CN110339515A - 气动飞行机器人消防系统及利用该系统灭火的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气动飞行机器人消防系统及利用该系统灭火的方法。为填补现有技术空白，本气动飞行机器人消防系统包括消防车和配用地面消防栓，还包括大型空气压缩机、气动飞行机器人和多段带有消防快接卡口的消防带，气动飞行机器人包括飞行控制器、遥控器和中空管，该中空管顶部连通有可调消防水炮和喷水电控阀，中空管下端设有消防快接卡口，中空管四周连通有支管，每个支管上设有一个喷气电控阀，每个支管外端连通有向下的喷嘴，中空管上固定有一支撑柱，该支撑柱固定有锚杆，锚杆前端设有钢化玻璃破窗锥和倒钩。本发明可快速将消防水从外部引至高层建筑的顶部失火房间，安全、高效、方便，广泛适用扑灭各种高层民用、商用建筑的高层火灾。

Description

气动飞行机器人消防系统及利用该系统灭火的方法

技术领域

本发明涉及一种气动飞行机器人消防系统及利用该系统灭火的方法。

背景技术

随着我国城市化进程的不断推进，300米以上的摩天大楼层出不穷。但是目前世界最高的消防云梯车的最大升举高度为72米。可以到达24楼。国内最高的消防车为52米,可以到达17楼，而且消防云梯车体积庞大，寻常道路无法进入。

受消防云梯高度所限或周边狭窄道路所限，这些建筑上层失火时，无法借助外部消防车等外部消防设施灭火，只能靠建筑内部的消防管网灭火，万一建筑上层失火时，又遇上内部的消防管网故障，将出现高层无消防水灭火的风险。

为解决这个问题，有些企业想借助小型无人飞机携带消防水带，升入高空，进行灭火。但是由于小型无人飞机升力有限，且难以驾驭消防水喷射时产生的强大反作力。因此，小型无人飞机只能携带细小消防水带，且升高有限，用于高层灭火，往往是杯水车薪，实际上仍无法解决这个问题。

现有技术迫切需要一种可以为摩天大楼上层房间提供外部消防水源的消防设备，借以灭火。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何填补现有技术的上述空白，提供一种气动飞行机器人消防系统及利用该系统灭火的方法。

为解决上述技术问题，本气动飞行机器人消防系统包括消防车和配用地面消防栓，配用地面消防栓顶部设有消防阀，其一侧设有接口，消防车上设有高压水泵，高压水泵出口和入口均配有消防快接卡口，高压水泵入口的消防快接卡口与配用地面消防栓的接口通过消防带连接，其特征在于：其还包括大型空气压缩机、气动飞行机器人和多段带有消防快接卡口的消防带，其中气动飞行机器人包括飞行控制器、遥控器和中空管，该中空管顶部连通有可调消防水炮，可调消防水炮上设有喷水电控阀，中空管下端设有消防快接卡口，中空管四周连通有4～12根均匀分布的支管，每个支管上设有一个喷气电控阀，每个支管外端连通有向下的喷嘴，飞行控制器包括控制芯片、三轴陀螺仪、加速度计、气压计和传感器，飞行控制器和遥控器上均配有无线电编码发射模块和无线电接收解码模块，所有喷气电控阀和喷水电控阀均与飞行控制器的控制芯片相连，受其控制，大型空气压缩机的出气口上设有消防快接卡口，带有消防快接卡口的消防带一端可以连通固定在中空管下端的消防快接卡口上，另一端可以择一接通大型空气压缩机的出气口的消防快接卡口或高压水泵出口的消防快接卡口上，借以根据需要接通高压气源或高压水源，所述中空管上固定有一支撑柱，该支撑柱交叉固定有一锚杆，该锚杆前端设有钢化玻璃破窗锥和倒钩，该倒钩可以钩挂在失火建筑的窗框上，借以将本气动飞行机器人及其可调消防水炮固定在失火建筑的相应失火房间的窗框上。

