本发明涉及一种多巡逻机器人的调度方法和系统，用于多巡逻机器人管理调度系统，主要包括建立基于目标区域的地图数据、三维数据以及属性数据的空间数据库；建立巡逻机器人数据库和敏感信息数据库；在目标区域部署巡逻机器人；对巡逻机器人进行全局路径规划；巡逻机器人对目标区域进行监测是否发生突发事件；根据监测到的突发事件，巡逻机器人发送报警信号至控制室；最终，根据报警信号，对巡逻机器人进行合理调度，并在三维GIS系统中发布。本发明的基于三维GIS的调度方法，实现对巡逻机器人多角度、全方位、立体化的管理与调度，最终实现实时、动态对目标区域进行有效、及时的监控。
多巡逻机器人的调度方法和系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种基于三维GIS的多巡逻机器人的调度方法和系统。【背景技术】
[0002] 近年来，随着我国日益增多且不断壮大的物流、交通枢纽等对安保力量的需要，在机场、车站、会展中心、超级市场以及物流仓库等一系列的大型人流、物流场所，机器人正作为一支特殊力量参与到上述场所的巡逻安保工作中，并且呈现逐渐增多的趋势。
[0003] 巡逻机器人作为服务机器人的一个新研究方向，是集环境感知、路线规划、动态决策、行为控制及报警装置于一体的多功能综合系统，采用巡逻机器人可实行定时、定点监控或不间断流动巡逻安保，巡逻机器人具有广阔的应用前景，已受到国内外的重视。
[0004] 中国专利CN201010601679.1“保安巡逻机器人系统及其控制方法”中公开了一种基于机器人、无线网络、GPRS网络以及中央控制的保安巡逻机器人系统。中国专利CN 201110340119.X “巡逻机器人、预警系统以及巡逻机器人的监控方法”中公开了一种能根据异常规则筛选声音数据，对于符合异常规则的声音数据，进一步进行处理以获取声源的方位，以及基于该巡逻机器人的预警系统和采用声音监控的方法。
[0005] 但是，上述巡逻机器人系统无法实时、动态对目标区域进行监控，也不能直观的把握突发事件发生时的现场情形，从而无法对巡逻机器人进行有效、及时的调度，不能满足大型人流、物流场所对巡逻机器人的安保需求。为满足物流、交通枢纽等对安保力量的实时、动态监控要求，对巡逻机器人的控制需进一步改进。【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题在于，提供一种多巡逻机器人的调度方法，可实时、动态对目标区域进行有效、及时的监控。
[0007] 为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0008] 一种多巡逻机器人的调度方法，包括以下步骤：
[0009] S100、空间数据库建立：输入目标区域的地图数据、三维数据以及属性数据，生成三维GIS系统；
[0010] S200、控制属性数据库建立：建立巡逻机器人数据库和敏感信息数据库；
[0011] S300、巡逻机器人部署：在目标区域中部署巡逻机器人，并在三维GIS系统显示巡逻机器人的分布；
[0012] S400、路径规划：基于三维GIS系统，对巡逻机器人进行全局路径规划；
[0013] S500、目标区域监测：巡逻机器人依步骤S400的路径对目标区域进行监测是否发生突发事件，如发生，执行步骤S600，否则继续执行步骤S500；
[0014] S600、异常报警：根据步骤S500监测到的突发事件，巡逻机器人发送报警信号至控制室；
[0015] S700、突发处理：根据报警信号，对巡逻机器人进行合理调度，并在三维GIS系统中发布。
[0016] 进一步地，所述在步骤S100之前还包括数据预处理，
[0017] 上述数据预处理为首先进行位置坐标变换，即对地图数据与三维数据进行坐标系统的统一；其次对数据清洗，即对地图数据与三维数据进行筛选、比对，去除重复的数据信息。
[0018] 进一步地，上述步骤S100具体包括如下步骤：
[0019] S101、导入三维模型；
[0020] S102、输入地图数据、三维数据、属性数据，并将地图数据、三维数据建立到三维模型上；
[0021] S103、对三维数据、属性数据进行匹配，建立空间数据库。
[0022] 进一步地，上述步骤S200具体包括如下步骤：
[0023] S201、建立巡逻机器人数据库，巡逻机器人数据库用于存储巡逻机器人的 属性信息；
