本發(fā)明屬于消防機器人，具體涉及一種基于多介質(zhì)的消防機器人內(nèi)循環(huán)溫度控制系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、消防滅火的環(huán)境要求日益苛刻，高溫環(huán)境是機器人控制系統(tǒng)維持正常運轉(zhuǎn)的最大挑戰(zhàn)。一般，在保證性能的前提下，控制系統(tǒng)的元件一般選擇功耗低、發(fā)熱量小的類型。如果器件發(fā)熱量大，會導(dǎo)致整個控制系統(tǒng)的癱瘓，因此耐高溫成為加強消防機器人控制性能和作業(yè)表現(xiàn)的重要功能。目前現(xiàn)有消防機器人的散熱方法主要有兩種方案，一種是被動隔熱，一種是主動散熱。被動隔熱依靠消防機器人的隔熱技術(shù)隔絕消防機器人關(guān)鍵部位與外部高溫環(huán)境的熱交換，但是由于現(xiàn)有的隔熱技術(shù)有限，往往無法完全隔絕外部熱量的傳遞，從而導(dǎo)致消防機器人內(nèi)部過熱從而導(dǎo)致消防機器人高溫作業(yè)環(huán)境下系統(tǒng)功能失效。主動散熱可以有效的避免熱量聚集在消防機器人內(nèi)部，從而為消防機器人的高溫作業(yè)提供堅實的保障。目前主流的主動散熱方法主要分為三種，一種是采取以空氣為介質(zhì)的風冷散熱，第二種是以外部噴淋的方式對消防機器人關(guān)鍵部位噴淋散熱，第三種則是以水為介質(zhì)內(nèi)部水循環(huán)散熱。

2、目前針對消防機器人散熱保護，主要是外部涂覆熱防護材料的同時配置隔熱材料將消防機器人隔絕外部高溫環(huán)境，少量消防機器人配置了外部噴淋散熱技術(shù)或者內(nèi)部管路循環(huán)散熱。但是對于消防機器人結(jié)合風冷散熱和內(nèi)部循環(huán)散熱的方式執(zhí)行雙散熱的方式的方法很少有提及，導(dǎo)致消防機器人耐高溫性能不佳，消防機器人在高溫環(huán)境下的持續(xù)工作面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。。

3、申請?zhí)朿n202111426911.7的專利提供一種耐高溫外殼固接在車架上，罩在消防機器人外部，耐高溫外殼為夾層結(jié)構(gòu)，內(nèi)部充滿水，設(shè)有與內(nèi)部連通的進水管路，耐高溫外殼上設(shè)有與內(nèi)部連通的噴嘴。實現(xiàn)消防救援機器人能夠在溫度較高的火災(zāi)現(xiàn)場耐高溫。消防水炮與水箱連接，水箱設(shè)有進水口，進水口位于車架后端上側(cè)。還包括防爆箱與耐高溫外殼，防爆箱固接在車架上，所有電氣件均設(shè)置在防爆箱內(nèi)。該發(fā)明降溫效果較好，但是防爆殼夾層設(shè)計較為復(fù)雜，并且機器人內(nèi)部設(shè)有噴嘴，實際應(yīng)用中還應(yīng)考慮設(shè)備的防水性能。

4、申請?zhí)朿n202320360547.7的專利公開了一種耐高溫的消防機器人，消防機器人控制系統(tǒng)在機器人側(cè)面罩殼內(nèi)，罩殼外涂覆防高溫材料，內(nèi)部夾層有隔熱棉，機殼的側(cè)面設(shè)有噴淋單元，噴淋設(shè)施主要用于側(cè)面滅火和減少外部熱輻射帶來的車體高溫，保護車體側(cè)面的控制系統(tǒng)，但是由于該方法沒有針對車體內(nèi)部散熱，無法有效地減緩控制系統(tǒng)的溫度上升，長時間高溫環(huán)境下工作對于控制系統(tǒng)不利。

