CN109985342B - 一种变电站移动式消防机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站移动式消防机器人，包括运动平台和车体，运动平台驱动车体行走，车体包括储水箱和出水箱，储水箱在上，出水箱在下，储水箱包括前端和后端，前端和后端分别通过连接水管与出水箱连通。本发明具有储水箱，储水箱前端和后端分别通过连接水管与出水箱连通，可保证机器人在任意地形情况下都能充分利用储水箱里面的水，可有效防止因机器人姿态问题造成的储水箱中留存不能被利用的水。

Description

一种变电站移动式消防机器人

技术领域

本发明涉及智能消防领域，更具体的说，它涉及一种变电站移动式消防机器人。

背景技术

现有的变电站内消防设备较为落后且变电站一般在郊区，在发生火灾时得不到及时处置，造成火势扩大从而造成重大损失，特别是对无人值守变电站而言，很难实现初期火灾的处置。随着机器人技术和消防技术的不断发展，通过移动式机器人来处置初起火灾成为一种可能，将火灾消灭到初起状态或控制火势进一步扩大，避免产生更大损失。

现有的消防机器人具有水箱，但因为水箱的设计问题无法保证机器人在任意地形情况下都能充分利用，无法有效防止因机器人姿态问题造成的水箱中留存不能被利用的水。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变电站移动式消防机器人，可保证机器人在任意地形情况下都能充分利用自带的水，可有效防止因机器人姿态问题造成的储水箱中留存不能被利用的水，而且能在灭火时对车体进行降温。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种变电站移动式消防机器人，包括运动平台和车体，运动平台驱动车体行走，其特征在于：车体包括储水箱和出水箱，储水箱在上，出水箱在下，储水箱包括前端和后端，前端和后端分别通过连接水管与出水箱连通。需要说明的是，前端是机器人车头方向，后端是指机器人车尾方向。具体的，总储水量为260L，其中储水箱储水量为240L，出水箱为20L。传统的机器人需要从消防栓处接水，灭火时需要人工接水管，不仅需要耗费时间，耽误灭火时机，而且接管的机器人一旦遇到地形复杂或设备较多的区域，影响机器人行走，直接在车体内部设置储水箱，不仅可脱离固定消防设施实现远距离自主灭火，还能在灭火时对机器人自身进行降温。前端和后端分别通过连接水管与出水箱连通，可保证机器人在任意地形情况下都能充分利用储水箱里面的水，可有效防止因机器人姿态问题造成的储水箱中留存不能被利用的水。

优选的，前端和后端均设有出水孔，每个出水孔通过连接水管与出水箱连通。优选的，出水孔沿前端和后端的长度等间距布置。将前端和后端的整个长度均间距地设置出水孔，车体前倾或后倾都能充分利用储水箱中的水。

或者，前端和后端均设有出水槽，前端长度和后端长度均覆盖出水槽长度，出水槽通过连接水管与出水箱连通。优选的，出水槽通过连接漏斗与连接水管连接，利用漏斗利于水流出。将前端和后端的整个长度均设置成出水槽，车体前倾或后倾都能充分利用储水箱中的水。或者，第一侧端和第二侧端均设有出水槽，第一侧端和第二侧端的长度均覆盖出水槽长度，前端、第一侧端、第二侧端和后端的出水槽依次连通。储水箱的四周均设有出水孔或出水槽，车体侧倾都能充分利用储水箱中的水，应用范围更广。

作为优选的方案，储水箱具有第一侧端和第二侧端，第一侧端和第二侧端均设有多个出水孔，每个出水孔均有连接水管连接。优选的，出水孔沿第一侧端和第二侧端的长度等间距布置。

作为优选的方案，储水箱的体积大于出水箱的体积。储水箱主要用于储水。

作为优选的方案，包括自主导航与定位模块，自主导航与定位模块包括激光传感器与360度全景摄像头，激光传感器与360度全景摄像头均安装于车体上。所述激光传感器用来实现自主导航，所述360度全景摄像头用来实现远距离和非可视环境下的控制机器人行走和实现灭火作业等。机器人实现自主导航、自主定位火源、自主灭火三合一的功能，实现快速灭火，减少因寻找消防栓、人工安装水管造成的耽误灭火。

作为优选的方案，包括升降机构。升降机构可为线性模组或电动升降杆。优选的，升降机构包括顶段，顶段为绝缘段。因为应用于变电站场合，升降机构升至很高时，绝缘段能保证机器人的本体安全。

