JP2021171256A - Robot post position calculation device and program - Google Patents
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- Fire-Extinguishing By Fire Departments, And Fire-Extinguishing Equipment And Control Thereof (AREA)
Abstract
Description
本発明はロボット部署位置計算装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to a robot department position calculation device and a program.
従来、放水砲から放水された水の着水点制御については、予め座標系が決められた閉じられた空間における制御方法が提案されている。例えば、固定設置された放水砲について、火源位置に消火用水を落下させるための、放水砲の俯仰角及び旋回角の制御方法が知られている(特許文献1、2)。 Conventionally, as for the control of the landing point of water discharged from a water cannon, a control method in a closed space in which a coordinate system is determined in advance has been proposed. For example, for a fixedly installed water cannon, a method of controlling the depression / elevation angle and the turning angle of the water cannon for dropping fire extinguishing water to the position of the fire source is known (Patent Documents 1 and 2).
また、石油タンク火災に対する消火設備や防災資機材の部署位置を計画するために、火災現象が起こるための種々のファクターを考慮しながら火災・消火現象を数値解析し、視覚的に表示するシミュレーションプログラムが知られている(特許文献3)。 In addition, in order to plan the location of fire extinguishing equipment and disaster prevention equipment for oil tank fires, a simulation program that numerically analyzes and visually displays fire and fire extinguishing phenomena while considering various factors for the occurrence of fire phenomena. Is known (Patent Document 3).
従来技術では、放水軌跡のシミュレーション結果を基に防災資機材(大容量泡放水砲等)の部署位置を決定する手法が提案されているが、計算結果が算出されるまでに長い時間を要し、火災現場のように相応性が求められ、更には環境(風向風速や火災状況)が時々刻々と変化する現場では使用できなかった。 In the conventional technology, a method of determining the department position of disaster prevention materials and equipment (large-capacity foam water cannon, etc.) based on the simulation result of the water discharge trajectory has been proposed, but it takes a long time to calculate the calculation result. It was not possible to use it at a site where suitability is required, such as a fire site, and the environment (wind direction, wind speed, and fire conditions) changes from moment to moment.
また、従来技術では消火設備である放水砲が固定されており、かつその防護(放水)区画の座標が定められていることを条件として、風向風速に応じた放水砲の俯仰角及び旋回角の補正式を予め組み立てて、風に影響されることなく火源位置に消火用水を落下させることが可能であった。しかしながら、消火ロボットでは放水砲の設置位置や防護(放水)エリアが予め決定されていない場合、また防護(放水)区画が定められていない場合には、補正式を予め組み立てることが困難であり、従来技術を適用できなかった。 Further, in the prior art, the depression / elevation angle and the turning angle of the water cannon according to the wind direction and the wind speed are set on the condition that the water cannon, which is a fire extinguishing facility, is fixed and the coordinates of the protection (water discharge) section are determined. It was possible to assemble the correction formula in advance and drop the fire extinguishing water to the position of the fire source without being affected by the wind. However, in the fire extinguishing robot, if the installation position of the water cannon and the protection (water discharge) area are not determined in advance, or if the protection (water discharge) section is not determined, it is difficult to assemble the correction formula in advance. The prior art could not be applied.
本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、放水砲を搭載して移動する放水砲ロボットにおいて、任意箇所で発生した火災の消火活動や冷却活動等に対して最適な部署位置を、高速で精度よく計算することができるロボット部署位置計算装置及びプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and in a water cannon robot that moves with a water cannon, the optimum department position for fire extinguishing activity, cooling activity, etc. of a fire that has occurred at an arbitrary location can be determined. It is an object of the present invention to provide a robot department position calculation device and a program capable of calculating at high speed and with high accuracy.
上記目的を達成するために、第1の態様に係るロボット部署位置計算装置は、放水砲ロボットの部署位置候補を計算するロボット部署位置計算装置であって、データの入力画面を表示部に表示すると共に、入力部によって指定された火災箇所又は活動対象又は活動内容を受け付けることで、前記火災箇所における火災現象を数値計算するためのデータを取得するデータ取得部と、前記データ取得部によって取得したデータ、及び構内道路を表す電子地図に基づいて、前記火災箇所における火災現象を数値計算し、前記火災箇所の位置に対して風上側であり、かつ前記活動対象の位置に対して風上側であり、かつ前記構内道路内であり、かつ前記放水砲ロボットの耐輻射熱性能値以下となる場所であり、かつ放水の有効射程内となる場所を、前記放水砲ロボットの部署位置候補として計算する状況解析部と、を含んで構成されている。 In order to achieve the above object, the robot department position calculation device according to the first aspect is a robot department position calculation device that calculates a department position candidate of a water cannon robot, and displays a data input screen on a display unit. At the same time, a data acquisition unit that acquires data for numerically calculating a fire phenomenon at the fire location by accepting a fire location, an activity target, or an activity content specified by the input unit, and data acquired by the data acquisition unit. And, based on the electronic map showing the premises road, the fire phenomenon at the fire location is numerically calculated, and it is on the wind side with respect to the position of the fire location and on the wind side with respect to the position of the activity target. A situation analysis unit that calculates a location within the premises road, below the radiant heat resistance performance value of the water cannon robot, and within the effective range of water discharge as a department position candidate for the water cannon robot. And are configured to include.
第2の態様に係るロボット部署位置計算プログラムは、放水砲ロボットの部署位置候補を計算するためのロボット部署位置計算プログラムであって、コンピュータを、データの入力画面を表示部に表示すると共に、入力部によって指定された火災箇所又は活動対象又は活動内容を受け付けることで、前記火災箇所における火災現象を数値計算するためのデータを取得するデータ取得部、及び前記データ取得部によって取得したデータ、及び構内道路を表す電子地図に基づいて、前記火災箇所における火災現象を数値計算し、前記火災箇所の位置に対して風上側であり、かつ前記活動対象の位置に対して風上側であり、かつ前記構内道路内であり、かつ前記放水砲ロボットの耐輻射熱性能値以下となる場所であり、かつ放水の有効射程内となる場所を、前記放水砲ロボットの部署位置候補として計算する状況解析部として機能させるためのプログラムである。 The robot department position calculation program according to the second aspect is a robot department position calculation program for calculating a department position candidate of a water cannon robot, and displays a data input screen on a display unit and inputs a computer. The data acquisition unit that acquires data for numerically calculating the fire phenomenon at the fire location by accepting the fire location, activity target, or activity content specified by the department, the data acquired by the data acquisition unit, and the premises. Based on an electronic map representing the road, the fire phenomenon at the fire location is numerically calculated, and the fire phenomenon is on the wind side with respect to the position of the fire location and on the wind side with respect to the position of the activity target, and the premises. A place that is on the road and is equal to or less than the radiant heat resistance performance value of the water cannon robot and is within the effective range of water discharge is made to function as a situation analysis unit that calculates as a department position candidate of the water cannon robot. It is a program for.
第1の態様及び第2の態様によれば、火災箇所における火災現象を数値計算し、火災箇所の位置に対して風上側であり、かつ前記活動対象の位置に対して風上側であり、かつ構内道路内であり、かつ放水砲ロボットの耐輻射熱性能値以下となる場所であり、かつ放水の有効射程内となる場所を、放水砲ロボットの部署位置候補として計算することにより、リアルタイムで放水砲ロボットの部署位置を適切に計算することができる。 According to the first aspect and the second aspect, the fire phenomenon at the fire location is numerically calculated, and the fire phenomenon is on the wind side with respect to the position of the fire location and on the wind side with respect to the position of the activity target. By calculating the location on the premises road that is below the radiation heat resistance performance value of the water cannon robot and within the effective range of the water cannon as a department position candidate for the water cannon robot, the water cannon cannon in real time. The department position of the robot can be calculated appropriately.
