CN107261367A - 一种消防系统及灭火方式 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消防系统及其灭火方式，该消防系统含有水带/水管、多旋翼飞行器、以及其他设施。该系统可以用来灭高层、超高层建筑的着火，效率高、成本低。

Description

一种消防系统及灭火方式

技术领域

本发明属于消防领域，特别是涉及一种高层超高层建筑的消防灭火。

背景技术

现在世界上高层超高层建筑越来越多。据统计，截至2017年，我国已建成的超过200米的摩天大楼超过800座，若包含在建、已规划的则超过1200座。超过90米或30层的高层建筑则在十万座以上。

高层、超高层建筑的消防、灭火问题是一个世界性难题。伦敦、上海、北京等大城市都发生过惨烈的着火事件，损失惨重，让无数家庭带来了财产与生命的代价，甚至引起社会问题。

在很多城市，消防车只能灭十几层高处的火。例如2017年6月伦敦一栋塔楼着火，到目前估计死亡约80人（据报道，确切的数字年底发布）。其原因在于当时的消防车只能将水喷到10几层的高度，只能眼看着火往上窜。一般来讲，高层建筑由于风大，火势扩散更猛、也更难控制。上海那次着火时，参与灭火的消防车的水柱也只能到达10层左右的位置。这是当前消防车的普遍状况。

发明内容

发明目的：为了低成本地解决高层、超高层建筑的灭火问题，本发明提供了一种解决该问题的新方案。

当前，高层超高层建筑灭火的难点在于着火地点高，消防车的水喷不上去。但是，屋顶水箱一般具有消防功能，里面是有水的。但是目前屋顶水箱的消防水都是通到室内的消防栓，而无法给屋顶或建筑外面供水。

当高层、超高层建筑失火时，一般人员应火速撤离，等待消防人员前来灭火。但是在等待的过程中，火往往越来越大，有可能蔓延到整个楼层。此时，该楼层内的消防栓不能使用，等于是白白设置了。此时，如果楼层较高，则消防车的水喷不上来，只能通过消防人员从低层使用消防栓往上灭火，但是这种情况下对消防人员的生命安全造成极大挑战，并且灭火效果不佳。

本发明的技术方案如下：

本发明的消防系统含有管状物与多旋翼飞行器，所述管状物为可以通水的长条状物体，包含但不限于水管、水带。

本发明的消防系统还可以含有水箱，水箱放置在建筑顶层、建筑楼顶或建筑顶部，所述建筑顶部是指建筑最上面3层及以上的位置，或者建筑最上面10%的楼层及以上的位置。

本发明的消防系统还可以包含与水箱相连的管道。

在水箱上设置有两个或两个以上的出水口（或称排水口、出水管、排水管，以下统一称为出水口）。其中一个出水口连接到室内消防系统，如消防栓；另外的出水口采用管道连接到屋顶、建筑顶部或建筑外墙等位置，并在管道上设置一些出水口，使得一旦发生火灾，则可以通过管道从水箱引水到失火的位置附近，再通过水管或水带从出水口处引水灭火。所述的出水口是指能够使用水带、水管等物从管道上接水的接口，包含但不限于水管、水龙头、阀门等。水箱也可以把连通到室内消防系统的出水口取消、不设置该出水口。

管道可以横放在屋顶或建筑顶部，还可以沿着建筑外墙放置管道，即管道沿着外墙放置在外墙外、外墙内或外墙里，或放置在其他平行于建筑外墙所在的平面；所述的建筑顶部是指建筑最上面3层及以上的位置。

作为优选，管道一般可以沿着屋顶的边缘平放在屋顶，还可以沿着建筑外墙向下设置。

管道上设置一个或多个出水口，且出水口安装在建筑外墙墙体上或建筑外面，或者安装在可以被该建筑外面的人看见或触及的地方，或者安装在建筑外面的人经简单破坏后可以触及的地方；建筑外面的人员可以从出水口连接水管或水带、引水灭火；所述的“建筑外面”是指建筑门、窗、墙体构成的封闭区域以外的区域，未全封闭的阳台、屋顶、未全封闭的建筑顶部、建筑外墙以外以及建筑其他未全封闭的地方都属于“建筑外面”。

出水口设置的目的，是让处于建筑外面的人员能够利用该出水口来灭火。

在管道上可以安装阀门，以控制水的流向，使得水精确的流到所需要的位置。

同时，准备一台多旋翼型飞行器，该飞行器包括电机、电机上安装的机翼（桨片）、机架、以及控制部件。飞行器的机架上连接有线状物；所述线状物是指长径比大于10、或者长度与截面的平方根之商大于10的物体。

