CN106178356B - 高层建筑消防外部介入全覆盖智能机器人灭火救援系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高层建筑消防外部介入全覆盖智能机器人灭火救援系统，主要是解决高层或超高层建筑着火时，因为着火楼层高度过高，楼内灭火设施失效或发生外部火灾或外立面火灾垂直蔓延，无法采取外部介入灭火和救援的问题。本发明能实现两相邻单元机器人所喷出的两股消防水柱同时到达建筑物外立面、屋内、室内适当可视部位任意着火点；本发明能实现两相邻单元机器人手臂联接，联接后的手臂可形成一条上拱横梁，上拱横梁形成的同时，设于机器人手臂上的可伸缩式救援索具，可自动下垂伸出，通过救援索具可对任一楼层被困人员进行施救，也可将消防员输送到任一楼层，通过机器人执行器上设置的灭火栓口介入楼内深处灭火和救援。

Description

高层建筑消防外部介入全覆盖智能机器人灭火救援系统

技术领域

本发明涉及智能机器人系统技术领域，更具体的涉及一种高层建筑消防外部介入全覆盖智能机器人灭火救援系统。

背景技术

高层建筑尤其是建筑高度超过100层以上的超高度建筑的消防灭火及消防救援一直以来都是一个世界性难题，目前一台价值几千万元人民币的消防车最高喷水灭火高度及救援高度只能达到100余米，世界现有成型消防设备及消防车对100余米以上高层建筑的灭火及救援是无能为力的，且高层建筑着火漫延速度快，待消防车及其它灭火救援设备到达现场，火势往往达到失去控制阶段，所以说现在的高层建筑消防尤其是超高层建筑消防没有做到外部介入全覆盖消防。高层建筑尤其是超高层建筑存在极大的消防安全隐患，亟待一种高层建筑消防外部介入全覆盖灭火救援设备问世。

发明内容

本发明实施例提供的一种高层建筑消防外部介入全覆盖智能机器人灭火救援系统，用以解决现有技术中高层建筑消防尤其是超高层建筑消防没有做到外部介入全覆盖消防的问题。

本发明实施例提供的一种高层建筑消防外部介入全覆盖智能机器人灭火救援系统，包括控制计算机、建筑物主体、固联支架、多个空心立柱、供水管路一、顶部环管，其特征在于，所述建筑物主体顶部设有底座，所述底座上面设有水箱，建筑物主体下面设有水池，所述水池与所述水箱之间通过供水管路一连接；所述空心立柱通过固联支架与建筑物主体连接，空心立柱中轴向与其固联的供水管路二的上端与顶部环管连接，在供水管路二上设有多个快速接头插座，空心立柱自上而下沿轴向开有通槽，通槽内安装有导轨，所述导轨内安装有滑块，空心立柱上设有机器人单元一，所述机器人单元一与控制计算机电信号连接，机器人单元一包括有机器人、伺服电机和齿轮、齿条以及快接插头，所述滑块下连接有机器人，滑块上连接有齿轮，所述齿轮与齿条连接，齿条与伺服电机连接。

较佳地，所述机器人包括：臂一、臂二以及执行器，所述臂二一端与滑块连接，另一端与臂一连接；所述臂一另一端与执行器活动连接，臂一上设有手腕旋转器，所述臂一、臂二以及执行器上均设有救援索具。

较佳地，所述执行器上分别设有视觉传感器、连接插件、灭火栓头以及电磁阀；所述视觉传感器和电磁阀均与控制计算机电连接，视觉传感器用于把信息反馈给控制计算机，控制计算机用于控制电磁阀打开，从而使得水流从灭火栓头喷出。

较佳地，所述空心立柱上还设有一对机器人单元二和机器人单元三；机器人单元二和机器人单元三通过连接插件连接。

较佳地，所述控制计算机上设有学习示教器、机器人遥控器、信号源、通讯器、控制器一、传送器、控制器二、信号备用接口、打印设备接口、模拟器接口以及事故数据记录仪；学习示教器与控制计算机电信号连接，学习示教器通过学习，把信息反馈到控制计算机，控制计算机可以更好的控制机器人单元；机器人遥控器通过电连接控制计算机，用于更加方便的控制机器人单元；信号源可以将火灾报警信号反馈到控制计算机，控制计算机控制机器人单元进行灭火；控制器一通过控制计算机分别与水泵、电磁阀一以及电磁阀二电信号连接，启动控制器一，水泵随之运作，电磁阀一和电磁阀二打开，从而使水流注入水箱；传送器用于将视觉传感器信号反馈给控制计算机；控制器二控制机器人单元上的连接插件，可以使相邻两个机器人单元手臂连接。