作为优选的方案，包括升降机构安装有云台组件，云台组件包括电源、云台和云台控制及通讯系统，电源和云台控制及通讯系统均固定于顶段，云台通过连接板分别与电源和云台控制及通讯系统固定。云台控制及通讯系统采用无线通讯，以提高整个系统的绝缘性。电源提供云台组件所需电力。

作为优选的方案，包括喷射模块，喷射模块包括比例混合器、直流电机、高压泵、泡沫原液箱、压力表、水管和细水雾水射流两用喷头，比例混合器、直流电机、高压泵、泡沫原液箱、压力表均设于车体内部，细水雾水射流两用喷头固定于云台，出水箱与比例混合器连通，出水箱与比例混合器之间设有泵进水单向阀，泡沫原液箱与比例混合器连通，泡沫原液箱与比例混合器之间设有泡沫单向阀和泡沫原液闸阀，比例混合器与高压泵连接，高压泵通过直流电机驱动，高压泵通过水管与细水雾水射流两用喷头连接，水管连接有压力表。直流电机采用大功率直流电机。需要说明的是，除用水进行灭火外，增加泡沫灭火，增加灭火选择，适用于各种灭火需求。出水箱和泡沫原液箱经比例混合器后混合形成灭火用灭火剂，经高压泵加压后由细水雾水射流两用喷头喷射出去，实施灭火；泵进水单向阀用于保证水源单向流动，防止倒回至出水箱；直流电机提供高压泵所需动力；泡沫原液单向阀用于保证泡沫原液单向流动，防止倒流；泡沫原液闸阀用于在单纯设备降温时切断泡沫原液；细水雾水射流两用喷头可实现水射流喷射模式和细水雾喷射模式间的自主切换，在进行灭火或设备降温时，机器人检测到环境风速大于一定阈值后，切换至水射流模式，保证喷射距离能够达到火源附近实施灭火或降温；机器人检测到环境风速小于一定阈值后，切换至细水雾模式，从而提高灭火或降温的效率。目前常用的消防水泡喷射的是高压水柱，由于面对的是变电站场所，容易引起设备短路，安全隐患高，使用水射流喷射和细水雾喷射两种模式，水柱小，对设备的影响小。

具体的，泡沫原液箱位于出水箱上方，泡沫原液箱与储水箱平行放置。具体的，细水雾水射流两用喷头的喷射距离和灭火效能确定机器人灭火的防护区，通过红外摄像头判断火灾是否在防护区内，如在防护区内实施灭火，否则机器人运动到防护区内再行灭火，保证灭火的有效性。

作为优选的方案，包括自主补水模块，自主补水模块包括补水口，补水口开于车体，出水箱通过补水管与补水口连通，出水箱与补水口之间设有补水闸阀。一旦储水箱和出水箱水量用完，可通过补水管连接消防水带进行及时补水。

作为优选的方案，包括监测组件，监测组件包括可见光摄像头和红外摄像头，可见光摄像头和红外摄像头均固定于云台上。可见光摄像头和红外摄像头以对设备异常温度和火灾进行识别。

作为优选的方案，储水箱上方设有空气滤清器。空气滤清器有两个作用，1、防止吸入带有杂质的颗粒而损伤设备；2、防止设备工作时容器内产生负压，而造成泵吸空，最终影响灭火效率。

作为优选的方案，车体具有盖体，盖体位于储水箱上方。在储水箱上方设置盖体，方便对储水箱进行清洗或维修。空气滤清器与盖体的位置关系可以是盖体与空气滤清器同在储水箱上方，空气滤清器可设置在盖体上，也可单独开在储水箱上方的其他位置。

本发明的优点在于：

1、储水箱前端和后端分别通过连接水管与出水箱连通，可保证机器人在任意地形情况下都能充分利用储水箱里面的水，可有效防止因机器人姿态问题造成的储水箱中留存不能被利用的水。

2、直接在车体内部设置储水箱，不仅可脱离固定消防设施实现远距离自主灭火，还能在灭火时对机器人自身进行降温。

3、通过自主导航与定位模块和喷射模块，机器人实现自主巡检火情、自主判断火情位置并瞄准后实施灭火的功能，实现快速灭火，减少因寻找消防栓、人工安装水管造成的灭火时间。