该线状物可以承受的拉力范围为100~50000牛顿，或者该线状物可以承受的负载的质量比飞行器的质量还要大M公斤以上，M的范围是20~5000，线状物可以是一根或多根。

该线状物可以导电，也可以不导电，包括但不限于导线、钢丝绳、尼龙绳，还可以是导电材料与不导电材料组合而成的复合线/绳。

线状物也可以不导电，例如采用强度较高的钢丝绳、尼龙绳，此时，飞行器的安全由钢丝绳、尼龙绳等线状物来保障。此时，飞行器采用电池供电，或者采用导线连接到外部的电源供电。

线状物可以采用刚性材料或弹性材料做成，作为优选，采用弹性材料制成，也可以是由弹性材料与刚性材料组成的复合材料制成的复合绳。

作为优选，本发明的飞行器接有导线，导线连接到飞行器之外的电源（外接电源）对飞行器供电；或者飞行器/飞行器的机架上预留了电源接口、以便于飞行器工作时用导线连接到飞行器之外的电源。

该导线为可以导电的线形物体，所述线形物体为长径比大于10的物体，或者为长度与横截面面积的平方根之差大于10的物体。

作为优选，导线的可导电部分的横截面积大于10平方毫米。

线状物可以为导线，即导线本身也可以充当线状物。例如采用较粗的铜电缆或电线，或者是导线的组成部分中除了导电部分、绝缘部分外，还有拉力增强部分，所述拉力增强部分包括但不限于钢丝、钢丝网。此时，线状物在飞行器上连接牢固之后，再与飞行器上的电调、电机等部件连通、供电。

作为优选，该导线不仅起导电的作用，还可以起到受力的作用，导线的两端除了连通电源与飞行器之外，还做了固定，使得飞行器搭载M公斤以上的载荷并断电时，导线能够拉住飞行器、避免飞行器坠落；所述的固定包括但不限于将导线或导线中的力学增强部分采用绑、系、扎等方式固定在飞行器/飞行器支架、电源所在位置的牢固或可承受导线拉力的地方，M的范围是20~5000。

所述的外接电源包含但不限于发电机、民用电（线）或工业用电（线）、电池、交通设备上的电源、建筑上的电源、空中的电源等。根据需要，可以将外接电源直接连接到飞行器，或者在飞行器上安装变压器、进行变压后再使用。

作为优选，电源采用民用或工业用电。

灭火时，将线状物或导线的一端固定在屋顶的牢固处，并将导线连接到电源，将线状物、导线的另一端固定在飞行器上、并连接好电路。找到一个合适的出水口，将水管或水带等能够引水的管状物的一端与出水口连接好，另一端固定在飞行器上，然后飞行器飞往失火地点附近，打开阀门，喷水灭火。所述的固定包括但不限于将线状物、导线、管状物采用绑、系、扎、限位、栓、销等方式固定或限定在飞行器/飞行器机架、电源所在位置的牢固、可承受拉力的地方。所述的高处，是指离地面3米以上的地方。

当然，还可以将线状物在较低处固定，但是经过高处或屋顶，再连接到飞行器。这样仍然能够起到与将线状物固定在高处类似的作用。本领域内技术人员根据本发明的方案可以做出的类似变换，也在本发明的保护范围之内。

飞行器上可以安装载人或载物部件，例如平台、舱体或其他形式。此时，消防员可以携带水管、水带、灭火器、灭火弹等消防物质登陆飞行器，然后起飞，在失火低点附近的出水口（一般在建筑外墙上）连接水管或水带等管状物，打开阀门，喷水灭火。

载物部件可以用来搭载救援用的物品、食品等。在飞行器之上还可以安装其他工具或配件，以满足飞行器在消防、灭火、救援等方面的应用。

飞行器上可以设置救援通道，可以是扶梯、桥、或过道等形式，用于连接飞行器与受困人员所在位置，以便让被救人员登陆飞行器。救援通道可以采用可拆卸、折叠或可伸缩的装置，以便需要的时候使用。

由于线状物的强度大，当飞行器因故障坠落时，能够被线状物拉住。

本发明的飞行器一般向下飞行，即该飞行器工作时的最低位置低于它出发时的位置，或者它工作时的最低位置低于外接电源的位置，或者它工作时的最低位置低于它所连接的水管、水带或水箱的位置，或者它工作时的最低位置比导线或线状物的最高位置低2米以上。

