CN110816832A - 基于飞行器的森林消防检测系统及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于飞行器的森林消防检测系统及工作方法；基于飞行器的森林消防检测系统包括：消防水车，固定安装在消防车顶部的多个无人机停靠机构，以及停靠在停靠机构上的多个消防无人机；所述消防无人机内部设有微处理器，通过蓝牙模块与安装在消防水车上的监控平台通信；所述消防无人机的底部设有湿度传感器，温度传感器，烟雾探测装置以及红外摄像机；所述消防无人机的云台底部设有消防水枪；所述消防水枪通过高压水管连接消防水车顶部的高压水泵。本发明消防无人机上能够对火情进行精确的检测。同时无人机带动消防水枪从高空中对地形复杂，烟雾浓度高，以及救火力量难以到达的地方进行灭火。

Description

基于飞行器的森林消防检测系统及工作方法

技术领域

本发明属于火情检测设备领域，尤其是一种基于飞行器的森林消防检测系统及工作方法。

背景技术

无人机在高温的火场上具有重要的侦查意义，尤其是在地势复杂，植被茂密消防员难以潜入的的森林地区，飞行器的消防检测能够对火灾的确认和消防救援提供精确的检测数据，发挥了良好的辅助救援作用。

发明内容

发明目的：提一种基于飞行器的森林消防检测系统及检测方法，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：基于飞行器的森林消防检测系统，包括： 消防水车，固定安装在消防车顶部的多个无人机停靠机构，以及停靠在停靠机构上的多个消防无人机；

所述消防无人机内部设有微处理器，通过蓝牙模块与安装在消防水车上的监控平台通信；所述消防无人机的底部设有湿度传感器，温度传感器，烟雾探测装置以及红外摄像机；所述消防无人机的云台底部设有消防水枪；所述消防水枪通过高压水管连接消防水车顶部的高压水泵。

在进一步的实施例中，所述无人机停靠机构包括：固定安装在消防车顶部的支撑座，固定连接在支撑座上的充电装置，以及固定安装在无人机停靠装置一侧的高压水管缠绕架。

在进一步的实施例中，所述高压水管缠绕架上设有驱动机构，所述驱动机构中设有控制器，所述控制器通过导线与监控平台连接；所述高压水管缠绕架包括：穿插在高压水管缠绕架上的滚动托辊组，套接在滚动托辊组上的缠绕轮，传动连接在滚动托辊组一侧的传动装置，所述传动装置传动连接驱动机构的动力输出端，所述驱动机构在监控平台控制下带动传动装置转动，从而传动装置带动滚动托辊组转动带动缠绕轮转动，使高压水管实现在缠绕架的缩放。

在进一步的实施例中，所述缠绕轮上缠绕有高压水管的一端连接高压水泵，另一端连接消防水枪，所述消防水枪通过锁紧机构固定安装在消防无人机的云台下，所述消防水枪与红外摄像机摄像头方向一致。

在进一步的实施例中，所述锁紧机构包括：固定连接在在无人机云台底部的固定套管，以及螺接在固定套管上的锁紧件，所述锁紧件为两端开设有螺纹孔的U型卡条，所述卡条的一侧设有斜齿块，具有防滑作用。

在进一步的实施例中，所述锁紧机构还可以包括：固定连接在无人机云台上的上的第一连杆组，铰接在第一连杆组一端的液压伸缩缸以及固定连接在伸缩气缸另一端的夹持部，所述夹持部在液压伸缩缸的带动下实现对消防水枪和消防弹药的夹持。

在进一步的实施例中，所述消防水枪内部设有进水管与高压水管连通，所述进水管的底部设有控制阀门。

在进一步的实施例中，包括如下工作步骤：

S1、消防车接收消防信息停靠指定消防点，通过蓝牙控制无人机从无人机停靠机构起飞；

S2、消防无人机通过机身上的湿度传感器，温度传感器，烟雾探测装置以及红外摄像机实现对火情的现场的多维信息的实时监控，对火灾周围的温度场，烟雾浓度以及火情蔓延的趋势作侦查；

