CN105799928B - 一种基于无人飞行器的消防灭火装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于无人飞行器的消防灭火装置，属于消防灭火技术领域。本发明包括机架、飞行提升机构、灭火弹固定机构和灭火弹释放机构；机架包括机臂、固定架和脚架，机架沿其机体伸出机臂，机体下部设置有固定架和脚架；飞行提升机构的电机控制螺旋桨以不同转速旋转，螺旋桨的外围设置有保护罩；灭火弹固定机构的抱箍与固定架相连共同固定灭火弹；灭火弹释放机构的第一销钉插入灭火弹的瓶口，电磁铁单元控制第一销钉拔出实现灭火弹的释放。本发明不仅能够在城市高层建筑、森林等复杂火场消防中起到很好的监测作用，低成本高效率地准确定位火场信息，同时能够达到快速灭火的目的，并能灵活获取被困人员信息，便于普及应用。

Description

一种基于无人飞行器的消防灭火装置
技术领域
本发明涉及消防灭火技术领域，更具体地说，涉及一种基于无人飞行器的消防灭火装置。
背景技术
火灾是世界上多发性灾害中发生频率最高的一种灾害，我国每年发生火灾约万起，给国家和人民的生命财产造成了巨大的损失。尤其随着国家经济的迅速发展，人员密集、结构复杂的高层建筑逐渐增多。而高层建筑的性质和一般的建筑火灾不同，具有火势蔓延快、群众疏散困难、火灾扑救难度大等特点。但是，与高层建筑的发展相比，现有的消防应急救援装备能力严重失衡。此外，我国森林资源较为贫乏，森林覆盖率约为13％左右，人均占有森林面积仅为世界平均值的1/6，但森林大火每年都有发生，如何解决森林防火、救火的问题，也是林业工作的重中之重。
国内采用无人机技术消防灭火已经走向实际应用阶段，无人机灭火技术代替了传统的灭火技术，使一些现有的灭火设备不能够解决的难题得到了相应的解决。但现有的无人机灭火技术在应用上仍有其局限性。如中国专利号ZL201520729314.5，授权公告日为：2016年2月24日，发明创造名称为：一种灭火无人机持续供水装置；该申请案将内齿轮设置在控制平台的底端，电机安装在汽车的驾驶室的顶端，外齿轮与内齿轮相啮合，增压泵设置在无人机主体的内部，总水管的上端安装在增压泵上，总水管的下端与分水管连接，喷头设置在分水管上，定位系统和控制模块均设置在无人机主体的内部，烟雾传感器和温度传感器均设置在无人机主体的底部，探测头安装在无人机主体的前端。无人机主体设置在水箱的顶端，水泵设置在水箱的内部。该申请案中汽车上的水箱中的水由进水管持续不断的向无人机供水进行灭火，无需无人机反复的起降装载灭火水，减轻了无人机自身的重量。但该申请案无人机通过进水管与汽车水箱相连，不仅存在进水管易缠绕的问题，同时，进水管的存在也极大的限制了无人机的灵活飞行，其在飞行距离、飞行高度、飞行过程中空间位置变换等方面均受到了很大程度的限制。
又如中国专利号201120251555.5，授权公告日为2012年3月21日，发明创造名称为：一种消防监测用垂直起降小型无人机；该申请案包括机身，机翼，脚架，灭火模块和图像采集模块五大部分，所述的机翼和其下方的脚架各为四个，分别对称插接在机身左右两侧；所述的灭火模块和图像采集模块位于机身下部；所述的机身由控制模块电路仓，GPS接收模块仓和电池仓一体成型组接而成；所述的机翼为可旋角机翼；所述的脚架包括起落脚架和起震脚架避震器；所述的灭火模块包括灭火钢瓶、机械手臂抱夹、机械手臂油缸、灭火器压把和压把给压装置；所述的图像采集模块包括摄像设备和无线数据传输装置。该申请案针对城市高层建筑消防，可以准确定位火场信息，达到防灾减灾的效果。但该申请案结构复杂、制造成本高，不便于推广应用，仍需进一步改进。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明针对现有无人机灭火技术在实际应用中存在的局限性，提供了一种基于无人飞行器的消防灭火装置；本发明不仅能够在城市高层建筑、森林等复杂火场消防中起到很好的监测作用，低成本高效率地准确定位火场信息，同时能够达到快速灭火的目的，并能灵活获取被困人员信息，便于普及应用。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，包括机架、飞行提升机构、灭火弹固定机构和灭火弹释放机构；所述的机架包括机臂、固定架和脚架，机架沿其机体伸出机臂，机体下部设置有固定架和脚架；所述的飞行提升机构设置于机臂的末端，该飞行提升机构包括电子调速器、电机和螺旋桨，电子调速器的输出端连接电机，电机控制螺旋桨以不同转速旋转，螺旋桨的外围设置有保护罩；所述的灭火弹固定机构包括抱箍，该抱箍与固定架相连共同固定灭火弹；所述的灭火弹释放机构包括电磁铁单元和第一销钉，第一销钉插入灭火弹的瓶口，电磁铁单元控制第一销钉拔出实现灭火弹的释放。