本发明实施例中，本发明实施例提供的一种高层建筑消防外部介入全覆盖智能机器人灭火救援系统，能够实现智能机器人建筑物消防外部介入全覆盖报警探测、自动灭火救援一体化；灭火救援机器人具有示款学习功能，以便更好履行各种繁杂灭火及救援动作；能由人现场及远程遥控智能灭火救援机器人进行消防灭火及救援；智能机器人建筑物消防外部介入灭火及救援不受建筑高度的限制，实现消防灭火救援全建筑可视暴露部分全覆盖无死角喷水灭火。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的高层建筑消防外部介入全覆盖智能机器人灭火救援系统示意图；

图2为本发明实施例提供的控制关系示意图；

图3为本发明实施例提供的A-A截面示意图；

图4为本发明实施例提供的机器人手臂示意图；

附图标记说明：1、控制计算机；2、远程控制端；3、学习示教器；4、机器人遥控器；5、信号源；6、通讯器；7、控制器一；8、传送器；9、控制器二；10、可伸缩救援索具；11、连接插件；12、视觉传感器；13、电磁阀；14、灭火栓头；15、手腕伺服控制器；16、手腕旋转伺服控制器；17、手臂伺服控制器一；18、手臂伺服控制器二；19、伺服控制器一；20、电动直线执行器；21、伺服控制器二；22、信号备用接口；23、打印设备接口；24、模拟器接口；25、事故数据记录仪；26、建筑物主体；27、空心立柱；28、固联支架；29、供水管路一；30、机器人单元一；31、单向阀；32、顶部环管；33、底座；34、水箱；35、电磁阀一；36、水泵接合器；37、电磁阀二；38、水泵；39、水池；40、供水管路二；41、导轨；42、滑块；43、机器人；44、齿条；45、伺服电机和齿轮；46、快速接头；47、快速接头插座；48、执行器；49、机器人单元二；50、机器人单元三；51、手腕旋转器；52、臂一；53、臂二。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。如图1所示，本发明实施例提供的一种高层建筑消防外部介入全覆盖智能机器人灭火救援系统，包括包括控制计算机1、建筑物主体26、固联支架28、多个空心立柱27、供水管路一29、顶部环管32，所述建筑物主体26顶部设有底座33，所述底座33上面设有水箱34，建筑物主体26下面设有水池39，所述水池39与所述水箱34之间通过供水管路一29连接；所述空心立柱27通过固联支架28与建筑物主体26连接，空心立柱27中轴向与其固联的供水管路二40的上端与顶部环管32连接，在供水管路二40上设有多个快速接头插座47，空心立柱27自上而下沿轴向开有通槽，通槽内安装有导轨41，所述导轨41内安装有滑块42，空心立柱27上设有机器人单元一30，所述机器人单元一30与控制计算机1电信号连接，机器人单元一30包括有机器人43、伺服电机及齿轮45、齿条44以及快接插头46，所述滑块42下连接有机器人43，滑块42上连接有齿轮45，所述齿轮45与齿条44连接，齿条44与伺服电机连接。本发明高层建筑物主体外立面自下至上布置有多根空心柱体，空心柱体的外壳与建筑物主体通过它们之间的固联支架联接在一起，空心柱体内沿柱臂轴向布置有供水管路和控制线路，空心柱体内从上到下沿柱臂轴向还开有通槽，通槽内安装有导轨，在导轨上安装有滑块，滑块上安装有伺服电机和齿轮，齿轮与空心立柱上的轴向齿条啮合，形成传动关系，当伺服电机带动齿轮转动时，滑块就会沿着空心立柱轴向上下移动。滑块上还安装有灭火救援机器人，机器人手臂前端执行器上布置有视觉传感器、连接插件、带电磁阀的灭火栓头以及喷水电磁阀。当机器人手臂中的柔性耐压管路中注入消防水时，打开电磁阀，且关闭灭火栓头电磁阀，则消防水流将从机器人执行器喷口射出；当关闭电磁阀，打开灭火栓头电磁阀，则消防水流能进入与其对接的消防水龙带。在本发明中，当水泵两端电磁阀开启时，启动水泵并开启电磁阀将水注入屋顶水箱，当屋顶水箱充满水后，水箱内置电子水位计发出信号，程序将关闭电磁阀，并关闭水泵。屋顶水箱底部接有出水管，通过单向阀向供水管路二供水，供水管路二与顶部环管联通。当建筑物遇到火情需要喷水灭火时，屋顶水箱通过供水管路二向灭火机器人提供初期灭火系统用水，与此同时消防泵启动，向供水管路二中注入消防用水，同时屋顶水箱供水电磁阀关闭。本发明中涉及到的建筑物楼内部分的供水系统，也可以利用建筑物本身即有的室内消防水系统，只需对其进行加强供水能力设计，通过管路将室内与室外管路分高区、低区分别联通，通过控制计算机与室内即有的消防报警设备联网，实现联防联控。本实用消防机器人也可结合日常消防演练对建筑物外立面进行保洁清洗，这对于高度几百米的超高层建筑来说，能起到安全、高效、经济的作用。若在北方寒冷地区根据需要对室外供水管路应包裹一层保温层或加装电伴热保温设施。在工程实践中在滑块运动承载平台上安装有上下运动方向的电磁制动装置，随时使承载平台在断电的情况下，保持安全状态。

