CN107089319A - 储罐火灾侦检系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于消防技术领域，尤其涉及一种储罐火灾侦检系统，包括飞行平台及地面监控装置，飞行平台采用无人机，并集成有可旋转的三轴增稳云台、气体侦检装置及高清图传系统，三轴增稳云台包括第一云台及第二云台，第一云台搭载远摄变焦云台摄像机，第二云台搭载红外热成像摄像机，高清图传系统用于将采集的图像信息及气体探测信息无线传输至地面监控装置，地面监控装置用于控制飞行平台执行飞行动作，控制第一云台、第二云台执行旋转动作，以及控制远摄变焦云台摄像机、红外热成像摄像机执行拍摄动作。本发明大大提高了应急指挥的视野范围和快速反应速度，为抗击各类灾害任务更好地发挥了搜救侦察作用。

Description

储罐火灾侦检系统

技术领域

本发明属于消防技术领域，尤其涉及一种储罐火灾侦检系统。

背景技术

扑救大型储罐及危化品火灾分秒必争，基于大型储罐库区及危化品突发性火灾事故的严苛环境难于应对问题，为适应危险化学品应急救援基地在抢险救灾、应急救援组织指挥的需要，亟需一种高效的运用无人侦察机实施火情侦测和视频图像直播技术方案，用以建立一种消防联合指挥体系，提高重大突发事件的快速反应和抗风险能力。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种适用于火灾现场的储罐火灾侦检系统，运用无人侦察机从空中进行火情侦察，通过空中对复杂地形和复杂结构进行火灾隐患巡查、对救援现场快速拍摄高清视频图像，图像信息平台结合高清视频、红外热成像等监控及传送设备，通过4G移动通信或自建无线通信技术将视频数据实时传输到指挥室，使得在复杂环境、恶劣条件下既能第一时间侦察火场全面情况。

本发明提供了一种储罐火灾侦检系统，包括飞行平台及地面监控装置，飞行平台采用无人机，并集成有可旋转的三轴增稳云台、气体侦检装置及高清图传系统，三轴增稳云台包括第一云台及第二云台，第一云台搭载远摄变焦云台摄像机，第二云台搭载红外热成像摄像机，气体侦检装置包括可燃气体探测装置及有毒气体探测装置，高清图传系统用于将远摄变焦云台摄像机及红外热成像摄像机实时采集的图像信息及可燃气体探测装置及有毒气体探测装置采集的气体探测信息无线传输至地面监控装置，地面监控装置用于控制飞行平台执行飞行动作，控制第一云台、第二云台执行旋转动作，以及控制远摄变焦云台摄像机、红外热成像摄像机执行拍摄动作。

进一步地，飞行平台包括飞行导航与控制装置，飞行导航与控制装置用于无线接收地面监控装置的控制指令，用以执行飞行动作。

进一步地，飞行平台的前端设有前视传感器，顶部设有红外感知装置，前视传感器及红外感知装置分别用于探测飞行平台前方及顶部的障碍物，并通过与飞行导航与控制装置通信，进行自动避障。

进一步地，飞行导航与控制装置还用于在飞行平台起飞时自动记录返航点，用以在通信中断、电量不足或收到返航指令时，控制飞行平台自动返航。

进一步地，飞行平台的腹部安装有用于采集空气温度的热传感器，当空气温度大于65℃时，通过飞行导航与控制装置控制飞行平台执行自动悬停动作。

进一步地，飞行平台还包括供电装置，供电装置采用自加热双电池供电装置。

进一步地，飞行平台还集成有温度测量装置及风速测量装置。

进一步地，飞行平台还集成有扩音装置，扩音装置用于传达地面监控装置发出的语音指令。

进一步地，飞行平台还集成有转信装置，用于在极端环境下建立无线通信链路。

进一步地，飞行平台安装有与地面监控装置通信的智能抛投装置，智能抛投装置以压缩气体为动力，用于携带并抛投任务设备；其中，任务设备包括绳索、救生设备及消防设备。

借由上述方案，通过储罐火灾侦检系统，将机载高清兼容无线音视频传输系统设备安装在高速移动的智能飞行器上，大大提高了应急指挥的视野范围和快速反应速度，为抗击各类灾害任务更好地发挥了搜救侦察作用。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明储罐火灾侦检系统飞行平台一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实施例提供了一种储罐火灾侦检系统，包括飞行平台及地面监控装置，如图1所示，飞行平台10采用无人机，并集成有可旋转的三轴增稳云台、气体侦检装置及高清图传系统，三轴增稳云台包括第一云台11及第二云台12，第一云台11搭载远摄变焦云台摄像机13，第二云台12搭载红外热成像摄像机14，气体侦检装置包括可燃气体探测装置及有毒气体探测装置，在灾害现场应能探测有毒、有害、易燃、易爆气体种类、浓度和变化趋势，高清图传系统用于将远摄变焦云台摄像机及红外热成像摄像机实时采集的图像信息及可燃气体探测装置及有毒气体探测装置采集的气体探测信息无线传输至地面监控装置，地面监控装置用于控制飞行平台10执行飞行动作，控制第一云台11、第二云台12执行旋转动作，以及控制远摄变焦云台摄像机13、红外热成像摄像机14执行拍摄动作。