可以采用绕线装置收放导线或线状物，以控制导线、线状物的长度与飞行器的位置相协调，保证飞行器坠落时能及时拉住，不至于坠落太久后下降速度过快。

所述的绕线装置可以采用手动或机械控制，也可以采用遥控控制。

飞行器的控制部分，可以利用外接电源直接供电，也可以将外接电源变压后供电，或者采用电池进行供电。飞行器中可以包含备用电源，例如电池组，也可以没有。备用电源用于在紧急情况下对电机进行供电，但是飞行器的动力部分主要或全部采用外部的电源供电。正常情况下采用外接电源供电，一旦由于电源出故障，可以迅速切换到备用电源，以防止飞行器由于电源故障而坠落。

本发明所述的电机可以是直流电机，也可以是交流电机。

在飞行器内部安装了用来测量高度与水平位置变化的仪器，包括但不限于超声波传感器、气压计、GPS等。飞行器内部还设置了惯性测量单元，包括陀螺仪、加速度计传感器及其它控制部件。

在操作模式上，采用遥控、飞行器上直接操控两种模式之一，或两种模式全部采用。这两种模式可以互相切换，以取长补短、确保飞行安全。所述飞行器上直接操控是指人在飞行器上根据操作按钮、手柄或操作界面等直接操控飞行器。例如有的情况下遥控方式可能会存在信号干扰、遮挡等状况，这时采用人工在飞行器上直接操控更加有效。

本发明的飞行器可以安装摄像头之类的监控设备，通过遥控或飞行器上直接操控，可以很方便地监控目标的状况。本发明的飞行器还可以包括落地缓冲系统，以降低飞行器降落时的冲击力，所述缓冲系统可以是在飞行器的触地部位安装支架或弹性部件，或气垫等等。

为了防止导线、线状物被桨片碰到，可以采用网罩将桨片罩住，这样，一方面避免了桨片碰到导线、线状物，一方面还可以保护桨片。

本发明的水箱还可以设置溢流口、排污口等。

本发明的系统还可以包括建筑底部的水泵、连接水泵与水箱的管道。

本发明的系统还可以包括各个楼层的消防栓，以及连接消防栓与楼顶水箱的管道。此时，也可以直接从各消防栓引水灭火。

当然，本发明也可以不采用上述的管道，此时，采用水带或水管等管状物直接从水箱引水。

采用本发明的方案，着火建筑临近的建筑也可以参与灭火。只要一个建筑着火，周围高度合适的建筑都能参与灭火。从本发明来看，每栋高度差不多的高层建筑群比孤零零的一栋高层建筑更有利于灭火。采用本发明的方案，建筑群可以进行联合灭火。一旦起火，便可以进行灭火操作，不用等消防车了。

有益的效果：

采用本方案提供的方法，能够有效地解决现在高层、超高层建筑灭火难的问题。

第一、本发明的方案可以快速响应。高层、超高层建筑可以配备本发明的消防系统，的保安人员稍加培训便可操作本方案，第一时间将火熄灭。越早进行灭火操作，灭火越容易、损失越小。而目前消防车赶到失火地点一般都是着火15分钟、半小时之后了，火势已经蔓延、扩大。大大增加了灭火的难度。

第二、采用本发明的方案，任何建筑都可以进行灭火操作，避免了当前由于道路较窄、交通堵塞、道路承载不够等问题引起消防车不能靠近的弊端。

第三、一般来说，采用本发明的方案，任何高度的楼层着火之后都可以进行灭火操作。但是当前消防车只能灭100多米以下地点的着火，通常只能灭10几层楼高的火灾。

第四、本发明的方案不仅可以进行灭火，还能进行救援。

第五、采用本发明的方案，着火建筑临近的建筑也可以参与灭火。只要一个建筑着火，周围高度合适的建筑都能参与灭火、联合灭火。从本发明来看，每栋高度差不多的高层建筑群比孤零零的一栋高层建筑更有利于灭火。

第六、本发明的方案可以从多个水源处、多角度进行灭火。因为本发明的方案可以从多个水管、多个出水口引水，其次水带、水管是可以弯曲的。因此可以从着火位置的各个角度进行喷水灭火。

第七、本发明的成本低。一台90米高的云梯消防车的售价约2000万元人民币，但是灭火高度哦只有150米左右。而本发明的方案中，水箱、水管的成本非常便宜，一台飞行器的成本不到30万元，但是本发明的方案可以灭目前任何高度楼层的着火。

