中，构建边缘计算终端与无人机群之间的5g通信链路具体包括：构建边缘计算终端与无人机群中每个探测无人机和每个灭火无人机之间的独立5g通信链路，并根据所有探测无人机和所有灭火无人机各自的无人机设备地址信息，对相应的5g通信链路进行标识区分。3.如权利要求2所述的基于边缘计算的5g无人机智慧消防方法，其特征在于：在所述步骤s1中，通过边缘计算终端指示无人机群的探测无人机飞行接近火灾发生区域，指示所述探测无人机采集所述火灾发生区域的现场实况数据具体包括：通过边缘计算终端指示若干探测无人机飞行接近火灾发生区域，并利用每个探测无人机上的距离传感器检测探测无人机与火灾发生区域的边界之间的相对距离；当所述相对距离等于预设距离阈值时，通过边缘计算终端向所有探测无人机发送飞行控制指令，指示所有探测无人机以等间距的形式盘旋分布在所述火灾发生区域的外周；并指示每个探测无人机的红外摄像头对所述火灾发生区域进行拍摄，得到相应的红外影像，以此作为所述现场实况数据。4.如权利要求3所述的基于边缘计算的5g无人机智慧消防方法，其特征在于：在所述步骤s1中，通过所述边缘计算终端对所述现场实况数据进行分析处理，确定所述火灾发生区域的火场环境信息具体包括：当所述边缘计算终端接收到所有探测无人机返回的红外影像后，对所有红外影像进行拼接，得到所述火灾发生区域对应的全景红外影像；再对所述全景红外影像进行分析处理，确定所述火灾发生区域的温度分布信息，以此作为所述火场环境信息。5.如权利要求4所述的基于边缘计算的5g无人机智慧消防方法，其特征在于：在所述步骤s2中，通过边缘计算终端根据所述火场环境信息，将所述火灾发生区域划分为具有不同火情级别的若干子区域具体包括：通过所述边缘计算终端根据所述火灾发生区域的温度分布信息，生成所述火灾发生区域内部的等温线分布信息；
再根据所述等温线分布信息，将所述火灾发生区域划分为具有不同温度范围的若干子区域。6.如权利要求5所述的基于边缘计算的5g无人机智慧消防方法，其特征在于：在所述步骤s2中，根据每个子区域自身的区域面积，预测对每个子区域进行灭火所需的灭火干粉重量以及对所有子区域进行灭火的顺序具体包括：从所述全景红外影像中识别每个子区域的边界线，以此确定每个子区域自身的区域面积；根据每个子区域自身的区域面积及其对应的温度范围，预测对每个子区域进行灭火所需的灭火干粉重量；根据所述等温线分布信息，确定每个子区域内部各自的温度变化梯度值；再根据所有子区域的温度变化梯度值由大到小的顺序，确定对所有子区域进行灭火的顺序。7.如权利要求6所述的基于边缘计算的5g无人机智慧消防方法，其特征在于：在所述步骤s3中，指示无人机群的若干灭火无人机装配相应重量的灭火干粉，并通过边缘计算终端根据对所有子区域进行灭火的顺序，生成相应的灭火无人机飞行规划信息；根据所述灭火无人机飞行规划信息，指示所有灭火无人机依次飞行至相应的子区域具体包括：构建无人机群的灭火无人机与所有子区域建立一一对应的关系，指示每个灭火无人机装配与其对应的子区域所需重量的灭火干粉；通过所述边缘计算终端根据对所有子区域进行灭火的顺序，确定每个灭火无人机的起飞顺序，从而得到相应的灭火无人机飞行规划信息；根据所述灭火无人机飞行规划信息，指示所有灭火无人机沿着最短飞行路径依次飞行至相应的子区域。8.如权利要求7所述的基于边缘计算的5g无人机智慧消防方法，其特征在于：在所述步骤s4中，当灭火无人机到达相应的子区域时，通过边缘计算终端指示灭火无人机对相应的子区域进行灭火干粉的喷洒具体包括：当灭火无人机到达相应的子区域上空时，通过边缘计算终端向灭火无人机在相应的子区域上空进行盘旋飞行，并在盘旋飞行过程中向相应的子区域均匀喷洒灭火干粉，直到灭火干粉喷洒完毕为止。

技术总结
本发明提供了基于边缘计算的5G无人机智慧消防方法，其利用边缘计算终端通过5G通信链路与无人机群中的探测无人机和灭火无人机进行控制，先指示探测无人机对火灾发生区域进行近距离监测，得到火场环境信息，以此将火灾发生区域划分为具有不同火情级别的若干子区域；再指示多个灭火无人机分别对每个子区域定点喷洒灭火干粉，以此实现对每个子区域的灭火处理，上述方法全程利用无人机对火灾发生区域进行勘测和灭火，这样能够避免消防人员直接进入火场而产生相应的安全隐患，同时利用边缘计算终端对所有无人机进行统一管理，实现对火灾现场的快速定点监测与灭火，保证灭火操作的全面性的安全性。性的安全性。性的安全性。


技术研发人员：兰雨晴 余丹 刘一凡 王丹星 乔孟阳
受保护的技术使用者：慧之安信息技术股份有限公司
技术研发日：2022.12.21
技术公布日：2023/9/23