[发明专利]一种基于三维模型的应急管理监测方法

权利要求书

1.一种基于三维模型的应急管理监测方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤S1：准备应急管理监测系统，所述应急管理监测系统包括控制台和探测无人机（10），所述探测无人机（10）上搭载中控模块（11）、充电模块（19）和导航建图避障模块（13）、无线传输模块（18）、气体传感器（15）、红外相机（17），所述红外相机（17）、气体传感器（15）、导航建图避障模块（13）、无线传输模块（18）、充电模块（19）分别与中控模块（11）电性连接；

所述导航建图避障模块（13）对灾难现场出现的障碍物（24）进行探测，当红外相机（17）扫描到阻碍巡航路线上的物体时，将其标记为障碍物（24），第一时间作出避障处理；

所述中控模块（11）包括分析单元、存储单元和传输单元，所述分析单元将红外相机（17）测得的温度T1、气体传感器（15）测得浓度w1和存储单元存储的温度阈值T0、气体浓度阈值w0，作为控制台的输入信息，判断现场属于危险区域、救援区域还是轻度危险区域，并将判断结果传递给传输单元，所述传输单元与无线传输模块（18）有线连接，输入红外相机（17）的视频信息、中控模块（11）输出的判断结果，将其传递给无线传输模块（18）；

所述探测无人机（10）通过所述无线传输模块（18）与控制台进行信息通讯；

步骤S2：所述控制台包括三维实景建模软件管理层和三维实景建模软件引擎层，进行模型的搭建任务，所述搭建任务包括空中三角测量和模型三维重建，所述空中三角测量是立体摄影测量中，在所述三维实景建模软件管理层输入一组对目标化工工厂从不同角度拍摄的数码照片作为输入数据源，同时输入辅助数据，所述辅助数据包括摄像头的属性、照片的位置、旋转照片的角度、控制点（23）、危险温度阈值、气体浓度阈值，将所述数码照片中少量的野外控制点，在室内通过控制台进行控制点加密，求得加密点的高程和平面位置的测量方法，所述控制点（23）为遍历任务所需到达的位置；

步骤S3：所述三维实景建模软件管理层将所述搭建任务分解为基础作业并提交给三维实景建模软件引擎层，所述三维实景建模软件引擎层进行基础作业的处理进行模型三维重建，所述三维实景建模软件引擎层生成的应急管理监测模型反馈回所述三维实景建模软件管理层，再由所述三维实景建模软件管理层导出高分辨率的带有真实纹理的应急监测管理模型，完成可视化的应急管理监测模型；

步骤S4：所述探测无人机（10）采用避障建图算法进行自主导航和避障；所述红外相机（17）、气体传感器（15）采集信息，将采集到的信息同步传输到分析单元；

步骤S5：对所述应急管理监测模型进行评估，划分为危险区域、救援区域、轻度危险区域三种，并标注救援区域和生成救援路线；

步骤S6：通过引入危险区域辅助势场的人工势场算法，获得最佳三维应急救援路径；所述危险区域辅助势场的人工势场算法，指灾难现场存在三个力的势场：探测无人机（10）指向救援区域的引力势场、危险区域的斥力势场和危险区域辅助势场，所述引力势场随着救援区域与探测无人机（10）距离减小而减小；危险区域指向探测无人机（10）的斥力随探测无人机（10）与危险区域间距的减小而增大；所述危险区域辅助势场与危险区域的速度以及探测无人机（10）与危险区域的相对角度有关，将救援区域引力势场、危险区域斥力势场和危险区域辅助势场合并，探测无人机（10）的运动由引力场、斥力场和危险区域辅助势场三个势场所叠加的合力控制，从而避开危险区域，完成路径规划，具体为：

所述救援区域引力势场的函数为

其中，为引力势能；为引力增益因子；为探测无人机与危险区域之间的欧氏距离；

所述危险区域斥力势场，其危险区域速度的函数：

危险区域斥力势场函数为：

其中，为危险区域斥力势场增益调节参数，为机器人与危险区域的距离，为危险区域斥力势场影响范围；

最后构建所述危险区域辅助势场函数为：

其中，其为辅助势场随机增益调节函数；为增益调节系数，0≤≤1为随机数；为势场转换角度矩阵，为旋转角度，与无人机和危险区域的相对角度以及危险区域速度有关；

因此探测无人机10所受的合力如下：

所述探测无人机10所受的合力由救援区域引力势场、危险区域斥力势场和危险区域辅助势场组成的合势场负梯度方向计算而得；

步骤S7：所述控制台通过动画演示建筑物内的危险源和最佳救援路线。