CN110665150B - 一种蚁群式远程遥控消防系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蚁群式远程遥控消防系统及方法，远程遥控消防系统包括消防炮弹发射模块、远程遥控车、后方指挥平台；消防炮弹发射模块设置于远程遥控车上，远程遥控车通过无线模块与后方遥控平台相连接，后方遥控平台与后方指挥平台相连接；远程遥控消防系统的工作方法通过多个步骤完成远程消防灭火任务；本发明的蚁群式远程遥控消防系统与消防员灭火相比，具有无生命危险，速度快，携带灭火剂多，灭火距离远，灭火范围大，无体力消耗的优点。

Description

一种蚁群式远程遥控消防系统及方法

技术领域

本发明涉及一种消防系统及方法，尤其涉及一种蚁群式远程遥控消防系统及方法。

背景技术

目前国内消防系统在遇到火灾险情时最主要的是依靠人工进行灭火，通常是消防车将消防员快速运送至火灾现场，消防车同时携带相应的消防设备，以使消防员方便快捷地使用消防设备，有效地进行消防救灾。但是依靠人工进行灭火的方式在某些火灾比较严重的情况下，如森林火灾、含有毒气体、含放射性物质等对人体有极大危害的火灾现场，无形当中给消防员增加了很大的人身危险，是具有高度风险的。并且依靠人工进行灭火的方式灭火速度较慢，消防员携带灭火剂的重量有限，消防员灭火距离有限，灭火范围较小，且消防员在灭火过程中会消耗大量的体力，灭火效率随体力消耗而下降。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种蚁群式远程遥控消防系统及方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种蚁群式远程遥控消防系统，包括消防炮弹发射模块、远程遥控车、后方指挥平台；消防炮弹发射模块设置于远程遥控车上，远程遥控车通过无线模块与后方遥控平台相连接，后方遥控平台与后方指挥平台相连接；

所述消防炮弹发射模块包括发射模块外壳、发射筒支架、炮弹发射筒，发射筒支架设置于发射模块外壳的上侧，发射筒支架的底部位于发射模块外壳的内部；炮弹发射筒设置于发射筒支架的内部，炮弹发射筒的内部设置有一枚装填灭火剂的炮弹；

发射筒支架的下方设置有高压气瓶，高压气瓶设置于发射模块外壳的内部；高压气瓶通过高压气管与单向充气阀相连接；发射模块外壳上设置有与单向充气阀位置相对应的充气阀口，单向充气阀通过充气阀口与位于消防炮弹发射模块外部的气体压缩机相连接；

高压气管上设置有气压表；高压气管上连接有高压喷气管，高压喷气管的另一端与炮弹发射筒的内部相连通，高压喷气管上设置有电磁阀；高压喷气管固定于发射筒支架上；发射模块外壳上设置有电磁阀通电触点，电磁阀通过电源线与电磁阀通电触点相连接；

发射筒支架的下部设置有装弹放气阀，装弹放气阀与炮弹发射筒的内部相连通；发射模块外壳上设置有与装弹放气阀位置相对应的装弹放气阀口；

所述远程遥控车包括车架、炮弹发射模块专用底座、车轮、转向单元；炮弹发射模块专用底座设置于车架上，炮弹发射模块专用底座的后侧与角度调整电推杆相连接，角度调整电推杆固定设置于车架上；车架的前侧设置有主控制箱；

车轮包括前轮、后轮，前轮、后轮分别设置于车架的前侧下方、后侧下方；前轮上连接有车轮支撑杆，车轮支撑杆的另一端与车轮支撑杆连接板固定相连；车轮支撑杆连接板通过转向单元转动设置于车架上；后轮上连接有车轮支撑杆，后轮通过车轮支撑杆与车架相连接；

转向单元位于车架的前侧，转向单元包括转向电机、转向齿轮盘；车架上固定设置有车架连接板，转向电机通过转向电机安装支架固定设置于车架连接板上，转向电机的电机轴输出端连接有齿轮；转向齿轮盘转动设置于车架连接板上，转向齿轮盘与齿轮相啮合；转向齿轮盘的中心处设置有连接轴，转向齿轮盘通过连接轴与车轮支撑杆连接板固定相连。

进一步地、高压气管上设置有气压表；发射模块外壳上设置有与气压表位置相对应的气压表观察孔；炮弹发射筒为多个，高压喷气管为多个且与多个炮弹发射筒一一对应设置；电磁阀通电触点为多对，一个电磁阀与一对电磁阀通电触点对应设置。

进一步地、发射筒支架的顶部设置有机械手卡位；发射模块外壳的顶部设置有底座安装卡位；发射筒支架上设置有支架减重孔。

进一步地、前轮、后轮上分别连接有无刷轮毂电机；后轮上连接的车轮支撑杆上设置有后轮支撑杆，后轮支撑杆的另一端与车架相连接；车轮的外部套置有轮毂套。

进一步地、车轮支撑杆包括车轮支撑杆第一节、车轮支撑杆第二节、车轮支撑杆第三节、车轮支撑杆电推杆，车轮支撑杆第一节的下端与车轮固定相连；车轮支撑杆第二节的内部设置有弹簧，车轮支撑杆第一节的上端设置于车轮支撑杆第二节的内部并与弹簧相连接；车轮支撑杆第二节的上端设置于车轮支撑杆第三节的内部；

车轮支撑杆电推杆固定设置于车轮支撑杆第三节上，车轮支撑杆电推杆的活动端与车轮支撑杆第二节的下端固定相连；

前轮上连接的车轮支撑杆的车轮支撑杆第三节的上端与车轮支撑杆连接板固定相连；后轮上连接的车轮支撑杆的车轮支撑杆第三节的上端与车架固定相连。

进一步地、车架的前侧设置有电链锯，电链锯上连接有电锯伸缩电推杆，电锯伸缩电推杆固定于车架上。

进一步地、车架的一侧设置有灭火风机，灭火风机上连接有灭火风机伸缩电推杆，灭火风机伸缩电推杆固定于车架上。

进一步地、车架的后侧设置有电池底座，车架的后端设置有紧急救援装备箱；车架的前侧设置有摄像头和LED照明灯；车架的前部、底部、顶部、左侧、右侧分别设置有前部护板、底部护板、顶部护板、左侧护板、右侧护板。