[0024] S202、建立敏感信息数据库，敏感信息数据库包括历史突发事件数据库和重要事件数据库。
[0025] 进一步地，上述步骤S300具体包括如下步骤：
[0026] S301、在目标区域中部署巡逻机器人；
[0027] S302、通过GPS定位跟踪巡逻机器人，并在三维GIS系统中高亮显示巡逻机器人所在的位置；
[0028] S303、重点监控区域部署的巡逻机器人的密度高于目标区域除重点监控区域以外巡逻机器人的密度。
[0029] 进一步地，上述步骤S400具体包括如下步骤：
[0030] S401、缓冲区分析：以巡逻机器人所在空间位置为中心，以巡逻机器人的运动空间为半径做缓冲区，则缓冲区域内即为该巡逻机器人的可检测能力空间；
[0031] S402、标示三维GIS系统中的道路要素，并结合缓冲区分析制定全局路径规划。
[0032] 进一步地，上述步骤S400具体包括如下步骤：
[0033] S601、巡逻机器人与控制室进行数据通信；
[0034] S602、巡逻机器人采集突发事件的信息并处理后，发送报警信号至控制室；
[0035] S603、控制室通过该巡逻机器人的GPS接收器定位巡逻机器人所在的位置，并在三维GIS系统中对巡逻机器人所在位置定位并高亮显示。
[0036] 进一步地，上述步骤S700具体包括如下步骤：
[0037] S701、设定突发事件的影响范围为缓冲区，合理调度临近突发事件位置的巡逻机器人至缓冲区，加强缓冲区巡逻机器人的巡逻密度；
[0038] S702、在三维GIS系统中发布突发事件的分析结果，并结合目标区域的属性数据，为相关人员提供辅助决策方案。
[0039] 进一步地，还包括将突发事件的三维数据、属性数据存入历史突发事件数据库。
[0040] 本发明在一个实施方案中，还提供另一种多巡逻机器人的调度方法，包括以下步骤：
[0041] S100’、空间数据库建立：输入目标区域的地图数据、三维数据以及属性数据，生成三维GIS系统；
[0042] S200’、控制属性数据库建立：建立巡逻机器人数据库和敏感信息数据库；
[0043] S300’、巡逻机器人部署：在目标区域中部署巡逻机器人，并在三维GIS系统显示巡逻机器人的分布；
[0044] S400’、路径规划：基于三维GIS系统，对巡逻机器人进行全局路径规划；
[0045] S500’、目标区域监测：巡逻机器人依步骤S400’的路径对目标区域进行监测是否发生突发事件，如发生，执行步骤S600’，否则继续执行步骤S500’；
[0046] S600’、异常报警：根据步骤S500’监测到的突发事件，巡逻机器人发送报警信号至控制室；
[0047] S700’、突发处理：根据报警信号，对巡逻机器人进行合理调度，并在三维GIS系统中发布；
[0048] S800’、路径规划修正：在步骤S400’中的全局路径基础上，以突发事件影响范围为缓冲区，对巡逻机器人进行路径规划修正，重新设定全局路径规划；执行步骤S500’。
[0049] 本发明另一目的在于提供一种多巡逻机器人的调度系统，所述调度系统包括，空间数据库、属性数据库、多个巡逻机器人、路径规划模块、目标区域监测模块、异常报警模块、突发处理模块、控制室，其中，
[0050] 空间数据库：包括目标区域的地图数据、三维数据以及属性数据，以及基于上述数据生成的三维GIS系统；
[0051] 控制属性数据库：包括巡逻机器人数据库和敏感信息数据库；
[0052] 巡逻机器人：在目标区域中部署巡逻机器人，并在三维GIS系统显示巡逻机器人的分布；
[0053] 路径规划模块：基于三维GIS系统，对巡逻机器人进行全局路径规划；
[0054] 目标区域监测模块：巡逻机器人依路径规划模块的路径对目标区域进行监测是否发生突发事件；
[0055] 异常报警模块：根据目标区域监测模块监测到的突发事件，巡逻机器人发送报警信号至控制室；
[0056] 突发处理模块：根据报警信号，对巡逻机器人进行合理调度，并在三维GIS系统中发布。
[0057] 本发明的多巡逻机器人的调度方法，建立基于目标区域的地图数据、三维数据以及属性数据的空间数据库库和敏感信息数据库，在目标区域部署巡逻机器人并进行全局路径规划；根据报警信号，对巡逻机器人进行合理调度，并在三维GIS系统中发布。采用本发明的基于三维GIS的调度方法，实现对巡逻机器人多角度、全方位、立体化的管理与调度，最终实现实时、动态对目标区域进行有效、及时的监控。【附图说明】