本专利所述飞行控制器选用普通旋翼无人机用飞行控制器即可，例如CN102627145 B所述飞行控制器或CN 104875882 B所述控制器。

所不同的是普通旋翼无人机上的飞行控制器通过调节电机的输入电压改变电机的转速来调节升力和回转力矩，使飞行器完成爬升、降落、前进、后退、转向、悬停等各种动作，而本专利飞行控制器通过调节各个喷气电控阀的开度，来调节各个喷嘴的喷气大小，借以实现爬升、降落、前进、后退，转向、悬停。可调消防水炮参见公开号为CN 109966679 A的中国发明专利文献。

如此设计，本专利用消防带将大型空气压缩机与气动飞行机器人相连，通过喷气产生的反作用力飞行，将消防带及可调消防水炮升至失火的高层建筑的相应房间窗外，借助锚杆上倒钩固定在失火房间上的窗户上，然后停止喷气，将消防带下端与高压水泵出口相连，并借助消防带将消防水引至失火的高层房间，借助可调消防水炮喷水灭火。

作为优化，所述支撑柱上设有摄像头，该摄像头直接与飞行控制器的无线电编码发射模块相连，或通过飞行控制器的控制芯片与飞行控制器的无线电编码发射模块相连，所述遥控器上设有显示屏，该显示屏直接或间接与遥控器的无线电接收解码模块相连，用来显示摄像头拍摄到的气动飞行机器人正前方的影像。如此设计，便于观察气动飞行机器人正前方的影像，方便控制飞行和控制可调消防水炮，精确灭火。

作为优化，所述大型空气压缩机设置在一个中型卡车的前部车厢上，所述气动飞行机器人配有一个托车，该托车包括一个矩形底盘，矩形底盘四角设有脚轮，矩形底盘前部设有一V字形缺口和若干孔洞，所述气动飞行机器人可以放置在该托车上，其全部或部分喷嘴一一对应置于上述孔洞中，并可从托车上直接起飞。如此设计，便于在地面上移动气动飞行机器人。

作为优化，所述中型卡车的车厢底部下方设有两个插槽，两个插槽分别设有一个插板，两个插板前端连接在一横杆上，两个插槽的侧壁上开有水平滑槽，所述横杆贯穿插槽的侧壁上的水平滑槽，防止插板从插槽内脱出，插板进出插槽时，横杆在水平滑槽内滑动。如此设计，便于将托车移入或移出中型卡车。

作为优化，所述锚杆横截面呈矩形，其中段及后部为齿条，所述支撑杆上设有一固定块，该固定块上开有斜孔，所述锚杆就穿设在该斜孔内，锚杆前端的钢化玻璃破窗锥，指向气动飞行机器人正前方的斜上方，所述支撑杆一侧还固定有一带有减速装置的步进电机，该步进电机的输出轴上固定有齿轮，该齿轮与所述齿条啮合，该步进电机与所述控制芯片连接，受其控制。如此设计，当倒钩钩挂在相应失火房间的窗框后，带有减速装置的步进电机启动，将锚杆拉紧，将本气动飞行机器人牢固地固定好，防止喷水产生反作用力，影响本气动飞行机器人的稳定。

利用前述气动飞行机器人消防系统灭火的方法，包括下述步骤：

①.将消防车和中型卡车开至失火建筑的配用地面消防栓旁，用消防带将消防车高压水泵入口的消防快接卡口与配用地面消防栓的接口连通；

②.将中型卡车上的插板从插槽中拉出，并将其外端放置地面上形成坡面，将所述托车及其上的气动飞行机器人从坡面上拖下来；

③.开启大型空气压缩机，进行预压缩，使大型空气压缩机的内部缓冲罐内气压增大，根据失火房间距离地面高度，选择足够长度的消防带，将该消防带一端连接在大型空气压缩机的出气口的消防快接卡口上，将该消防带另一端连接在气动飞行机器人的中心管下端的消防快接卡口上，

④.移动托车，通过托车带动消防带，使消防带充分展开，待大型空气压缩机的内部缓冲罐内气压增大至预定工作压强时，通过遥控器，启动气动飞行机器人的各个喷气电控阀，进行喷气，使其升空，并携带消防带，升至失火房间的窗外；