进一步地、主控制箱内设置有主控单片机、电源模块，电源模块与主控单片机相连接；

主控单片机通过发射模块电磁阀控制电路与设置于炮弹发射模块专用底座上的炮弹发射模块相连接；主控单片机通过角度调整电推杆驱动模块与角度调整电推杆相连接；

主控单片机通过车轮支撑杆伸缩驱动模块与车轮支撑杆相连接；主控单片机通过无刷电机驱动模块与无刷轮毂电机相连接；主控单片机通过转向电机驱动模块与转向电机相连接；主控单片机连接有发射模块角度传感器电路；

主控单片机通过电锯开关模块与电链锯相连接；主控单片机通过电锯伸缩电推杆驱动模块与电锯伸缩电推杆相连接；

主控单片机通过灭火风机开关模块与灭火风机相连接；主控单片机通过灭火风机伸缩电推杆驱动模块与灭火风机伸缩电推杆相连接；

主控单片机通过LED照明灯开关模块与LED照明灯相连接；

主控单片机通过图传模块与摄像头相连接，图传模块的图传天线端子与外部的无线模块相连接；主控单片机连接有卫星定位模块；主控单片机连接有数传模块，数传模块的数传天线端子与外部的无线模块相连接；主控单片机通过无线模块与后方操作平台相连接。

一种蚁群式远程遥控消防系统的工作方法的步骤为：

当消防部队接到火灾警报后，消防部队驾驶运输车携带远程遥控消防系统到达火灾现场，到达现场后后方指挥部打开后方指挥平台，同时将远程遥控车从运输车上放下，打开远程遥控车电源，遥控车操作员打开后方遥控平台，开始控制远程遥控车向着火点前进，操作员通过远程遥控车上的摄像头发回的视频信号来观察现场，当远程遥控车到达着火点附近，远程遥控车正对火点，操作员控制远程遥控车上的角度调整电推杆的伸缩调整炮弹发射模块专用底座的角度，进而调整炮弹发射模块的炮弹的射程；炮弹射程调整完毕后，操作员通过操作后方遥控平台先发射一发炮弹进行试射，如果没有命中目标，则继续调整炮弹发射模块专用底座的角度，继续试射，如果命中目标，则通过操作后方遥控平台将远程遥控车上所有的炮弹依次发射出去；后方指挥平台通过各个远程遥控车提供的视频图像和各个远程遥控车坐标信息来指挥各个远程遥控车进行各种作业；

当远程遥控车的炮弹发射完毕后，遥控车操作员根据后方指挥部的命令将远程遥控车返回补给位置重新装填炮弹发射模块或者利用远程遥控车上带的电链锯清理着火点附近的易燃物形成隔离带，或者利用灭火风机扑灭残火；更换过炮弹发射模块的远程遥控车返回火点附近，继续向火点发射灭火炮弹；灭火完成后远程遥控车继续深入火场，检查火场里是否有残火或者复燃隐患，如果有将使用灭火炮弹和灭火风机将隐患消除；远程遥控车确认无复燃危险后消防员进入火场进行处理。

本发明的蚁群式远程遥控消防系统与消防员灭火相比，具有无生命危险，速度快，携带灭火剂多，灭火距离远，灭火范围大，无体力消耗的优点。

附图说明

图1为蚁群式远程遥控消防系统的结构示意图。

图2为消防炮弹发射模块的结构示意图。

图3为图2的主视图。

图4为图3的左视图。

图5为图3的右视图。

图6为图3的俯视图。

图7为发射模块外壳的内部结构示意图。

图8为图7的主视图。

图9为图8的左视图。

图10为远程遥控车的结构示意图。

图11为图10的俯视图。

图12为图10的右视图。

图13为图10的后视图。

图14为图10的仰视图。

图15为远程遥控车的立体图。

图16为转向单元的结构示意图。

图17为图16的侧视图。

图18为车轮支撑杆的结构示意图。

图19为主控单片机的电气原理图。

图20为电源模块的电气原理图。

图21为图传模块的电气原理图。

图22为数传模块的电气原理图。

图23为无刷电机驱动模块的电气原理图。

图24为车轮支撑杆伸缩驱动模块的电气原理图。

图25为A组发射模块电磁阀控制电路的电路图。

图26为B组发射模块电磁阀控制电路的电路图。

图27为C组发射模块电磁阀控制电路的电路图。

图28为D组发射模块电磁阀控制电路的电路图。

图29为电锯伸缩电推杆驱动模块的电气原理图。

图30为电锯开关模块的电气原理图。

图31为灭火风机伸缩电推杆驱动模块的电气原理图。

图32为灭火风机开关模块的电气原理图。

图33为角度调整电推杆驱动模块的电气原理图。

图34为LED照明灯开关模块的电气原理图。

图35为转向电机驱动模块的电气原理图。

图36为卫星定位模块的电气原理图。

图37为发射模块角度传感器电路的电路图。

图38为蚁群式远程遥控消防系统的工作流程图。

图中：1、消防炮弹发射模块；11、发射模块外壳；12、发射筒支架；13、炮弹发射筒；14、高压气瓶；15、充气阀口；16、底座安装卡位；17、高压气管；18、高压喷气管；19、气压表；110、单向充气阀；111、电磁阀；112、电磁阀通电触点；113、装弹放气阀口；114、装弹放气阀；115、机械手卡位；116、气压表观察孔；117、支架减重孔。