[0058] 图1示出本发明提供的多巡逻机器人的调度方法的流程图。
[0059] 图2示出本发明提供另一的多巡逻机器人的调度方法的流程图。
[0060] 图3示出本发明一实施例的空间数据库建立的流程图。
[0061] 图4示出本发明一实施例的巡逻机器人部署的流程图。
[0062] 图5示出本发明一实施例的异常报警的流程图。【具体实施方式】
[0063] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明做进一步地详细说明。
[0064] 本发明提供的多巡逻机器人的调度方法，用于多巡逻机器人管理调度系统，主要包括建立基于目标区域的地图数据、三维数据以及属性数据的空间数据库；建立巡逻机器人数据库和敏感信息数据库；在目标区域部署巡逻机器人；对巡逻机器人进行全局路径规划；巡逻机器人对目标区域进行监测是否发生突发事件；根据监测到的突发事件，巡逻机器人发送报警信号至控制室；最终，根据报警信号，对巡逻机器人进行合理调度，并在三维GIS系统中发布。
[0065] 采用本发明技术方案提供的多巡逻机器人的调度方法，建立基于目标区域的地图数据、三维数据以及属性数据的空间数据库和敏感信息数据库，在目标区域部署巡逻机器人并进行全局路径规划；根据报警信号，对巡逻机器人进行合理调度，并在三维GIS系统中发布。本发明的基于三维GIS的调度方法，实 现对巡逻机器人多角度、全方位、立体化的管理与调度，最终实现实时、动态对目标区域进行有效、及时的监控。
[0066] 参考图1所示，本发明提供一种多巡逻机器人的调度方法，用于多巡逻机器人管理调度系统，包括以下步骤：
[0067] 步骤S100、空间数据库建立：输入目标区域的地图数据、三维数据以及属性数据，生成三维GIS系统(Geographic Information System，地理信息系统)；
[0068] 上述目标区域可以为建筑物(仓库、博物馆、会展中心、机场等)、停车场、广场等需要安保巡逻的场所。上述属性数据包括目标区域的安保等级、安全通道、建筑功用等属性。
[0069] 步骤S200、控制属性数据库建立：建立巡逻机器人数据库和敏感信息数据库；
[0070] 步骤S300、巡逻机器人部署：在目标区域中部署巡逻机器人，并在三维GIS系统显示巡逻机器人的分布；
[0071] 步骤S400、路径规划：基于三维GIS系统，对巡逻机器人进行全局路径规划；
[0072] 步骤S500、目标区域监测：巡逻机器人依步骤S400的路径对目标区域进行监测是否发生突发事件，如发生，执行步骤S600，否则继续执行步骤S500；
[0073] 步骤S600、异常报警：根据步骤S500监测到的突发事件，巡逻机器人发送报警信号至控制室；
[0074] 步骤S700、突发处理：根据报警信号，对巡逻机器人进行合理调度，并在三维GIS系统中发布。
[0075] 参考图2所示，本发明还提供另一种多巡逻机器人的调度方法，用于多巡逻机器人管理调度系统，包括以下步骤：
[0076] 步骤S100’、空间数据库建立：输入目标区域的地图数据、三维数据以及属性数据，生成三维GIS系统；
[0077] 步骤S200’、控制属性数据库建立：建立巡逻机器人数据库和敏感信息数据库；
[0078] 步骤S300’、巡逻机器人部署：在目标区域中部署巡逻机器人，并在三维 GIS系统显示巡逻机器人的分布；
[0079] 步骤S400’、路径规划：基于三维GIS系统，对巡逻机器人进行全局路径规划；
[0080] 步骤S500’、目标区域监测：巡逻机器人依步骤S400’的路径对目标区域进行监测是否发生突发事件，如发生，执行步骤S600’，否则继续执行步骤S500’；
[0081] 步骤S600’、异常报警：根据步骤S500’监测到的突发事件，巡逻机器人发送报警信号至控制室；
[0082] 步骤S700’、突发处理：根据报警信号，对巡逻机器人进行合理调度，并在三维GIS系统中发布；
[0083] 步骤S800’、路径规划修正：在步骤S400’中的全局路径基础上，以突发事件影响范围为缓冲区，对巡逻机器人进行路径规划修正，重新设定全局路径规划；执行步骤S500’。
[0084] 进一步，在本发明的一实施例，在步骤S100或S100’、空间数据库建立：输入目标区域的地图数据、三维数据以及属性数据，生成三维GIS系统之前还包括数据预处理。
