CN107456683A - 一种基于无人机的高层建筑救火装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种基于无人机的高层建筑救火装置，包括无人机、第一消防水带、第一高压水泵、存储室、第二消防水带、第二高压水泵、操作台以及车轮，操作台包括处理器以及驱动装置，第一消防水带连接无人机与第一高压水泵连接，第一高压水泵与存储室连通，第二高压水泵与存储室连通，无人机包括摄像头、亮度传感器、聚光灯、第一激光测距仪以及第二激光测距仪，摄像头用于拍摄无人机前进方向的画面并将其发送给处理器，亮度传感器用于检测无人机周围环境的亮度值并将其发送给处理器，第一激光测距仪用于检测无人机与前方建筑物之间的水平距离值并将其发送给处理器，第二激光测距仪用于检测无人机与地面之间的竖直距离值并将其发送给处理器。

Description

一种基于无人机的高层建筑救火装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及消防救火领域，特别涉及一种基于无人机的高层建筑救火装置及其工作方法。

背景技术

随着城市化的进程日益加快，城市人口密集，土地昂贵，城镇的高层建筑和超高层建筑越来越多。目前，我国高层建筑正朝着现代化、大型化、多功能的方向发展，由于高层建筑楼层高，功能复杂，设备繁多，一旦发生火灾，不能像一般建筑那样仅仅从外部进行灭火，给救援工作和人员的疏散带来了很大的困难，高层建筑救火是国际性难题。

目前世界最高消防车由于稳定性等原因，只能达到100米的高度，而直升机灭火受到烟雾、楼顶条件、大风大雾等条件的影响，经常无法实施。于是就有了消防云梯、射程更高的消防车等应对高楼的消防设备。然而，在实际救火过程中，消防云梯的架设对地面环境是有要求的，在一些小区内，由于物业缺乏消防意识，在建筑物周边并没有可以支撑消防云梯架设的环境，而射程更高的消防车也只能在原先的基础上略有提升，并不能从根本上解决高层建筑的着火问题。

发明内容

发明目的： 为了克服背景技术中的缺点，本发明实施例提供了一种基于无人机的高层建筑救火装置及其工作方法，能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。

技术方案：一种基于无人机的高层建筑救火装置，包括无人机、第一消防水带、第一高压水泵、存储室、第二消防水带、第二高压水泵、操作台以及车轮，所述操作台包括处理器以及驱动装置，所述驱动装置与所述处理器连接，所述第一消防水带的输出端与所述无人机连接，输入端与所述第一高压水泵的输出端连接，所述第一高压水泵的输入端与所述存储室连通，所述第二高压水泵的输出段与所述存储室连通，所述第一高压水泵以及所述第二高压水泵分别与所述驱动装置连接，所述无人机包括摄像头、亮度传感器、聚光灯、第一激光测距仪以及第二激光测距仪，所述摄像头与所述处理器连接，用于拍摄所述无人机前进方向的画面并将其发送给所述处理器，所述亮度传感器与所述处理器连接，用于检测所述无人机周围环境的亮度值并将其发送给所述处理器，所述聚光灯与所述驱动装置连接，用于照明所述无人机前进的方向，所述第一激光测距仪与所述处理器连接，用于检测所述无人机与前方建筑物之间的水平距离值并将其发送给所述处理器，所述第二激光测距仪与所述处理器连接，用于检测所述无人机与地面之间的竖直距离值并将其发送给所述处理器，所述车轮与所述驱动装置连接，用于驱动所述救火装置移动。

作为本发明的一种优选方式，所述无人机还包括破拆装置，所述破拆装置与所述驱动装置连接，用于破除所述无人机前方的物体。

作为本发明的一种优选方式，所述救火装置还包括液压升降装置，所述液压升降装置与所述驱动装置连接，用于升高所述第一高压水泵与所述存储室。

作为本发明的一种优选方式，所述第一消防水带包括电动旋转喷嘴，所述电动旋转喷嘴与所述驱动装置连接，用于调整所述第一消防水带的输出方向。

作为本发明的一种优选方式，所述第二消防水带包括水枪接口，所述水枪接口包括电控阀门，用于连接消防水枪，所述电控阀门与所述驱动装置连接，用于控制所述水枪接口的开闭。

作为本发明的一种优选方式，包括以下工作步骤：

a)所述处理器向所述无人机输出飞行信号，所述摄像头拍摄所述无人机前进方向的画面并将其发送给所述处理器；

b)所述第一激光测距仪与所述第二激光测距仪将测量的所述水平距离值以及所述竖直距离值传送给所述处理器；

c)所述处理器根据所述画面判断所述无人机前方是否为火灾发生区域；

d)若是，则向所述驱动装置输出升高信号，所述驱动装置驱动所述液压升降装置升高；e)所述处理器向所述驱动装置输出灭火信号，所述驱动装置驱动所述第一高压水泵以及第二高压水泵开启；