S3、消防无人机将侦查结果通过蓝牙反馈至监控平台，由监控平台制定消防计划；

S4、消防无人机带动消防水枪飞行至指定消防点，在飞行过程中与消防水枪连接的高压水管在驱动机构的驱动下在缠绕架上进行缩放，能够完成对消防水枪的远程供水；

S5、消防无人机锁紧机构中的夹持部在液压伸缩缸作用下携带消防弹药对火点进行消防投放，是实现空中消防的目的；

S6、消防完成后或者无人机电量不足时，自动返回无人机停靠机构上或进行电量补充。

有益效果：本发明和现有技术相比，本发明消防无人机上设有湿度传感器，温度传感器，烟雾探测装置以及红外摄像机能够对火情进行精确的检测。其次，消防无人机的云台底部夹持有消防水枪；所述消防水枪通过高压水管连接消防水车顶部的高压水泵，从而无人机带动消防水枪从高空中进行灭火，实现了陆空结合一体式的消防灭火，尤其对地形复杂，烟雾浓度高，以及救火力量难以到达的地方进行灭火。

附图说明

图1是本发明基于飞行器的森林消防检测系统的正视图。

图2是本发明消防无人机的立体图。

图3是本发明消防无人机的侧视图。

图4是本发明高压水管缠绕架的结构示意图。

图5是本发明锁紧机构的实施例1图。

图6是本发明锁紧机构的实施例2图。

图7是本发明无人机停靠机构的结构示意图。

附图标记为：消防水车1、无人机停靠机构2、支撑座20、充电装置21、高压水管缠绕架22、驱动机构220、滚动托辊组221、缠绕轮222、传动装置223、消防无人机3、云台30、消防水枪31、高压水泵32、红外摄像机33、锁紧机构34、固定套管340、锁紧件341、第一连杆组342、液压伸缩缸343、夹持部344。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

申请人发现在飞行器能够对火灾上空对高温现场进行监控，尤其是在地形复杂和消防人员无法深入的地区有着重大的辅助意义，森林火灾是火情中突发性强，破坏性大，且火情的蔓延速度和趋势难以控制，现有的消防无人机远程续航能力和载重能力有限，无法实现在森林中高效率的灭火，更无法长时间的跟踪火势蔓延情况。

如图1所示基于飞行器的森林消防检测系统，包括：消防水车1、无人机停靠机构2、支撑座20、充电装置21、高压水管缠绕架22、驱动机构220、滚动托辊组221、缠绕轮222、传动装置223、消防无人机3、云台30、消防水枪31、高压水泵32、红外摄像机33、锁紧机构34、固定套管340、锁紧件341、第一连杆组342、液压伸缩缸343、夹持部344。

其中，消防水车1为现有技术，可根据地形需要更换适当的消防行驶设备。多个无人机停靠机构2固定安装在消防车的顶部，消防无人机3停靠在停靠机构上，停靠机构上设有充电装置21，能够对消防无人机3提供充电功能。

消防无人机3内部设有微处理器，通过蓝牙模块与安装在消防水车1上的监控平台通信；所述消防无人机3的底部设有湿度传感器，温度传感器，烟雾探测装置以及红外摄像机33；湿度传感器，温度传感器，烟雾探测装置以及红外摄像机33通过导线电连微处理器，并通过微处理器将检测信息经过蓝牙传输至监控平台，同时红外摄像机33可具备起火点的温度进行检测，确保火源彻底扑灭。湿度传感器可对灭火后的湿度进行检测，从根本上杜绝火源的二次发生；烟雾探测装置可对起火点的烟雾量和烟雾成分进行分析和判断，保证消防人员的人身安全。消防无人机3上设有湿度传感器，温度传感器，烟雾探测装置以及红外摄像机33能够对火情进行精确的检测。提高火情的检测精度。

所述消防无人机3的云台30底部设有消防水枪31；所述消防水枪31通过高压水管连接消防水车1顶部的高压水泵32，高压水泵32从消防车水箱内抽水，抽取的水通过高压水管输送至消防水枪31内。

无人机停靠机构2包括：支撑座20和充电装置21，支撑座20固定安装在消防车的顶部，能够对停靠的无人机起支撑作用，充电装置21固定穿插在支撑座20的底部，充电装置21为固定安装在消防车上的充电柱，内部设有供电模组，充电柱的顶部设有充电插头，消防无人机3停靠在支撑座20并通过顶部的充电插头进行充电。