⑤.通过遥控器，操纵气动飞行机器人，用气动飞行机器人上的锚杆前端的钢化玻璃破窗锥撞碎失火房间的窗户上的窗框上方、下方的玻璃，然后用锚杆前端的倒钩钩住相应窗框，然后启动带有减速装置的步进电机，拉紧锚杆，将本气动飞行机器人固定在失火房间的窗户外，关闭大型空气压缩机及各个喷气电控阀，停止喷气；

⑥.将连接在大型空气压缩机的出气口的消防快接卡口上的消防带端口，改接在高压水泵出口的消防快接卡口上，打开配用地面消防栓的消防阀、高压水泵及喷水电控阀，通过可调消防水炮向失火房间的火焰喷水灭火；

⑦.失火房间内火焰消灭后，关闭高压水泵和消防阀，将消防带从高压水泵出口的消防快接卡口上取下，排空消防带内的水，然后由消防工作人员进入失火房间，将本气动飞行机器人从窗户取下，通过窗户拖入失火房间或用绳索放至地面；

⑧.将气动飞行机器人上的消防带及高压水泵与配用地面消防栓之间的消防带取下收好，将本气动飞行机器人放置在托车上，并通过插板形成的坡面，重新将托车和本气动飞行机器人拖入中型卡车内，最后将插板收起，即完成全部灭火过程。如此设计，方便地为高层建筑的高层房间提供了外部消防水源，可以从外部直接向着火点喷水，直接灭火，同时消防人员不必冒险深入火场，更加安全。

众所周知，美国911事件中，双子塔遇袭时，顶层失火，一方面楼上的人员向楼下紧急疏散，另一方面消防人员扛着消防带向楼下，双子塔坍塌时，牺牲343人，如果当时采用本气动飞行机器人消防系统，可以尽快直接向高层火焰喷洒消防水，虽然难以阻止双子塔坍塌，但是肯定可以减少消防人员牺牲人数，同时消防人员不向上冲，楼内人员外撤通道畅通，便于更多楼内人员撤离险境。

本发明气动飞行机器人消防系统及利用该系统灭火的方法可以快速将消防水从外部引至失火的高层建筑的顶部失火房间，具有安全、高效、方便的优点，广泛适用扑灭各种高层民用、商用建筑的高层火灾。

附图说明

下面结合附图对本发明气动飞行机器人消防系统及利用该系统灭火的方法作进一步说明：

图1是本气动飞行机器人消防系统实施方式一的中型卡车及其车载的大型空气压缩机、气动飞行机器人和消防带的俯视示意图；

图2是将本专利气动托车及飞行机器人从图1所示中型卡车拖下及将消防带连接在气动飞行机构人上的俯视示意图；

图3是将消防带另一端连接在本专利大型空气压缩机出气口，并移动托车，将消防带伸展开的俯视示意图；

图4是本发明气动飞行机器人消防系统图3所示状态的俯视示意图(为了便于显示，将消防车和中型卡车前后错开)；

图5是图4所示气动飞行机器人携带动消防带飞向高层建筑失火房间的侧视示意图；

图6是图4所示气动飞行机器人通过锚杆固定在失火房间外，将消防带下端改接在高压水泵出口后，通过可调水炮向失火房间内喷水灭火的侧视示意图；

图7是本气动飞行机器人消防系统实施方式二的结构示意图。

图中：1为消防车、2为配用地面消防栓、3为消防阀、4为高压水泵出口、5为高压水泵入口、6为消防带、7为大型空气压缩机、8为大型空气压缩机7的出气口、9为消防快接卡口、10为失火建筑、11为中空管、12为可调消防水炮、13为喷水电控阀、14为支管、15为喷气电控阀、16为喷嘴、17为支撑柱、18为锚杆、19为倒钩、20为失火房间的窗框、21为摄像头、22为中型卡车、23为托车、231为矩形底盘、232为V字形缺口、233为孔洞、24为插板、25为横杆、26为水平滑槽、27为固定块、28为步进电机、29为齿轮、30为消防带卷筒。