f)所述处理器判断起火点的方向并计算所述电动旋转喷嘴的旋转角度；

g)所述处理器向所述驱动装置输出旋转信号，所述驱动装置驱动所述电动旋转喷嘴旋转对应角度。

作为本发明的一种优选方式，步骤c还包括：

所述处理器判断所述无人机前方是否有障碍物；

若是，则进一步判断所述水平距离值是否小于等于第一预设距离值；

若是，则向所述驱动装置输出破除信号，所述驱动装置驱动所述破拆装置启动。

作为本发明的一种优选方式，所述处理器判断第二预设距离值内是否有人出现，所述第二预设距离值大于所述第一预设距离值；

若有，则向所述驱动装置驱动停止信号，所述驱动装置驱动所述破拆装置暂停工作。

作为本发明的一种优选方式，步骤d还包括：

所述处理器根据所述竖直距离值设置所述液压升降装置的升高高度，所述升高高度为所述竖直距离值的二分之一。

作为本发明的一种优选方式，若所述竖直距离值大于第三预设距离值，在所述消防水枪连接所述水枪接口后，所述处理器向所述驱动装置输出开启信号，所述驱动装置驱动所述电控阀门开启。

本发明实现以下有益效果：对于百米以上的高层建筑，消防车基本无能为力，本发明利用设置在地面上的液压升降装置将存储室建立在半空中，使得原先的救火装置的射程增加了一倍，配合无人机能够精准扑灭着火点。在实际救火过程中，高层建筑的门窗影响救援工作的进程，无人机配备有拆破装置，可以轻易破除障碍物，并且具有智能识别功能，防止误伤建筑物内的人员。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为本发明提供的一种基于无人机的高层建筑救火装置结构示意图；

图2为本发明提供的一种基于无人机的高层建筑救火装置的工作方法流程图；

图3为本发明提供的破拆装置工作方法流程图；

图4为本发明提供的第二消防水带结构示意图；

图5为本发明提供的电控阀门工作方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

如图1所示，一种基于无人机的高层建筑救火装置，包括无人机1、第一消防水带2、第一高压水泵3、存储室4、第二消防水带5、第二高压水泵6、操作台7以及车轮8，所述操作台7包括处理器9以及驱动装置10，所述驱动装置10与所述处理器9连接，所述第一消防水带2的输出端与所述无人机1连接，输入端与所述第一高压水泵3的输出端连接，所述第一高压水泵3的输入端与所述存储室4连通，所述第二高压水泵6的输出段与所述存储室4连通，所述第一高压水泵3以及所述第二高压水泵6分别与所述驱动装置10连接，所述无人机1包括摄像头11、亮度传感器12、聚光灯13、第一激光测距仪14以及第二激光测距仪15，所述摄像头11与所述处理器9连接，用于拍摄所述无人机1前进方向的画面并将其发送给所述处理器9，所述亮度传感器12与所述处理器9连接，用于检测所述无人机1周围环境的亮度值并将其发送给所述处理器9，所述聚光灯13与所述驱动装置10连接，用于照明所述无人机1前进的方向，所述第一激光测距仪14与所述处理器9连接，用于检测所述无人机1与前方建筑物之间的水平距离值并将其发送给所述处理器9，所述第二激光测距仪15与所述处理器9连接，用于检测所述无人机1与地面之间的竖直距离值并将其发送给所述处理器9，所述车轮8与所述驱动装置10连接，用于驱动所述救火装置移动。