第八，本发明中的飞行器采用外部电源供电，大大减轻了飞行器的重量，并且当增加电机时，电机所增加的功率基本上都可以用来增大拉力。

第九，本发明的飞行器的飞行时间可以不受限制。

第十，由于没有能源方面带来的困扰，本发明的飞行器可以选用功率大的电机，从而产生非常大的拉力。例如，目前多旋翼无人机所采用的电机一般只能拉起10公斤以下的载荷，绝大多数都在5公斤以下。增大电机的功率时，所需要的电池会更多、也就越重，所以实际能够增加的载重量十分有限。因此，即使是当前载荷比较大的用于喷洒农药的无人机，其载荷一般也就是十几公斤，现在有报道的全球最大载重量的多旋翼型无人机也就是能载重30多公斤。然而，本发明的飞行器可以非常便捷地将飞行器的载重量提升到40公斤以上。例如，选用拉力为80公斤甚至更大的电机，制作一个八轴的旋翼型飞行器，则可以拉起500公斤以上的载荷。使用更功率大的电机，产生的拉力会更大。这样的负载能力使得本发明的飞行器足够胜任高层建筑灭火、救援等等工作。

第十一，由于本发明中的线状物能够承受较大的拉力，且固定在高处，一是避免了飞行器直接跌落到地面造成的后果，是一种安全的设备；二是飞行器可以在比导线/线状物最高点更低的位置飞行，这样，导线、线状物的大部分自身重量被导线自身承受，飞行器只需要承受极少部分导线、线状物的重量，这样有了更大的负载能力去工作。

在概念上，本发明有四个革新：1. 常规的飞行器在人们的心目中都是往上飞行作业，而本发明中的飞行器的初衷是往下飞行作业，当然，它仍然保留了向上飞行作业的能力；2. 导线一般被人们用来起导电的作用，而本发明中的导线还可以承担受力、维护安全的作用；3. 当前消防车都是向上喷水灭火，而本发明是从上面引水向下面灭火；4. 本发明提出了建筑群联合灭火的概念。

综上所述，本发明效果好，成本低，能够灭任何建筑、任何高度建筑的着火，能够根治高层、超高层建筑着火这一世界难题，是一个具有革命性的技术方案。

为了便于理解本发明，下面提供附图及实施例用于解释本发明，但它们不构成对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的的结构示意图。该示意图只标出了本发明的基本结构及工作环境，还有不少部件未标出，本领域内技术人员可以根据本发明的内容与现有技术安装。

附图标记说明：

1- 水箱

2- 出水口1，连接至室内的消防管道

3- 出水口2

4- 进水口

5- 管道

6- 线状物，在楼顶固定并连接电源

7- 屋顶

8- 水管或水带

9- 出水口

10- 飞行器

具体实施方式

下面通过结合实施例详细描述本发明的水箱。

首先制造一台旋翼型飞行器，安装了载人舱，最大拉力400公斤，采用钢丝增强的可承受的拉力为5000N的铜电缆，从建筑顶部连接民用电，并将电缆在屋顶、飞行器上连接牢固。

然后，在建筑的顶部沿着建筑边缘设置一圈管道，并沿建筑外墙竖直向下设置一些管道，将这些管道连通，并在管道上设置一些出水口，采用阀门控制。

采用不锈钢，制造一个8m*5m*3m的长方体水箱，然后在顶部开溢流口，在侧板上距离顶部10厘米的地方设置进水口，进水口连通到消防泵；在侧板上距离地面5厘米的地方开两个直径为5厘米的出水口，其中一个安装好水管、阀门，用管道连接到消防栓系统，另一个出水口连接到上述管道。

这样，当需要灭火时，飞行器从楼顶起飞，在需要灭火的位置附近挑选一个出水口，连接水带，打开阀门，引水灭火。

以上所述仅是本发明实施方式的一些例子，应当指出：对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种消防系统，其特征在于：该消防系统含有管状物与多旋翼飞行器；所述管状物为可以通水的长条状物体，包含但不限于水管、水带，所述飞行器上连接了线状物；所述线状物为长径比大于10的物体，或者为长度与横截面面积的平方根之差大于10的物体；该线状物可以承受的拉力范围为100~50000牛顿，或者可以承受的负载的质量比飞行器的质量还要大M公斤以上，M的范围是20~5000。