2、远程遥控车；21、炮弹发射模块专用底座；22、角度调整电推杆；23、紧急救援装备箱；24、车架；25、轮毂套；26、车轮支撑杆；27、主控制箱；28、电链锯；29、灭火风机；210、无刷轮毂电机；211、后轮支撑杆；212、电锯伸缩电推杆；213、灭火风机伸缩电推杆；214、电池底座；215、摄像头；216、转向单元；217、前部护板；218、底部护板；219、右侧护板；220、左侧护板；221、顶部护板；222、连接轴；223、车架连接板；224、车轮支撑杆连接板；225、转向电机；226、转向电机安装支架；227、转向齿轮盘；228、前轮；229、后轮；230、车轮支撑杆第一节；231、车轮支撑杆第二节；232、车轮支撑杆第三节；233、车轮支撑杆电推杆；234、齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种蚁群式远程遥控消防系统，包括消防炮弹发射模块1、远程遥控车2、后方指挥平台；消防炮弹发射模块设置于远程遥控车上，远程遥控车2通过无线模块与后方遥控平台相连接，后方遥控平台与后方指挥平台相连接。

本发明的蚁群式远程遥控消防系统是以远程遥控载具为工具用发射炮弹的形式将灭火剂发射到着火物上的一种灭火系统，主要针对对消防员有高度风险的森林火灾和有毒气体，放射性物质等对人体有极大危害的火灾现场。灭火距离在200米内，灭火剂主要为“干粉”，多个远程遥控载具组成群组，灭火炮弹发射完后遥控载具可回到控制中心进行补足，整个群组可自以组成连续火力进行灭火。后方指挥平台(遥控指挥部)可设在距火灾现场1000米以上位置，保证消防员的安全。遥控载具体积小速度快，每次可携带32公斤重的干粉，并且载具上有电链锯及灭火风机，可代替消防员到现场灭火，灭火剂使用完后，可到补给站或补给车附近由人工或机械手快速更换。本发明的蚁群式远程遥控消防系统与消防员灭火相比，具有无生命危险，速度快，携带灭火剂多，灭火距离远，灭火范围大，无体力消耗的优点。

如图2所示，消防炮弹发射模块包括发射模块外壳11、发射筒支架12、炮弹发射筒13，发射筒支架12设置于发射模块外壳11的上侧，发射筒支架12的底部位于发射模块外壳11的内部，发射筒支架12用于固定炮弹发射筒13、电磁阀111、高压气管17等部件，发射模块外壳11用于保护消防炮弹发射模块内部的各个元件。

炮弹发射筒13设置于发射筒支架12的内部，炮弹发射筒13用于发射炮弹；炮弹发射筒13为多个，每个炮弹发射筒的内部设置有一枚装填灭火剂的炮弹。

发射筒支架12的顶部设置有机械手卡位115，方便机械手或人工用工具夹持移动消防炮弹发射模块。

如图3所示，发射模块外壳11的顶部设置有底座安装卡位16，消防炮弹发射模块在进行灭火工作时是安装在远程遥控车上的，远程遥控车上设置有炮弹发射模块专用底座，当消防炮弹发射模块安装到炮弹发射模块专用底座上时，炮弹发射模块专用底座上的固定机构与底座安装卡位16相卡合将消防炮弹发射模块固定在远程遥控车上。

如图7、8所示，发射筒支架12的下方设置有高压气瓶14，高压气瓶14设置于发射模块外壳11的内部；高压气瓶14通过高压气管17与单向充气阀110相连接，高压气管17用于传送高压气体。

发射模块外壳11上设置有与单向充气阀110位置相对应的充气阀口15，单向充气阀110通过充气阀口15与位于消防炮弹发射模块外部的气体压缩机相连接，当高压气瓶14的气瓶压力小时，气体压缩机通过单向充气阀110为高压气瓶14进行充气，高压气瓶14用于存储高压气体。

高压气管17上设置有气压表19，气压表19用于显示高压气体的压力，气压低于一定压力后需要充气。

发射模块外壳11上设置有与气压表19位置相对应的气压表观察孔116，通过气压表观察孔116可以观察到气压表19，便于检查高压气瓶14里的气体压力，方便维护。

高压气管17上连接有高压喷气管18，高压喷气管18的另一端与炮弹发射筒13的内部相连通，高压喷气管18为多个且与多个炮弹发射筒一一对应设置，高压气通过高压喷气管18进入炮弹发射筒13的内部将炮弹发射出去。

每个高压喷气管上均设置有电磁阀111，电磁阀111用于控制高压气的通断；高压喷气管18固定于发射筒支架12上；发射模块外壳11上设置有电磁阀通电触点112，电磁阀通电触点112为多对，一个电磁阀与一对电磁阀通电触点对应设置；每个电磁阀通过电源线与对应设置的一对电磁阀通电触点相连接，当触点通电时可控制电磁阀的通断，从而控制高压气的通断。当发射模块外壳11安装到炮弹发射模块专用底座上时，电磁阀通电触点112与炮弹发射模块专用底座上的触点相接触。

发射筒支架12的下部设置有装弹放气阀114，装弹放气阀114与炮弹发射筒13的内部相连通；发射模块外壳11上设置有与装弹放气阀114位置相对应的装弹放气阀口113，为了将炮弹顺利发射出去，炮弹与炮弹发射筒13之间处于密封状态，在往炮弹发射筒13内部装弹时需要把炮弹发射筒13内的气体排出去才能将炮弹顺利装填下去，所以在往炮弹发射筒13内装填炮弹时，用工具通过装弹放气阀口113按下装弹放气阀114，装弹放气阀114打开将炮弹发射筒13内的气体排出；当炮弹顺利装填到位后，松开装弹放气阀114，装弹放气阀114回弹进行关闭，防止炮弹发射时漏气。