本实施例提供的储罐火灾侦检系统是一种适用于火灾现场的全局图像侦检系统，如图1所示，飞行器集成先进的云台和搭载禅思Z30+XT高灵敏度热成像相机，可穿越危险地带，迅速抵达观测区，对火场全局和每一个细节进行扫描，突破光线和空间的局限，可随时随地捕捉清晰、精准的热图像。即能俯瞰全局，又能掌控局部动态，第一时间定位起火点和受困人员，并将图像实时回传至消防救援船的指挥室和地面指挥中心，需要查看局部细节时，点击图传画面即可放大所选区域，操作简单快捷，让消防指挥员精准掌握火场信息，提升灭火与搜救效率，使消防工作更加安全高效。

在本实施例中，飞行平台(无人机)由机架、飞行导航与控制装置(系统)、数据传输系统等构成。飞行导航与控制装置用于无线接收地面监控装置的控制指令，用以执行飞行动作。地面监控装置用于实现任务规划、链路控制、飞行控制、载荷控制、参数显示，图像显示和载荷信息显示、以及记录等功能。飞行平台上还可根据需要安装任务设备用于实施信息收集、喊话、抛投救生器材、照明等特定任务。

在本实施例中，飞行平台的功能及技术指标包括：

消防人员在灾害现场应能通过有线或无线对飞行平台进行可靠控制。飞行平台应能响应地面监控系统的遥控指令，并实现数据的自动回传；

能控制飞行姿态、飞行高度、飞行速度；并能搭载任务设备并执行飞行任务；

具有对自身工作是否正常的检查能力，并能显示其状态情况；

在飞行平台遇到突发故障时，能通过双冗余供电或打开降落伞延缓下降速度，避免或减小对地而目标的冲击和伤害，减小飞行平台和机载设备的损伤；

最大任务载荷：1000g；爬升速率：1m/s；巡航速度：5m/s；抗风能力：6级；外壳的防护等级应符合GB4208中IP54的规定，外壳有足够的机械强度和刚度；飞行姿态平稳度的俯仰角平稳度、倾斜角平稳度误差±3.5°、偏航角平稳度误差±3°；航迹控制精度：偏航距应小于±1.5m、航高差应小于±0.5m；正常使用下，系统平均无故障工作时间大于200h。

在本实施例中，地面监控装置的功能包括：

能显示飞行平台的GPS导航定位、气压高度等信息；

可接收、存储、显示、回放飞行平台的高度、空速、地速、方位、航向、航迹、飞行姿态等飞行数据；

能显示任务设备工作状态、机载电源电压等数值；

能实时显示任务设备返回的数据信息。

在本实施例中，飞行平台的前端设有前视传感器，顶部设有红外感知装置，前视传感器及红外感知装置分别用于探测飞行平台前方及顶部的障碍物，并通过与飞行导航与控制装置通信，进行自动避障。

在本实施例中，飞行导航与控制装置还用于在飞行平台起飞时自动记录返航点，用以在通信中断、电量不足或收到返航指令时，控制飞行平台自动返航。

在本实施例中，飞行平台的腹部安装有用于采集空气温度的热传感器，当空气温度大于65℃时，通过飞行导航与控制装置控制飞行平台执行自动悬停动作。

在本实施例中，飞行平台还包括供电装置，用于为飞行平台提供持续电力支持，供电装置采用自加热双电池供电装置。

在本实施例中，飞行平台还集成有温度测量装置及风速测量装置。

在本实施例中，飞行平台还集成有扩音装置，扩音装置用于传达地面监控装置发出的语音指令。

在本实施例中，飞行平台还集成有转信装置，用于在极端环境下建立无线通信链路。

在本实施例中，飞行平台安装有与地面监控装置通信的智能抛投装置，智能抛投装置以压缩气体为动力，用于携带并抛投任务设备；其中，任务设备包括绳索、救生设备及消防设备。

本实施例提供的储罐火灾侦检系统采用了技术先进的飞控平台及前后台视频监控传输系统，配合完善的飞行及地勤保障系统，飞行器(飞行平台)可对地面实施完备的长时间空中监控，从而实现较低的综合成本对传统手段无法涉足的区域进行实时监控和辅助救援，其智能化和先进性突出体现在巡查路径规划、智能分析、定点持续监控、火情报警等，并且在制定应急预案、建立快速响应机制、现场火情存档与取证等方面充分发挥技术防范手段的重要作用，主要包括如下特点：