[0085] 上述数据预处理为首先进行位置坐标变换，即对地图数据与三维数据进行坐标系统的统一；其次对数据清洗，即对地图数据与三维数据进行筛选、比对，去除重复的数据信息。
[0086] 参考图3所示，在本发明一优选实施例中，上述步骤S100或S100’具体包括如下步骤：
[0087] S101、导入三维模型；
[0088] S102、输入地图数据、三维数据、属性数据，并将地图数据、三维数据建立到三维模型上；
[0089] S103、对三维数据、属性数据进行匹配，建立空间数据库；
[0090] 通过设置查询、定位、旋转、缩放、漫游等附属功能，将上述附属功能搭载到空间数据库，形成三维GIS系统。
[0091] 在本发明一优选实施例中，上述步骤S200或S200’、控制属性数据库建立具体包括如下步骤：
[0092] S201、建立巡逻机器人数据库，巡逻机器人数据库用于存储巡逻机器人的属性信息；上述属性信息包括巡逻机器人的空间位置信息、名称、编号、控制器型号等；
[0093] S202、建立敏感信息数据库，敏感信息数据库包括历史突发事件数据库和重要事件数据库；
[0094] 其中，历史突发事件数据库用于存储历史突发事件的种类、级别以及发生的空间位置区域等信息，重要事件数据库用于存储在目标区域的重点监测区域的种类、级别以及发生的空间位置区域等信息。
[0095] 本发明的一实施例中，在三维GIS系统中，将上述敏感信息数据库存储的空间位置区域作为重点监控区域，并在三维GIS系统中重点监控区域的图标突出显示，突出显示内容包括重点监控区域的种类、级别等，上述突出显示可以为图标高亮、图标颜色变换、图标闪烁。
[0096] 参考图4所示，在本发明一优选实施例中，上述步骤S300或S300’具体包括如下步骤：
[0097] S301、在目标区域中部署巡逻机器人；
[0098] S302、通过GPS定位跟踪巡逻机器人，并在三维GIS系统中高亮显示巡逻机器人所在的位置；
[0099] S303、重点监控区域部署的巡逻机器人的密度高于目标区域除重点监控区域以外巡逻机器人的密度；
[0100] 本发明一实施方式中，上述巡逻机器人包括控制子系统、报警子系统、感知子系统、通讯子系统、以及移动机构；该控制子系统输出控制指令，使巡逻机器人通过移动机构运动进而在目标区域执行巡逻任务；感知子系统将采集到的信号分析处理后发送异常信息至控制子系统；控制子系统根据接收到的感知子系统发送的异常信息，启动报警子系统并通过通讯子系统将异常信息发布至控制室。
[0101] 进一步地，巡逻机器人的感知子系统包括烟雾、温度、湿度、气味、声音及热释红外传感器，上述传感器配置在巡逻机器人本体上，并通过电连接至感知子系统的感知处理单元，感知子系统用于巡逻机器人在目标区域中执行巡逻 任务时，对异常状况的感知及处理分析。此外，巡逻机器人还包括GPS接收器，该GPS接收器用于识别巡逻机器人在目标区域中的位置，GPS接收器将采集到的位置信息传递到三维GIS系统，以保证在三维GIS系统对巡逻机器人行动轨迹的动态追踪，实时高亮显示巡逻机器人在的位置。
[0102] 进一步地，对三维GIS系统进行缩放、旋转，查询巡逻机器人在目标区域中的分布情况，判断巡逻机器人分布是否合理，如合理依照S301中的部署执行巡逻任务，如不合理，对按照巡逻机器人进行调整，使得巡逻机器人在目标区域中分布均匀，且使重点监控区域内巡逻机器人的密度增加。
[0103] 在本发明一优选实施例中，上述步骤S400或S400’、路径规划具体包括如下步骤：
[0104] S401、缓冲区分析：以巡逻机器人所在空间位置为中心，以巡逻机器人的运动空间为半径做缓冲区，则缓冲区域内即为该巡逻机器人的可检测能力空间；
[0105] S402、标示三维GIS系统中的道路要素，并结合缓冲区分析制定全局路径规划，以保证所有目标区域均被覆盖到。
[0106] 在完成规划路径后，设定巡逻机器人的巡逻任务。其中，在上述巡逻机器人的可检测能力空间，是基于巡逻机器人的移动机构，测算出巡逻机器人的运动空间和活动能力；本发明中路径规划需覆盖目标区域，并在重点监控区域内巡逻机器人的密度增加。
[0107] 参考图5所示，在本发明一优选实施例中，上述步骤S600或S600’具体包括如下步骤：
[0108] 步骤S600、异常报警：根据步骤S400或S400’监测到的突发事件，巡逻机器人发送报警信号至控制室；
[0109] S601、巡逻机器人与控制室进行数据通信，具体为巡逻机器人的通讯子系统通过远程无线通讯技术与控制室之间进行数据信息的传输，上述数据信息为监控、采集到的目标区域状况信息；