また、前記状況解析部は、前記データ取得部によって取得したデータと、センサによって計測された風向及び風速と、構内道路を表す電子地図と、前記放水砲ロボットの放水角毎に予め定められた放水軌跡の近似曲線のデータとに基づいて、前記活動対象に対して最適な放水角度を算出し、放水軌跡に対する風向及び風速の影響度合いと、放水軌跡に対する放射消火薬剤の種類の影響度合いと、放水軌跡に対する放水圧力の影響度合いと、をそれぞれ無次元化係数として表現したものを、前記放水角度に応じた前記放水軌跡の近似曲線へ乗積させることにより、放水軌跡に対する複数の風向及び前記風速に応じた放水軌跡の近似曲線のデータを生成し、前記生成された前記放水軌跡の近似曲線のデータを用いて、前記放水砲ロボットの部署位置候補を計算することができる。これにより、種々活動条件に応じた放水軌跡の近似曲線を高速で組立て、前記部署位置候補を高速で算出することができる。 In addition, the situation analysis unit includes data acquired by the data acquisition unit, wind direction and speed measured by the sensor, an electronic map showing the premises road, and water discharge predetermined for each water discharge angle of the water cannon robot. Based on the data of the approximate curve of the locus, the optimum water discharge angle for the activity target is calculated, the degree of influence of the wind direction and speed on the water discharge locus, the degree of influence of the type of radiant fire extinguishing agent on the water discharge locus, and the water discharge. By multiplying the degree of influence of the water discharge pressure on the locus as a dimensionless coefficient on the approximate curve of the water discharge locus according to the water discharge angle, a plurality of wind directions and speeds on the water discharge locus can be obtained. It is possible to generate the data of the approximate curve of the corresponding water discharge trajectory and calculate the department position candidate of the water cannon robot by using the data of the approximate curve of the water discharge trajectory generated. As a result, it is possible to assemble an approximate curve of the water discharge locus according to various activity conditions at high speed and calculate the department position candidate at high speed.
また、前記状況解析部は、複数の部署位置候補が計算された場合、前記複数の部署位置候補の各々について、部署位置余裕度を計算し、前記複数の部署位置候補の各々を、前記部署位置余裕度と共に前記表示部に表示させることができる。これにより、操作者の部署位置決定を手助けすることができる。 Further, when a plurality of department position candidates are calculated, the situation analysis unit calculates a department position margin for each of the plurality of department position candidates, and obtains each of the plurality of department position candidates as the department position. It can be displayed on the display unit together with the margin. This can help the operator to determine the department position.
本発明の一態様であるロボット部署位置計算装置及びプログラムによれば、火災箇所における火災現象を数値計算し、火災箇所の位置に対して風上側であり、かつ活動対象の位置に対して風上側であり、かつ構内道路内であり、かつ放水砲ロボットの耐輻射熱性能値以下となる場所であり、かつ放水の有効射程内となる場所を、放水砲ロボットの部署位置候補として計算することにより、リアルタイムで放水砲ロボットの部署位置を適切に計算することができる、という効果が得られる。 According to the robot department position calculation device and the program, which is one aspect of the present invention, the fire phenomenon at the fire location is numerically calculated, and the fire phenomenon is on the wind side with respect to the position of the fire location and on the wind side with respect to the position of the activity target. By calculating as a department position candidate for the water cannon robot, a place that is on the premises road, is less than or equal to the radiation heat resistance performance value of the water cannon robot, and is within the effective range of water discharge. The effect is that the department position of the water cannon robot can be calculated appropriately in real time.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<本発明の実施の形態の概要>
本発明の実施の形態では、石油コンビナート等の大規模・特殊な災害時において、消火活動や冷却散水活動等を自律的に行う消防システムについて説明する。
<Outline of Embodiment of the present invention>
In the embodiment of the present invention, a fire fighting system that autonomously performs fire extinguishing activities, cooling sprinkling activities, and the like in the event of a large-scale or special disaster such as an oil refinery will be described.
消防システムにおいて実装されたプログラムでは、操作者が、GUIに表示された電子地図から火災箇所(石油タンク、防油堤、その他任意箇所等)や活動対象(石油タンク、防油堤、その他任意施設等)及び消火活動内容(泡消火、消火、冷却散水等)を任意に選択すると、上記選択肢毎に設定される放水目標位置や火災箇所の規模、現場環境の風向風速等に応じて放水砲ロボットの部署位置候補を、自動的に複数個所算出する。 In the program implemented in the firefighting system, the operator can use the electronic map displayed on the GUI to see the fire location (oil tank, oil barrier, other optional location, etc.) and activity target (oil tank, oil barrier, other optional facility, etc.). Etc.) and fire extinguishing activities (foam fire extinguishing, fire extinguishing, cooling sprinkling, etc.) Automatically calculate multiple department location candidates.
電子地図については、消防ロボット制御装置に搭載されたGPSセンサによって得られる位置情報を基に、消防ロボットが活動する付近の電子地図を制御装置が自動的に取得する。また、火災位置が予めわかっている場合は本電子地図上に当該位置を設定可能である。 As for the electronic map, the control device automatically acquires an electronic map of the vicinity where the fire fighting robot is active based on the position information obtained by the GPS sensor mounted on the fire fighting robot control device. If the fire position is known in advance, the position can be set on the electronic map.
取得された電子地図を基に、操作者は火災箇所と活動対象と活動内容を指定すると、上記選択肢毎に設定される放水目標位置や火災箇所の規模、現場環境の風向風速等に応じて放水砲ロボットの部署位置候補を、自動的に複数個所算出する。なお、火災位置や活動対象、および活動内容の決定は、予め実施される偵察ロボットによる偵察結果も反映でき、操作者が行う。 When the operator specifies the fire location, activity target, and activity content based on the acquired electronic map, water is discharged according to the water discharge target position set for each of the above options, the scale of the fire location, the wind direction and wind speed of the site environment, etc. Multiple department position candidates for the gun robot are automatically calculated. The location of the fire, the target of the activity, and the content of the activity can be determined by the operator, which can reflect the reconnaissance result by the reconnaissance robot performed in advance.
また、部署位置候補が複数算出される場合を考慮し、各部署位置候補での種々パラメータ(風向風速の変化に対応できる範囲、部署位置から水源までの距離等)に対する余裕度を算出し、表示することで、操作者の部署位置決定を手助けする。 In addition, considering the case where multiple department position candidates are calculated, the margin for various parameters (range that can respond to changes in wind direction and wind speed, distance from the department position to the water source, etc.) in each department position candidate is calculated and displayed. By doing so, it helps the operator to determine the department position.
更に、放水砲ロボットが上記部署位置候補の何れか一か所に部署した後、上記放水目標位置へ放水又は泡放射するために最適な放水砲の俯仰角及び旋回角を再度算出し、放水砲ロボットに出力する。なお放水後においても、上記電子地図上で放水目標位置や活動内容を任意に変更可能である。 Further, after the water cannon robot is assigned to one of the above department position candidates, the optimum depression / elevation angle and turning angle of the water cannon for discharging water or bubbles to the above water discharge target position are calculated again, and the water cannon is discharged. Output to the robot. Even after the water is discharged, the target position of the water discharge and the activity content can be arbitrarily changed on the electronic map.
なお放水砲ロボットが何れか一か所に部署した後、当該位置にてロボット搭載のGPSによる部署位置座標の取得、及びロボット搭載の風向風速計による部署位置風向風速の取得を行い、上記放水目標位置の座標との位置関係を基に放水又は泡放射するために最適な放水砲の俯仰角及び旋回角を算出する。この時、当該角度が算出されれば当該値を放水砲ロボットに出力し、算出されなければ再度上記部署位置候補の算出を行い、現在の部署位置から最も近い算出された位置へ自動的に移動する(算出されない場合とは、例えば部署位置に到着するまでに風向きが大きく変わり目標位置へ水が届かなくなる場合である。あるいは、算出されない場合とは、自動運転の精度の問題から出力されたロボット部署位置と実際の部署位置がずれ、目標位置へ水が届かなくなる場合等である)。 After the water cannon robot is assigned to one of the departments, the department position coordinates are acquired by the GPS mounted on the robot and the department position wind direction and wind speed are acquired by the wind direction and wind speed meter mounted on the robot. The optimum depression / elevation angle and turning angle of the water cannon for discharging water or emitting bubbles are calculated based on the positional relationship with the position coordinates. At this time, if the angle is calculated, the value is output to the water cannon robot, and if it is not calculated, the above department position candidate is calculated again and automatically moved to the nearest calculated position from the current department position. (The case where it is not calculated is, for example, the case where the wind direction changes significantly by the time it arrives at the department position and the water does not reach the target position. When the department position and the actual department position deviate from each other and the water does not reach the target position, etc.).