高压水管缠绕架22固定安装在无人机停靠装置的一侧，高压水管缠绕架22上设有驱动机构220，所述驱动机构220中设有控制器，所述控制器通过导线与监控平台连接；所述高压水管的一端连接有拉力传感器，拉力传感器的一端与控制器连接，当检测到高压水管所承受的拉力超出预期值时，控制器控制驱动机构220带动传动装置223传动，带动滚动托辊组221和缠绕轮222转动，从而带动高压水管在缠绕轮222上转动实现缩放；所述高压水管缠绕架22包括：穿插在高压水管缠绕架22上的滚动托辊组221，套接在滚动托辊组221上的缠绕轮222，传动连接在滚动托辊组221一侧的传动装置223，所述传动装置223传动连接驱动机构220的动力输出端，所述驱动机构220在监控平台和控制器的控制下带动传动装置223转动，拉力传感器可以精确的测量出高压水管承受的压力和拉力，从而调整缠绕轮222转动的速度和圈数使高压水管在空中保持正紧状态。所述高压水管采用高弹力材料制成。

所述驱动机构220为固定安装在缠绕架上的电机组，所述电机的型号为5IK90RGU-CF。电机的动力输出端传动连接传动装置223，所述传动装置223为套接在电机动力输出轴上的传动链和固定套接在滚动托辊组221上的传动齿轮。传动链传动连接电机动力输出端和传动齿轮，滚动托辊组221通过传动装置223的传动连接在电机组的带动下转动，进而使套接在滚动托辊组221组上的缠绕轮222转动，电机组通过导线连接控制器，从而在控制器的带动下实现缠绕轮222的正反转进而实现缠绕在缠绕轮222上的高压水管实现缩放。

滚动托辊组221之间的端部套接有多个传动齿轮，所述传动齿轮上套接有传动链从而实现滚动托辊组221之间的联动。

缠绕轮222上缠绕有高压水管的一端连接高压水泵32，另一端连接消防水枪31，所述消防水枪31通过锁紧机构34固定安装在消防无人机3的云台30下，所述消防水枪31与红外摄像机33摄像头方向一致。锁紧机构34的实施例1包括：固定连接在在云台30底部的固定套管340，以及螺接在固定套管340上的锁紧件341，所述锁紧件341为两端开设有螺纹孔的U型卡条，所述卡条的一侧设有斜齿块，具有防滑作用，所述消防水枪31通过锁紧件341固定在固定套管340内部，并通过螺纹孔锁紧在固定套管340内。

优选地，所述锁紧机构34实施例2还可以包括：固定连接在无人机云台30上的上的第一连杆组342，铰接在第一连杆组342一端的液压伸缩缸343以及固定连接在伸缩气缸另一端的夹持部344，所述夹持部344在液压伸缩缸343的带动下实现对消防水枪31和消防弹药的夹持。可在消防车无法到达的区域中实现消防弹药的远程投放。

优选地，所述消防水枪31内部设有进水管与高压水管连通，所述进水管的底部设有控制阀门，该控制阀门可通过微处理器接收的湿度传感器，温度传感器，烟雾探测装置以及红外摄像机33上传的数据从而开闭控制阀门，同时控制阀门也可通过监控平台远程操控，实现远程灭火。

工作原理包括如下工作步骤：消防车接收消防信息停靠指定消防点，通过蓝牙控制无人机从无人机停靠机构2起飞；消防无人机3通过机身上的湿度传感器，温度传感器，烟雾探测装置以及红外摄像机33实现对火情的现场的多维信息的实时监控，对火灾周围的温度场，烟雾浓度以及火情蔓延的趋势作侦查；消防无人机3将侦查结果通过蓝牙反馈至监控平台，由监控平台制定消防计划；消防无人机3带动消防水枪31飞行至指定消防点，在飞行过程中与消防水枪31连接的高压水管在驱动机构220的驱动下在缠绕架上进行缩放，能够完成对消防水枪31的远程供水；消防无人机3锁紧机构34中的夹持部344在液压伸缩缸343作用下携带消防弹药对火点进行消防投放，是实现空中消防的目的；消防完成后或者无人机电量不足时，自动返回无人机停靠机构2上或进行电量补充。

