CN110917538A - 一种智能化无人电磁弹射灭火弹消防系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能装备技术，具体涉及一种智能化无人电磁弹射消防弹系统，包括智能控制指挥车和无人化灭火装备；无人化灭火装备包括无人机和无人灭火车；智能控制指挥车分别与无人机和无人灭火车信号连接；无人灭火车包括无人驾驶车、设置于无人驾驶车上的充电机、脉冲电源、多管电磁线圈发射器、自动添弹装置和灭火弹存储仓；多管电磁线圈发射器共用1‑2套脉冲功率电源。该系统能够充分发挥智能系统的优势，各部分互相配合、协调工作，使灭火工作高效、有序进行。实现了无人化灭火作业，保障一线消防人员的生命安全。利用电磁线圈发射技术的高射速、连续发射、连续速度调节能力应用到灭火弹的发射中，能够满足范围大、火力强、精度高等灭火要求。

Description

一种智能化无人电磁弹射灭火弹消防系统及方法

技术领域

本发明属于电磁弹射灭火消防技术领域，尤其涉及一种智能化无人电磁弹射灭火弹消防系统及方法。

背景技术

当今世界火灾的危险性日益增加，造成的财产损失巨大，人员伤亡严重，一线消防人员灭火作业时有生命危险。面对灭火难题，灭火弹因灭火范围大、机动性强等因素得到发展。目前的灭火弹主要有气动式发射和火箭发射两种。但这两种方式存在着一些缺点，气动发射方式灭火距离有限，目前消防灭火弹射程在1千米以内，高度在300米以下，对于高层楼宇、大面积森林火灾是不够的，覆盖范围有限，气动发射载荷质量小，灭火剂量不够高，发射车附加设备多，体积大。火箭发射本身要装入火药药剂，火工品储存、维护、使用等管控严格，运维成本高，发射灭火弹初速不可调节，灭火弹本身可能成为危险源，进入火场风险大等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能化无人电磁弹射灭火弹消防系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种智能化无人电磁弹射灭火弹消防系统，包括智能控制指挥车和无人化灭火装备；无人化灭火装备包括无人机和无人灭火车；智能控制指挥车分别与无人机和无人灭火车信号连接；无人灭火车包括无人驾驶车、设置于无人驾驶车上的充电机、脉冲电源、多管电磁线圈发射器、自动添弹装置和灭火弹存储仓；多管电磁线圈发射器共用1-2套脉冲功率电源。

在上述的智能化无人电磁弹射灭火弹消防系统中，无人机上设置有光学拍摄设备、红外夜视设备、激光测距设备和目标探测设备。

在上述的智能化无人电磁弹射灭火弹消防系统中，智能控制指挥车包括信息处理系统和智能优化控制系统。

一种智能化无人电磁弹射灭火弹消防系统灭火弹的控制方法，包括：

S1.精度控制；通过改变电磁线圈发射器触发线圈的级数实现发射速度的粗调，通过改变粗调确定级数的末级线圈的触发时间实现发射速度的细调，以实现发射出口速度的连续调节；以0.5m/s为间隔，编写触发级数及触发时序数据库，实现速度0.5m/s级别发射精度；再通过机械装置改变炮口朝向配合发射角度调整，实现发射范围和落点精度的控制；

S2.电枢回收；当电枢与灭火弹的质量之比小于一定值时，实现电枢回收；

S3.连续发射：采用两套电源装置为电磁线圈发射器馈电；将灭火弹发射速率控制在1～5s，脉冲电源连续充放电，分别对多管电磁线圈发射器放电，直至灭火任务完成，或者多管电磁线圈发射器的灭火弹均已射出；同时通过自动添弹装置从灭火弹存储仓调取灭火弹，进行集束填装，从而实现灭火弹的连续发射。

一种智能化无人电磁弹射灭火弹消防系统的灭火方法，包括以下步骤：

步骤1、侦查火情；接到火警后，智能控制指挥车派出多架无人机对火场进行协同侦查；

步骤2、制定灭火策略；智能控制指挥车根据无人机协同侦查所得的火场信息制定灭火策略；

步骤3、无人灭火车进入火场灭火；多辆无人灭火车接收到智能控制指挥车发送的指令到达指定的灭火弹发射地点，并根据火势大小、着火位置、范围及着火物体种类信息，调整电磁线圈发射器的充电电压、放电线圈级数、触发时序、发射角，连续发射灭火弹；