このように、本発明の実施の形態に実装されたプログラムでは、石油コンビナート等の大規模・特殊な災害時において、運用者が指定した消火活動内容及び消火活動対象に応じて放水砲ロボットの部署位置を算出する。本算出結果を基に、放水砲ロボットは放水可能な部署位置まで自律移動し、指定内容に沿った放水、消火活動を行う。また、操作者(運用者)は火源から離れた安全な場所で、消火活動の指示や監視を行うことができる。 As described above, in the program implemented in the embodiment of the present invention, in the event of a large-scale or special disaster such as an oil refinery, the department of the water cannon robot according to the fire extinguishing activity content and the fire extinguishing activity target specified by the operator. Calculate the position. Based on this calculation result, the water cannon robot autonomously moves to the position of the department where water can be discharged, and performs water discharge and fire extinguishing activities according to the specified contents. In addition, the operator (operator) can instruct and monitor fire extinguishing activities in a safe place away from the fire source.
また、本発明の実施の形態は、防護空間が広域な(防護空間が予め限定されてない)系において、指定した火源情報に基づいて、各種数値計算値から放水砲ロボットの部署位置を決定することを特徴とする。 Further, in the embodiment of the present invention, in a system in which the protective space is wide (the protective space is not limited in advance), the department position of the water cannon robot is determined from various numerical calculation values based on the designated fire source information. It is characterized by doing.
また、システム操作者(消火活動を行う隊員など)が、複数の部署候補位置の中から、直感的に最適な部署位置を選択できるように、部署位置候補のランク付けを行うことを特徴とする。また、ランク付けの基準は、部署位置自由度、搬送車(ポンプ車)などの水源位置までの距離、風向きに対する余裕、危険度(火元からの距離)などとする。 In addition, the system operator (such as a member who performs fire extinguishing activities) ranks the department position candidates so that the optimum department position can be intuitively selected from a plurality of department candidate positions. .. In addition, the criteria for ranking are the degree of freedom in the position of the department, the distance to the water source position of the transport vehicle (pump vehicle), the margin for the wind direction, the degree of danger (distance from the fire source), and the like.
また、放水砲ロボットが部署した座標、部署環境、及び火源情報に応じて、放水砲の最適な俯仰角及び旋回角を算出することを特徴とする。 Further, it is characterized in that the optimum depression / elevation angle and turning angle of the water cannon are calculated according to the coordinates of the water cannon robot, the department environment, and the fire source information.
また、放水軌跡曲線の簡易化(高次式による近似、係数のテーブル化)により、部署位置を高速に算出することを特徴とする。 In addition, it is characterized in that the department position is calculated at high speed by simplifying the discharge trajectory curve (approximation by a higher-order formula, tabulation of coefficients).
<システム構成>
以下、本発明の実施の形態に係る消火システムについて説明する。
<System configuration>
Hereinafter, the fire extinguishing system according to the embodiment of the present invention will be described.
図1に示すように、本発明の実施の形態に係る消火システム100は、消防ロボット制御装置10と、飛行型偵察ロボット60と、走行型偵察ロボット70と、放水砲ロボット80と、を備えている。飛行型偵察ロボット60と走行型偵察ロボット70との各々は、消防ロボット制御装置10と無線通信により接続されている。放水砲ロボット80は、消防ロボット制御装置10と有線又は無線通信により接続されている。
As shown in FIG. 1, the
飛行型偵察ロボット60は、消防ロボット制御装置10からの指令に応じて飛行し、搭載したカメラによって撮影された画像、及びGPS等により計測した自装置の位置情報を、消防ロボット制御装置10へ送信する。
The flight-
走行型偵察ロボット70は、消防ロボット制御装置10からの指令に応じて地上を走行し、搭載したカメラによって撮影された画像、及びGPS等により計測した自装置の位置情報を、消防ロボット制御装置10へ送信する。
The traveling
放水砲ロボット80は、ポンプ車から送られてきた水又は泡消火薬剤を放射する放水砲80Aを備えている。放水砲ロボット80は、消防ロボット制御装置10からの指令に従って、放水砲80Aによる放水を制御する。具体的には、消防ロボット制御装置10からの指令に従って、放水砲80Aの俯仰角及び旋回角を制御すると共に、放水砲80Aの放水量を制御する。また、放水砲ロボット80は、搭載した風センサによって検出したセンサ情報、及びGPS等により計測した自装置の位置情報を、消防ロボット制御装置10へ送信する。
The
<消防ロボット制御装置の構成>
図2に示すように、消防ロボット制御装置10は、CPU(Central Processing Unit)11、ROM(Read Only Memory)12、RAM(Random Access Memory)13、ストレージ14、入力部15、表示部16及び通信インタフェース(I/F)17を有する。各構成は、バス19を介して相互に通信可能に接続されている。
<Configuration of firefighting robot control device>
As shown in FIG. 2, the fire
CPU11は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、CPU11は、ROM12又はストレージ14からプログラムを読み出し、RAM13を作業領域としてプログラムを実行する。CPU11は、ROM12又はストレージ14に記憶されているプログラムに従って、上記各構成の制御及び各種の演算処理を行う。本実施形態では、ROM12又はストレージ14には、放水砲ロボットを制御するための消防ロボット制御プログラムが格納されている。消防ロボット制御プログラムは、1つのプログラムであっても良いし、複数のプログラム又はモジュールで構成されるプログラム群であっても良い。
The
ROM12は、各種プログラム及び各種データを格納する。RAM13は、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージ14は、HDD(Hard Disk Drive)又はSSD(Solid State Drive)により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、及び各種データを格納する。
The
入力部15は、マウス等のポインティングデバイス、及びキーボードを含み、各種の入力を行うために使用される。
The
表示部16は、例えば、液晶ディスプレイであり、各種の情報を表示する。表示部16は、タッチパネル方式を採用して、入力部15として機能しても良い。
The
通信インタフェース17は、他の機器と通信するためのインタフェースであり、例えば、イーサネット(登録商標)、FDDI、Wi−Fi(登録商標)等の規格が用いられる。
The
次に、消防ロボット制御装置10の機能構成について説明する。図3は、消防ロボット制御装置10の機能構成の例を示すブロック図である。
Next, the functional configuration of the fire-fighting
消防ロボット制御装置10は、機能的には、図3に示すように、火災箇所受付部21、活動対象受付部20、放水目標計算部22、部署位置候補計算部24、部署位置選択受付部26、ロボット制御部28、計測データ取得部30、及び放水角再計算部32を備えている。なお、火災箇所受付部21及び活動対象受付部20はデータ取得部の一例であり、放水目標計算部22及び部署位置候補計算部24は、状況解析部の一例である。
Functionally, as shown in FIG. 3, the fire-fighting
火災箇所受付部21は、データの入力画面を表示部16に表示すると共に、入力部15によって指定された火災箇所を受け付けることで火災箇所における火災現象を数値計算するためのデータを取得する。 活動対象受付部20は、データの入力画面を表示部16に表示すると共に、入力部15によって指定された活動対象及び活動内容を受け付けることで、火災箇所における火災現象を数値計算するためのデータを取得する。
The fire
具体的には、活動対象として、対象地域やプラント名称を選択し、また、消防ロボット制御装置10に搭載されたGPSセンサを基に、消防ロボットが存在する箇所(プラントや地域)の地図をインターネット経由で自動的に取得する。
Specifically, the target area and plant name are selected as the activity target, and the map of the place (plant or area) where the fire-fighting robot exists is displayed on the Internet based on the GPS sensor mounted on the fire-fighting
また、選択されたプラント名に含まれる施設から、火災位置(石油タンク番号、防油堤番号、その他任意箇所等)の設定や活動対象(石油タンク番号、防油堤番号、建造物等)の選択をおこなう。ここで、例えば石油タンクにおいては、タンク番号に対して、タンクの形状(タンクの半径、タンクの高さ)や貯蔵している油種、貯蔵量等が予め紐づけられており、選択内容に応じて火災現象のパラメータが読み込まれる。なお、これらを手動で入力してもよい。 In addition, from the facilities included in the selected plant name, the fire position (oil tank number, oil barrier number, other arbitrary locations, etc.) can be set and the activity target (oil tank number, oil barrier number, building, etc.) can be set. Make a choice. Here, for example, in an oil tank, the shape of the tank (radius of the tank, height of the tank), the type of oil stored, the amount of storage, etc. are linked in advance to the tank number, and the selection contents include. The parameters of the fire phenomenon are read accordingly. You may enter these manually.