具体实施方式

实施方式一：如图1-6所示，本气动飞行机器人消防系统包括消防车1和配用地面消防栓2，配用地面消防栓2顶部设有消防阀3，其一侧设有接口，消防车1上设有高压水泵，高压水泵出口4和入口5均配有消防快接卡口9，高压水泵入口5的消防快接卡口9与配用地面消防栓2的接口通过消防带6连接，其特征在于：其还包括大型空气压缩机7、气动飞行机器人和多段带有消防快接卡口9的消防带6，其中气动飞行机器人包括飞行控制器(图中未示出)、遥控器(图中未示出)和中空管11，该中空管11顶部连通有可调消防水炮12，可调消防水炮12上设有喷水电控阀13，中空管11下端设有消防快接卡口，中空管四周连通有4～12根均匀分布的支管14，每个支管14上设有一个喷气电控阀15，每个支管14外端连通有向下的喷嘴16。

飞行控制器包括控制芯片、三轴陀螺仪、加速度计、气压计、传感器，飞行控制器和遥控器上均配有无线电编码发射模块和无线电接收解码模块，图略。

所有喷气电控阀15和喷水电控阀13均与飞行控制器的控制芯片相连，受其控制，大型空气压缩机7的出气口8上设有消防快接卡口9，带有消防快接卡口9的消防带一端可以连通固定在中空管11下端的消防快接卡口9上，另一端可以择一接通大型空气压缩机7的出气口的消防快接卡口9或高压水泵出口4的消防快接卡口9上，借以根据需要接通高压气源或高压水源。所述中空管11上固定有一支撑柱17，该支撑柱17交叉固定有一锚杆18，该锚杆18前端设有钢化玻璃破窗锥和倒钩19，该倒钩19可以钩挂在失火建筑的窗框20上，借以将本气动飞行机器人及其可调消防水炮12固定在失火建筑的相应失火房间的窗框20上。

所述支撑柱17上设有摄像头21，该摄像头21直接与飞行控制器的无线电编码发射模块相连，或通过飞行控制器的控制芯片与飞行控制器的无线电编码发射模块相连，所述遥控器上设有显示屏，该显示屏直接或间接与遥控器的无线电接收解码模块相连，用来显示摄像头拍摄到的气动飞行机器人正前方的影像，图略。

所述大型空气压缩机7设置在一个中型卡车22的前部车厢上，所述气动飞行机器人配有一个托车23，该托车23包括一个矩形底盘231，矩形底盘231四角设有脚轮，矩形底盘231前部设有一V字形缺口232和若干孔洞233，所述气动飞行机器人可以放置在该托车23上，其全部或部分喷嘴16一一对应置于上述孔洞233中，并可从托车23上直接起飞。

所述中型卡车22的车厢底部下方设有两个插槽，两个插槽分别设有一个插板24，两个插板24前端连接在一横杆25上，两个插槽的侧壁上开有水平滑槽26，所述横杆25贯穿插槽的侧壁上的水平滑槽26，防止插板25从插槽内脱出，插板24进出插槽时，带动横杆25在水平滑槽26内滑动。

实施方式二：如图7所示，所述锚杆18横截面呈矩形，其中段及后部为齿条，所述支撑杆17上设有一固定块27，该固定块27上开有斜孔，所述锚杆18就穿设在该斜孔内，锚杆18前端的钢化玻璃破窗锥，指向气动飞行机器人正前方的斜上方，所述支撑杆17一侧还固定有一带有减速装置的步进电机28，该步进电机28的输出轴上固定有齿轮29，该齿轮与所述齿条啮合，该步进电机28与所述控制芯片连接，受其控制，其余结构如实施方式一所述，略。

利用实施方式二所述气动飞行机器人消防系统灭火的方法，包括下述步骤：

①.将消防车1和中型卡车22开至失火建筑10的配用地面消防栓2旁，用消防带6将消防车1上高压水泵入口4的消防快接卡口9与配用地面消防栓2的接口连通；

②.将中型卡车22上的插板24从插槽中拉出，并将其外端放置地面上形成坡面，将所述托车23及其上的气动飞行机器人从坡面上拖下来；

③.开启大型空气压缩机7，进行预压缩，使大型空气压缩机7的内部缓冲罐内气压增大，根据失火房间距离地面高度，选择足够长度的消防带6(以既大于失火房间窗户至高压水泵出口4的消防快接卡口9距离，又大于失火房间窗户大型空气压缩机7的出气口的消防快接卡口9距离为准)，将该消防带6一端连接在大型空气压缩机7的出气口的消防快接卡口9上，将该消防带6另一端连接在气动飞行机器人的中心管11下端的消防快接卡口9上，

