CN106585968B - 基于低温热气溶胶灭火剂的多旋翼无人机灭火方法 - Google Patents

基于低温热气溶胶灭火剂的多旋翼无人机灭火方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于低温热气溶胶灭火剂的多旋翼无人机灭火方法，解决了高层建筑和有毒易爆区域的初期火灾施救的问题，通过遥控搭载便携热气溶胶灭火剂的微型无人机进入火场，第一时间进行精确灭火，将火灾扼杀在萌芽之中，势必会有效减少人们的生命财产损失；充分利用了多旋翼无人机和低温气溶胶灭火剂的优点，利用无人机的机动性扩大气溶胶灭火剂的应用范围，增强使用效果；智能化程度高、机动灵活、造价适中、灭火高效，可实现火灾早期远程快速灭火，便于应用推广；本发明中的灭火方法尤其适用于高层建筑、有毒有害、易燃易爆等特殊消防环境的灭火。

Description

基于低温热气溶胶灭火剂的多旋翼无人机灭火方法
技术领域
本发明属于灭火领域,具体涉及一种基于低温热气溶胶灭火剂的多旋翼无人机灭火方法。
背景技术
现如今，对高层建筑(消防车云梯不能达到的高度或区域)、易燃易爆区域、有毒有害区域、多障碍物区域的灭火，难以迅速而及时施救。
随着新型建筑材料的大量使用，建筑结构的复杂化，如今的火场环境也越来越复杂。近年来，国内因为建筑工地，建筑材料引发的火灾呈现多发趋势，给国家和人民生命财产造成了重大损失，这些火灾都存在建筑结构复杂，大型装备无法进入，消防队员推进缓慢，导致初期火灾没有得到及时控制，最后引发重大灾害。所以，现代消防需要一种可以快速展开，无视地形障碍，实现快速进入火场，实时传回火场情况，并具备一定灭火能力的智能化消防装置。
气溶胶灭火剂是一种由氧化剂、还原剂、燃烧速度控制剂和粘合剂组成的固体混合物，是近四十年发展起来的一种新型灭火剂。气溶胶产品对臭氧层不产生破坏，不产生温室效应，对环境无污染，对人体无危害，在最近十几年的工程应用中显现出优势，越来越受到消防行业、广大用户和研发部门的青睐。
气溶胶灭火剂的特点：(1)灭火效能高，适用于无人机等载重有限的情况，可以保证有较好的灭火效果。(2)无需耐压容器，气溶胶灭火剂独特的不需要耐压钢瓶的结构大大减轻了灭火装置的质量，为小型直升机的搭载提供了可能，可以提高载具的机动性。(3)应用面广，可用于扑救A型B型C型火灾，并且可以用于扑灭带电电器，适用面广，适应多种火场状况。
目前应用的热气溶胶灭火系统，大都加装有冷却降温装置，既减少了热气溶胶灭火剂的装载量，又增加了成本，一定程度上限制了热气溶胶的应用范围。
多旋翼无人机，是一种具有三个及以上旋翼轴的特殊的无人驾驶直升机，这类飞机起飞不受场地限制，而且能悬停，可长时间观察某个静止目标，为搭载气溶胶实现灭火提供了可能。
多旋翼灭火无人机具有以下优势：(1)体积小，可以穿过狭小缝隙，如通风窗等，从人员难以进入的地方进入火场；(2)无地形障碍，起飞不受限制，可以快速穿过拥挤街道，棚户区，城中村等没有消防通道的地方；(3)反应快速，无需大型设备的准备，打开时间，快速起飞，迅速了解火场内部情况并控制火势；(4)避免人员伤亡，可用于有爆炸物，有毒物，辐射物的火场，如处理厨房着火时已经被加热的煤气罐，消防官兵可在安全距离外遥控，保障人员安全。
目前国际上，各个发达国家都有相对成熟的气溶胶灭火技术，但这些国家气溶胶系统的研究方向主要是集成自动化灭火系统，与细水雾灭火系统的结合等等，对小型化机动性灭火系统的研究几乎没有，基于气溶胶的小型无人机灭火系统更处于空白阶段。
现有应用于灭火的无人机主要是固定翼的无人机，常用于在森林火灾或其他大规模火灾中投放灭火剂，目前消防上多旋翼无人机一般只是做侦查使用，尚没有一种能搭载灭火剂的针对初期火灾的多旋翼无人机，应用于高层建筑，复杂消防环境灭火。
因此，需要一种新的基于低温热气溶胶灭火剂的多旋翼无人机灭火方法以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，提供一种基于低温热气溶胶灭火剂的多旋翼无人机灭火方法。
为实现上述发明目的，本发明的显示设备安装机构可采用如下技术方案：
一种基于低温热气溶胶灭火剂的多旋翼无人机灭火方法，所述多旋翼无人机包括机架(1)、旋翼(2)、旋翼电机(3)、起落支架(4)、灭火剂固定装置(5)和灭火器喷射装置(6)，所述起落支架(4)设置在所述机架(1)的下方，所述灭火器喷射装置(6)通过所述灭火剂固定装置(5)固定在所述起落支架(4)上，包括以下步骤：