また、活動内容として、泡消火活動、消火活動、及び冷却散水活動の何れかを選択する。ここで、泡消火放射とは、タンク内に、泡消火薬剤を水で一定希釈した水溶液及び、それが空気と撹拌、混合されて発生した消火泡を入れる活動である。泡消火活動での目標は、石油タンクや防油堤等が主であり、前者であればタンク側壁を越えて油面又はタンク内に存在する浮き屋根(水平面)に目標が設定され、後者であれば防油堤を越えて防油堤内に目標が設定される。ただし、これら目標は、電子地図上で任意に設定もできる。 In addition, as the activity content, one of foam fire extinguishing activity, fire extinguishing activity, and cooling sprinkling activity is selected. Here, the foam fire extinguishing radiation is an activity of putting an aqueous solution of a foam fire extinguishing agent constantly diluted with water and the fire extinguishing foam generated by stirring and mixing the foam fire extinguishing agent with air. The main targets for foam fire extinguishing activities are oil tanks and oil barriers. If there is, a target is set in the oil barrier beyond the oil barrier. However, these goals can be set arbitrarily on the electronic map.
また、冷却散水活動とは、燃えているタンクの側板、隣接するタンクや施設、任意の施設へ水をかけて冷やす活動である。また、燃料の種類によってはタンク内部に水放射する消火活動も選択可能である。そのため放水は放物線を描き、タンク側壁(垂直面)に目標が設定される。なお高さ方向の位置の初期設定値は例えばタンク高さの2/3であり、変更可能である。消火活動とは、操作者が指定した位置に放水する活動である。地図上で位置を選択し、高さを入力することで目標位置を設定される。同時に対象が水平面か垂直面かも操作者が指定する。 In addition, the cooling sprinkling activity is an activity of sprinkling water on the side plate of a burning tank, an adjacent tank or facility, or an arbitrary facility to cool it. In addition, depending on the type of fuel, fire extinguishing activities that radiate water inside the tank can be selected. Therefore, the water discharge draws a parabola, and a target is set on the side wall (vertical surface) of the tank. The initial setting value of the position in the height direction is, for example, 2/3 of the tank height and can be changed. Fire extinguishing activity is an activity to discharge water to a position designated by the operator. The target position is set by selecting the position on the map and entering the height. At the same time, the operator also specifies whether the target is a horizontal plane or a vertical plane.
放水目標計算部22は、活動対象受付部20で指定された内容に応じて、当該内容を実施するにあたり最適な放水目標位置を算出する。例えば、活動対象として「石油タンク」が、活動内容として「泡消火活動」が選択された場合、放水は放物線を描き、タンク側壁を越えて油面又は屋根(水平面)に放水目標位置が設定される。また、活動対象として「防油堤」が、活動内容として「泡消火活動」が選択された場合、放水は放物線を描き、防油堤を越えて防油堤内に放水目標位置が設定される。また水平方向の放水目標位置の初期設定値は、例えば、タンクの中心であり、任意箇所へ放水目標位置を修正することも可能である(電子地図にて放水目標位置を任意に設定可能である)。また垂直方向については、例えば石油タンク火災の場合、タンク形状とタンク内の燃料貯蔵量から油面高さを求め、当該タンクの中心かつ、油面高さの位置を放水目標位置として算出する。
The water discharge
また、活動対象として「石油タンク」が、活動内容として「冷却散水活動」が選択された場合、放水は放物線を描き、タンク側壁(垂直面)に放水目標位置が設定される。なお高さ方向の放水目標位置はタンク高さの2/3となる。また、地図上で位置を選択し、高さを入力することで任意の箇所及び高さを放水目標位置として設定できる。同時に対象が水平面か垂直面かも操作者が指定できる。 When "oil tank" is selected as the activity target and "cooling sprinkling activity" is selected as the activity content, the water discharge draws a parabola and the water discharge target position is set on the tank side wall (vertical surface). The target water discharge position in the height direction is 2/3 of the tank height. In addition, by selecting a position on the map and inputting the height, any location and height can be set as the water discharge target position. At the same time, the operator can specify whether the target is a horizontal plane or a vertical plane.
このように、本実施の形態では、活動の内容及び活動の対象となる施設を指定する事により、放水目標位置が自動的に決定される。あるいは、地図上の任意の点を指定することにより、当該指定された点が放水目標位置として設定される。 As described above, in the present embodiment, the water discharge target position is automatically determined by designating the content of the activity and the facility to be the target of the activity. Alternatively, by designating an arbitrary point on the map, the designated point is set as the water discharge target position.
部署位置候補計算部24は、火災箇所受付部21および活動対象受付部20によって取得したデータ、放水目標位置、及び構内道路を表す電子地図に基づいて、火災箇所における火災現象を数値計算し、活動対象の位置に対して風上側であり、かつ火災箇所に対して風上側であり、かつ構内道路内であり、かつ放水砲ロボット80の耐輻射熱性能値以下となる場所であり、かつ放水の有効射程内となる場所を、放水砲ロボット80の部署位置候補として計算する。
The department position
具体的には、部署位置候補計算部24は、火災箇所受付部21および活動対象受付部20によって取得したデータに含まれる、火災箇所(タンクや防油堤等)の形状、火災箇所に貯蔵されている燃料の種類、火災箇所と放水砲ロボット80との位置関係、及び電子地図に基づいて、放水砲ロボット80における輻射受熱量を計算し、放水砲ロボット80の部署位置が構内道路内に制限されるように、電子地図上に制限を付与した上で、計算された輻射受熱量と、放水砲ロボット80に搭載された風向風速計(図示省略)により測定された複数の風向風速値とを用いて、放水砲ロボット80の耐輻射熱性能値以下となる部署位置候補であって、火災箇所の位置に対して風上側であって、活動対象の位置に対して風上側の部署位置候補を計算する。
Specifically, the department position
部署位置候補について、一例として石油タンクの消火をする場合は、対象の石油タンクの高さを越えて放水又は泡消火でき、かつ放水を高く上げすぎない俯仰角の範囲を決定し、当該範囲に踏まれる角度それぞれに対応する放水軌跡式と、風向風速とに基づいて、放水の有効射程内となる部署位置を算出する。 Regarding the department position candidate, when extinguishing an oil tank as an example, determine the range of depression / elevation angle that can discharge water or foam fire extinguishing beyond the height of the target oil tank and do not raise the water discharge too high, and set it within that range. Based on the water discharge trajectory formula corresponding to each stepped angle and the wind direction and speed, the department position within the effective range of water discharge is calculated.