进一步地，学习示教器3与控制计算机1电信号连接，学习示教器3通过学习，把信息反馈到控制计算机1，控制计算机1可以更好的控制机器人单元；机器人遥控器4通过电连接控制计算机1，用于更加方便的控制机器人单元；信号源5可以将火灾报警信号反馈到控制计算机1，控制计算机1控制机器人单元进行灭火；通讯器6是控制计算机1与室内火灾报警主机及消防联动设备和联网联控通讯功能；控制器一7通过控制计算机1分别与水泵38、电磁阀一35以及电磁阀二37电信号连接，启动控制器一7，水泵38随之运作，电磁阀一35和电磁阀二37打开，从而使水流注入水箱34；传送器8用于将视觉传感器12信号反馈给控制计算机1；控制器二9控制机器人单元上的连接插件11，可以使相邻两个机器人单元手臂连接；电动直线执行器20控制供水管路与快速接头连接；伺服控制器二21控制机器人运动承载平台上下运动；信号备用接口22与控制计算机1电连接，这样就可以接入其它声音、图像信号；打印设备接口23可以接入打印记录设备；模拟器接口24可以输入或者输出其它数字和模拟量；事故数据记录仪25可以将现场事故信息转化成数字信号存入控制计算机1中。

进一步地，所述两个相邻机器人单元二49和机器人单元三50能通过机器人43手臂前端执行器48上安装的连接插件11和视觉传感器12实现机器人单元二49和机器人单元三50两者之间手臂连接，使两个相邻机器人43间由联接手臂组成一条上拱横梁，该横梁可沿建筑物26外面随着滑块上下移动，机器人43手臂所设置的可伸缩救援索具10可按指令自动下垂，承载被救和施救人员，从而达到救援功能。

进一步地，所述臂一52上设有手腕伺服控制器15、手腕旋转伺服控制器16，所述臂一52与臂二53连接处设有手臂伺服控制器一17，所述臂二53上还设有手臂伺服控制器二18和回转伺服控制器19。

进一步地，所述控制计算机1还设有远程控制端2，通过无线传送，远程控制端2可以更加方便的操控机器人43实施救援。

进一步地，所述机器人单元一30、机器人单元二49以及机器人单元三50安装在滑块42上，滑块42上还安装有伺服电机及齿轮45，齿轮45通过与空心立柱27上的轴向齿条44啮合传动，从而使滑块42沿导轨41顺着空心立柱27轴向上下移动。

进一步地，所述滑块42上设有快速接头46和电动直线执行器20，在滑块42按指令运动到快速接头46与安装在供水管路二40上的快速接头插座47对准时，电动直线执行器20推动快速接头46与快速接头插座47完成对接。

进一步地，滑块42内置有旋转接头，旋转接头一端与快速接头46联接，另一端与机器人43手臂中的耐压柔性水管路相接，当快速接头46与快速接头插座47完成对接，机器人43手臂前端执行器48在电磁阀13和灭火栓头控制下，喷出水流。