1)机动灵活。飞行器重量(含电池)只有4.6千克，依托飞行控件就可以对其进行操控，只需要1-2人就可以完成此类操作任务。在道路不畅，交通中断的情况下，徒步就可以携带至灾害事故现场及附近，且起飞条件很简单，对地形无要求，加上飞行器携带方便，所以具有很强的灵活性。此外，飞行器的飞行速度易于控制，转弯半径小，机动性好，可以灵活机动控制飞行方向，机载摄像头也可以跟踪拍摄对象；飞行器还能快速到达指定地点，反应能力快捷。

(2)对环境和气候条件适应能力强。飞行器最大可承受风速10M/S，经消防演练期间的实际测试，在6级风力下完成飞行任务；防雨防尘的机身设计，防护等级IP43，工作环境温度-20℃至45℃，无论在风雨、尘土还是高温严寒中都能稳定工作，自加热双电池系统可适应低至-20℃的低温，在恶劣的工作环境下也能应对自如，游刃有余，受阴雨天气等条件限制比其它类型飞行器要小的多；其起飞条件只需要几平米空地，周围无突出障碍物即可，适合应急救援船应用场所，在甲板上可以直接起飞和降落，在低空作业时，受气候条件限制非常小。

(3)传输与控制。传输与控制距离远达7公里(无干扰、无遮挡)，并可同时传输1080p/720p主相机及FPV相机画面。全高清图传系统能实时回传图像，即可实时监控，还能保存影像数据用于后续分析和报告，飞行操控和获取影像的速度非常快捷，确保5公里范围内稳定可靠发挥侦察作用。

(4)视野全面。在火场侦察和搜救等应急救援时，飞行器可快速穿越险阻和障碍，高效传递影像信息。使用禅思Z30远摄变焦云台相机，30倍光学变焦结合6倍数码变焦能提供强大的远距离图像采集能力。飞行器通过宽带、数据链技术可以实现超视距控制，从而具有很全面的视野，依据现场需求，可以从不同角度、不同的距离在不同的光线条件下进行作业。既可以实现在高空对目标进行全局性拍摄，也可以调整距离和角度，按需抓拍对现场决策有重要帮助的关键因素。禅思Z30与飞行平台无缝结合，即插即用，通过远程控制飞行器和摄像头，可以根据实际需求实时采集图像，在飞行中可查看实时图传，设置和操控相机，并支持全新的指点变焦功能，点击屏幕即可轻松掌控画面。另外，配备红外热成像摄像机，其收录的视频将更加全面，具有夜视功能和火场温度探测功能。这样的方式为实现灾害事故现场实时空中监控提供了有力保证，不仅能灵活、快速地获取现场信息，还能有效提升消防部队抢险救援的侦察及指挥能力，有效保障人员和设备的安全。

(5)操作简单。从技术层面上看，飞行器的远程视频传输与控制系统通过网络和接口接入救援船指挥通信系统，视频数据通过运营商无线4G信号或动中通卫星接入公网，因此，只需通过遥控摄像机及其辅助设备(镜头、云台等)，就能直接观看飞行器拍摄的实时视频图像。飞行器配备高精度三轴增稳云台，角度抖动量为±0.03°，同时还支持水平360°和垂直90°旋转以获得最佳的拍摄角度。可提供有效增稳，无论飞行条件如何，无论飞行器作出何种动作，都可以实现稳定流畅的画面拍摄。借助GPS和智能飞控系统，飞行器不会迷失方向，并可以随时实现智能返航。通常，操作员只需通过遥控器来实现飞行器的所有动作，通过远程视频传输与控制系统对现场情况一目了然，以实现远程、方便的全方位监控；当客户端(包括PC和手机)在接入公网后，用户可以通过PC、平板电脑或者是手机等多种形式的载体实现对飞行器的控制。从应用层面上看，飞行器的实际操作已做到简单化，只要掌握好飞行、音视频控制和其他兼容模块的操作，便能发挥效能。