また、一例として任意施設を冷却する場合、対象の任意施設の高さの2/3の位置に放水でき、かつ放水を高く上げすぎない俯仰角の範囲を決定し、当該範囲に踏まれる角度それぞれに対応する放水軌跡式と、風向風速とに基づいて、放水の有効射程内となる部署位置を算出する。 Further, as an example, when cooling an arbitrary facility, a range of depression / elevation angles that can discharge water to a position of 2/3 of the height of the target arbitrary facility and do not raise the water discharge too high is determined, and each angle stepped on the range is determined. Based on the water discharge trajectory formula corresponding to and the wind direction and speed, the position of the department within the effective range of water discharge is calculated.
そして、部署位置候補計算部24は、放水軌跡と、活動対象の形状と、活動対象に貯蔵されている燃料の貯蔵量とに基づいて、放水角を決定し、放水角と、風センサにより測定された風速及び風向と、放水軌跡とに基づいて、放水の有効射程内となる部署位置を計算する。そして、部署位置候補計算部24は、火災箇所に対して風上側であり、かつ活動対象の位置に対して風上側であり、かつ構内道路内であり、かつ放水砲ロボットの耐輻射熱性能値以下となる場所であり、かつ放水の有効射程内となる場所として、部署位置候補を計算する。
Then, the department position
例えば、以下の条件1〜条件5をすべて満たす箇所を、放水砲ロボット80の部署位置候補として算出し、表示部16により表示する。
For example, a location that satisfies all of the following conditions 1 to 5 is calculated as a department position candidate of the
条件1:放水砲ロボット80の耐輻射熱性能値(例えば20kW/m2)以下の場所であること。ただし、輻射熱についても、油種や貯蔵タンクの形状を基に、「石油コンビナートの防災アセスメント指針(平成25年3月、消防庁特災室)」記載の輻射熱算出式を用いて算出を行う。 Condition 1: The location is less than or equal to the radiant heat resistance performance value (for example, 20 kW / m 2) of the water cannon robot 80. However, radiant heat is also calculated using the radiant heat calculation formula described in the "Petroleum Complex Disaster Prevention Assessment Guideline (March 2013, Fire and Disaster Management Agency Special Disaster Office)" based on the oil type and the shape of the storage tank.
条件2:電子地図における道路上に部署すること。 Condition 2: Being a department on the road in the electronic map.
条件3:放水砲ロボット80に搭載している放水砲ノズルに応じた有効射程内に部署すること。
Condition 3: The department must be within the effective range according to the water cannon nozzle mounted on the
条件4:冷却散水の場合は放水目標位置への放水が可能な場所に部署すること。石油タンク火災への泡消火放射の場合は泡が石油タンク側板を超えて内部に有効に入る高さへの放水が可能な場所に部署すること。 Condition 4: In the case of cooling water sprinkling, the department should be located in a place where water can be discharged to the target water discharge position. In the case of foam fire extinguishing radiation to an oil tank fire, the department should be located in a place where water can be discharged to a height where bubbles can effectively enter the inside beyond the side plate of the oil tank.
条件5:活動対象および火災箇所に対し風上側に部署すること。 Condition 5: To be on the windward side of the activity target and the fire location.
部署位置候補計算部24は、複数の部署位置候補が計算された場合、複数の部署位置候補の各々について、部署位置余裕度を計算し、複数の部署位置候補の各々を、部署位置余裕度と共に表示部16に表示させる。
When a plurality of department position candidates are calculated, the department position
具体的には、部署位置候補計算部24は、放水砲ロボット80の部署が可能なエリアである複数の部署位置候補の各々について、4種類の部署位置余裕度として、エリアの大きさに応じた部署位置自由度、放水の水源位置までの距離に応じた余裕度、風向と放水方向との関係に応じた風向き余裕度、及び輻射受熱量を考慮した危険度に応じた余裕度を計算する。
Specifically, the department position
ここで、部署位置自由度は、部署位置候補のエリアの面積が大きいほど余裕度が高くなる。水源位置までの距離に応じた余裕度は、部署位置候補から水源である搬送車までの距離が小さいほど余裕度が高くなる。風向き余裕度は、放水位置から放水対象までの角度と、風向との差が小さいほど余裕度が高くなる。危険度に応じた余裕度は、輻射受熱量が低い(部署位置が火元から遠い)ほど余裕度が高くなる。 Here, the degree of freedom of the department position becomes higher as the area of the area of the department position candidate becomes larger. As for the margin according to the distance to the water source position, the smaller the distance from the department position candidate to the transport vehicle which is the water source, the higher the margin. As for the wind direction margin, the smaller the difference between the angle from the water discharge position to the water discharge target and the wind direction, the higher the margin. The margin according to the degree of danger increases as the amount of radiant heat received is lower (the department position is farther from the fire source).
また、本実施の形態では、部署位置候補を計算する際に、計測された風速に基づいて、放水砲ロボット80の放水角毎に予め定められた放水軌跡の近似曲線のデータを取得し、放水軌跡として、放水軌跡の近似曲線のデータを用いて、部署位置候補を計算する。
Further, in the present embodiment, when calculating the department position candidate, the data of the approximate curve of the water discharge trajectory predetermined for each water discharge angle of the
具体的には、放水の有効射程内となる場所を求める際に、放水砲の俯仰角及び風速に基づいて決定される放水軌跡の近似曲線を用いて算出される、上記放水目標位置への放水が可能な場所を求める。 Specifically, when finding a place within the effective range of water discharge, water discharge to the water discharge target position calculated using an approximate curve of the water discharge trajectory determined based on the depression / elevation angle and wind speed of the water cannon. Seeking a place where
このとき、放水軌跡について、予め各放水砲俯仰角で放射された水滴(ならびに水柱)に対して運動方程式を解き、放水軌跡実測値での補正ののち算出された放水曲線を当該角度別に高次式で予め近似表現する。本手法により、任意角度での放水曲線について、各次数に係る係数を参照し、簡易的かつ素早く表現できるようになる。 At this time, for the water discharge locus, the equation of motion is solved in advance for the water droplets (and the water column) radiated at each water cannon depression / elevation angle, and the water discharge curve calculated after correction with the measured value of the water discharge locus is of higher order for each angle. Approximately express in advance with an equation. By this method, it becomes possible to easily and quickly express the water discharge curve at an arbitrary angle by referring to the coefficient related to each order.
また、上記係数に対して、放水軌跡に対する相対的な風向、風速や放射物体(水/泡消火薬剤)、放水圧力による放水曲線への影響を無次元化した係数をそれぞれ乗積させることで、有風下等の各種条件において、精度良く放水軌跡の近似曲線を表現できる。本放水軌跡の近似曲線を用いて、部署位置候補を計算する。 In addition, by multiplying the above coefficient by a coefficient that makes the influence of the wind direction relative to the water discharge trajectory, the wind speed, the radiating object (water / foam fire extinguishing agent), and the water discharge pressure on the water discharge curve dimensionless, respectively. Under various conditions such as windy conditions, it is possible to accurately express an approximate curve of the water discharge trajectory. The department position candidate is calculated using the approximate curve of this discharge trajectory.
ここで、放水軌跡の近似曲線の具体例について説明する。水を標準放射量(例えば4000L/min)かつ無風環境下で放射した場合の放水軌跡について、運動方程式を基に俯仰角別に作成し、それぞれ4次関数で近似式を作成した。更に各近似関数の係数に対して、風向風速や放水物質の影響を無次元化して積算することで、近似曲線を数学的に伸縮させ、種々条件の放水軌跡を簡易的に表現可能とした。 Here, a specific example of the approximate curve of the water discharge locus will be described. The water discharge trajectory when water was radiated with a standard radiation amount (for example, 4000 L / min) and in a windless environment was created for each depression and elevation angle based on the equation of motion, and approximate expressions were created for each of them using a quartic function. Furthermore, by dimensionlessly integrating the effects of the wind direction, wind speed, and water discharge material on the coefficients of each approximate function, the approximate curve is mathematically expanded and contracted, and the water discharge trajectories under various conditions can be easily expressed.