本发明无人机带动消防水枪31从高空中进行灭火，实现了陆空结合一体式的消防灭火，尤其对地形复杂，烟雾浓度高，以及救火力量难以到达的地方进行灭火。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1. 基于飞行器的森林消防检测系统，其特征在于，包括： 消防水车，固定安装在消防车顶部的多个无人机停靠机构，以及停靠在停靠机构上的多个消防无人机；

所述消防无人机内部设有微处理器，通过蓝牙模块与安装在消防水车上的监控平台通信；所述消防无人机的底部设有湿度传感器，温度传感器，烟雾探测装置以及红外摄像机；所述消防无人机的云台底部设有消防水枪；所述消防水枪通过高压水管连接消防水车顶部的高压水泵。

2.根据权利要求1所述的基于飞行器的森林消防检测系统，其特征在于，所述无人机停靠机构包括：固定安装在消防车顶部的支撑座，固定连接在支撑座上的充电装置，以及固定安装在无人机停靠装置一侧的高压水管缠绕架。

3.根据权利要求2所述的基于飞行器的森林消防检测系统，其特征在于，所述高压水管缠绕架上设有驱动机构，所述驱动机构中设有控制器，所述控制器通过导线与监控平台连接；所述高压水管缠绕架包括：穿插在高压水管缠绕架上的滚动托辊组，套接在滚动托辊组上的缠绕轮，传动连接在滚动托辊组一侧的传动装置，所述传动装置传动连接驱动机构的动力输出端，所述驱动机构在监控平台控制下带动传动装置转动，从而传动装置带动滚动托辊组转动带动缠绕轮转动，使高压水管实现在缠绕架的缩放。

4.根据权利要求3所述的基于飞行器的森林消防检测系统，其特征在于，所述缠绕轮上缠绕有高压水管的一端连接高压水泵，另一端连接消防水枪，所述消防水枪通过锁紧机构固定安装在消防无人机的云台下，所述消防水枪与红外摄像机摄像头方向一致。

5. 根据权利要求4所述的基于飞行器的森林消防检测系统，其特征在于，所述锁紧机构包括：固定连接在在无人机云台底部的固定套管，以及螺接在固定套管上的锁紧件 ，所述锁紧件为两端开设有螺纹孔的U型卡条，所述卡条的一侧设有斜齿块，具有防滑作用。

6.根据权利要求4所述的基于飞行器的森林消防检测系统，其特征在于，所述锁紧机构还可以包括：固定连接在无人机云台上的上的第一连杆组，铰接在第一连杆组一端的液压伸缩缸以及固定连接在伸缩气缸另一端的夹持部，所述夹持部在液压伸缩缸的带动下实现对消防水枪和消防弹药的夹持。

7.根据权利要求1所述的基于飞行器的森林消防检测系统，其特征在于，所述消防水枪内部设有进水管与高压水管连通，所述进水管的底部设有控制阀门。

8.基于飞行器的森林消防检测系统工作方法，其特征在于，包括如下工作步骤：

S1、消防车接收消防信息停靠指定消防点，通过蓝牙控制无人机从无人机停靠机构起飞；

S2、消防无人机通过机身上的湿度传感器，温度传感器，烟雾探测装置以及红外摄像机实现对火情的现场的多维信息的实时监控，对火灾周围的温度场，烟雾浓度以及火情蔓延的趋势作侦查；

S3、消防无人机将侦查结果通过蓝牙反馈至监控平台，由监控平台制定消防计划；

S4、消防无人机带动消防水枪飞行至指定消防点，在飞行过程中与消防水枪连接的高压水管在驱动机构的驱动下在缠绕架上进行缩放，能够完成对消防水枪的远程供水；

S5、消防无人机锁紧机构中的夹持部在液压伸缩缸作用下携带消防弹药对火点进行消防投放，是实现空中消防的目的；

S6、消防完成后或者无人机电量不足时，自动返回无人机停靠机构上或进行电量补充。

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