CN107264802B - 一种无人机灭火弹玻璃侵彻试验系统及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机灭火弹玻璃侵彻试验系统及试验方法。该试验系统包括：一种无人机灭火弹玻璃侵彻试验装置，其特征在于，该试验装置包括：无人机；发射装置，设置于无人机上，用于发射灭火弹；测量装置，设置于无人机上，用于获取发射时刻无人机获取的干扰速度和干扰角速度；接收装置，设置于无人机上，用于接收来自地面指挥中心的指令；玻璃，在试验时所述灭火弹侵彻所述玻璃；摄像机，用于拍摄记录试验全过程。使用该系统进行的试验方法通过地面试验达到检验灭火弹的实施效果，获取相关参数，进行数据分析及安装调整改进，以推进无人机灭火弹的发展。
Description
技术领域
本发明涉及无人机灭火弹技术领域，具体涉及一种无人机灭火弹玻璃侵彻试验系统及试验方法。
背景技术
随着我国城市化进程的不断加快，高层建筑的发展日新月异。而与此同时，高层建筑火灾事故也不断呈现上升态势。高层建筑一旦发生火灾，其自身配套的消防设施对火势的控制效果并不明显，并且消防部队扑救难度很大，造成相当严重的损失。传统消防安装的升级远远赶不上大城市建筑“长高”的速度。鉴于此，亟需研制一种灭火效率高、反应速度快、机动性能好的新型灭火系统，以能够及时、有效扑救高层火灾。无人机灭火弹正是基于这一需求而产生。无人机可以满足高层建筑灭火高度的要求，快速到达火灾现场，通过无人机挂载发射装置发射灭火弹，灭火弹以一定速度穿过发生火灾楼层玻璃幕墙进入着火房间，第一时间实现灭火，降低火势，抢夺黄金救援时间。因此，无人机灭火弹在高层楼宇消防救援方面具有非常广阔的市场前景。
而无人机灭火弹的实施效果，则必须要通过无数次的力学试验验证后才能批量生产，大规模使用。如何利用地面试验实现低成本、高效率的验证无人机灭火弹工作性能，保证灭火弹发射后，既要能穿透玻璃进入室内实施药剂抛撒，又不能破坏建筑结构，也不能碎片伤人，是一项亟待解决的工程难题。只有当无人机灭火弹的实施效果得到了充分验证后，其在高层楼宇消防救援上的应用才算真正的起步。
发明内容
为了实现无人机灭火弹的地面试验，本发明提供一种无人机灭火弹玻璃侵彻试验系统及实验方法。通过地面力学试验的设计和实施检验灭火弹的实施效果，获取相关参数，进行数据分析及安装调整改进，以推进无人机灭火弹的发展。
为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种无人机灭火弹玻璃侵彻试验系统，包括：无人机；发射装置，设置于无人机上，用于发射灭火弹；测量装置，设置于无人机上，用于获取发射时刻无人机获取的干扰速度和干扰角速度；接收装置，设置于无人机上，用于接收来自地面指挥中心的指令；玻璃7，在试验时所述灭火弹投射在所述玻璃上；摄像机，用于拍摄记录试验全过程。
优选地，所述摄像机至少包括：设置于灭火弹弹头处的第一摄像机，用于拍摄记录灭火弹发射过程，获取出筒速度参数；设置于玻璃投射面侧边缘中心处的第二摄像机，用于拍摄记录灭火弹击穿玻璃过程；和设置于玻璃能拍摄到灭火弹抛洒的灭火剂的位置处的第三摄像机。
优选地，该试验系统还包括：瞄准工装，设置于发射装置上，用于提供灭火弹发射基准。更优选地，所述发射基准由设置于瞄准工装上的激光笔提供。
优选地，所述玻璃由玻璃安装支架固定和调节高度。
无人机作为载体，携带发射装置、测量装置和接收装置按照地面指挥中心的指令飞行至玻璃中心位置附近；通过设置在瞄准工装上的激光笔进行瞄准；地面指挥中心实时控制无人机调整姿态，确保灭火弹呈90°入射角，并启动发射指令，同步激活摄像机工作按钮，通过发射装置完成灭火弹的发射；灭火弹击穿玻璃并按照预定时间抛洒灭火剂。通过测量装置记录的数据信息获取发射时刻无人机平台获得的干扰加速度和干扰角速度等参数。