5、申請?zhí)朿n202221836588.0的專利公開了一種耐高溫靈活調(diào)節(jié)的消防機器人，方法中消防機器人機體的頂部設(shè)有儲水箱，且儲水箱通過供水組件連通集水管，集水管位于消防機器人機體的內(nèi)腔中部，消防機器人機體的內(nèi)腔兩側(cè)安裝有固定座，固定座上設(shè)有滑動連接的滑動板，且滑動板的下表面設(shè)有噴頭，噴頭通過連通管與集水管連通，消防機器人機體的兩側(cè)面開設(shè)有四組與滑動板相匹配的槽口，可實現(xiàn)在高溫環(huán)境下實現(xiàn)對移動輪的水冷，避免高溫環(huán)境下使消防機器人行走輪失效。但該方法仍然針對外部輻射保護消防機器人的行走輪，對于內(nèi)部溫度控制效果有限，且散熱模式單一。

6、申請?zhí)朿n?202021608118.x的專利公開了安裝穩(wěn)定性強的消防機器人用防火降溫裝置，包括底座與降溫機構(gòu)，降溫機構(gòu)包括水箱，水箱位于底座頂端，水箱一端固定連接有第二入水管，水箱頂端表面設(shè)置有控制中心，另一端固定連接有噴頭；通過設(shè)計降溫機構(gòu)，在機器人長期處于高溫現(xiàn)場作業(yè)，導(dǎo)致機身嚴重發(fā)熱時，可以通過本機構(gòu)來使機器人機身溫度下降，并維持這一溫度，不會出現(xiàn)因機身過燙而導(dǎo)致機器人出現(xiàn)故障等情況。該方法可以針對消防機器人外部熱輻射有較好的防護效果，但是忽略了機器人內(nèi)部自身發(fā)熱的情況，長時間的工作容易導(dǎo)致機器人內(nèi)部熱量無法有效散出。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、解決的技術(shù)問題：現(xiàn)有技術(shù)的缺點是在實際應(yīng)用場景中，被動隔熱的方式只能減少外部火源的熱輻射，無法對消防機器人內(nèi)部有效降溫。主動散熱的過程中，由于風冷散熱在熱量聚集嚴重或外部環(huán)境溫度不適合風冷散熱時難以達到降溫的目的。同時對于噴淋散熱的降溫方法，雖然噴淋散熱能夠快速降低表面溫度，但是由于噴淋降溫無法直接和機器人內(nèi)部關(guān)鍵部位進行熱交換，所以在消防機器人內(nèi)部溫度過高時無法快速有效將熱量傳導(dǎo)出去。針對前述問題，本發(fā)明公開了一種基于多介質(zhì)的消防機器人內(nèi)循環(huán)溫度控制系統(tǒng)和方法。

2、技術(shù)方案：

3、一種基于多介質(zhì)的消防機器人內(nèi)循環(huán)溫度控制系統(tǒng)，所述消防機器人內(nèi)循環(huán)溫度控制系統(tǒng)包括前部水箱、盤管水箱、尾部水箱、電機散熱風扇、液壓油散熱風扇、減壓閥、冷凝器、制冷機、多個溫度傳感器、第一兩位三通電磁閥s1、第二兩位三通電磁閥s2、第三兩位三通電磁閥s3、第四兩位三通電磁閥s4、第五兩位三通電磁閥s、第六兩位三通電磁閥s6和溫度控制器；

4、所述多個溫度傳感器分布安裝在消防機器人內(nèi)部，對消防機器人內(nèi)部各個結(jié)構(gòu)模塊進行溫度采集；

5、所述電機散熱風扇安裝在電機和電機控制器處，所述液壓油散熱風扇安裝在液壓泵處；

6、所述第一兩位三通電磁閥s1、第三兩位三通電磁閥s3和第五兩位三通電磁閥s5為兩進一出的電磁閥，第二兩位三通電磁閥s2、第四兩位三通電磁閥s4和第六兩位三通電磁閥s6為一進兩出的電磁閥；

7、所述前部水箱的第一出水口通過第三過濾器r3與第五兩位三通電磁閥s5的其中一個進口連接，第五兩位三通電磁閥s5的出口依次經(jīng)過電機和電機控制器處的第一水冷模塊以及液壓泵處的第一水冷模塊連接至第六兩位三通電磁閥s6的其中一個進口，第六兩位三通電磁閥s6的出口與前部水箱的第一進水口連接；

8、所述前部水箱的第二出水口通過第二過濾器r2連接至第三兩位三通電磁閥s3的其中一個進口，第三兩位三通電磁閥s3的出口依次通過工控柜和前置攝像頭處的水管連接至冷凝器的進口；冷凝器的出口連接至第四兩位三通電磁閥s4的其中一個進口連接，第四兩位三通電磁閥s4的出口與前部水箱的第二進水口連接；