如图6所示，发射筒支架12上设置有支架减重孔117，支架减重孔117用于减轻发射筒支架12的重量。

消防炮弹发射模块的工作过程为：用工具或机械手卡住机械手卡位115，将消防炮弹发射模块安装在远程遥控车上的炮弹发射模块专用底座上，炮弹发射模块专用底座的固定机构将消防炮弹发射模块卡住进行固定，同时发射模块外壳11上的电磁阀通电触点112与炮弹发射模块专用底座上的触点相接触。

消防炮弹发射模块的每个炮弹发射筒13内有一枚装填有灭火剂的炮弹；当要发射炮弹时，电磁阀通电触点112通电，电磁阀通电触点112对应的电磁阀111导通，高压气瓶14中存储的高压气体先后经过高压气管17、气压表19、电磁阀111、高压喷气管18后进入炮弹发射筒13内将炮弹发射出去，炮弹遇火爆炸将干粉撒出去灭火。炮弹发射距离在200米范围内，通过调整消防炮弹发射模块的角度可获得不同的炮弹射程。

所有炮弹发射完后，先检查气压表19，如果气压表19显示的气压不在使用范围内，将气体压缩机的充气口通过充气阀口15接到单向充气阀110上，气体压缩机将高压气体先后经过高压气管17、气压表19充入到高压气瓶14中；当气压表19显示的气压在合适的压力时，将气体压缩机移走，关闭单向充气阀110；当将炮弹填充到炮弹发射筒13内时用工具通过装弹放气阀口113将装弹放气阀114打开，将炮弹装填进炮弹发射筒13的内部，关闭装弹放气阀114，炮弹整个装填工作完成。

如图10、11所示，远程遥控车包括车架24、炮弹发射模块专用底座21、车轮、转向单元216；车架24用于固定远程遥控车上的部件；炮弹发射模块专用底座21设置于车架24上，炮弹发射模块专用底座21用于安置炮弹发射模块，炮弹发射模块内设置有装填有灭火剂的炮弹。炮弹发射模块专用底座21的后侧与角度调整电推杆22相连接，角度调整电推杆22固定设置于车架24上，角度调整电推杆22用于调整炮弹发射模块专用底座21的角度，进而调整炮弹的射程；车架24的前侧设置有主控制箱27。

车轮包括前轮228、后轮229，前轮228、后轮229分别设置于车架24的前侧下方、后侧下方；前轮228上连接有车轮支撑杆26，车轮支撑杆26的另一端与车轮支撑杆连接板224固定相连；车轮支撑杆连接板224通过转向单元216转动设置于车架24上；后轮229上连接有车轮支撑杆，后轮229通过车轮支撑杆与车架24相连接；

如图16、17所示，转向单元216位于车架24的前侧，转向单元216用于控制远程遥控车转向；转向单元216包括转向电机225、转向齿轮盘227；车架24上固定设置有车架连接板223，车架连接板223用于连接车架24与转向单元216，转向电机225通过转向电机安装支架226固定设置于车架连接板223上，转向电机225的电机轴输出端连接有齿轮234；转向齿轮盘227转动设置于车架连接板223上，转向齿轮盘227与齿轮234相啮合；转向齿轮盘227的中心处设置有连接轴222，转向齿轮盘227通过连接轴222与车轮支撑杆连接板224固定相连，实现转向齿轮盘227转动带动车轮支撑杆连接板224转动。

车轮支撑杆连接板224用于固定前轮的车轮支撑杆，通过转向电机225的左转、右转能控制车轮支撑杆连接板224左右转动，带动两个前轮进行转向。

前轮228、后轮229上分别连接有无刷轮毂电机210；后轮229上连接的车轮支撑杆上设置有后轮支撑杆211，后轮支撑杆211的另一端与车架24相连接，后轮支撑杆211用于加强后轮229与车架24固定关系的稳定性。

车轮的外部套置有轮毂套25，轮毂套25固定在车轮外部起到防滑的作用，根据不同的使用环境可更换不同的轮毂套。

车轮支撑杆26包括车轮支撑杆第一节230、车轮支撑杆第二节231、车轮支撑杆第三节232、车轮支撑杆电推杆233，车轮支撑杆电推杆233用于改变车轮支撑杆26的总长度。

如图18所示，车轮支撑杆第一节230的下端与车轮固定相连；车轮支撑杆第二节231的内部设置有弹簧，车轮支撑杆第一节230的上端设置于车轮支撑杆第二节231的内部并与弹簧相连接，车轮支撑杆第一节230可伸缩于车轮支撑杆第二节231内且弹簧起到了减震的作用；

车轮支撑杆第二节231的上端设置于车轮支撑杆第三节232的内部；车轮支撑杆电推杆233固定设置于车轮支撑杆第三节232上，车轮支撑杆电推杆233的活动端与车轮支撑杆第二节231的下端固定相连；车轮支撑杆电推杆233的活动端推出时带动车轮支撑杆第二节231从车轮支撑杆第三节232中伸出，可以增加远程遥控车的离地间隙。

前轮228上连接的车轮支撑杆的车轮支撑杆第三节232的上端与车轮支撑杆连接板224固定相连；后轮229上连接的车轮支撑杆的车轮支撑杆第三节的上端与车架24固定相连。

车轮支撑杆26用于支撑车轮，带减震功能，并且车轮支撑杆26可伸缩用于调整遥控车的离地间隙使遥控车适用于复杂的环境。

车架24的前侧设置有电链锯28，电链锯28用于清楚杂草树木等障碍物；电链锯28上连接有电锯伸缩电推杆212，电锯伸缩电推杆212固定于车架24上，电锯伸缩电推杆212的活动端伸出使电链锯28从前部护板中伸出，用于清除障碍物，电锯伸缩电推杆212的活动端收缩使电链锯28缩回前部护板内进行保护。