步骤4、滚动优化；在灭火的过程中，多架无人机在火场持续侦查，获得火情动态信息；智能控制指挥车接收到火情动态信息以及各无人灭火车的实时位置信息后，对灭火策略进行优化调整；各无人灭火车接收到智能控制指挥车发送的优化的灭火策略之后，按步骤3对灭火工作状态进行动态调整；如此不断滚动优化，持续进行灭火作业。

本发明的有益效果：

(1)能够充分发挥智能系统的优势，系统各部分互相配合、协调工作，使灭火工作高效、有序进行。

(2)进入火场的只有无人灭火装备，实现了无人化灭火作业，保障一线消防人员的生命安全。

(3)利用电磁线圈发射技术的高速度、连续发射、连续速度调节能力应用到灭火弹的发射中，能够满足范围大、火力强、精度高等灭火要求。

附图说明

图1为本发明一个实施例无人灭火车结构示意图；

图2为本发明一个实施例智能化无人电磁弹射灭火弹消防系统结构及协同工作示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。

本实施例一种智能化无人电磁弹射灭火弹消防系统，包括智能控制指挥车和无人化灭火装备。智能控制指挥车为整个系统的中心，负责控制系统各部分之间的协调工作。无人化灭火装备包括无人机和基于电磁线圈发射技术的无人灭火车。进入火场的只有无人灭火车，因此确保了消防人员的安全，而整个系统的协调配合可以大大提高灭火的精度和效率。

本实施例通过以下技术方案来实现，一种智能化无人电磁弹射灭火弹消防系统，包括智能控制指挥车和无人化灭火装备。无人化灭火装备包括无人机和无人灭火车；智能控制指挥车分别与无人机和无人灭火车信号连接，无人灭火车包括无人驾驶车、设置于无人驾驶车上的充电机、脉冲电源、多管电磁线圈发射器、自动添弹装置和灭火弹存储仓；多管电磁线圈发射器共用脉冲功率电源。如图1所示。

如图2所示，无人机用于接收智能控制指挥车发出的指令勘察火点路径及实时火情信息，无人灭火车用于接收智能指挥车的控制信息到达指定火点进行精准灭火；智能控制指挥车用于采集和处理无人机火情信息，指挥无人灭火车进入火场发射灭火弹完成灭火任务。

无人机可配备具有光学拍照、红外夜视、激光测距、目标探测等功能的侦查设备，实现火情监控。将充电机、脉冲功率电源、多管电磁线圈发射器、自动添弹装置以及灭火弹备用仓装配到无人驾驶车上，形成无人灭火车，以满足连续发射灭火弹的密集火力要求。智能控制指挥平台，负责整个消防系统的信息分析处理、协同指挥，使得系统各部分协调配合，高效完成灭火任务。

智能化无人电磁弹射灭火弹消防系统灭火弹的发射流程如下：

(1)精度控制。灭火弹的发射精度包括发射角度和灭火弹出口速度两个方面。发射角度通过机械装置改变炮口朝向来控制。对灭火弹出口速度的控制方法描述如下，改变触发线圈的级数可以实现发射速度的粗调，通过进一步改变发射级数最后一级线圈的触发时间实现发射速度的细调，最终实现发射出口速度的连续调节。通过仿真和实验可知，n级线圈发射器在相同驱动电压和触发时序下可以有n个出口速度，在确定粗调速度后，如果其落在第m-1和m级线圈发射速度之间，可调整第m级线圈的触发时序，则可得到m-1～m级之间的任意速度，但是，为了便于操作，可实现以0.5m/s为间隔，编写出触发级数及触发时序数据库，实现速度的0.5m/s级别发射精度，然后再配合发射角度调整，以实现更精确的发射范围和落点精度条件。

(2)电枢回收。通过仿真分析得知，电枢在经过最后一级线圈加速之后会受到一个较大的短暂反向电磁力的作用。利用这个反向的电磁力使电枢迅速减速再反向加速回到初始位置，而不会射出发射器，即可以实现电枢的回收。当电枢与灭火弹的质量之比小于一定值时，可以实现电枢回收，但该值需要根据具体的触发电源容量、电压、发射速度、发射载荷质量、发射线圈匝数，最后一级触发时序等相关因素共同决定，因此，对于特定的电磁线圈发射灭火弹消防车，需要进行专门的设计，通常小于1/5。

(3)连续发射。脉冲电源充电时间约为1～5s(视充电机功率而定)，而电磁发射工作过程通常在10ms量级，因此灭火弹发射速率可控制在1～5s，而灭火弹填装时间较长，为了提高连续发射火力，采用多管发射器共用电源的电磁发射灭火弹系统，为了保障电磁发射灭火弹装置的可靠性，可装配两套电源装置，一套装置作为备用，或者两套装置轮流给发射器馈电。电源连续充放电，分别对多管发射器放电，直至灭火任务完成，或者多管发射器的灭火弹均已射出，然后根据多管发射器装弹情况，采用填弹机在灭火弹存储仓吊取灭火弹，进行集束填装，可以实现灭火弹的连续发射。