所述无人机1还包括破拆装置16，所述破拆装置16与所述驱动装置10连接，用于破除所述无人机1前方的物体。

所述救火装置还包括液压升降装置17，所述液压升降装置17与所述驱动装置10连接，用于升高所述第一高压水泵3与所述存储室4。

所述第一消防水带2包括电动旋转喷嘴18，所述电动旋转喷嘴18与所述驱动装置10连接，用于调整所述第一消防水带2的输出方向。

具体地，所述车轮8位于所述液压升降装置17底部，所述液压升降装置17包括液压泵以及设置在四角的四根液压杆，所述液压杆顶部设置一平台，所述平台中间设置有圆形洞口，所述存储室4固定于所述平台之上，所述第二消防水带5的输出端从所述圆形洞口穿过与所述存储室4连通，所述消防水带的输入端与所述第二高压水泵6的输出端连接，所述第二高压水泵6的输入端与消防车的水箱或路边的消防栓连通，所述第二高压水泵6将水经所述第二消防水带5送至所述存储室4内，所述存储室4上方设置有第一高压水泵3，所述第一高压水泵3的输入端与所述存储室4连通，所述第一高压水泵3的输出端与所述第一消防水带2连通，所述第一高压水泵3将所述存储室4内的水经所述第一消防水带2输出，所述无人机1配备有机械爪，所述机械爪与所述驱动装置10连接，用于抓取所述第一消防水带2，所述第一消防水带2的输出端与所述无人机1前进方向一致。

所述亮度传感器12以及所述聚光灯13位于所述无人机1前部，所述亮度传感器12用于检测所述无人机1周围环境的亮度值并将其发送给所述处理器9，当在夜间救火时，往往因为光线不明而影响救援工作的进度，所述处理器9中设置有预设亮度值，所述处理器9判断接收到的亮度值是否小于等于所述预设亮度值，若是，则向所述驱动装置10输出照明信号，所述驱动装置10驱动所述聚光灯13开启，所述摄像头11位于所述无人机1前部，除了外界光线对救援工作有影响之外，室内光线对救援工作的展开也有重要影响，例如室内房屋结构以及火灾的烟雾等等影响因素，所述处理器9根据所述摄像头11传送的画面判断室内的亮度是否小于等于所述预设亮度值，若是，则向所述驱动装置10输出照明信号，所述驱动装置10驱动所述聚光灯13开启；所述处理器9根据所述画面判断所述无人机1前方是否有火灾发生，若所述处理器9确定前方有火灾发生，则记录此时的竖直距离值并控制所述无人机1保持在该高度飞行，所述无人机1则在该高度水平飞行，飞向火灾发生的具体区域，所述处理器9根据水平距离值确定最佳的灭火点。