作为本发明更进一步的改进，所述的机臂上挂载有传感器和探照灯。
作为本发明更进一步的改进，所述机臂上挂载的传感器为温度传感器、有毒有害气体传感器、可燃气体传感器和烟雾浓度传感器中的一种或多种。
作为本发明更进一步的改进，所述机臂上挂载的传感器至少有一个为温度传感器，剩余传感器为有毒有害气体传感器、可燃气体传感器和烟雾浓度传感器中的一种或多种。
作为本发明更进一步的改进，无人飞行器还包括搜救机构，所述的搜救机构包括扩音器、生命探测仪、摄像装置，扩音器挂载于两相邻机臂之间，生命探测仪固定于固定架上，所述的摄像装置共设置有2个，分布于无人飞行器的两侧，单个摄像装置的摄像头在180°范围内旋转。
作为本发明更进一步的改进，所述无人飞行器的两侧固定相同个数的灭火弹，且单侧固定1～3个灭火弹；单个灭火弹单独配备一个灭火弹释放机构，该灭火弹释放机构的电磁铁单元固定于固定架上，且电磁铁单元的推拉杆通过第一金属链与第一销钉相连。
作为本发明更进一步的改进，抱箍的上下两端均设置有快换轨道，该快换轨道能够沿着抱箍的垂直方向拉出。
作为本发明更进一步的改进，所述快换轨道的一端或两端设置有轨道限位件，该轨道限位件包括第二金属链和第二销钉，第二金属链的一端与固定架相连，第二金属链的另一端连接第二销钉，第二销钉穿过快换轨道，并插入固定架对应开设的孔中，实现快换轨道的固定。
作为本发明更进一步的改进，所述无人飞行器的底部还设置有减震装置。
作为本发明更进一步的改进，所述的减震装置包括阻尼器、减震支架和滑轮，减震支架为弓形结构，该减震支架设置于脚架的两侧并与脚架活动连接，且减震支架通过阻尼器与固定架相连，所述的滑轮设置于减震支架的两端。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，为城市高层建筑、森林或高危险性化工品等复杂火场发生火灾时，提供无人机平台上发射灭火弹的救援方式，利用无人机机动灵活的特性，实现快速、高效迟滞火焰蔓延的目的；
(2)本发明的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，其在机臂上挂载有传感器和探照灯，且还设置了扩音器、生命探测仪、摄像装置等搜救装置，探照灯能够为地面提供稳定的光照支持，可靠锁定待拍摄区域，保证摄像装置可以提供稳定、清晰的画面传回地面指挥部，为夜间消防监测、准确定位火场信息提供双重保障；同时，生命探测仪能够寻找生命迹象，通过扩音器则能够实时传达信息给消防员或待营救人员，大大提高了灭火和搜救效率；
(3)本发明的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，其使用的传感器为温度传感器、有毒有害气体传感器、可燃气体传感器和烟雾浓度传感器中的一种或多种，能够通过无人飞行器进入火场，快速采集火场第一手资料，供地面消防人员对火势及火场内部情况进行分析，避免了消防人员盲目进入火场，对其生命财产安全造成威胁；
(4)本发明的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，其机臂上挂载的传感器至少有一个为温度传感器，通过温度传感器采集的信息，能够帮助地面指挥部控制无人飞行器处在火源上端的安全高度，防止进入火灾区，因无人飞行器飞行高度得不到控制，温度过高对整个无人飞行器内部原件造成破坏；
(5)本发明的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，其抱箍的上下两端均设置有快换轨道，在“时间即是生命”的消防救援现场，能够通过快换轨道实现灭火弹的快速装卸，为无人飞行器投入灭火作业节省了时间，增加了救援的及时性；