1)、利用多旋翼无人机搭载低温热气溶胶灭火剂；
2)、通过无线远程控制搭载低温热气溶胶灭火剂的多旋翼无人机进入火场；
3)、通过多旋翼无人机搭载的监控装置实时回传火场情况，并获取火灾发生的方位；
4)、远程控制多旋翼无人机到达最佳灭火位置；
5)、利用遥控无线点火器点燃并施放低温热气溶胶灭火剂，实施灭火；
6)、灭火完成后控制多旋翼无人机返回。
更进一步的，所述低温热气溶胶灭火剂包括以下质量百分比的组分：50-70份的氧化剂、5-10份可燃剂、5-10份粘合剂和15份低温调节剂。本发明应用的热气溶胶灭火剂反应温度低，喷口温度100℃～300℃区间可调，这可以省去冷却降温装置，使其更有效的搭载到微型多旋翼无人机上。
更进一步的，所述氧化剂包括以下重量组份的组分：4-5份硝酸锶和2-3份硝酸钾。
更进一步的，所述可燃剂包括以下重量组份的组分：2-5份尿素、2-5份柠檬酸钾和2-5份苯甲酸钾。
更进一步的，所述粘合剂包括以下重量组份的组分：2-6份酚醛树脂和2-6份聚乙烯醇。
更进一步的，所述低温调节剂包括以下重量组份的组分：2-6份双氰胺、1-2份六次甲基四胺、1-3份磷酸二氢铵和2-6份草酸铵。
更进一步的，所述的无人机包括无线通讯装置和摄像装置，所述摄像装置连接所述无线通讯装置。多旋翼无人机加装无线通讯装置和摄像头，将视频数据同步反馈给无人机操作员，可以把灭火范围扩展到目视看不到的地方，也可对灭火效果进行评估，查看是否复燃等。本发明中用到的无人机装有摄像头，这有利于消防人员了解复杂火场环境中的情况，协助进一步的救援工作。
更进一步的，还包括无线遥控点火器，所述无线遥控点火器设置在灭火剂喷射口处。具有可远程无线点火、无干扰、点火可靠性高(≥99％)，无喷溅残留物等特征，
更进一步的，所述无线遥控点火器包括电源、信号接收器、安全发火件和点火环。
更进一步的，所述无人机为可定点悬浮的多旋翼飞行器。可以快速起飞，无需起飞距离，可以定点悬停，适合火场环境和快速部署的要求。
有益效果：本发明的基于低温热气溶胶灭火剂的多旋翼无人机灭火方法解决了高层建筑和有毒易爆区域的初期火灾施救的问题，通过遥控搭载便携热气溶胶灭火剂的微型无人机进入火场，第一时间进行精确灭火，将火灾扼杀在萌芽之中，势必会有效减少人们的生命财产损失；充分利用了多旋翼无人机和低温气溶胶灭火剂的优点，利用无人机的机动性扩大气溶胶灭火剂的应用范围，增强使用效果；智能化程度高、机动灵活、造价适中、灭火高效，可实现火灾早期远程快速灭火，便于应用推广；本发明中的灭火方法尤其适用于高层建筑、有毒有害、易燃易爆等特殊消防环境的灭火。
附图说明
图1为本发明所涉及的搭载灭火剂的多旋翼无人机的整体结构示意图。
图1中：1、机架，2、旋翼，3、旋翼电机，4、起落支架，5、灭火剂固定装置，6、灭火剂喷射装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅是本发明的优选实施方式，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种不脱离本发明原理的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
请参阅图1所示，一种搭载低温热气溶胶灭火剂的多旋翼无人机灭火的方法，整个灭火过程可以分为六个步骤进行：
(1)多旋翼无人机搭载低温热气溶胶灭火剂；
(2)无线远程控制搭载低温热气溶胶灭火剂的多旋翼无人机进入火场；
(3)通过无人机搭载的监控装置实时回传火场情况，并获取火灾发生的方位；
(4)远程控制多旋翼无人机到达最佳灭火位置；
(5)利用遥控点火器点燃并施放低温热气溶胶灭火剂，实施精确灭火；
(6)灭火完成后控制无人机返回。
而且，所述多旋翼无人机由操作人员采用公知的无线通讯方式遥控操作，所述无人机为定点悬浮多旋翼飞行器，操作人员可通过无人机上的监控装置了解火场状况以及控制无人机进行火灾扑救工作。
而且，所述低温热气溶胶灭火剂，其质量可为50克～10000克，喷口温度为100℃～300℃区间可调，无需冷却装置。
该方法中，各个装置的用途为：
1、多旋翼无人机：无人机为定点悬浮多旋翼飞行器，主要用于搭载低温热气溶胶灭火剂和侦察火场使用。
2、热气溶胶喷射装置：喷射装置主要用于气溶胶灭火剂的释放。
3、热气溶胶灭火剂固定装置：固定装置把灭火剂系统固定在无人机起落架上。
4、无线点火器：电控点火装置利用公知的DC-DC升压(BOOST)电路升高电压，进行点火，主要用于适时遥控点燃气溶胶灭火剂。