9、所述減壓閥的一端與外部消防水源連接，另一端通過第一過濾器r1連接至第三兩位三通電磁閥s3和第五兩位三通電磁閥s5的另一個進口；

10、所述盤管水箱的出水口與第一兩位三通電磁閥s1的其中一個進口連接，第一兩位三通電磁閥s1的出口通過電池處的水管與尾部水箱的其中一個進水口連接，尾部水箱的出水口與制冷機的進水口連接，制冷機的出水口連接至第一兩位三通電磁閥s1的另一個進口；所述尾部水箱的另一個進水口通過兩位兩通電磁閥v1與外部消防水源連接；所述尾部水箱的出水口經(jīng)過尾部攝像頭處的水管連接至第二兩位三通電磁閥s2的其中一個進水口，第二兩位三通電磁閥s2的兩個出水口分別連接至制冷機和盤管水箱；

11、所述溫度控制器分別與電機散熱風扇、液壓油散熱風扇、減壓閥、多個溫度傳感器、第一兩位三通電磁閥s1、第二兩位三通電磁閥s2、第三兩位三通電磁閥s3、第四兩位三通電磁閥s4、第五兩位三通電磁閥s、第六兩位三通電磁閥s6連接；所述溫度控制器根據(jù)多個溫度傳感器傳回的消防機器人內(nèi)部各個結(jié)構(gòu)模塊的實際溫度值，通過調(diào)節(jié)電機散熱風扇、液壓油散熱風扇、減壓閥、多個溫度傳感器、第一兩位三通電磁閥s1、第二兩位三通電磁閥s2、第三兩位三通電磁閥s3、第四兩位三通電磁閥s4、第五兩位三通電磁閥s、第六兩位三通電磁閥s6的工作狀態(tài)，采用預(yù)設(shè)降溫策略對各個結(jié)構(gòu)模塊進行降溫。

12、進一步地，所述第一水冷模塊包括相互交換熱量的第一水管和第二水管；

13、所述第一水管的進水口與第五兩位三通電磁閥s5的出口連接，第一水管的出水口連接至第二水冷模塊；

14、所述第二水管的出水口一方面依次通過電機控制器和電機處的水管連接至第七兩位三通電磁閥s7的其中一個進水口，另一方面連接至第七兩位三通電磁閥s7的另一個進水口；所述第七兩位三通電磁閥s7的出水口連接至冷卻水箱和第二水管的進水口；

15、所述冷卻水箱內(nèi)裝有冷卻液。

16、進一步地，所述第二水冷模塊包括相互交換熱量的第三水管和第四水管；

17、所述第三水管的進水口與第一水冷模塊連接，出水口與第六兩位三通電磁閥s6連接；所述第四水管的進水口通過液壓泵處的水管連接至第四水管的出水口。

18、進一步地，所述第一過濾器r1采用過濾精度為6目的濾網(wǎng)。

19、進一步地，當消防機器人整車上高壓電后，所述溫度控制器開啟第七兩位三通電磁閥s7，采用冷卻水箱中的冷卻液對電機和電機控制器進行降溫；同時，實時采集電機和電機控制器的實際溫度值，當電機的實際溫度值超過第一電機溫度閾值但未達到第二電機溫度閾值，或者電機控制器的實際溫度值超過第一電機控制器溫度閾值但未達到第二電機控制器溫度閾值，開啟電機風扇，并根據(jù)電機和電機控制器的實際溫度值線性調(diào)節(jié)電機風扇的轉(zhuǎn)速；當電機和電機控制器中任意一個的實際溫度值超過第二電機溫度閾值或者第二電機控制器溫度閾值時，開啟第五兩位三通電磁閥s5和第六兩位三通電磁閥s6，采用前部水箱中的冰水混合物對第一水冷模塊和第二水冷模塊進行降溫。

20、進一步地，所述溫度控制器實時采集液壓油的溫度，當液壓油溫度達到第一液壓油閾值但未達到第二液壓油閾值時，開啟液壓油散熱風扇，當液壓油溫度超過第二液壓油閾值時，開啟第五兩位三通電磁閥s5和第六兩位三通電磁閥s6，采用前部水箱中的冰水混合物對第一水冷模塊和第二水冷模塊進行降溫。