车架24的一侧设置有灭火风机29，灭火风机29为用于灭火用的大风力风机；灭火风机29上连接有灭火风机伸缩电推杆213，灭火风机伸缩电推杆213固定于车架24上，通过灭火风机伸缩电推杆213活动端的伸缩实现灭火风机29的抬起或放下。

车架24的后侧设置有电池底座214，电池底座214用于安装远程遥控车的电池组。车架24的后端设置有紧急救援装备箱23，紧急救援装备箱23用于放置火灾逃生装备，用于营救被困在火场中的人员。

车架24的前侧设置有摄像头215和LED照明灯，摄像头拍摄的远程遥控车所处位置的实时图像将发送到后方操作平台，LED照明灯用于在黑暗环境下照明。

如图13-15所示，车架24的前部、底部、顶部、左侧、右侧分别设置有前部护板217、底部护板218、顶部护板221、左侧护板220、右侧护板219，远程遥控车各个方位的护板均由阻燃隔热防割的材料制成。

主控制箱27内设置有主控单片机、电源模块，电源模块与主控单片机相连接；

主控单片机通过发射模块电磁阀控制电路与设置于炮弹发射模块专用底座21上的炮弹发射模块相连接；主控单片机通过角度调整电推杆驱动模块与角度调整电推杆22相连接；

主控单片机通过车轮支撑杆伸缩驱动模块与车轮支撑杆26相连接；主控单片机通过无刷电机驱动模块与无刷轮毂电机210相连接；主控单片机通过转向电机驱动模块与转向电机225相连接；主控单片机连接有发射模块角度传感器电路；

主控单片机通过电锯开关模块与电链锯28相连接；主控单片机通过电锯伸缩电推杆驱动模块与电锯伸缩电推杆212相连接；

主控单片机通过灭火风机开关模块与灭火风机29相连接；主控单片机通过灭火风机伸缩电推杆驱动模块与灭火风机伸缩电推杆213相连接；

主控单片机通过LED照明灯开关模块与LED照明灯相连接；

主控单片机通过图传模块与摄像头215相连接，图传模块的图传天线端子与外部的无线模块相连接；主控单片机连接有卫星定位模块；主控单片机连接有数传模块，数传模块的数传天线端子与外部的无线模块相连接；主控单片机通过无线模块与后方操作平台相连接。

如图19所示，图19为主控单片机的电气原理图，主控单片机处理后方操作平台传送的指令和控制远程遥控车各个部分的动作。如图20所示，图20为电源模块的电气原理图，电池组的电源通过电源模块给远程遥控车上的主控单片机、各个模块和电路供电；电池组通过P_IN1端子、电源总开关、保险丝FUSB4向整个电路供电；降压稳压电路将24V电压降压为主控单片机及其周边元件所用的低压电。数字地、电源地和模拟地通过0欧电阻R32和R33相连。

如图21所示，图21为图传模块的电气原理图，图传模块用于摄像头及摄像头上带的麦克风和喇叭的图像及语音信号传到后方操作平台；图传模块从电路板上取电，视频端口接摄像头的视频线，传输视频信号。sound1端子接摄像头上的喇叭用于播放声音；MIC1端子接摄像头的麦克风，将现场的声音传输到后方操作平台；S_POWER1端子接到摄像头上的电源线用于给摄像头供电；图传天线端子与外部的无线模块相连接，将无线信号传到后方操作平台。如图22所示，图22为数传模块的电气原理图，数传模块与主控单片机相连，将主控单片机的数据传回后方操作平台，并将后方操作平台的指令传回主控单片机。数传模块的3,4脚与主控单片机的27,28脚相连。数传天线端子与外部的无线模块相连，用于传输无线信号。

如图23所示，图23为无刷电机驱动模块的电气原理图，主控单片机通过无刷电机驱动模块驱动车轮的无刷轮毂电机。无刷电机驱动模块的5-7脚分别与主控单片机的12-14脚相连，主控单片机通过12-14脚来控制无刷轮毂电机的正反转和刹车。无刷电机驱动模块的1,2脚从电路板的高压部分取电用于无刷轮毂电机的用电。无刷电机驱动模块的3脚和8脚从电路板的低压部分取电用于控制部分的用电。MOTO1-MOTO4端子用于接无刷轮毂电机的电源线和传感器的线。

如图24所示，图24为车轮支撑杆伸缩驱动模块的电气原理图，车轮支撑杆伸缩驱动模块用于调节车轮支撑杆的长度；U4,U18,U27,U39是直流电机驱动芯片，芯片的1,2脚控制电机的正反转，芯片的1,2脚通过光藕和主控单片机的59-64脚，57脚，10脚相接，由主控单片机控制车轮支撑杆电推杆的伸缩。端子M1-M4与车轮支撑杆电推杆的电机相连。

如图25-28所示，图25-28为A-D组发射模块电磁阀控制电路的电路图；安装在炮弹发射模块专用底座21上的炮弹发射模块可为多组，多组炮弹发射模块对应多组发射模块电磁阀控制电路，发射模块电磁阀控制电路用于主控单片机控制炮弹发射模块的电磁阀，发射炮弹。当有四组炮弹发射模块时，发射模块电磁阀控制电路通过固态继电器SSR1-SSR32控制炮弹发射模块上的电磁阀的通断，来发射炮弹。主控单片机的1，2脚到4-9脚，33-56脚通过光藕与固态继电器相连。由主控单片机相应的管脚来控制固态继电器的通断。端子A1-A4分别接与炮弹发射模块专用底座21中的四组炮弹发射模块相接。