例えば、放水軌跡式は以下の式に示す4次関数で近似的に表される。 For example, the water discharge locus equation is approximately expressed by the quartic function shown in the following equation.
(1)
(1)
上記(1)式のWは、放射圧力に係る無次元パラメータとなり、標準放射量(4000L@1MPa)を基準として標準放射圧力が1.0MPa未満の場合はW<1.0となり、1.0MPaを超える場合はW>1.0となる。なお、基本は標準放射圧力を使用するため、W=1となる。
さらに同式において定数を纏めて
W in the above formula (1) is a dimensionless parameter related to the radiation pressure, and when the standard radiation pressure is less than 1.0 MPa based on the standard radiation amount (4000 L @ 1 MPa), W <1.0 and 1.0 MPa. If it exceeds, W> 1.0. Since the standard radiation pressure is basically used, W = 1.
Furthermore, in the same formula, the constants are summarized.
(2)
(2)
と置くことで、最終的に以下の式で放水軌跡式は表現される。 Finally, the water discharge trajectory formula is expressed by the following formula.
(3)
(3)
ここで同式について、xは放水砲ロボット80と放水目標位置を結ぶ水平方向座標、yは高さ方向座標である。また、a,b,c,d,eは放水砲の俯仰角毎に固有値となる各係数であり、hは放水対象が位置する地盤面に対する放水砲ロボット80の部署位置の地盤面の相対高さである。また、Nは安全率、Mは風によるx方向着水点増減係数、Kは泡放射低減係数、αは放水砲ロボット80と放水目標位置を結ぶ直線と風向の相対角度である。ここで安全率Nはプログラム上の変数として任意に変更可能(100<N<200)とするが、初期値は120[%]と設定しておく。更に泡放射低減係数Kについては、プログラム上の変数として任意に変更可能(0.0<K<1.0)とするが、水放射時は固定値1.0とし、泡放射時は初期値0.85とする。また角度αは、放水砲ロボット80と放水目標位置を結ぶ直線を基準0[°]とし、放水砲ロボット80に対して左側をプラス、右側をマイナスとする。すなわちαが、−90°(+270°)〜0°〜+90°の場合は追い風での放水となり、+90°〜+180°〜+270°の場合は向い風での放水となる。なお、hについては、最初の部署位置項の算出時において、電子地図のデータに高さ情報が含まれている場合は当該値を使用するが、含まれない場合は放水対象と放水砲ロボット部署位置のそれぞれの地盤面に差がないと仮定しh=0とする。また、実際に放水砲ロボットが部署位置に部署した場合において、GPS情報を基に高さ情報が取得可能であれば、それを用いてもよい。
Here, for the same equation, x is the horizontal coordinate connecting the
ここで、放水砲俯仰角別のa,b,c,d,eを予め定めたテーブルと、放水砲の俯仰角別及び風速別のx方向増減係数Mを予め定めたテーブルをストレージ14に格納しておく。そして、放水砲ロボット80の部署位置候補の算出においては、当該テーブルを参照し、任意の放水角及び風速における放水軌跡式を得る。
Here, a table in which a, b, c, d, and e for each water cannon depression / elevation angle are predetermined and a table in which the x-direction increase / decrease coefficient M for each water cannon depression / elevation angle and wind speed are predetermined are stored in the
部署位置選択受付部26は、表示部16に表示された部署位置候補のうち一か所の選択を受け付け、放水砲ロボット80のスタート位置から選択された箇所に対して電子地図を基に最短経路を生成する。
The department position
操作者が、部署位置候補を選択する際に、部署位置候補毎の余裕度表示等を参考に、実際の部署位置を選択する。また、表示部16により画面上に表示された複数の部署位置候補うち、操作者が一箇所の部署位置を選択することで、部署位置までの最短ルート候補が矢印線で地図上に表示される。なおルート候補として最短ルートが複数算出される場合、飛行型偵察ロボット60又は走行型偵察ロボット70による偵察結果等を基に、操作者が何れかの最短ルートを選択する。
When the operator selects a department position candidate, the actual department position is selected with reference to the margin display for each department position candidate. Further, among the plurality of department position candidates displayed on the screen by the
ロボット制御部28は、部署位置選択受付部26により選択された部署位置までの最短ルートに従って放水砲ロボット80を移動させる指令を出力する。これにより、放水砲ロボット80は、選択された部署位置へ移動する。
The
計測データ取得部30は、選択された部署位置へ放水砲ロボット80が移動した後、飛行型偵察ロボット60又は走行型偵察ロボット70による偵察結果に基づいて、移動後の放水砲ロボット80の部署位置と、放水砲ロボット80に搭載された風センサにより測定された風向及び風速を取得する。
After the
放水角再計算部32は、消火活動対象の形状と、計測データ取得部30により得られた、放水砲ロボットの位置、及び測定された風向及び風速とに基づいて、放水砲ロボット80の放水角を計算する。
The water discharge
具体的には、放水砲ロボット80が何れか一か所に部署した後、当該位置にて放水砲ロボット80搭載のGPSセンサで部署位置座標を取得し、上記放水目標位置の座標との位置関係を基に放水又は泡放射するために最適な放水砲80Aの俯仰角及び旋回角を算出する。このとき、当該角度が算出されれば当該値を放水砲ロボット80に出力し、角度が算出されなければ、再度上記部署位置候補の算出を行い、算出された位置のうち、現在の部署位置から最も近い位置へ自動的に移動する。なお、角度が算出されない場合とは、例えば部署位置に到着するまでに風向が大きく変わり目標位置へ水が届かなくなる場合である。また、角度が算出されない場合とは、自動運転の精度の問題から出力されたロボット部署位置と実際の部署位置がずれ、目標位置へ水が届かなくなる場合等である。自律移動の後、再度GPSセンサで部署位置座標を取得し、上記放水目標位置の座標との位置関係を基に放水又は泡放射するために最適な放水砲の俯仰角及び旋回角を算出する。
Specifically, after the
<消火システムの作用>
次に、本発明の実施の形態に係る消火システム100の作用について説明する。まず、火災が発生している際に、消防ロボット制御装置10によって、図4に示す消防ロボット制御処理ルーチンが実行される。
<Operation of fire extinguishing system>
Next, the operation of the
ステップS100では、火災箇所受付部21及び活動対象受付部20は、表示部16のインタフェース画面にて現場周辺の電子地図を表示すると共に、複数の環境情報(風向風速や、飛行型偵察ロボット60又は走行型偵察ロボット70で撮影した現場写真、火災箇所、燃えている燃料種)を表示する。操作者は、上記複数の環境情報を基に、火災箇所、消火活動対象(石油タンク、防油堤、施設)や活動内容(泡消火活動、消火活動、冷却活動等)の指定をインタフェース画面にて行う。
In step S100, the fire
ステップS102では、放水目標計算部22は、指定された内容に応じて、当該内容を実施するにあたり最適な放水目標位置を算出する。
In step S102, the water discharge
ステップS106では、部署位置候補計算部24は、活動対象の位置に対して風上側であり、火災箇所の位置に対して風上側であり、かつ構内道路内であり、かつ放水砲ロボット80の耐輻射熱性能値以下となる場所であり、かつ放水の有効射程内となる場所を、部署位置候補として計算する。
In step S106, the department position
そして、ステップS108では、部署位置選択受付部26は、計算された部署位置候補を、インタフェース画面に表示する。ステップS110において、操作者は、環境情報を参考に、インタフェース画面上に表示された複数の部署位置候補から実際に放水砲ロボット80が部署する位置を一か所選択する。これにより、部署位置選択受付部26は、選択された部署位置を受け付ける。
Then, in step S108, the department position
ステップS112において、ロボット制御部28は、上記ステップS110の選択結果に応じて、放水砲ロボット80に対して指令を送信する。これにより、放水砲ロボット80が、選択された部署位置まで移動する。
In step S112, the
ステップS114において、放水砲ロボット80は、実際に放水砲ロボット80が部署した位置と、部署位置の風向風速とを計測して、消防ロボット制御装置10へ送信し、計測データ取得部30は、実際に放水砲ロボット80が部署した位置と放水目標位置との位置関係、及び部署位置の風向風速を含む計測データを取得する。ステップS116では、放水角再計算部32は、計測された放水目標位置との位置関係、及び風向風速に基づいて、放水角を再計算する。
In step S114, the
上記ステップS116は、図5に示す処理ルーチンによって実現される。 The step S116 is realized by the processing routine shown in FIG.