(6)智能飞行模式。

智能跟随。自动跟随运动物体飞行。在飞行中，运动物体被锁定在画面中央。可或通过摇杆调整拍摄角度，或让飞行器完全自主飞行。

兴趣点环绕。锁定建筑或其他物体，让飞行器环绕该物体自主飞行，以便进行全面观测。飞行速度和观测距离可预先设置，也可在飞行中手动调整。

自动避障。飞行器系统配备的前视传感器可感知前方30米范围内的障碍物，顶部红外感知系统可探测上方5米内的物体，有效避免碰撞。

自动返航。起飞时自动记录返航点，在通讯中断、电量不足或收到返航指令时，飞行器将自动飞回返航点，让你随时安心飞行。

智能返航按键。智能返航分起飞点和遥控器跟踪两种模式，长按遥控器“智能返航按键”激活返航模式，飞行器将返航至最近记录的返航点。在返航过程中，用户仍然可通过遥控器控制飞行。短按一次此按键将结束返航，重新获得控制权。

遥控器多机互联模式。遥控器支持多机互联模式，该模式适用于多人同时操控同一台飞行器。主遥控器操控者可专注于操控飞行器的航向；从遥控器操控者可控制云台朝向及进行拍摄操作，但无法操控飞行器航向，两者互不干扰。在使用多个从遥控器(最多可同时连接3台)时，所有从遥控器均可显示图传画面。第一个被授权的从遥控器可控制云台朝向，其余的从遥控器不可控制云台朝向。

航线规划功能。从容规划航线，或调整拍摄角度，可以全面掌控飞行路线和图像拍摄。

稳定悬停。在GPS信号良好时，释放遥控器摇杆，飞行器即可实现定点悬停，保持稳定的高度和位置，等待下一个指令。在库区内等无GPS信号的环境下，视觉定位系统可辅助飞行器精准悬停，稳定飞行。

热传感自保护功能。飞行器腹部安装热传感器，遥控器显示实测温度，当感测到空气温度超过65℃时，飞行器自动悬停，且遥控器立即发出报警声，也可设置自动返航功能，可预防因靠近火源而发生毁机事故。

(7)APP功能。在APP上，用户可以更加简单地掌握操作飞行器的所有飞行控制。飞行器内置了全新的高清图传系统，使飞机所拍摄的实时图像可远距离传输到移动设备APP上，而且可以让用户实时查看720P的高清航拍画面。APP中还新增加了“视频编辑”功能，让用户随时挑选精彩的视频进行剪辑渲染，还可在视频中插入背景音乐，然后在社交平台比如YouTube、优酷、Facebook、Instagram上进行分享。不仅如此，APP上还增加了YouTube一键视频直播分享功能，可以对飞行器拍摄的画面进行实时网络直播。

(8)安全可靠。无论面对火灾、溢油、有毒、易燃易爆等严重事故灾害现场；抑或储罐、管廊、建筑物、山岳、沟壑等极端地理环境，飞行器技术能有效规避传统灭火救援行动中存在的短板，可确保消防官兵的自身安全。并能通过对现场情况的跟拍、追踪，为事故处置的指挥决策提供安全可靠的依据，能够最大限度地控制灾情发展，减少灾情的损失，减少人员伤亡。

本实施例通过提供了一种储罐火灾侦检系统，解决了以下四方面的问题：

(一)灾情侦查。当灾害发生时，使用飞行器进行灾情侦查，一是可以无视地形和环境，做到机动灵活开展侦查，特别是一些急难险重的灾害现场，侦查小组无法开展侦查的情况下，飞行器能够迅速展开侦查。二是通过飞行器侦查能够有效提升侦查的效率，第一时间查明灾害事故的关键因素，以便指挥员作出正确决策。三是能够有效规避人员伤亡，既能避免人进入有毒、易燃易爆等危险环境中，又能全面、细致掌握现场情况。四是集成侦检模块进行检测。比如集成可燃气体探测仪和有毒气体探测仪，对易燃易爆、化学事故灾害现场的相关气体浓度进行远程检测，从而得到危险部位的关键信息；又如集成测温、测风速等设备，可对灾害现场环境情况进行细化了解。

(二)监控追踪。飞行器的作用不仅仅局限在灾情侦查。消防部队所面对的各类灾害事故现场往往瞬息万变，在灾害事故的处置过程中，利用飞行器进行实时监控追踪，能够提供精准的灾情变化情况，便于各级指挥部及时掌握动态灾害情况，从而作出快速、准确的对策，最大限度地减少灾害损失。