所述破拆装置16为一弹出式消防锤，室内发生火灾，若是门窗紧闭，外界水源无法进入室内灭火，所述消防锤用于破除所述门窗。

实施例二

如图2所示，一种基于无人机的高层建筑救火装置的工作方法，包括以下工作步骤：

a)所述处理器9向所述无人机1输出飞行信号，所述摄像头11拍摄所述无人机1前进方向的画面并将其发送给所述处理器9；

b)所述第一激光测距仪14与所述第二激光测距仪15将测量的所述水平距离值以及所述竖直距离值传送给所述处理器9；

c)所述处理器9根据所述画面判断所述无人机1前方是否为火灾发生区域；

d)若是，则向所述驱动装置10输出升高信号，所述驱动装置10驱动所述液压升降装置17升高；

e)所述处理器9向所述驱动装置10输出灭火信号，所述驱动装置10驱动所述第一高压水泵3以及第二高压水泵6开启；

f)所述处理器9判断起火点的方向并计算所述电动旋转喷嘴18的旋转角度；

g)所述处理器9向所述驱动装置10输出旋转信号，所述驱动装置10驱动所述电动旋转喷嘴18旋转对应角度。

步骤c还包括：

所述处理器9判断所述无人机1前方是否有障碍物；

若是，则进一步判断所述水平距离值是否小于等于第一预设距离值；

若是，则向所述驱动装置10输出破除信号，所述驱动装置10驱动所述破拆装置16启动。

所述处理器9判断第二预设距离值内是否有人出现，所述第二预设距离值大于所述第一预设距离值；

若有，则向所述驱动装置10驱动停止信号，所述驱动装置10驱动所述破拆装置16暂停工作。

步骤d还包括：

所述处理器9根据所述竖直距离值设置所述液压升降装置17的升高高度，所述升高高度为所述竖直距离值的二分之一。

具体地，所述救火装置被运输至火灾现场后，所述处理器9向所述无人机1输出飞行信号，所述无人机1向起火点飞行。所述破拆装置16工作方法如图3所示，所述摄像头11将所述无人机1前进方向的画面传送给所述处理器9，所述第一激光测距仪14将测量的水平距离值传送给所述处理器9，所述第二激光测距仪15将测量的竖直距离值传送给所述处理器9，所述处理器9根据所述画面判断所述无人机1前方是否为火灾发生区域，若是，所述处理器9记录此时的竖直距离值并控制所述无人机1保持在该高度向前方飞行，所述处理器9判断所述无人机1前方是否有障碍物，若是，所述处理器9判断所述水平距离值是否小于等于第一预设距离值，若是，则表示所述无人机1已飞至最佳灭火点，所述处理器9记录此时的水平距离值，同时向所述驱动装置10输出破除信号，所述驱动装置10驱动所述破拆装置16启动，所述无人机1还包括警示装置，所述警示装置与所述驱动装置10连接，在所述破拆装置16启动前以及工作时，所述处理器9判断第二预设距离值内是否有人出现，若在所述破拆装置16启动前，则向所述驱动装置10输出警示信号，所述驱动装置10驱动所述警示装置发出警示音，提示人员远离窗边；若在所述破拆装置16工作中，则向所述驱动装置10驱动停止信号，所述驱动装置10驱动所述破拆装置16暂停工作，在所述人员离开所述第二预设距离值范围时，重新启动。

在所述无人机1飞至最佳灭火点后，所述无人机1飞回所述救火装置，所述机械爪抓取所述第一消防水带2的输出端并固定，固定完毕后，所述处理器9向所述无人机1发送所述竖直距离值与水平距离值，所述无人机1飞回最佳灭火点后，所述处理器9向所述驱动装置10输出升高信号，所述驱动装置10驱动所述液压升降装置17升高，升高高度为所述竖直距离值的二分之一，再向所述驱动装置10输出灭火信号，所述驱动装置10驱动所述第一高压水泵3以及第二高压水泵6开启，所述处理器9优先寻找离所述无人机1最近的一处着火点，再计算所述电动旋转喷嘴18的旋转角度，待所述着火点扑灭后，所述处理器9寻找下一处最近的着火点，并重新计算所述电动旋转喷嘴18的旋转角度，直至扑灭所述着火点。

实施例三

如图4所示，所述第二消防水带5包括水枪接口19，所述水枪接口19包括电控阀门20，用于连接消防水枪，所述电控阀门20与所述驱动装置10连接，用于控制所述水枪接口19的开闭。

若所述竖直距离值大于第三预设距离值，在所述消防水枪连接所述水枪接口19后，所述处理器9向所述驱动装置10输出开启信号，所述驱动装置10驱动所述电控阀门20开启。

具体地，所述电控阀门20工作方法如图5所示，所述处理器9还设置有第三预设距离值，当所述火灾发生区域的高度超过所述救火装置的最大工作高度时，所述最大工作高度即所述第三预设距离值，需要增加所述第二消防水带5内的压强，所述第二消防水带5下方设置有若干水枪接口19，所述接口设置有对应的电控阀门20，所述水枪接口19接上消防水枪后，所述处理器9向所述驱动装置10输出开启信号，所述驱动装置10驱动对应的电控阀门20开启，在没有插入消防水枪的水枪接口19，其对应的电控阀门20保持关闭状态，所述电控阀门20开启后，进入所述第二消防水带5内的水量增大，所述第二消防水带5内的压强增大，能够更快地将水送至所述存储室4，也能将水送至更高的高度。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于无人机的高层建筑救火装置，包括无人机（1）、第一消防水带（2）、第一高压水泵（3）、存储室（4）、第二消防水带（5）、第二高压水泵（6）、操作台（7）以及车轮（8），其特征在于，所述操作台（7）包括处理器（9）以及驱动装置（10），所述驱动装置（10）与所述处理器（9）连接，所述第一消防水带（2）的输出端与所述无人机（1）连接，输入端与所述第一高压水泵（3）的输出端连接，所述第一高压水泵（3）的输入端与所述存储室（4）连通，所述第二高压水泵（6）的输出段与所述存储室（4）连通，所述第一高压水泵（3）以及所述第二高压水泵（6）分别与所述驱动装置（10）连接，所述无人机（1）包括摄像头（11）、亮度传感器（12）、聚光灯（13）、第一激光测距仪（14）以及第二激光测距仪（15），所述摄像头（11）与所述处理器（9）连接，用于拍摄所述无人机（1）前进方向的画面并将其发送给所述处理器（9），所述亮度传感器（12）与所述处理器（9）连接，用于检测所述无人机（1）周围环境的亮度值并将其发送给所述处理器（9），所述聚光灯（13）与所述驱动装置（10）连接，用于照明所述无人机（1）前进的方向，所述第一激光测距仪（14）与所述处理器（9）连接，用于检测所述无人机（1）与前方建筑物之间的水平距离值并将其发送给所述处理器（9），所述第二激光测距仪（15）与所述处理器（9）连接，用于检测所述无人机（1）与地面之间的竖直距离值并将其发送给所述处理器（9），所述车轮（8）与所述驱动装置（10）连接，用于驱动所述救火装置移动。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的高层建筑救火装置，其特征在于：所述无人机（1）还包括破拆装置（16），所述破拆装置（16）与所述驱动装置（10）连接，用于破除所述无人机（1）前方的物体。