ステップS120では、放水砲ロボット80の部署位置と放水目標位置を結ぶ水平距離x=L及び、油面高さy=hfの算出を行う。
In step S120, the horizontal distance x = L connecting the department position of the
ステップS122では、上記式(3)に対してx=L(L>0)を代入して得られるf(L)を、俯仰角θ=20°〜80°まで1°毎に算出する。なお、ここで得られたf(L)は、放水砲ロボット80からx方向にLだけ離れた場所(放水目標位置)における放水軌跡のy方向高さとなる。したがって、油面高さy=hfと最も近い数値を示すf(L)に該当する俯仰角が、最適な俯仰角となる。なお、最適な俯仰角が2通り以上算出された場合は、最も低い俯仰角を採用する。ただし算出された俯仰角においては、放水がタンク壁面にあたり放水目標位置へ水が届かない条件である可能性がある。したがって算出では、上記式(3)に対してx=L−D/2を代入して得られる解f(L−D/2)を同時に算出し、以下の式を満たす俯仰角範囲のみを算出対象とする。なお同式中のHは放水対象高さ、hmは余裕幅である。またhmはプログラム上の変数として任意に変更可能とするが、初期値は1[m]と設定しておく。
In step S122, f (L) obtained by substituting x = L (L> 0) for the above equation (3) is calculated every 1 ° from the depression / elevation angle θ = 20 ° to 80 °. The f (L) obtained here is the height of the water discharge locus in the y direction at a place (water discharge target position) separated by L in the x direction from the
(4)
(4)
ステップS124では、放水目標位置と放水砲ロボット80の部署位置を結ぶ直線を基準として、放水砲ロボット80の部署方向の相対角度βを算出する。なおβは放水対象物と放水砲ロボット80を結ぶ直線を、放水砲ロボット80から見て、左側をプラス、右側をマイナスと定義して算出する。ただしβについて、放水砲ロボット80の部署向きが出力されない場合は算出できないため、この場合は放水砲ロボット80が放水目標位置に正対しているもの(β=0)と仮定し、以降の計算を行うものとする。
In step S124, the relative angle β of the
ステップS126では、風による放水軌跡のズレを補正するための補正角度γを算出する。算出においては、上記ステップS122で得られた俯仰角及び風速に対応する放水軌跡式y=f(x)において、y=0となる解(10<x)のうち最小解xLを算出する。 In step S126, the correction angle γ for correcting the deviation of the water discharge locus due to the wind is calculated. In the calculation, the minimum solution x L out of the solutions (10 <x) at which y = 0 is calculated in the water discharge locus equation y = f (x) corresponding to the depression / elevation angle and the wind speed obtained in step S122.
ここで得られた解xLは、当該条件下における放水砲ロボットから着水点までの水平方向距離となる。したがってγは、xLを用いて以下の式から算出される。 The solution x L obtained here is the horizontal distance from the water cannon robot to the landing point under the conditions. Therefore, γ is calculated from the following formula using x L.
(5)
(5)
なお、上記式において、Kは風速によるz方向着水点増減係数、αは放水砲ロボット80と放水目標位置を結ぶ直線と風向の相対角度である。ここで、風速によるz方向増減係数Kは、俯仰角及び風速の組み合わせ毎に予め定められている。
In the above equation, K is the coefficient of increase / decrease in the water landing point in the z direction depending on the wind speed, and α is the relative angle between the straight line connecting the
ここでγは−90°〜+90°の範囲で算出されるが、放水砲ロボット80と放水目標位置を結ぶ直線を基準(0°)とし、放水砲ロボット80に対して左側をプラス、右側をマイナスとする。参考として、補正角度β及び補正角度γのイメージを図6に示す。
Here, γ is calculated in the range of −90 ° to + 90 °, but the straight line connecting the
ステップS128では、放水砲80Aの旋回角ζを、部署向きに対する補正角度βと風向を考慮した補正角度γの和として算出する。なお同式の通り、放水砲ロボット80の部署方向が出力されない場合(β=0)は、算出されたγがそのまま旋回角ζとして出力されることとなる。
In step S128, the turning angle ζ of the
(6)
(6)
ステップS130では、上記ステップS122で算出された俯仰角及び上記ステップS128で算出された旋回角を含む指令を、放水砲ロボット80に対して送信し、処理ルーチンを終了する。
In step S130, a command including the depression / elevation angle calculated in step S122 and the turning angle calculated in step S128 is transmitted to the
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る消火システムによれば、火災箇所における火災現象を数値計算し、火災箇所の位置に対して風上側であり、かつ活動対象の位置に対して風上側であり、かつ構内道路内であり、かつ放水砲ロボットの耐輻射熱性能値以下となる場所であり、かつ放水の有効射程内となる場所を、放水砲ロボットの部署位置候補として計算することにより、リアルタイムで放水砲ロボットの部署位置を適切に計算することができる。 As described above, according to the fire extinguishing system according to the embodiment of the present invention, the fire phenomenon at the fire location is numerically calculated, and the fire phenomenon is on the wind side with respect to the position of the fire location and with respect to the position of the activity target. Calculate the location on the wind side, on the premises road, below the radiation heat resistance performance value of the water cannon robot, and within the effective range of the water cannon as a department position candidate for the water cannon robot. Therefore, the department position of the water cannon robot can be appropriately calculated in real time.
また、消防隊員は、消火活動を遠方の安全な場所から実施することが可能となり、大規模・特殊な災害に対する消火活動の安全性が向上する。また、本実施の形態に係る消防ロボット制御装置では種々の火災状況を素早くシミュレーション可能であり、より精度の高い防災計画を実現できる。 In addition, firefighters will be able to carry out fire extinguishing activities from a distant and safe place, improving the safety of fire extinguishing activities against large-scale and special disasters. In addition, the fire-fighting robot control device according to the present embodiment can quickly simulate various fire situations, and can realize a more accurate disaster prevention plan.
<変形例>
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
<Modification example>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications are possible without departing from the gist of the present invention.
例えば、上記の実施の形態では、石油コンビナート等の大規模・特殊な災害時に対応する消火システムを例に説明したが、これに限定されるものではなく、一般火災や原子力施設における冷却水損失等の有事にも対応可能である。 For example, in the above embodiment, a fire extinguishing system for large-scale and special disasters such as an oil complex has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and cooling water loss in general fires and nuclear facilities, etc. It is also possible to respond to an emergency.
また、普通泡放水砲、或いは大容量泡放水砲などの防災資機材の配置計画や、各種防災計画等にも有用である。 It is also useful for arranging disaster prevention materials and equipment such as ordinary foam water cannons or large-capacity foam water cannons, and for various disaster prevention plans.
また、電子地図は日本全国をカバーしており、各自治体消防が保有する消防車両等に対しても、本発明を適用してもよい。これにより、火災に対して消火活動をどこから実施すればよいか等、効果的な消火活動が可能となる。 In addition, the electronic map covers the whole of Japan, and the present invention may be applied to fire-fighting vehicles and the like owned by each local government fire department. As a result, effective fire extinguishing activities such as where to carry out fire extinguishing activities against a fire become possible.