4、细水雾水射流两用喷头可实现水射流喷射模式和细水雾喷射模式间的自主切换，在进行灭火或设备降温时，机器人检测到环境风速大于一定阈值后，切换至水射流模式，保证喷射距离能够达到火源附近实施灭火或降温；机器人检测到环境风速小于一定阈值后，切换至细水雾模式，从而提高灭火或降温的效率；使用水射流喷射和细水雾喷射两种模式，水柱小，对设备的影响小，降低引起设备短路的可能性，安全性高。

5、通过升降机构将喷射模块输送至指定高度可实现高处火情的巡检和灭火救援。

6、升降机构包括顶段，顶段为绝缘段，因为应用于变电站场合，升降机构升至很高触碰带电设备时，绝缘段能防止产生电火花。

7、本发明设有自主补水模块，一旦储水箱和出水箱水量用完，可通过补水管连接消防水带进行及时补水。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为车体内部的正视图。

图3为前端和后端带有出水孔的储水箱的俯视图。

图4为前端和后端带有出水孔的储水箱的侧视图。

图5为前端和后端带有出水槽的储水箱的俯视图。

图6为前端和后端带有出水槽的储水箱的侧视图。

图7为前端、第一侧端、第二侧端和后端带有出水孔的储水箱的俯视图。

图8为前端、第一侧端、第二侧端和后端带有出水槽的储水箱的俯视图。

图9为本发明云台组件和监测组件的结构示意图。

图10为本发明灭火系统结构图。

1、运动平台；2、车体；22、泵进水单向阀；23、比例混合器；24、直流电机；25、高压泵；26、泡沫原液箱；261、连接泡沫管；27、泡沫原液单向阀；28、泡沫原液闸阀；29、压力表；30、防护区；31、空气滤清器；311、顶段；32、储水箱，321、后端，322、前端，323、出水孔，324、出水槽，325、第一侧端，326、第二侧端；327、连接漏斗；33、连接水管；34、高压管路；36、出水箱；37、补水闸阀；38、补水口；39、补水管；3、升降机构；4、云台组件；41、电源；42、云台；43、可见光摄像头；44、细水雾水射流两用喷头；45、水管；46、红外摄像头；47、云台控制及通讯系统；48、连接板；5、自主导航与定位模块；51、激光传感器；52、360度全景摄像头；6、盖体；7、自主补水模块。

具体实施方式

下面对本发明涉及的结构或这些所使用的技术术语做进一步的说明。这些说明仅仅是采用举例的方式进行说明本发明的方式是如何实现的，并不能对本发明构成任何的限制。

一种变电站移动式消防机器人，如图1和图2所示，包括运动平台1和车体2，运动平台1驱动车体2行走，车体2包括储水箱32和出水箱36，储水箱32在上，出水箱36在下，储水箱32包括前端322和后端321，前端322和后端321分别通过连接水管33与出水箱36连通。需要说明的是，前端322是机器人车头方向，后端321是指机器人车尾方向。具体的，总储水量为260L，其中储水箱32储水量为240L，出水箱36为20L。传统的机器人需要从消防栓处接水，灭火时需要人工接水管，不仅需要耗费时间，耽误灭火时机，而且接管的机器人一旦遇到地形复杂或设备较多的区域，影响机器人行走，直接在车体2内部设置储水箱32，不仅可脱离固定消防设施实现远距离自主灭火，还能在灭火时对机器人自身进行降温。储水箱32的后端321和前端322分别通过连接水管33与出水箱36连通，可保证机器人在任意地形情况下都能充分利用储水箱32里面的水，可有效防止因机器人姿态问题造成的储水箱32中留存不能被利用的水。

优选的，如图3和图4所示，后端321和前端322均设有出水孔323，每个出水孔323通过连接水管33与出水箱36连通。优选的，出水孔323沿后端321等间距布置，出水孔323沿前端322等间距布置。将后端321和前端322的整个长度均等间距地设置出水孔323，车体2前倾或后倾都能充分利用储水箱32中的水。

或者，如图5所示，后端321和前端322均设有出水槽324，出水槽324长度均覆盖后端321长度和前端322长度，出水槽324通过连接水管33与出水箱36连通。将后端321和前端322的整个长度均设置成出水槽324，车体2前倾或后倾都能充分利用储水箱32中的水。具体的，如图6所示，出水槽324通过连接漏斗327与连接水管33连接，利用连接漏斗327利于水流出。