3.根据权利要求1所述的一种基于无人机的高层建筑救火装置，其特征在于：所述救火装置还包括液压升降装置（17），所述液压升降装置（17）与所述驱动装置（10）连接，用于升高所述第一高压水泵（3）与所述存储室（4）。

4.根据权利要求1所述的一种基于无人机的高层建筑救火装置，其特征在于：所述第一消防水带（2）包括电动旋转喷嘴（18），所述电动旋转喷嘴（18）与所述驱动装置（10）连接，用于调整所述第一消防水带（2）的输出方向。

5.根据权利要求1所述的一种基于无人机的高层建筑救火装置，其特征在于：所述第二消防水带（5）包括水枪接口（19），所述水枪接口（19）包括电控阀门（20），用于连接消防水枪，所述电控阀门（20）与所述驱动装置（10）连接，用于控制所述水枪接口（19）的开闭。

6.根据权利要求1-5所述的一种基于无人机的高层建筑救火装置的工作方法，其特征在于：包括以下工作步骤：

a)所述处理器（9）向所述无人机（1）输出飞行信号，所述摄像头（11）拍摄所述无人机（1）前进方向的画面并将其发送给所述处理器（9）；

b)所述第一激光测距仪（14）与所述第二激光测距仪（15）将测量的所述水平距离值以及所述竖直距离值传送给所述处理器（9）；

c)所述处理器（9）根据所述画面判断所述无人机（1）前方是否为火灾发生区域；

d)若是，则向所述驱动装置（10）输出升高信号，所述驱动装置（10）驱动所述液压升降装置（17）升高；

e)所述处理器（9）向所述驱动装置（10）输出灭火信号，所述驱动装置（10）驱动所述第一高压水泵（3）以及第二高压水泵（6）开启；

f)所述处理器（9）判断起火点的方向并计算所述电动旋转喷嘴（18）的旋转角度；

g)所述处理器（9）向所述驱动装置（10）输出旋转信号，所述驱动装置（10）驱动所述电动旋转喷嘴（18）旋转对应角度。

7.根据权利要求6所述的一种基于无人机的高层建筑救火装置的工作方法，其特征在于：步骤c还包括：

所述处理器（9）判断所述无人机（1）前方是否有障碍物；

若是，则进一步判断所述水平距离值是否小于等于第一预设距离值；

若是，则向所述驱动装置（10）输出破除信号，所述驱动装置（10）驱动所述破拆装置（16）启动。

8.根据权利要求7所述的一种基于无人机的高层建筑救火装置的工作方法，其特征在于：所述处理器（9）判断第二预设距离值内是否有人出现，所述第二预设距离值大于所述第一预设距离值；

若有，则向所述驱动装置（10）驱动停止信号，所述驱动装置（10）驱动所述破拆装置（16）暂停工作。

9.根据权利要求6所述的一种基于无人机的高层建筑救火装置的工作方法，其特征在于：步骤d还包括：

所述处理器（9）根据所述竖直距离值设置所述液压升降装置（17）的升高高度，所述升高高度为所述竖直距离值的二分之一。

10.根据权利要求6所述的一种基于无人机的高层建筑救火装置的工作方法，其特征在于：若所述竖直距离值大于第三预设距离值，在所述消防水枪连接所述水枪接口（19）后，所述处理器（9）向所述驱动装置（10）输出开启信号，所述驱动装置（10）驱动所述电控阀门（20）开启。