21、進一步地，所述溫度控制器實時采集冰水混合物的溫度，如果冰水混合物溫度超過混合物溫度閾值，開啟減壓閥、第三兩位三通電磁閥s3和第四兩位三通電磁閥s4，采用外部消防水對冰水混合物進行降溫。

22、進一步地，當消防機器人整車上高壓電后，所述溫度控制器實時采集前置攝像頭和尾部攝像頭的圖像，如果未識別到火焰圖像，所述溫度控制器開啟第一兩位三通電磁閥s1，采用尾部水箱和制冷機對電池進行降溫；否則，所述溫度控制器開啟第二兩位三通電磁閥s2，采用盤管水箱內(nèi)的冰水混合物對制冷機內(nèi)部的循環(huán)水和尾部攝像頭進行降溫。

23、進一步地，當消防機器人整車上高壓電后，所述溫度控制器實時采集前置攝像頭和尾部攝像頭的圖像，如果識別到火焰圖像，開啟第三兩位三通電磁閥s3和第四兩位三通電磁閥s4，對工控柜和前置攝像頭進行降溫。

24、本發(fā)明公開了一種基于多介質(zhì)的消防機器人內(nèi)循環(huán)溫度控制方法，所述消防機器人內(nèi)循環(huán)溫度控制方法包括以下步驟：

25、當消防機器人整車上高壓電后，開啟第七兩位三通電磁閥s7，采用冷卻水箱中的冷卻液對電機和電機控制器進行降溫；同時，實時采集電機和電機控制器的實際溫度值，當電機的實際溫度值超過第一電機溫度閾值但未達到第二電機溫度閾值，或者電機控制器的實際溫度值超過第一電機控制器溫度閾值但未達到第二電機控制器溫度閾值，開啟電機風扇，并根據(jù)電機和電機控制器的實際溫度值線性調(diào)節(jié)電機風扇的轉(zhuǎn)速；當電機和電機控制器中任意一個的實際溫度值超過第二電機溫度閾值或者第二電機控制器溫度閾值時，開啟第五兩位三通電磁閥s5和第六兩位三通電磁閥s6，采用前部水箱中的冰水混合物對第一水冷模塊和第二水冷模塊進行降溫；

26、對前置攝像頭和尾部攝像頭的圖像進行識別，如果沒有識別到火焰圖像，開啟第一兩位三通電磁閥s1，采用尾部水箱和制冷機對電池進行降溫，同時開啟第三兩位三通電磁閥s3和第四兩位三通電磁閥s4，對工控柜和前置攝像頭進行降溫；當識別到火焰圖像，開啟第二兩位三通電磁閥s2，采用盤管水箱內(nèi)的冰水混合物對制冷機內(nèi)部的循環(huán)水和尾部攝像頭進行降溫，同時開啟第三兩位三通電磁閥s3和第四兩位三通電磁閥s4，對工控柜和前置攝像頭進行降溫；

27、實時采集液壓油的溫度，當液壓油溫度達到第一液壓油閾值但未達到第二液壓油閾值時，開啟液壓油散熱風扇，當液壓油溫度超過第二液壓油閾值時，開啟第五兩位三通電磁閥s5和第六兩位三通電磁閥s6，采用前部水箱中的冰水混合物對第一水冷模塊和第二水冷模塊進行降溫；

28、實時采集冰水混合物的溫度，如果冰水混合物溫度超過混合物溫度閾值，開啟減壓閥、第三兩位三通電磁閥s3和第四兩位三通電磁閥s4，采用外部消防水對冰水混合物進行降溫。

29、有益效果：

30、本發(fā)明的基于多介質(zhì)的消防機器人內(nèi)循環(huán)溫度控制系統(tǒng)和方法，通過在消防機器人內(nèi)部設(shè)定多個關(guān)鍵部位溫度傳感器的同時，設(shè)定不同的溫度閾值，根據(jù)不同的溫度閾值結(jié)合風冷散熱和內(nèi)部冰水混合物散熱以及借用消防水散熱的方式實現(xiàn)多方式應(yīng)對多工況的消防機器人內(nèi)部循環(huán)散熱的功能。本發(fā)明為消防機器人的控制系統(tǒng)的性能提供堅實的保障，同時加強了消防機器人高溫環(huán)境下的作業(yè)性能。