作为优选的方案，如图7所示，储水箱32具有第一侧端325和第二侧端326，第一侧端325和第二侧端326均设有多个出水孔323，每个出水孔323通过连接水管33与出水箱36连通。优选的，出水孔323沿第一侧端325和第二侧端326的长度等间距布置。

或者，如图8所示，第一侧端325和第二侧端326均设有出水槽324，出水槽324长度均覆盖第一侧端325和第二侧端326的长度，后端321、第一侧端325、第二侧端326和前端322的出水槽324依次连通。储水箱32的四周均设有出水孔323或出水槽324，车体2侧倾能充分利用储水箱32中的水，应用范围更广。

作为优选的方案，如图2所示，储水箱32的体积大于出水箱36的体积。储水箱32主要用于储水。

作为优选的方案，如图1所示，包括自主导航与定位模块5，自主导航与定位模块5包括激光传感器51与360度全景摄像头52，激光传感器51与360度全景摄像头52均安装于车体2上。所述激光传感器51用来实现自主导航，所述360度全景摄像头52用来实现远距离和非可视环境下的控制机器人行走和实现灭火作业等。机器人实现自主导航、自主定位火源、自主灭火三合一的功能，实现快速灭火，减少因寻找消防栓、人工安装水管造成的耽误灭火。

作为优选的方案，如图1和图9所示，包括升降机构3。升降机构3可为线性模组或电动升降杆。优选的，升降机构3包括顶段311，顶段311为绝缘段。成为绝缘段的方式不限，例如在顶段外表面涂上绝缘材料复合薄膜、聚酰亚胺漆等，因为应用于变电站场合，升降机构3升至一定高度会触碰到带电设备，绝缘段能保证机器人的车体安全。

作为优选的方案，如图9所示，包括升降机构3安装有云台组件4，云台组件4包括电源41、云台42和云台控制及通讯系统47，电源41和云台控制及通讯系统47均固定于顶段311，云台42通过连接板48分别与电源41和云台控制及通讯系统47固定。电源41提供云台组件4所需电力。云台控制及通讯系统47采用无线通讯，以提高整个系统的绝缘性。

作为优选的方案，如图10所示，包括喷射模块，喷射模块包括比例混合器23、直流电机24、高压泵25、泡沫原液箱26、压力表29、水管45和细水雾水射流两用喷头44，比例混合器23、直流电机24、高压泵25、泡沫原液箱26、压力表29均设于车体2内部，细水雾水射流两用喷头44固定于云台42，出水箱36与比例混合器23连通，出水箱36与比例混合器23之间设有泵进水单向阀22，泡沫原液箱26与比例混合器23连通，泡沫原液箱26与比例混合器23之间设有泡沫原液单向阀27和泡沫原液闸阀28，比例混合器23与高压泵25连接，高压泵25通过直流电机24驱动，高压泵25通过水管45与细水雾水射流两用喷头44连接，水管45连接有压力表29。直流电机24采用大功率直流电机。

需要说明的是，除用水进行灭火外，增加泡沫灭火，增加灭火选择，适用于各种灭火需求。出水箱36和泡沫原液箱26经比例混合器23后混合形成灭火用灭火剂，经高压泵25加压后由细水雾水射流两用喷头44喷射出去，实施灭火；泵进水单向阀22用于保证水源单向流动，防止倒回至出水箱36；直流电机24提供高压泵25所需动力；泡沫原液单向阀27用于保证泡沫原液单向流动，防止倒流；泡沫原液闸阀28用于在单纯设备降温时切断泡沫原液；细水雾水射流两用喷头44可实现水射流喷射模式和细水雾喷射模式间的自主切换，在进行灭火或设备降温时，机器人检测到环境风速大于一定阈值后，切换至水射流模式，保证喷射距离能够达到火源附近实施灭火或降温；机器人检测到环境风速小于一定阈值后，切换至细水雾模式，从而提高灭火或降温的效率。目前常用的消防水泡喷射的是高压水柱，由于面对的是变电站场所，容易引起设备短路，安全隐患高，使用水射流喷射和细水雾喷射两种模式，水柱小，对设备的影响小。

具体的，泡沫原液箱26位于出水箱36上方，泡沫原液箱26与储水箱32平行放置。具体的，细水雾水射流两用喷头44的喷射距离和灭火效能确定机器人灭火的防护区30，通过红外摄像头判断火灾是否在防护区30内，如在防护区30内实施灭火，否则机器人运动到防护区30内再行灭火，保证灭火的有效性。