10 消防ロボット制御装置
15 入力部
16 表示部
20 活動対象受付部
21 火災箇所受付部
22 放水目標計算部
24 部署位置候補計算部
26 部署位置選択受付部
28 ロボット制御部
30 計測データ取得部
30 測定データ取得部
32 放水角再計算部
60 飛行型偵察ロボット
70 走行型偵察ロボット
80 放水砲ロボット
80A 放水砲
100 消火システム
10 Fire-fighting
Claims (7)
データの入力画面を表示部に表示すると共に、入力部によって指定された火災箇所又は活動対象又は活動内容を受け付けることで、前記火災箇所における火災現象を数値計算するためのデータを取得するデータ取得部と、
前記データ取得部によって取得したデータ、及び構内道路を表す電子地図に基づいて、前記火災箇所における火災現象を数値計算し、前記火災箇所の位置に対して風上側であり、かつ前記活動対象の位置に対して風上側であり、かつ前記構内道路内であり、かつ前記放水砲ロボットの耐輻射熱性能値以下となる場所であり、かつ放水の有効射程内となる場所を、前記放水砲ロボットの部署位置候補として計算する状況解析部と、
を含むロボット部署位置計算装置。 It is a robot department position calculation device that calculates the department position candidates of the water cannon robot.
Data acquisition unit that acquires data for numerically calculating the fire phenomenon at the fire location by displaying the data input screen on the display unit and accepting the fire location or activity target or activity content specified by the input unit. When,
Based on the data acquired by the data acquisition unit and the electronic map showing the road on the premises, the fire phenomenon at the fire location is numerically calculated, and the position of the activity target is on the wind side with respect to the position of the fire location. The department of the water cannon robot is a place that is on the wind side with respect to the wind, is in the road on the premises, is equal to or less than the radiation heat resistance performance value of the water cannon robot, and is within the effective range of water discharge. Situation analysis unit that calculates as a position candidate,
Robot department position calculator including.
前記データ取得部によって取得したデータに含まれる、前記火災箇所の形状、前記火災箇所に貯蔵されている燃料の種類、前記火災箇所と前記放水砲ロボットとの位置関係、及び前記電子地図に基づいて、前記放水砲ロボットにおける輻射受熱量を計算し、
前記放水砲ロボットの部署位置が前記構内道路内に制限されるように、前記電子地図上に制限を付与した上で、前記計算された輻射受熱量と、測定された風向とに基づいて、前記放水砲ロボットの耐輻射熱性能値以下となる部署位置候補であって、前記火災箇所の位置に対して風上側の部署位置候補を計算し、
放水軌跡と、前記火災箇所の形状と、前記火災箇所に貯蔵されている燃料の貯蔵量とに基づいて、放水角を決定し、
前記放水角と測定された風速と前記風向と前記放水軌跡とに基づいて、放水の有効射程内となる部署位置を計算し、
前記火災箇所の位置に対して風上側であり、かつ前記活動対象の位置に対して風上側であり、かつ前記構内道路内であり、かつ前記放水砲ロボットの耐輻射熱性能値以下となる場所であり、かつ前記放水の有効射程内となる場所として、前記部署位置候補を計算する請求項1又は2記載のロボット部署位置計算装置。 The situation analysis unit
Based on the shape of the fire location, the type of fuel stored in the fire location, the positional relationship between the fire location and the water cannon robot, and the electronic map included in the data acquired by the data acquisition unit. , Calculate the amount of radiant heat received by the water cannon robot,
Based on the calculated amount of radiant heat received and the measured wind direction, the electronic map is restricted so that the department position of the water cannon robot is restricted to the inside of the premises road. It is a department position candidate that is equal to or less than the radiant heat resistance performance value of the water cannon robot, and the department position candidate on the wind side with respect to the position of the fire location is calculated.
The water discharge angle is determined based on the water discharge trajectory, the shape of the fire location, and the amount of fuel stored in the fire location.
Based on the water discharge angle, the measured wind speed, the wind direction, and the water discharge locus, the position of the department within the effective range of the water discharge is calculated.
At a location that is windward with respect to the position of the fire location, is windward with respect to the position of the activity target, is within the premises road, and is equal to or less than the radiant heat resistance performance value of the water cannon robot. The robot department position calculation device according to claim 1 or 2, wherein the robot department position candidate is calculated as a place that exists and is within the effective range of the water discharge.
前記複数の部署位置候補の各々を、前記部署位置余裕度と共に前記表示部に表示させる請求項1〜請求項3の何れか1項記載のロボット部署位置計算装置。 When a plurality of department position candidates are calculated, the situation analysis unit calculates the department position margin for each of the plurality of department position candidates.
The robot department position calculation device according to any one of claims 1 to 3, wherein each of the plurality of department position candidates is displayed on the display unit together with the department position margin.
前記状況解析部は、前記複数の部署位置候補の各々について、前記エリアの大きさ、放水の水源位置までの距離、風向と放水方向との関係、又は前記放水砲ロボットにおける輻射受熱量に応じた前記部署位置余裕度を、前記部署位置余裕度として計算する請求項4記載のロボット部署位置計算装置。 The department position candidate is an area where the department of the water cannon robot is possible.
The situation analysis unit responded to each of the plurality of department position candidates according to the size of the area, the distance to the water source position of the water discharge, the relationship between the wind direction and the water discharge direction, or the amount of radiant heat received by the water cannon robot. The robot department position calculation device according to claim 4, wherein the department position margin is calculated as the department position margin.
前記選択された前記部署位置候補へ前記放水砲ロボットを移動させる指令を出力するロボット制御部と、
前記選択された前記部署位置候補へ前記放水砲ロボットが移動した後、前記火災箇所の形状と、前記火災箇所の燃料貯蔵量とから計算される放水目標位置と前記放水砲ロボットの位置との間の位置関係、及び測定された風向及び風速に基づいて、前記放水砲ロボットの放水角を計算する放水角計算部と、
を更に含む請求項1〜請求項5の何れか1項記載のロボット部署位置計算装置。 A department position selection receiving unit that displays each of the calculated department position candidates on the display unit and accepts the department position candidate selected by the input unit.
A robot control unit that outputs a command to move the water cannon robot to the selected department position candidate, and
After the water cannon robot moves to the selected department position candidate, between the water cannon target position calculated from the shape of the fire location and the fuel storage amount of the fire location and the position of the water cannon robot. A water discharge angle calculation unit that calculates the water discharge angle of the water cannon robot based on the positional relationship of the water cannon robot and the measured wind direction and speed.
The robot department position calculation device according to any one of claims 1 to 5, further comprising.
コンピュータを、
データの入力画面を表示部に表示すると共に、入力部によって指定された火災箇所又は活動対象又は活動内容を受け付けることで、前記活動対象における火災現象を数値計算するためのデータを取得するデータ取得部、及び
前記データ取得部によって取得したデータ、及び構内道路を表す電子地図に基づいて、前記活動対象における火災現象を数値計算し、前記火災箇所の位置に対して風上側であり、かつ前記活動対象の位置に対して風上側であり、かつ前記構内道路内であり、かつ前記放水砲ロボットの耐輻射熱性能値以下となる場所であり、かつ放水の有効射程内となる場所を、前記放水砲ロボットの部署位置候補として計算する状況解析部
として機能させるためのロボット部署位置計算プログラム。 A robot department position calculation program for calculating department position candidates for water cannon robots.
Computer,
Data acquisition unit that acquires data for numerically calculating the fire phenomenon in the activity target by displaying the data input screen on the display unit and accepting the fire location or activity target or activity content specified by the input unit. , And based on the data acquired by the data acquisition unit and the electronic map representing the premises road, the fire phenomenon in the activity target is numerically calculated, and the fire phenomenon is on the wind side with respect to the position of the fire location and the activity target. A place that is on the wind side with respect to the position of, is in the premises road, is less than or equal to the radiant heat resistance performance value of the water cannon robot, and is within the effective range of water discharge, is the water cannon robot. Robot department position calculation program to function as a situation analysis department that calculates as a department position candidate.
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