[0110] S602、目标区域发生突发事件时，巡逻机器人采集突发事件的信息并处理后，发送报警信号至控制室，巡逻机器人的GPS接收器采集到位置信息通过通讯子系统传输至控制室；
[0111] S603、控制室通过该巡逻机器人的GPS接收器找到其所在的位置，并在三维GIS系统中对巡逻机器人所在位置定位并高亮显示；
[0112] 进一步，巡逻机器人还配置有摄像单元，上述摄像单元通过通讯子系统将采集到的视频信息传至控制室。
[0113] 控制室获取突发事件发生位置的监控视频及巡逻机器人的摄像单元，根据三维GIS系统的位置信息及敏感信息数据库对现场情况进行分析。
[0114] 在本发明一优选实施例中，上述步骤S700或S700’、异常报警具体包括如下步骤：
[0115] S701、设定突发事件的影响范围为缓冲区，合理调度临近突发事件位置的巡逻机器人至缓冲区，加强缓冲区巡逻机器人的巡逻密度；
[0116] 上述合理调度可以为增加巡逻机器人数量，上述增加的巡逻机器人为预留的巡逻机器人，可以为对目标区域中非敏感事件数据库所属区域中的巡逻机器人调配至突发事件区域，也可以为重新规划突发事件区域的巡逻路径或者调整突发事件区域的巡逻周期。
[0117] S702、在三维GIS系统中发布突发事件的分析结果，并结合目标区域的属性数据，为相关人员提供辅助决策方案。
[0118] 上述分析结果根据巡逻机器人的传感器采集到的信息分析突发事件的类型，如采集来自烟雾传感器，可判断突发事件为所处区域发生火情；如采集来自湿度传感器，可判断突发事件为所处区域湿度超过警戒值；如采集来自热释红外传感器，可判断突发事件为所处区域有非法入侵等。
[0119] 目标区域的属性数据，即巡逻机器人发布突发事件的位置的属性数据。本发明中上述目标区域以建筑物为例，即为建筑物的属性数据，上述属性数据包括建筑物安保等级、安全通道、建筑功用等，其中，建筑功用记录建筑物内存储的信息，如文物、易燃易爆品等。
[0120] 以下举例说明，根据分析结果，以及目标区域的属性数据，为相关人员提供辅助决策方案，如：采集来自烟雾传感器、而建筑功用记录建筑物内存储有易燃易爆品，启动火险预警方案；采集来自热释红外传感器、而建筑功用记录建筑物内存储有文物，启动安防一级戒备，并发布警情等。
[0121] 进一步，还包括将突发事件的三维数据、属性数据存入历史突发事件数据库，上述突发事件可以为历史突发事件数据库中记录的突发事件，再次发生突发事件修改原历史突发事件数据库中记录的种类、级别信息；上述突发事件还可以为未在历史突发事件数据库中记录的突发事件，发生后在历史突发事件数据库记录本次突发事件的种类、级别以及发生的空间位置区域等信息。
[0122] 本发明的多巡逻机器人的调度方法，对突发事件发布，并根据分析结果，以及目标区域的属性数据，为相关人员提供辅助决策方案，上述决策方案可应用到目标区域的应急处置、突发事件管理、多个巡逻机器人监控中；在对目标区域的突发事件分析处理，实现对突发事件的快速定位、现场信息实时监控，进而为决策管理提供支持。
[0123] 本发明还提供一多巡逻机器人的调度系统，包括空间数据库、属性数据库、多个巡逻机器人、路径规划模块、目标区域监测模块、异常报警模块、突发处理模块、控制室，其中，[0124] (1)、空间数据库：包括目标区域的地图数据、三维数据以及属性数据，以及基于上述数据生成的三维GIS系统；
[0125] (2)、控制属性数据库：包括巡逻机器人数据库和敏感信息数据库；
[0126] (3)、巡逻机器人：在目标区域中部署巡逻机器人，并在三维GIS系统显示巡逻机器人的分布；
[0127] (4)、路径规划模块：基于三维GIS系统，对巡逻机器人进行全局路径规划；
[0128] (5)、目标区域监测模块：巡逻机器人依路径规划模块的路径对目标区域进行监测是否发生突发事件；
[0129] (6)、异常报警模块：根据目标区域监测模块监测到的突发事件，巡逻机器人发送报警信号至控制室；
[0130] (7)、突发处理模块：根据报警信号，对巡逻机器人进行合理调度，并在三维GIS系统中发布。
[0131] 本发明的多巡逻机器人的调度系统还可以应用到对疫区的传染病监控及核辐射监控中。
[0132] 以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