作为优选的方案，包括自主补水模块7，自主补水模块7包括补水口38，补水口38开于车体2，出水箱36通过补水管39与补水口38连通，出水箱36与补水口38之间设有补水闸阀37。一旦储水箱32和出水箱36水量用完，可通过补水管39连接消防水带进行及时补水。补水闸阀37用于在补水时打开补水渠道。

作为优选的方案，包括监测组件，监测组件包括可见光摄像头43和红外摄像头46，可见光摄像头43和红外摄像头46均固定于云台42上。可见光摄像头43和红外摄像头46以对设备异常温度和火灾进行识别。

作为优选的方案，如图2和图10所示，储水箱32上方设有空气滤清器31。空气滤清器31有两个作用，1、防止吸入带有杂质的颗粒而损伤设备；2、防止设备工作时容器内产生负压，而造成泵吸空，最终影响灭火效率。

作为优选的方案，车体2具有盖体6，盖体6位于储水箱32上方。在储水箱32上方设置盖体6，方便对储水箱32进行清洗或维修。空气滤清器31与盖体6的位置关系可以是盖体6与空气滤清器31同在储水箱32上方，空气滤清器31可设置在盖体6上，也可单独开在储水箱32上方的其他位置，如图2所示。

在缺少本文中所具体公开的任何元件、限制的情况下，可以实现本文所示和所述的发明。所采用的术语和表达法被用作说明的术语而非限制，并且不希望在这些术语和表达法的使用中排除所示和所述的特征或其部分的任何等同物，而且应该认识到各种改型在本发明的范围内都是可行的。因此应该理解，尽管通过各种实施例和可选的特征具体公开了本发明，但是本文所述的概念的修改和变型可以被本领域普通技术人员所采用，并且认为这些修改和变型落入所附权利要求书限定的本发明的范围之内。

Claims (7)

1.一种变电站移动式消防机器人，包括运动平台和车体，运动平台驱动车体行走，其特征在于：车体包括储水箱和出水箱，储水箱在上，出水箱在下，储水箱包括前端和后端，前端和后端分别通过连接水管与出水箱连通；前端和后端均设有出水孔，每个出水孔通过连接水管与出水箱连通。

2.如权利要求1所述的一种变电站移动式消防机器人，其特征在于：所述机器人包括自主导航与定位模块，自主导航与定位模块包括激光传感器与360度全景摄像头，激光传感器与360度全景摄像头均安装于车体上。

3.如权利要求1所述的一种变电站移动式消防机器人，其特征在于：所述机器人包括升降机构，升降机构包括顶段，顶段为绝缘段。

4.如权利要求3所述的一种变电站移动式消防机器人，其特征在于：升降机构安装有云台组件，云台组件包括电源、云台和云台控制及通讯系统，电源和云台控制及通讯系统均固定于顶段，云台通过连接板分别与电源和云台控制及通讯系统固定。

5.如权利要求1所述的一种变电站移动式消防机器人，其特征在于：所述机器人包括喷射模块，喷射模块包括比例混合器、直流电机、高压泵、泡沫原液箱、压力表、水管和细水雾水射流两用喷头，比例混合器、直流电机、高压泵、泡沫原液箱、压力表均设于车体内部，细水雾水射流两用喷头固定于云台，出水箱与比例混合器连通，出水箱与比例混合器之间设有泵进水单向阀，泡沫原液箱与比例混合器连通，泡沫原液箱与比例混合器之间设有泡沫单向阀和泡沫原液闸阀，比例混合器与高压泵连接，高压泵通过直流电机驱动，高压泵通过水管与细水雾水射流两用喷头连接，水管连接有压力表。

6.如权利要求1所述的一种变电站移动式消防机器人，其特征在于：所述机器人包括自主补水模块，自主补水模块包括补水口，补水口开于车体，出水箱通过补水管与补水口连通，出水箱与补水口之间设有补水闸阀。

7.如权利要求1所述的一种变电站移动式消防机器人，其特征在于：所述机器人包括监测组件，监测组件包括可见光摄像头和红外摄像头，可见光摄像头和红外摄像头均固定于云台上；储水箱上方设有空气滤清器；车体具有盖体，盖体位于储水箱上方。

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