2.一种如权利要求1所述的线状物，其特征在于：该线状物采用刚性材料或弹性材料做成，或是由弹性材料与刚性材料组成的复合材料制成的复合绳；该线状物可以导电，也可以不导电，还可以是导电材料与不导电材料组合而成的复合线/绳；该线状物包括但不限于是钢丝绳、尼龙绳、导线、钢丝绳、尼龙绳，线状物可以是一根或多根。

3.一种如权利要求1所述的消防系统，其特征在于：该系统还含有管道，管道横放在建筑顶部，或者沿着建筑外墙放置，即管道沿着外墙放置在建筑外墙外、建筑外墙内或建筑外墙里，或者管道放置在其他平行于建筑外墙所在的平面；所述建筑顶部包含建筑最上面3层及以上的位置，或者包含建筑最上面10%的楼层及以上的位置，或者包含尺寸大于2.5米（长）*2.5米（宽）以上、且有能通到建筑外面并且尺寸大于2.5米（宽）*1米（高）的出口的建筑上的平台或房间，或者是指上面没有楼层的建筑中的某个位置以及该位置以下的3层或10%的楼层，例如纵截面呈现“凸”字形的建筑，该建筑的两个肩的最上面3层及以上空间仍属于本发明的建筑顶部；所述的建筑外面是指建筑门、窗、墙体构成的封闭区域以外的区域，未全封闭的阳台、屋顶、未全封闭的建筑顶部、建筑外墙以外以及建筑其他未全封闭的地方都属于“建筑外面”。

4.一种如权利要求1所述消防系统，其特征在于，该系统还含有水箱以及与水箱相连的管道，该管道有一个或多个出水口，且出水口安装在建筑外墙墙体上或建筑外面，或者出水口安装在可以被该建筑外面的人看见或触及的地方，或者出水口安装在建筑外面的人经简单破坏后可以触及的地方；所述的建筑外面是指建筑门、窗、墙体构成的封闭区域以外的区域，未全封闭的阳台、屋顶、未全封闭的建筑顶部、建筑外墙以外以及建筑其他未全封闭的地方都属于“建筑外面”；所述的出水口是指能够使用水带、水管等物从管道上接水的接口，包含但不限于水龙头、水管、阀门等。

5.一种如权利要求1所述的飞行器，其特征在于：该飞行器工作时的最低位置低于它出发时的位置，或者它工作时的最低位置低于外接电源的位置，或者它工作时的最低位置低于它所连接的水管、水带或水箱的位置，或者它工作时的最低位置比导线或线状物的最高位置低2米以上。

6.一种如权利要求4所述的水箱，其特征在于：该水箱有两个或两个以上的出水口供消防灭火用，或者该水箱至少有一个出水口与权利要求3所述的管道相连，或者该水箱至少有一个出水口与权利要求4所述的出水口相连，或者该水箱放置在建筑的顶部；所述建筑顶部是指建筑最上面3层及以上的位置，或者建筑最上面10%的楼层及以上的位置。

7.一种如权利要求1所述的飞行器及其机架，其特征在于：该飞行器或飞行器的机架上含有可以连接到飞行器之外电源的导线，或者飞行器/飞行器的机架上预留了电源接口、以便于飞行器工作时用导线连接到飞行器之外的电源。

8.一种如权利要求7所述的导线，其特征在于：该导线为可以导电的线形物体，该导线的可导电部分的横截面积大于10平方毫米，或者导线的组成部分中除了导电部分、绝缘部分外，还有拉力增强部分；所述拉力增强部分包括但不限于钢丝、钢丝网；所述线形物体为长径比大于10的物体，或者为长度与横截面面积的平方根之差大于10的物体。

9.一种如权利要求7所述的导线，其特征在于：该导线不仅起导电的作用，还可以起到受力的作用；导线的两端除了连通电源与飞行器之外，还做了固定，使得飞行器搭载M公斤以上的载荷并断电时，导线能够拉住飞行器、避免飞行器坠落；所述的固定包括但不限于将导线或导线中的力学增强部分采用绑、系、扎等方式固定在飞行器/飞行器支架、电源所在位置的牢固或可承受导线拉力的地方，M的范围是20~5000。

10.一种如权利要求1所述的消防系统，其特征在于：该系统还包括建筑底部的水泵、连接水泵与水箱的管道、消防栓、连接消防栓与楼顶水箱的管道、电源、水带、水管、导线、线状物中的一个或多个。