(6)本发明的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，在其脚架两侧活动连接了带有滚轮的减震支架，并通过阻尼器将减震支架与固定架连接，该减震装置不仅结构简单、制造成本低，且在一些复杂地形也能够有效的起到无人飞行器起落减震的效果，很好的保护了无人飞行器上搭载的各部件，提高了无人飞行器的使用安全性和寿命。
附图说明
图1为本发明的一种基于无人飞行器的消防灭火装置的结构示意图；
图2为本发明中快换轨道的装配示意图。
示意图中的标号说明：
11、保护罩；12、机臂；21、传感器；22、探照灯；23、扩音器；24、生命探测仪；3、摄像装置；41、固定架；42、脚架；51、阻尼器；52、减震支架；53、滑轮；61、快换轨道；62、抱箍；63、灭火弹；71、电磁铁单元；72、推拉杆；73、第一金属链；74、第一销钉；81、第二金属链；82、第二销钉。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
参看图1，本实施例的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，包括机架、飞行提升机构、灭火弹固定机构和灭火弹释放机构。所述机架沿其机体伸出四只机臂12，四只机臂12围绕机体等间隔设置，能够保证无人机飞行的稳定性。机体下部设置有固定架41和脚架42，在固定架41的内部设置有包括控制电路模块、GPS接收模块和电池等的机身控制仓。
所述的飞行提升机构设置于四只机臂12的末端，该飞行提升机构包括电子调速器、电机和螺旋桨，机臂12的末端设置电机座，电机安装于电机座上，电子调速器的输出端连接电机，电机控制螺旋桨以不同转速旋转，螺旋桨的外围还设置有保护罩11，保护罩11保证了无人机在环境复杂地区的飞行安全性，可以隔绝外部热浪，保护螺旋桨不产生高温变形，同时保护罩11也可保证即使出现无人机撞上障碍物等情况，螺旋桨也不易因受损而失去动力，导致无人机坠落。
所述的灭火弹固定机构包括抱箍62，该抱箍62与固定架41相连共同固定灭火弹63。基于无人飞行器的飞行稳定性，要求无人飞行器的两侧固定相同个数的灭火弹63。同时，基于最大限度发挥无人飞行器的灭火效率的目的，设计单侧抱箍62固定多个灭火弹63，具体到本实施例设计单侧抱箍62固定2个灭火弹63。
本实施例还为每个灭火弹63单独配备了一个灭火弹释放机构，单独配备灭火弹释放机构，相对于多个灭火弹63同时受一个机构控制，无疑能够大大增加救援的灵活性。所述的灭火弹释放机构包括电磁铁单元71、第一金属链73和第一销钉74，电磁铁单元71固定于固定架41上，且电磁铁单元71的推拉杆72通过第一金属链73与第一销钉74相连，第一销钉74插入灭火弹63的瓶口，通过电磁铁单元71的转换可以实现第一销钉74从灭火弹63瓶口的瞬间脱出，由于灭火弹63内部压力远大于外部压力，从而实现灭火弹63内部灭火介质的快速喷出，达到灭火目的。
本实施例的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，为城市高层建筑、森林或高危险性化工品等复杂火场发生火灾时，提供无人机平台上发射灭火弹的救援方式，利用无人机机动灵活的特性，实现快速、高效迟滞火焰蔓延的目的。
实施例2
本实施例的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，基本同实施例1，其改进之处在于：本实施例还设置了搜救机构，所述的搜救机构包括扩音器23、生命探测仪24、摄像装置3，扩音器23挂载于两相邻机臂12之间，生命探测仪24固定于固定架41上，所述的摄像装置3共设置有2个，分布于无人飞行器的两侧，单个摄像装置3的摄像头在180°范围内旋转。同时，本实施例还在四只机臂12上均挂载了传感器21和探照灯22。