④.移动托车23，通过托车23带动消防带，使消防带充分展开，待大型空气压缩机的内部缓冲罐内气压增大至预定工作压强时，通过遥控器，启动气动飞行机器人的各个喷气电控阀13，进行喷气，使其升空，并携带消防带6，升至失火房间的窗外；

⑤.通过遥控器，操纵气动飞行机器人，用气动飞行机器人上的锚杆前端的钢化玻璃破窗锥撞碎失火房间的窗户上的窗框20上方、下方的玻璃，然后用锚杆前端的倒钩钩住相应窗框，然后启动带有减速装置的步进电机28，拉紧锚杆18，将本气动飞行机器人固定在失火房间的窗户外，关闭大型空气压缩机7及各个喷气电控阀13，停止喷气；

⑥.将连接在大型空气压缩机7的出气口的消防快接卡口9的消防带端口，改接在高压水泵出口4的消防快接卡口9上，打开配用地面消防栓2的消防阀3、高压水泵及喷水电控阀，通过可调消防水炮向失火房间的火焰喷水灭火

⑦.失火房间内火焰消灭后，关闭高压水泵和消防阀3，将消防带6从高压水泵出口的消防快接卡口9上取下，排空消防带内的水，然后由消防工作人员进入失火房间，将本气动飞行机器人从窗户取下，通过窗户拖入失火房间或用绳索放至地面；

⑧.将气动飞行机器人上的消防带6及高压水泵与配用地面消防栓之间的消防带6取下收好，将本气动飞行机器人放置在托车23上，并通过插板形成的坡面，重新将托车23和本气动飞行机器人拖入中型卡车22内，最后将插板24收起，即完成全部灭火过程。

Claims (6)

1.一种气动飞行机器人消防系统，包括消防车和配用地面消防栓，配用地面消防栓顶部设有消防阀，其一侧设有接口，消防车上设有高压水泵，高压水泵出口和入口均配有消防快接卡口，高压水泵入口的消防快接卡口与配用地面消防栓的接口通过消防带连接，其特征在于：其还包括大型空气压缩机、气动飞行机器人和多段带有消防快接卡口的消防带，其中气动飞行机器人包括飞行控制器、遥控器和中空管，该中空管顶部连通有可调消防水炮，可调消防水炮上设有喷水电控阀，中空管下端设有消防快接卡口，中空管四周连通有4～12根均匀分布的支管，每个支管上设有一个喷气电控阀，每个支管外端连通有向下的喷嘴，飞行控制器包括控制芯片、三轴陀螺仪、加速度计、气压计、传感器，飞行控制器和遥控器上均配有无线电编码发射模块和无线电接收解码模块、上述喷气电控阀和喷水电控阀均与飞行控制器的控制芯片相连，受其控制，大型空气压缩机的出气口上设有消防快接卡口，带有消防快接卡口的消防带一端可以连通固定在中空管下端的消防快接卡口上，另一端可以择一接通大型空气压缩机的出气口的消防快接卡口或高压水泵出口的消防快接卡口上，借以根据需要接通高压气源或高压水源，所述中空管上固定有一支撑柱，该支撑柱交叉固定有一锚杆，该锚杆前端设有钢化玻璃破窗锥和倒钩，该倒钩可以钩挂在失火建筑的窗框上，借以将本气动飞行机器人及其可调消防水炮固定在失火建筑的相应失火房间的窗框上。