5、操控系统：操控系统是技术人员遥控无人机执行任务的控制中心，操控系统间的通讯采用无线方式。
灭火应用实例：
本实施例所用低温热气溶胶灭火剂用模具压制成直径为25mm，高度为24mm的药柱，并用牛皮纸包装，质量约50克。
本实施例所用低温热气溶胶灭火剂的组成成分，按质量百分数计，配方为
本实施例所用灭火剂喷射装置为内部倒锥形结构，喷口直径8mm。
本实施例所用灭火剂系统固定装置，固定装置主体为X架构，四角固定于无人机起落架上，X交点处为圆环，套入灭火剂盛放部分。
本实施例所用的无人机为四旋翼飞行器，其结构紧凑为正方形，在一片空地上，点燃一盆200mm×200mm汽油火，部署无人机接近火源，悬停在火盆上方，通过遥控点火装置点燃热气溶胶，实验测试在3～5s内即把汽油火扑灭。
在无人机灭火系统灭火实验中，已经验证无人机飞行性能较好，可以在5级风力下进行灭火作业，对于高空较大风速和火灾产生的热浪具有一定的抵抗能力，由于喷射装置和灭火剂释放速率设计的合理性，反应产生的气体以及高温产生较高的压力，气体产物以很快的速度被喷出，喷射距离较远，有助于减弱风对气溶胶喷出形状的影响，使气溶胶到达火焰根部，快速降低火焰中心温度，并在局部范围内提高气溶胶浓度达到更好的灭火效果。
该系统灭火效能高，可在3～5s内扑灭200mm×200mm汽油火，气溶胶灭火剂可以用于扑灭大多数类型的火灾，可以预见该系统可以用于处理绝大多数危险物质，如民用住宅和餐饮场所火灾中常出现的着火煤气罐，工业厂房火灾中着火的可燃气体储罐等。操作人员在安全距离外进行遥控操作灭火，可有效预防危险物质对消防人员造成人身伤害。综合以上实验，该系统具有很强的实用性。
本发明的发明点为：机动灵活的无人机与灭火高效的热气溶胶灭火剂合为一体实现扑灭复杂消防环境中的初期火灾是本发明的核心；灭火剂配方改进、灭火剂喷射装置、固定装置以及电控点火装置是本发明的第二重点。无人机在实施灭火过程中，所使用的灭火剂和无人机飞行中的动力能源，均由无人机自身携带，可以充分发挥无人机灭火无视地形的优势。
以上所述的实施例的说明只是用来帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不构成对本发明保护范围的限定。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于低温热气溶胶灭火剂的多旋翼无人机灭火方法，所述多旋翼无人机包括机架（1）、旋翼（2）、旋翼电机（3）、起落支架（4）、灭火剂固定装置（5）和灭火器喷射装置（6），所述起落支架（4）设置在所述机架（1）的下方，所述灭火器喷射装置（6）通过所述灭火剂固定装置（5）固定在所述起落支架（4）上，其特征在于，包括以下步骤：
1）、利用多旋翼无人机搭载低温热气溶胶灭火剂；所述低温热气溶胶灭火剂包括以下质量百分比的组分：50-70份的氧化剂、5-10份可燃剂、5-10份粘合剂和15份低温调节剂，所述氧化剂包括以下重量组份的组分：4-5份硝酸锶和2-3份硝酸钾，所述可燃剂包括以下重量组份的组分：2-5份尿素、2-5份柠檬酸钾和2-5份苯甲酸钾，所述粘合剂包括以下重量组份的组分：2-6份酚醛树脂和2-6份聚乙烯醇，所述低温调节剂包括以下重量组份的组分：2-6份双氰胺、1-2份六次甲基四胺、1-3份磷酸二氢铵和2-6份草酸铵；
2）、通过无线远程控制搭载低温热气溶胶灭火剂的多旋翼无人机进入火场；
3）、通过多旋翼无人机搭载的监控装置实时回传火场情况，并获取火灾发生的方位；
4）、远程控制多旋翼无人机到达最佳灭火位置；
5）、利用遥控无线点火器点燃并施放低温热气溶胶灭火剂，实施灭火；
6）、灭火完成后控制多旋翼无人机返回。
2.根据权利要求1所述的基于低温热气溶胶灭火剂的多旋翼无人机灭火方法，其特征在于，所述的无人机包括无线通讯装置和摄像装置，所述摄像装置连接所述无线通讯装置。
3.根据权利要求1所述的基于低温热气溶胶灭火剂的多旋翼无人机灭火方法，其特征在于，还包括无线遥控点火器，所述无线遥控点火器设置在灭火剂喷射口处。
4.根据权利要求3所述的基于低温热气溶胶灭火剂的多旋翼无人机灭火方法，其特征在于，所述无线遥控点火器包括电源、信号接收器、安全发火件和点火环。
5.根据权利要求1所述的基于低温热气溶胶灭火剂的多旋翼无人机灭火方法，其特征在于，所述无人机为可定点悬浮的多旋翼飞行器。
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