如图29所示，图29为电锯伸缩电推杆驱动模块的电气原理图，电锯伸缩电推杆驱动模块用于控制电锯伸缩电推杆的伸缩；U48为电机驱动芯片，主控单片机的31脚和32脚通过光耦U47和U50与U48的1,2脚相连，M6端子与电锯伸缩电推杆的电机相连。单片机通过31脚和32脚的电平变化来控制电锯伸缩电推杆的电机的工作状态。如图30所示，图30为电锯开关模块的电气原理图，电锯开关模块用于控制电链锯的电机的开关。电锯端子接电链锯电机，主控单片机的24脚通过光耦U46控制固态继电器SSR33的通断，由SSR33的通断来控制电链锯电机的通断。如图31所示，图31为灭火风机伸缩电推杆驱动模块的电气原理图，灭火风机伸缩电推杆驱动模块用于控制灭火风机伸缩电推杆的伸缩，使灭火风机能上下摆动；U53为电机驱动芯片，主控单片机的29脚和30脚通过光耦U52和U55与U53的1,2脚相连，M9端子与灭火风机伸缩电推杆的电机相连。主控单片机通过29脚和30脚的电平变化来控制灭火风机伸缩电推杆电机的工作状态。如图32所示，图32为灭火风机开关模块的电气原理图，灭火风机开关模块用于控制灭火风机的电机的开关。风机端子接灭火风机的电机，主控单片机的23脚通过光耦U51控制固态继电器SSR34的通断，由SSR34的通断来控制灭火风机的电机的通断。

如图33所示，图33为角度调整电推杆驱动模块的电气原理图，角度调整电推杆驱动模块用于控制角度调整电推杆的伸缩，使炮弹发射模块专用底座21上下摆动。U59为电机驱动芯片，主控单片机的25脚和26脚通过光耦U58和U61与U59的1,2脚相连，M12端子与角度调整电推杆的电机相连。主控单片机通过25脚和26脚的电平变化来控制角度调整电推杆的电机的工作状态。

如图34所示，图34为LED照明灯开关模块的电气原理图，LED照明灯开关模块用于控制摄像头上的LED照明灯的开关。LED端子接LED照明灯电源，主控单片机的22脚通过光耦U54控制固态继电器SSR35的通断，由SSR35的通断来控制LED照明灯电源的通断。

如图35所示，图35为转向电机驱动模块的电气原理图，转向电机驱动模块用于控制转向电机的工作状态；U57为电机驱动芯片，主控单片机的18脚和20脚通过光耦U56和U60与U57的1,2脚相连，M11端子与转向电机相连。主控单片机通过18脚和20脚的电平变化来控制转向电机的工作状态。如图36所示，图36为卫星定位模块的电气原理图，卫星定位模块用于将遥控车的位置信号传送给主控单片机；卫星定位模块的3脚和4脚与主控单片机的58脚和11脚相连，卫星定位模块通过3脚和4脚将卫星定位数据传送给主控单片机，由主控单片机传送给后方指挥平台。如图37所示，图37为发射模块角度传感器电路的电路图，射模块角度传感器电路用于反馈炮弹发射模块专用底座21的摆动角度，主控单片机根据反馈的角度来确定角度调整电推杆的工作状态。角度传感器端子与外接的角度传感器相连，传感器的输出脚与主控单片机的3脚相接，角度传感器输出的模拟信号，经过主控单片机内部的A/D转换电路转成数字信号传送给主控单片机进行处理。

远程遥控车的工作过程为：当遥控车操作员通过后方操作平台发出指令时，指令通过无线模块传送到主控制箱27，主控制箱27控制无刷电机驱动模块推动车轮转动，同时摄像头215将现场视频资料通过无线模块发送到后方操作平台。当遥控车需要拐弯时，操作员发出指令，主控制箱27控制转向电机225旋转，带动转向齿轮盘227和车轮支撑杆连接板224旋转，从而使两个前轮进行旋转。当遥控车到达火点附近时，操作员发出指令，主控制箱27控制角度调整电推杆22伸出或收缩来调整炮弹发射模块专用底座21的角度，进而来调整安装于炮弹发射模块专用底座21上的炮弹发射模块内的炮弹的发射距离；当炮弹发射模块专用底座21的角度调整好后，主控制箱27控制发射模块电磁阀控制电路通电，通过高压气将炮弹发射出去。当远程遥控车遇到崎岖的路面时，操作员发出指令，主控制箱27控制车轮支撑杆电推杆233伸出，使车轮支撑杆第二节231从车轮支撑杆第三节232中伸出，使得车架24升高，从而使遥控车的离地间隙增大，增加车辆的通过性。当遇到车辆需要清理灭火隔离带时，主控制箱27控制电锯伸缩电推杆212伸出，当电链锯28伸出后遥控车前进电链锯即可将树木锯断清理出隔离带。当遇到地面有火时，主控制箱27启动灭火风机29用风将火吹灭，主控制箱可以控制灭火风机伸缩电推杆213来调整风机的风口位置便于风口对准不同位置火源。当有人被困火场内时，操作员操作遥控车到达被困人员位置，打开紧急救援装备箱23，被困人员利用紧急救援装备箱23中的装备提高生存能力。

后方遥控平台是指操作远程遥控车的操作员所用的控制台，后方遥控平台可控制远程遥控车各个模块的动作，在后方遥控平台的显示屏上显示远程遥控车摄像头返回的视频信号、位置信号和车体上的数据，后方遥控平台带存储功能，可将远程遥控车返回的各种数据记录下来。后方指挥平台汇集所有远程遥控车和补给母车的数据，并显示在后方指挥平台的屏幕上，包括前方所有摄像头的实时图像，各个远程遥控车的位置信息、状态信息、远程遥控车剩余载弹量等，并可将其他设备送的数据显示在后方指挥平台上，在必要时可用无人机将整个火场的信息发送到后方指挥平台，以方便后方指挥中心进行调度部署。