2.根据权利要求1所述的气动飞行机器人消防系统，其特征在于：所述支撑柱上设有摄像头，该摄像头直接与飞行控制器的无线电编码发射模块相连，或通过飞行控制器的控制芯片与飞行控制器的无线电编码发射模块相连，所述遥控器上设有显示屏，该显示屏直接或间接与遥控器的无线电接收解码模块相连，用来显示摄像头拍摄到的气动飞行机器人正前方的影像。

3.根据权利要求1所述的气动飞行机器人消防系统，其特征在于：所述大型空气压缩机设置在一个中型卡车的前部车厢上，所述气动飞行机器人配有一个托车，该托车包括一个矩形底盘，矩形底盘四角设有脚轮，矩形底盘前部设有一V字形缺口和若干孔洞，所述气动飞行机器人可以放置在该托车上，其全部或部分喷嘴一一对应置于上述孔洞中，并可从托车上直接起飞。

4.根据权利要求3所述的气动飞行机器人消防系统，其特征在于：所述中型卡车的车厢底部下方设有两个插槽，两个插槽分别设有一个插板，两个插板前端连接在一横杆上，两个插槽的侧壁上开有水平滑槽，所述横杆贯穿插槽的侧壁上的水平滑槽，防止插板从插槽内脱出，插板进出插槽时，横杆在水平滑槽内滑动。

5.根据权利要求4所述的气动飞行机器人消防系统，其特征在于：所述锚杆横截面呈矩形，其中段及后部为齿条，所述支撑杆上设有一固定块，该固定块上开有斜孔，所述锚杆就穿设在该斜孔内，锚杆前端的钢化玻璃破窗锥，指向气动飞行机器人正前方的斜上方，所述支撑杆一侧还固定有一带有减速装置的步进电机，该步进电机的输出轴上固定有齿轮，该齿轮与所述齿条啮合，该步进电机与所述控制芯片连接，受其控制。

6.一种权利要求5所述气动飞行机器人消防系统灭火的方法，包括下述步骤：

①.将消防车和中型卡车开至失火建筑的配用地面消防栓旁，用消防带将消防车高压水泵入口的消防快接卡口与配用地面消防栓的接口连通；

②.将中型卡车上的插板从插槽中拉出，并将其外端放置地面上形成坡面，将所述托车及其上的气动飞行机器人从坡面上拖下来；

③.开启大型空气压缩机，进行预压缩，使大型空气压缩机的内部缓冲罐内气压增大，根据失火房间距离地面高度，选择足够长度的消防带，将该消防带一端连接在大型空气压缩机的出气口的消防快接卡口上，将该消防带另一端连接在气动飞行机器人的中心管下端的消防快接卡口上，

④.移动托车，通过托车带动消防带，使消防带充分展开，待大型空气压缩机的内部缓冲罐内气压增大至预定工作压强时，通过遥控器，启动气动飞行机器人的各个喷气电控阀，进行喷气，使其升空，并携带消防带，升至失火房间的窗外；

⑤.通过遥控器，操纵气动飞行机器人，用气动飞行机器人上的锚杆前端的钢化玻璃破窗锥撞碎失火房间的窗户上的窗框上方、下方的玻璃，然后用锚杆前端的倒钩钩住相应窗框，然后启动带有减速装置的步进电机，拉紧锚杆，将本气动飞行机器人固定在失火房间的窗户外，关闭大型空气压缩机及各个喷气电控阀，停止喷气；

⑥.将连接在大型空气压缩机的出气口的消防快接卡口上的消防带端口，改接在高压水泵出口的消防快接卡口上，打开配用地面消防栓的消防阀、高压水泵及喷水电控阀，通过可调消防水炮向失火房间的火焰喷水灭火

⑦.失火房间内火焰消灭后，关闭高压水泵和消防阀，将消防带从高压水泵出口的消防快接卡口上取下，排空消防带内的水，然后由消防工作人员进入失火房间，将本气动飞行机器人从窗户取下，通过窗户拖入失火房间或用绳索放至地面；

⑧.将气动飞行机器人上的消防带及高压水泵与配用地面消防栓之间的消防带取下收好，将本气动飞行机器人放置在托车上，并通过插板形成的坡面，重新将托车和本气动飞行机器人拖入中型卡车内，最后将插板收起，即完成全部灭火过程。