一种使用上述试验系统进行的无人机灭火弹玻璃侵彻试验方法，包括以下步骤：
S1、无人机接收指令飞行至指定位置；
S2、发射装置发射灭火弹侵彻玻璃；
S3、灭火弹飞行至预定位置抛洒灭火剂；
S4、数据分析。
进一步地，以上试验方法还包括：更换不同厚度的玻璃，重复所述S1-S4试验步骤。
优选地，S1中无人机飞行至玻璃中心位置。
优选地，无人机飞行至指定位置，同时开启摄像机工作按钮。
优选地，S2中激光笔提供灭火弹发射基准。
优选地，灭火弹侵彻玻璃的入射角为90度。确保灭火弹呈水平侵彻玻璃。
本发明的有益效果
本发明所提供的一种无人机灭火弹玻璃侵彻试验系统及使用该系统进行的无人机灭火弹玻璃侵彻试验方法，通过地面力学试验的设计和实施检验灭火弹的实施效果，获取相关参数，进行数据分析及安装调整改进，以推进无人机灭火弹的发展。试验成本低、易于操作、效果好，且可以保证人员和设施的安全。
还可以通过地面试验建立数据库，以供实际灭火应用中进行数据匹配调用，方便灭火实施，争取在最短的时间里最好地完成灭火营救任务。
附图说明
图1为本发明一种无人机灭火弹玻璃侵彻试验系统示意图
图2为本发明一种优选的无人机灭火弹玻璃侵彻试验系统示意图
图3为本发明一种无人机灭火弹玻璃侵彻试验方法流程图
附图标记说明：1-无人机，2-发射装置，3-灭火弹，4-测量装置，5-接收装置，6-地面指挥中心，7-玻璃，8-摄像机，801-第一摄像机，802-第二摄像机，803-第三摄像机，9-瞄准工装，10-激光笔。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据以上发明的内容做出一些非本质的改进和调整。
一种无人机灭火弹玻璃侵彻试验系统，如图1，包括：无人机1；发射装置2，设置于无人机上，用于发射灭火弹3；测量装置4，设置于无人机上，用于获取发射时刻无人机获取的干扰速度和干扰角速度；接收装置5，设置于无人机上，用于接收来自地面指挥中心6的指令；玻璃7，在试验时所述灭火弹投射在所述玻璃上；摄像机8，用于拍摄记录试验全过程。
本发明提供一种优选的实施例，如图2，所述高速摄像机至少包括：设置于灭火弹弹头处的第一摄像机801，用于拍摄记录灭火弹发射过程，获取出筒速度参数；设置于玻璃投射面侧边缘中心处的第二摄像机802，用于拍摄记录灭火弹击穿玻璃过程；和设置于玻璃能拍摄到灭火弹抛洒的灭火剂的位置处的第三摄像机803。
进一步地，该试验系统还可以有瞄准工装9，设置于发射装置上，用于提供灭火弹发射基准。本发明提供优选的实施例中，所述发射基准由设置于瞄准工装上的激光笔10提供。
所述玻璃7由玻璃安装支架固定和调节高度。
无人机1作为载体，携带发射装置2、测量装置4和接收装置5按照地面指挥中心6的指令飞行至玻璃7中心位置附近；通过设置在瞄准工装9上的激光笔10进行瞄准；地面指挥中心实时控制无人机调整姿态，确保灭火弹3呈90°入射角，并启动发射指令，同步激活摄像机工作按钮，通过发射装置完成灭火弹的发射；灭火弹击穿玻璃并按照预定时间抛洒灭火剂。通过测量装置记录的数据信息获取发射时刻无人机平台获得的干扰加速度和干扰角速度等参数。
一种使用上述试验系统进行的无人机灭火弹玻璃侵彻试验方法，如图3所示流程，包括以下步骤：
S1、无人机接收指令飞行至指定位置；
S2、发射装置发射灭火弹侵彻玻璃；
S3、灭火弹飞行至预定位置抛洒灭火剂；
S4、数据分析。
具体地，S1中无人机飞行至玻璃中心位置。无人机飞行至指定位置，同时开启摄像机工作按钮，开始拍摄。