一种蚁群式远程遥控消防系统的工作方法的步骤为：当消防部队接到火灾警报后，消防部队驾驶运输车携带远程遥控消防系统到达火灾现场，到达现场后后方指挥部打开后方指挥平台，同时将远程遥控车从运输车上放下，打开远程遥控车电源，遥控车操作员打开后方遥控平台，开始控制远程遥控车向着火点前进，操作员通过远程遥控车上的摄像头发回的视频信号来观察现场，当远程遥控车到达着火点附近，远程遥控车正对火点，操作员控制远程遥控车上的角度调整电推杆的伸缩调整炮弹发射模块专用底座的角度，进而调整炮弹发射模块的炮弹的射程；炮弹射程调整完毕后，操作员通过操作后方遥控平台先发射一发炮弹进行试射，如果没有命中目标，则继续调整炮弹发射模块专用底座的角度，继续试射，如果命中目标，则通过操作后方遥控平台将远程遥控车上所有的炮弹依次发射出去；后方指挥平台通过各个远程遥控车提供的视频图像和各个远程遥控车坐标信息来指挥各个远程遥控车进行各种作业；当远程遥控车的炮弹发射完毕后，遥控车操作员根据后方指挥部的命令将远程遥控车返回补给位置重新装填炮弹发射模块或者利用远程遥控车上带的电链锯清理着火点附近的易燃物形成隔离带，或者利用灭火风机扑灭残火；更换过炮弹发射模块的远程遥控车返回火点附近，继续向火点发射灭火炮弹；灭火完成后远程遥控车继续深入火场，检查火场里是否有残火或者复燃隐患，如果有将使用灭火炮弹和灭火风机将隐患消除；远程遥控车确认无复燃危险后消防员进入火场进行处理。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种蚁群式远程遥控消防系统，其特征在于：包括消防炮弹发射模块（1）、远程遥控车（2）、后方指挥平台；所述消防炮弹发射模块设置于远程遥控车上，远程遥控车（2）通过无线模块与后方遥控平台相连接，后方遥控平台与后方指挥平台相连接；

所述消防炮弹发射模块包括发射模块外壳（11）、发射筒支架（12）、炮弹发射筒（13），发射筒支架（12）设置于发射模块外壳（11）的上侧，发射筒支架（12）的底部位于发射模块外壳（11）的内部；所述炮弹发射筒（13）设置于发射筒支架（12）的内部，炮弹发射筒（13）的内部设置有一枚装填灭火剂的炮弹；所述发射筒支架（12）的下方设置有高压气瓶（14），高压气瓶（14）设置于发射模块外壳（11）的内部；所述高压气瓶（14）通过高压气管（17）与单向充气阀（110）相连接；所述发射模块外壳（11）上设置有与单向充气阀（110）位置相对应的充气阀口（15），单向充气阀（110）通过充气阀口（15）与位于消防炮弹发射模块外部的气体压缩机相连接；

所述高压气管（17）上连接有高压喷气管（18），高压喷气管（18）的另一端与炮弹发射筒（13）的内部相连通，高压喷气管（18）上设置有电磁阀（111）；所述高压喷气管（18）固定于发射筒支架（12）上；所述发射模块外壳（11）上设置有电磁阀通电触点（112），电磁阀（111）通过电源线与电磁阀通电触点（112）相连接；

所述炮弹发射筒（13）为多个，高压喷气管（18）为多个且与多个炮弹发射筒一一对应设置；所述电磁阀通电触点（112）为多对，一个电磁阀与一对电磁阀通电触点对应设置；

所述发射筒支架（12）的下部设置有装弹放气阀（114），装弹放气阀（114）与炮弹发射筒（13）的内部相连通；所述发射模块外壳（11）上设置有与装弹放气阀（114）位置相对应的装弹放气阀口（113）；

所述远程遥控车（2）包括车架（24）、炮弹发射模块专用底座（21）、车轮、转向单元（216）；所述炮弹发射模块专用底座（21）设置于车架（24）上，消防炮弹发射模块（1）固定卡置于炮弹发射模块专用底座（21）内；所述炮弹发射模块专用底座（21）的后侧与角度调整电推杆（22）相连接，角度调整电推杆（22）固定设置于车架（24）上；所述车架（24）的前侧设置有主控制箱（27）；

所述车轮包括前轮（228）、后轮（229），前轮（228）、后轮（229）分别设置于车架（24）的前侧下方、后侧下方；所述前轮（228）上连接有车轮支撑杆（26），车轮支撑杆（26）的另一端与车轮支撑杆连接板（224）固定相连；所述车轮支撑杆连接板（224）通过转向单元（216）转动设置于车架（24）上；所述后轮（229）上连接有车轮支撑杆，后轮（229）通过车轮支撑杆与车架（24）相连接；

所述转向单元（216）位于车架（24）的前侧，转向单元（216）包括转向电机（225）、转向齿轮盘（227）；所述车架（24）上固定设置有车架连接板（223），转向电机（225）通过转向电机安装支架（226）固定设置于车架连接板（223）上，转向电机（225）的电机轴输出端连接有齿轮（234）；所述转向齿轮盘（227）转动设置于车架连接板（223）上，转向齿轮盘（227）与齿轮（234）相啮合；所述转向齿轮盘（227）的中心处设置有连接轴（222），转向齿轮盘（227）通过连接轴（222）与车轮支撑杆连接板（224）固定相连。

2.根据权利要求1所述的蚁群式远程遥控消防系统，其特征在于：所述高压气管（17）上设置有气压表（19）；所述发射模块外壳（11）上设置有与气压表（19）位置相对应的气压表观察孔（116）。

3.根据权利要求1所述的蚁群式远程遥控消防系统，其特征在于：所述发射筒支架（12）的顶部设置有机械手卡位（115）；所述发射模块外壳（11）的顶部设置有底座安装卡位（16）；所述发射筒支架（12）上设置有支架减重孔（117）。