进一步地，所述供水管路一29还连接有水泵结合器36，当建筑物着火时可由此接口接入其它消防水源，如消防车的水源，或室外消防水池的水源等。

综上所述，本发明实施例提供的一种高层建筑消防外部介入全覆盖智能机器人灭火救援系统，能够实现智能机器人建筑物消防外部介入全覆盖报警探测、自动灭火救援一体化；灭火救援机器人具有示款学习功能，以便更好履行各种繁杂灭火及救援动作；能由人现场及远程遥控智能灭火救援机器人进行消防灭火及救援；智能机器人建筑物消防外部介入灭火及救援不受建筑高度的限制，实现消防灭火救援全建筑可视暴露部分全覆盖无死角喷水灭火。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.高层建筑消防外部介入全覆盖智能机器人灭火救援系统，包括控制计算机(1)、建筑物主体(26)、固联支架(28)、多个空心立柱(27)、供水管路一(29)、顶部环管(32)，其特征在于，所述建筑物主体(26)顶部设有底座(33)，所述底座(33)上面设有水箱(34)，建筑物主体(26)下面设有水池(39)，所述水池(39)与所述水箱(34)之间通过供水管路一(29)连接；所述空心立柱(27)通过固联支架(28)与建筑物主体(26)连接，空心立柱(27)中轴向与其固联的供水管路二(40)的上端与顶部环管(32)连接，在供水管路二(40)上设有多个快速接头插座(47)，空心立柱(27)自上而下沿轴向开有通槽，通槽内安装有导轨(41)，所述导轨(41)内安装有滑块(42)，空心立柱(27)上设有机器人单元一(30)，所述机器人单元一(30)与控制计算机(1)电信号连接，机器人单元一(30)包括有机器人(43)、伺服电机和齿轮(45)、齿条(44)以及快接插头(46)，所述滑块(42)下连接有机器人(43)，滑块(42)上连接有齿轮(45)，所述齿轮(45)与齿条(44)连接，齿条(44)与伺服电机连接。

2.如权利要求1所述的高层建筑消防外部介入全覆盖智能机器人灭火救援系统，其特征在于，所述机器人(43)包括：臂一(52)、臂二(53)以及执行器(48)，所述臂二(53)一端与滑块(42)连接，另一端与臂一(52)连接；所述臂一(52)另一端与执行器(48)活动连接，臂一(52)上设有手腕旋转器(51)，所述臂一(52)、臂二(53)以及执行器(48)上均设有救援索具(10)。

3.如权利要求2所述的高层建筑消防外部介入全覆盖智能机器人灭火救援系统，其特征在于，所述执行器(48)上分别设有视觉传感器(12)、连接插件(11)、灭火栓头(14)以及电磁阀(13)；所述视觉传感器(12)和电磁阀(13)均与控制计算机(1)电连接，视觉传感器(12)用于把信息反馈给控制计算机(1)，控制计算机(1)用于控制电磁阀(13)打开，从而使得水流从灭火栓头(14)喷出。

4.如权利要求3所述的高层建筑消防外部介入全覆盖智能机器人灭火救援系统，其特征在于，所述空心立柱(27)上还设有一对机器人单元二(49)和机器人单元三(50)；机器人单元二(49)和机器人单元三(50)通过连接插件(11)连接。

5.如权利要求1所述的高层建筑消防外部介入全覆盖智能机器人灭火救援系统，其特征在于，所述控制计算机(1)上设有学习示教器(3)、机器人遥控器(4)、信号源(5)、通讯器(6)、控制器一(7)、传送器(8)、控制器二(9)、信号备用接口(22)、打印设备接口(23)、模拟器接口(24)以及事故数据记录仪(25)；学习示教器(3)与控制计算机(1)电信号连接，学习示教器(3)通过学习，把信息反馈到控制计算机(1)，控制计算机(1)可以更好的控制机器人单元；机器人遥控器(4)通过电连接控制计算机(1)，用于更加方便的控制机器人单元；信号源(5)可以将火灾报警信号反馈到控制计算机(1)，控制计算机(1)控制机器人单元进行灭火；控制器一(7)通过控制计算机(1)分别与水泵(38)、电磁阀一(35)以及电磁阀二(37)电信号连接，启动控制器一(7)，水泵(38)随之运作，电磁阀一(35)和电磁阀二(37)打开，从而使水流注入水箱(34)；传送器(8)用于将视觉传感器(12)信号反馈给控制计算机(1)；控制器二(9)控制机器人单元上的连接插件(11)，可以使相邻两个机器人单元手臂连接。