一种智能化无人电磁弹射灭火弹消防系统的灭火流程如下

步骤一、火情侦查。接到火警后，智能控制指挥车派出多架无人机对火场进行协同侦查。

步骤二、方案制定。智能控制指挥车针对来自无人机侦查所得的火场信息制定灭火策略。

步骤三、无人灭火车进入火场灭火。多辆无人灭火车接受到智能控制指挥车发送的命令到达指定的灭火弹发射地点，根据火势大小，着火位置，范围，着火物体种类等信息，调整电磁线圈发射器的充电电压、放电线圈级数、触发时序、发射角度等，实现灭火弹的精确发射。

步骤四、滚动优化。在灭火的过程中，无人机在火场持续巡航，重复步骤一的工作，获得火情动态信息，对火情进行实时监测。智能控制指挥车在接收到无人机采集的火场动态信息以及各无人灭火车的实时位置信息后重复步骤二的工作，根据实时火情信息并结合各无人灭火车实时位置对灭火策略进行优化调整。各无人灭火车接收到智能控制指挥车发送的动态调整的策略之后按照步骤三的方式对灭火工作状态进行动态调整。如此不断滚动优化，持续进行灭火作业。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

虽然以上结合附图描述了本发明的具体实施方式，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本发明的原理和实质。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (5)

1.一种智能化无人电磁弹射灭火弹消防系统，其特征是，包括智能控制指挥车和无人化灭火装备；无人化灭火装备包括无人机和无人灭火车；智能控制指挥车分别与无人机和无人灭火车信号连接；无人灭火车包括无人驾驶车、设置于无人驾驶车上的充电机、脉冲电源、多管电磁线圈发射器、自动添弹装置和灭火弹存储仓；多管电磁线圈发射器共用1-2套脉冲功率电源。

2.如权利要求1所述的智能化无人电磁弹射灭火弹消防系统，其特征是，无人机上设置有光学拍摄设备、红外夜视设备、激光测距设备和目标探测设备。

3.如权利要求1所述的智能化无人电磁弹射灭火弹消防系统，其特征是，智能控制指挥车包括信息处理系统和智能优化控制系统。

4.如权利要求1所述的智能化无人电磁弹射灭火弹消防系统灭火弹的控制方法，其特征是，包括：

S1.精度控制；通过改变电磁线圈发射器触发线圈的级数实现发射速度的粗调，通过改变粗调确定级数的末级线圈的触发时间实现发射速度的细调，以实现发射出口速度的连续调节；以0.5m/s为间隔，编写触发级数及触发时序数据库，实现速度0.5m/s级别发射精度；再通过机械装置改变炮口朝向配合发射角度调整，实现发射范围和落点精度的控制；

S2.电枢回收；当电枢与灭火弹的质量之比小于一定值时，实现电枢回收；

S3.连续发射：采用两套电源装置为电磁线圈发射器馈电；将灭火弹发射速率控制在1～5s，脉冲电源连续充放电，分别对多管电磁线圈发射器放电，直至灭火任务完成，或者多管电磁线圈发射器的灭火弹均已射出；同时通过自动添弹装置从灭火弹存储仓调取灭火弹，进行集束填装，从而实现灭火弹的连续发射。

5.如权利要求1所述的智能化无人电磁弹射灭火弹消防系统的灭火方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1、侦查火情；接到火警后，智能控制指挥车派出多架无人机对火场进行协同侦查；

步骤2、制定灭火策略；智能控制指挥车根据无人机协同侦查所得的火场信息制定灭火策略；

步骤3、无人灭火车进入火场灭火；多辆无人灭火车接收到智能控制指挥车发送的指令到达指定的灭火弹发射地点，并根据火势大小、着火位置、范围及着火物体种类信息，调整电磁线圈发射器的充电电压、放电线圈级数、触发时序、发射角，连续发射灭火弹；

步骤4、滚动优化；在灭火的过程中，多架无人机在火场持续侦查，获得火情动态信息；智能控制指挥车接收到火情动态信息以及各无人灭火车的实时位置信息后，对灭火策略进行优化调整；各无人灭火车接收到智能控制指挥车发送的优化的灭火策略之后，按步骤3对灭火工作状态进行动态调整；如此不断滚动优化，持续进行灭火作业。

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