四只机臂12上挂载的传感器21分别为2个有毒有害气体传感器、1个可燃气体传感器和1个烟雾浓度传感器，通过挂载上述传感器能够在火灾现场，通过派遣无人飞行器进入火场的方式，快速采集火场的有毒有害气体种类、浓度，可燃气体浓度和烟雾浓度的第一手资料，供地面消防人员对火势及火场内部情况进行分析，避免了消防人员盲目进入火场，对其生命财产安全造成威胁。所述的探照灯22采用大功率LED节能灯，其上加装有插片式散热铝片，如此，探照灯22可以长时间工作，不用担心因灯体过热导致故障，探照灯22使用寿命延长。在夜间出现险情时，探照灯能够为地面提供稳定的光照支持，可靠锁定待拍摄区域，保证摄像装置可以提供稳定、清晰的画面传回地面指挥部，为夜间消防监测、准确定位火场信息提供双重保障。生命探测仪24能够寻找生命迹象，通过扩音器23则能够实时传达信息给消防员或待营救人员，给待营救人员能够获救的信心，同时也可指导待营救人员配合营救，以增加营救的有效性。
实施例3
本实施例的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，基本同实施例2，其不同之处在于，本实施例在两对称机臂12上挂载了温度传感器，通过温度传感器采集的信息，帮助地面指挥部控制无人飞行器处在火源上端的安全高度，防止进入火灾区，因无人飞行器飞行高度得不到控制，温度过高对整个无人飞行器内部原件造成破坏。
实施例1～3所述的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，在实际使用中，通过摄像装置3快速定位灭火点，并圈出灭火弹63最佳作用区域，随后，地面指挥人员通过控制电磁铁单元71的转换实现灭火弹63内部灭火介质的快速喷出，可先行释放1～2个灭火弹63，视灭火效果再确定后两个灭火弹63的释放位置和时机。
实施例4
本实施例的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，基本同实施例3，其改进之处在于：本实施例在抱箍62的上下两端均设置了快换轨道61，该快换轨道61能够沿着抱箍62的垂直方向拉出，且在快换轨道61的尾端设置了轨道限位件，参看图2，该轨道限位件包括第二金属链81和第二销钉82，第二金属链81的一端与固定架41相连，第二金属链81的另一端连接第二销钉82，第二销钉82穿过快换轨道61，并插入固定架41对应开设的孔中，实现快换轨道61的固定。在“时间即是生命”的消防救援现场，消防人员能够通过拔出第二销钉82，快速拉出快换轨道61，进而将快换轨道61之间装夹的已使用灭火弹63快速卸下换上新灭火弹63，为无人飞行器投入灭火作业节省了时间，增加了救援的及时性。
实施例5
本实施例的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，基本同实施例4，其改进之处在于：本实施例在无人飞行器的底部还设置了减震装置，该减震装置包括阻尼器51、减震支架52和滑轮53，减震支架52为弓形结构，该减震支架52设置于脚架42的两侧并与脚架42活动连接，且减震支架52通过阻尼器51与固定架41相连，所述的滑轮53设置于减震支架52的两端。本实施例的减震装置不仅结构简单、制造成本低，且在一些复杂地形也能够有效的起到无人飞行器起落减震的效果，很好的保护了无人飞行器上搭载的各部件，提高了无人飞行器的使用安全性和寿命。
实施例6
本实施例的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，基本同实施例2，其不同之处在于：本实施例设计单侧抱箍62固定1个灭火弹63，四只机臂12上挂载的传感器21分别为2个可燃气体传感器和2个烟雾浓度传感器。
实施例7
本实施例的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，基本同实施例4，其不同之处在于：本实施例设计单侧抱箍62固定3个灭火弹63，且在快换轨道61的两端均设置了轨道限位件。