S2中激光笔提供灭火弹发射基准。
灭火弹侵彻玻璃的入射角为90度。
S4中数据分析包括：通过第一摄像机记录的影像分析计算出灭火弹的出筒速度；通过第二摄像机记录的影像分析计算出灭火弹的侵彻玻璃的入射角；通过第三摄像机记录的影像分析计算出灭火剂喷洒位置离玻璃的距离，以及灭火剂喷洒的范围；通过测量装置记录的数据分析计算出发射灭火弹时刻无人机获得的干扰速度和干扰角速度。
根据分析结果对无人机灭火弹的效果进行验证，进而进行调整改进和设计优化。根据出筒速度、第二摄像机记录的玻璃侵彻画面和灭火剂喷洒位置离玻璃的距离判断无人机发射灭火弹的发射力度是否合适，如果不够，则需要改进发射装置提高发射力度，相反则需要减小发射力度。根据发射时刻无人机获得的干扰速度和干扰角速度选择合适的无人机，以使得这两项参数尽可能的小。
至此完成一次无人机灭火弹玻璃侵彻试验。重复多次试验已获得多组平行试验数据，获得更加准确的数据分析结果，以更好地进行无人机灭火弹的调整改进。
进一步的，更换玻璃，使用不同厚度的玻璃进行上述试验，已获得不同玻璃厚度情况下的数据，建立数据库；当实际应用时根据已知的情况直接在数据库里进行数据匹配调用，方便灭火实施，争取在最短的时间里最好地完成灭火营救任务。
Claims (9)
1.一种无人机灭火弹玻璃侵彻试验系统，其特征在于，该试验系统包括：
无人机；
发射装置，设置于无人机上，用于发射灭火弹；
测量装置，设置于无人机上，用于获取发射时刻无人机获取的干扰速度和干扰角速度；
接收装置，设置于无人机上，用于接收来自地面指挥中心的指令；
玻璃，在试验时所述灭火弹侵彻所述玻璃；
摄像机，用于拍摄记录试验全过程，其中，所述摄像机至少包括：
设置于灭火弹弹头处的第一摄像机，用于拍摄记录灭火弹发射过程，获取出筒速度参数；
设置于玻璃投射面侧边缘中心处的第二摄像机，用于拍摄记录灭火弹击穿玻璃过程；和
设置于玻璃能拍摄到灭火弹抛洒的灭火剂的位置处的第三摄像机；
通过第一摄像机记录的影像分析计算出灭火弹的出筒速度；通过第二摄像机记录的影像分析计算出灭火弹的侵彻玻璃的入射角；通过第三摄像机记录的影像分析计算出灭火剂喷洒位置离玻璃的距离，以及灭火剂喷洒的范围；通过测量装置记录的数据分析计算出发射灭火弹时刻无人机获得的干扰速度和干扰角速度；以及，
基于不同玻璃厚度情况下的数据建立数据库，用于实际应用时进行数据匹配调用。
2.根据权利要求1所述试验系统，其特征在于，还包括：
瞄准工装，设置于发射装置上，用于提供灭火弹发射基准。
3.根据权利要求2所述试验系统，其特征在于，所述发射基准由设置于瞄准工装上的激光笔提供。
4.根据权利要求1所述试验系统，其特征在于，所述玻璃由玻璃安装支架固定和调节高度。
5.一种使用如权利要求1-4任一所述的试验系统进行的无人机灭火弹玻璃侵彻试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、无人机接收指令飞行至指定位置；
S2、发射装置发射灭火弹侵彻玻璃；
S3、灭火弹飞行至预定位置抛洒灭火剂；
S4、数据分析。
6.根据权利要求5所述试验方法，其特征在于，还包括：更换不同厚度的玻璃，重复所述S1-S4试验步骤。
7.根据权利要求5所述试验方法，其特征在于，S1中无人机飞行至玻璃中心位置。
8.根据权利要求5所述试验方法，其特征在于，无人机飞行至指定位置，同时开启摄像机工作按钮。
9.根据权利要求5所述试验方法，其特征在于，S2中激光笔提供灭火弹发射基准。
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