(三)辅助救援。利用飞行器集成或者灵活携带关键器材装备，能够为多种情况下的救援提供帮助。一是集成语音、扩音模块传达指令。利用飞行器实现空中呼喊或者转达指令，能够较地面喊话或者指令更有效，尤其适用于高空、高层等项目的救援中，以飞行器为载体，有效传达关键指令。二是为救援开辟救援途径。例如水上、罐区救援中，现有的抛投器使用环境和范围均有很大的局限性，并且精准度差，利用飞行器辅助抛绳或是携带关键器材(如呼吸器、救援绳等)，能够为救援创造新的途径，开辟救生通道，并且准确、高效率。三是集成通信设备，利用飞行器担当通信中继。例如在火灾现场有通信阻断的环境下，利用飞行器集成转信模块，充当临时转信台，从而使得极端环境下建立起无线通信的链路。四是利用飞行器进行应急测绘。利用飞行器集成航拍测绘模块，将灾害事故现场的情况全部收录并传至现场指挥部，对灾害现场的地形等进行应急测绘，为救援的开展提供有力支撑。

(四)辅助监督。利用航拍对油库或危化品仓库实现全面实时的监测、及时发现火情隐患、消防现场火情实时控制、建筑消防检查或现场火情图像存储、可将空中监控视频接入其他安防或消防监控系统、支持大容量长时间图像存储及检索调阅、支持通过智能终端远程查看及控制部分功能等。

本发明运用无人侦察机从空中进行火情侦察，通过空中对复杂地形和复杂结构进行火灾隐患巡查、对救援现场快速拍摄高清视频图像，图像信息平台结合高清视频、红外热成像等监控及传送设备，通过4G移动通信或自建无线通信技术将视频数据实时传输到指挥室，使得在复杂环境、恶劣条件下既能第一时间侦察火场全面情况，也能悬停空中对火场的主要信息进行采集、反馈，远程指挥人员通过遥控操作便捷获取清晰的直播图像，达到身临其境的直观感触，帮助指挥员做出正确决策、实施高效协同指挥，是扑救大型储罐火灾时必备的技术装备。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种储罐火灾侦检系统，其特征在于，包括飞行平台及地面监控装置，所述飞行平台采用无人机，并集成有可旋转的三轴增稳云台、气体侦检装置及高清图传系统，所述三轴增稳云台包括第一云台及第二云台，所述第一云台搭载远摄变焦云台摄像机，所述第二云台搭载红外热成像摄像机，所述气体侦检装置包括可燃气体探测装置及有毒气体探测装置，所述高清图传系统用于将所述远摄变焦云台摄像机及红外热成像摄像机实时采集的图像信息及所述可燃气体探测装置及有毒气体探测装置采集的气体探测信息无线传输至所述地面监控装置，所述地面监控装置用于控制所述飞行平台执行飞行动作，控制所述第一云台、第二云台执行旋转动作，以及控制所述远摄变焦云台摄像机、红外热成像摄像机执行拍摄动作。

2.根据权利要求1所述的储罐火灾侦检系统，其特征在于，所述飞行平台包括飞行导航与控制装置，所述飞行导航与控制装置用于无线接收所述地面监控装置的控制指令，用以执行飞行动作。

3.根据权利要求2所述的储罐火灾侦检系统，其特征在于，所述飞行平台的前端设有前视传感器，顶部设有红外感知装置，所述前视传感器及红外感知装置分别用于探测所述飞行平台前方及顶部的障碍物，并通过与所述飞行导航与控制装置通信，进行自动避障。

4.根据权利要求2所述的储罐火灾侦检系统，其特征在于，所述飞行导航与控制装置还用于在所述飞行平台起飞时自动记录返航点，用以在通信中断、电量不足或收到返航指令时，控制所述飞行平台自动返航。

5.根据权利要求2所述的储罐火灾侦检系统，其特征在于，所述飞行平台的腹部安装有用于采集空气温度的热传感器，当空气温度大于65℃时，通过所述飞行导航与控制装置控制所述飞行平台执行自动悬停动作。

6.根据权利要求1所述的储罐火灾侦检系统，其特征在于，所述飞行平台还包括供电装置，所述供电装置采用自加热双电池供电装置。

7.根据权利要求1所述的储罐火灾侦检系统，其特征在于，所述飞行平台还集成有温度测量装置及风速测量装置。

8.根据权利要求1所述的储罐火灾侦检系统，其特征在于，所述飞行平台还集成有扩音装置，所述扩音装置用于传达地面监控装置发出的语音指令。

9.根据权利要求1所述的储罐火灾侦检系统，其特征在于，所述飞行平台还集成有转信装置，用于在极端环境下建立无线通信链路。

10.根据权利要求2所述的储罐火灾侦检系统，其特征在于，所述飞行平台安装有与所述地面监控装置通信的智能抛投装置，所述智能抛投装置以压缩气体为动力，用于携带并抛投任务设备；其中，所述任务设备包括绳索、救生设备及消防设备。