实施例1～7所述的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，不仅能够在城市高层建筑、森林等复杂火场消防中起到很好的监测作用，低成本高效率地准确定位火场信息，同时能够达到快速灭火的目的，并能灵活获取被困人员信息，便于普及应用。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于无人飞行器的消防灭火装置，包括机架和飞行提升机构，其特征在于：还包括灭火弹固定机构和灭火弹释放机构；所述的机架包括机臂(12)、固定架(41)和脚架(42)，机架沿其机体伸出机臂(12)，机体下部设置有固定架(41)和脚架(42)；所述的飞行提升机构设置于机臂(12)的末端，该飞行提升机构包括电子调速器、电机和螺旋桨，电子调速器的输出端连接电机，电机控制螺旋桨以不同转速旋转，螺旋桨的外围设置有保护罩(11)；所述的灭火弹固定机构包括抱箍(62)，该抱箍(62)与固定架(41)相连共同固定灭火弹(63)；所述的灭火弹释放机构包括电磁铁单元(71)和第一销钉(74)，第一销钉(74)插入灭火弹(63)的瓶口，电磁铁单元(71)控制第一销钉(74)拔出实现灭火弹(63)的释放；所述无人飞行器的两侧固定相同个数的灭火弹(63)，且单侧固定1～3个灭火弹(63)；单个灭火弹(63)单独配备一个灭火弹释放机构，该灭火弹释放机构的电磁铁单元(71)固定于固定架(41)上，且电磁铁单元(71)的推拉杆(72)通过第一金属链(73)与第一销钉(74)相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，其特征在于：所述的机臂(12)上挂载有传感器(21)和探照灯(22)。
3.根据权利要求2所述的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，其特征在于：所述机臂(12)上挂载的传感器(21)为温度传感器、有毒有害气体传感器、可燃气体传感器和烟雾浓度传感器中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，其特征在于：所述机臂(12)上挂载的传感器(21)至少有一个为温度传感器，剩余传感器(21)为有毒有害气体传感器、可燃气体传感器和烟雾浓度传感器中的一种或多种。
5.根据权利要求1～4任一项所述的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，其特征在于：无人飞行器还包括搜救机构，所述的搜救机构包括扩音器(23)、生命探测仪(24)、摄像装置(3)，扩音器(23)挂载于两相邻机臂(12)之间，生命探测仪(24)固定于固定架(41)上，所述的摄像装置(3)共设置有2个，分布于无人飞行器的两侧，单个摄像装置(3)的摄像头在180°范围内旋转。
6.根据权利要求5所述的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，其特征在于：抱箍(62)的上下两端均设置有快换轨道(61)，该快换轨道(61)能够沿着抱箍(62)的垂直方向拉出。
7.根据权利要求6所述的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，其特征在于：所述快换轨道(61)的一端或两端设置有轨道限位件，该轨道限位件包括第二金属链(81)和第二销钉(82)，第二金属链(81)的一端与固定架(41)相连，第二金属链(81)的另一端连接第二销钉(82)，第二销钉(82)穿过快换轨道(61)，并插入固定架(41)对应开设的孔中，实现快换轨道(61)的固定。
8.根据权利要求7所述的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，其特征在于：所述无人飞行器的底部还设置有减震装置。
9.根据权利要求8所述的一种基于无人飞行器的消防灭火装置，其特征在于：所述的减震装置包括阻尼器(51)、减震支架(52)和滑轮(53)，减震支架(52)为弓形结构，该减震支架(52)设置于脚架(42)的两侧并与脚架(42)活动连接，且减震支架(52)通过阻尼器(51)与固定架(41)相连，所述的滑轮(53)设置于减震支架(52)的两端。
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