4.根据权利要求1所述的蚁群式远程遥控消防系统，其特征在于：所述前轮（228）、后轮（229）上分别连接有无刷轮毂电机（210）；所述后轮（229）上连接的车轮支撑杆上设置有后轮支撑杆（211），后轮支撑杆（211）的另一端与车架（24）相连接；所述车轮的外部套置有轮毂套（25）。

5.根据权利要求4所述的蚁群式远程遥控消防系统，其特征在于：所述车轮支撑杆（26）包括车轮支撑杆第一节（230）、车轮支撑杆第二节（231）、车轮支撑杆第三节（232）、车轮支撑杆电推杆（233），车轮支撑杆第一节（230）的下端与车轮固定相连；所述车轮支撑杆第二节（231）的内部设置有弹簧，车轮支撑杆第一节（230）的上端设置于车轮支撑杆第二节（231）的内部并与弹簧相连接；所述车轮支撑杆第二节（231）的上端设置于车轮支撑杆第三节（232）的内部；

所述车轮支撑杆电推杆（233）固定设置于车轮支撑杆第三节（232）上，车轮支撑杆电推杆（233）的活动端与车轮支撑杆第二节（231）的下端固定相连；

所述前轮（228）上连接的车轮支撑杆的车轮支撑杆第三节（232）的上端与车轮支撑杆连接板（224）固定相连；所述后轮（229）上连接的车轮支撑杆的车轮支撑杆第三节的上端与车架（24）固定相连。

6.根据权利要求5所述的蚁群式远程遥控消防系统，其特征在于：所述车架（24）的前侧设置有电链锯（28），电链锯（28）上连接有电锯伸缩电推杆（212），电锯伸缩电推杆（212）固定于车架（24）上。

7.根据权利要求6所述的蚁群式远程遥控消防系统，其特征在于：所述车架（24）的一侧设置有灭火风机（29），灭火风机（29）上连接有灭火风机伸缩电推杆（213），灭火风机伸缩电推杆（213）固定于车架（24）上。

8.根据权利要求7所述的蚁群式远程遥控消防系统，其特征在于：所述车架（24）的后侧设置有电池底座（214），车架（24）的后端设置有紧急救援装备箱（23）；所述车架（24）的前侧设置有摄像头（215）和LED照明灯；所述车架（24）的前部、底部、顶部、左侧、右侧分别设置有前部护板（217）、底部护板（218）、顶部护板（221）、左侧护板（220）、右侧护板（219）。

9.根据权利要求8所述的蚁群式远程遥控消防系统，其特征在于：所述主控制箱（27）内设置有主控单片机、电源模块，电源模块与主控单片机相连接；

所述主控单片机通过发射模块电磁阀控制电路与设置于炮弹发射模块专用底座（21）上的炮弹发射模块相连接；所述主控单片机通过角度调整电推杆驱动模块与角度调整电推杆（22）相连接；

所述主控单片机通过车轮支撑杆伸缩驱动模块与车轮支撑杆（26）相连接；所述主控单片机通过无刷电机驱动模块与无刷轮毂电机（210）相连接；所述主控单片机通过转向电机驱动模块与转向电机（225）相连接；所述主控单片机连接有发射模块角度传感器电路；

所述主控单片机通过电锯开关模块与电链锯（28）相连接；所述主控单片机通过电锯伸缩电推杆驱动模块与电锯伸缩电推杆（212）相连接；

所述主控单片机通过灭火风机开关模块与灭火风机（29）相连接；所述主控单片机通过灭火风机伸缩电推杆驱动模块与灭火风机伸缩电推杆（213）相连接；

所述主控单片机通过LED照明灯开关模块与LED照明灯相连接；

所述主控单片机通过图传模块与摄像头（215）相连接，图传模块的图传天线端子与外部的无线模块相连接；所述主控单片机连接有卫星定位模块；所述主控单片机连接有数传模块，数传模块的数传天线端子与外部的无线模块相连接；所述主控单片机通过无线模块与后方操作平台相连接。

10.一种如权利要求9所述的蚁群式远程遥控消防系统的工作方法，其特征在于：所述方法的步骤为：

当消防部队接到火灾警报后，消防部队驾驶运输车携带远程遥控消防系统到达火灾现场，到达现场后后方指挥部打开后方指挥平台，同时将远程遥控车从运输车上放下，打开远程遥控车电源，遥控车操作员打开后方遥控平台，开始控制远程遥控车向着火点前进，操作员通过远程遥控车上的摄像头发回的视频信号来观察现场，当远程遥控车到达着火点附近，远程遥控车正对火点，操作员控制远程遥控车上的角度调整电推杆的伸缩调整炮弹发射模块专用底座的角度，进而调整炮弹发射模块的炮弹的射程；炮弹射程调整完毕后，操作员通过操作后方遥控平台先发射一发炮弹进行试射，如果没有命中目标，则继续调整炮弹发射模块专用底座的角度，继续试射，如果命中目标，则通过操作后方遥控平台将远程遥控车上所有的炮弹依次发射出去；后方指挥平台通过各个远程遥控车提供的视频图像和各个远程遥控车坐标信息来指挥各个远程遥控车进行各种作业；

当远程遥控车的炮弹发射完毕后，遥控车操作员根据后方指挥部的命令将远程遥控车返回补给位置重新装填炮弹发射模块或者利用远程遥控车上带的电链锯清理着火点附近的易燃物形成隔离带，或者利用灭火风机扑灭残火；更换过炮弹发射模块的远程遥控车返回火点附近，继续向火点发射灭火炮弹；灭火完成后远程遥控车继续深入火场，检查火场里是否有残火或者复燃隐患，如果有将使用灭火炮弹和灭火风机将隐患消除；远程遥控车确认无复燃危险后消防员进入火场进行处理。

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