CN111467711A - 一种输电线路集群式山火监测及灭火装置及其操控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种输电线路集群式山火监测及灭火装置及其操控方法，其特点是，包括：与输电线路铁塔固连的集群舱，在集群舱若干独立空间的舱体内均设置山火监测灭火无人机、起飞系统、自动充电系统和灭火系统，在地面设置远程运维控制指挥总基站，山火监测灭火无人机置于舱体内、自动充电系统的旋转架上，起飞系统置于舱体的底部、且位于山火监测灭火无人机的下方，自动充电系统置在舱体的底部，灭火系统的干粉储藏罐固定在山火监测灭火无人机的顶部，远程运维控制指挥总基站通过5G网络与山火监测灭火无人机信号连接。其结构合理、能够以最短的距离和时间在线捕获和定位起火点，精准远传控制，及时灭火，保护输电线路安全运行。

Description

一种输电线路集群式山火监测及灭火装置及其操控方法

技术领域

本发明涉及输电线路运行维护领域，特别是涉及一种输电线路集群式山火监测及灭火装置及其操控方法。

背景技术

由于输电线路穿山越岭，线路所在的山岭上植有广茂的森林，森林受到自然和人为因素的影响，常发生火灾，火灾严重威胁输电线路的安全。

现有技术，森林火灾监测的主要手段是卫星、辅助有高山上设置的人工瞭望台、地面有寻护人员，卫星监测起火点，通常采用分辨率成像光谱仪系列卫星，分辨率成像光谱仪系列卫星一般为第21通道大于某个绝对阈值时即判断为起火点，其缺点是，容易受云层、地表温度变化以及季节变化等因素的影响，导致火点误判，难以准确、及时预警山火发展，同时现有的监测系统没有灭火的功能；人工瞭望台受到天气、人为等自然因素影响，瞭望发现起火点费工费力，难度大；依靠寻护人员发现山火的概率十分有限。

发明内容

本发明的目的是，针对现有技术中存在的问题，综合采用现有技术进行有机的组合和创新，在卫星远传疑似火情弱信号的基础上，提供一种依据在输电线路上设置的集群式山火监测灭火无人机，以最短的距离和最短的时间在线捕获和定位起火点，精准远传控制，及时灭火，保证输电线路安全运行的输电线路集群式山火监测及灭火装置；并提供其操控方法。

实现本发明之一采用的技术方案是：一种输电线路集群式山火监测及灭火装置，其特征是，它包括：与输电线路塔体固连的集群舱，集群舱设置具有若干独立空间的舱体，在每个独立的舱体内均设置山火监测灭火无人机、起飞系统、自动充电系统和灭火系统，每个独立空间的舱体的顶部均铰接有太阳能舱门，在地面设置远程运维控制指挥总基站，所述山火监测灭火无人机置于舱体内、自动充电系统的旋转架上，所述起飞系统置于舱体的底部、且位于山火监测灭火无人机的下方，为山火监测灭火无人机起飞提供初始推动力，所述自动充电系统置在舱体的底部，自动充电系统的充电桩口与位于山火监测灭火无人机上脚架的充电触头连接，为山火监测灭火无人机供电，所述灭火系统的干粉储藏罐固定在山火监测灭火无人机的顶部，所述远程运维控制指挥总基站通过5G网络与山火监测灭火无人机信号连接。

所述集群舱包括：在每个独立空间舱体顶部铰接的太阳能舱门的内表面固定的三角连接板通过活动铰与电动推杆的上端铰接，电动推杆的下端与在舱体侧内表面设置的滑动槽滑动连接，在舱体的侧外壁上设置电动电源，在太阳能舱门上固定有RFID阅读器。

所述山火监测灭火无人机包括：急锋者、第一脚架、第二脚架、第三脚架、第四脚架、第一充电触头、第二充电触头、磁体、电子标签、红外摄像机、支架、火焰探测器和满电量指示灯，第一脚架、第二脚架、第三脚架、第四脚架和支架固定在急锋者的底部，红外摄像机连接在支架上，第一充电触头固定在第一脚架的底端，第二充电触头固定在第二脚架的底端，磁体固定在第三脚架的底端，电子标签固定在急锋者的顶部，火焰探测器固定在红外摄像机的右侧，满电量指示灯固定在第四脚架上。

所述起飞系统包括：鼓风机、风廊、支撑架、光控继电器、起飞指示灯、电源，鼓风机通过其支撑架固定在舱体的底部，鼓风机与风廊连通，风廊的出口置在山火监测灭火无人机急锋者的下方，光控继电器、起飞指示灯固定在旋转架上，光控继电器位于起飞指示灯的右侧，光控继电器、起飞指示灯、鼓风机、电源电连接。

所述自动充电系统包括：旋转架、旋转电机、霍尔开关、光开关、启动绕组、启动电容器、运行绕组、电阻、断路器、N极磁体、S极磁体、充电桩口、脚架凹槽、电刷、连接线、导体棒；旋转架铰接在舱体的底部，在舱体底部设置的旋转电机与旋转架连接，置于舱体底部的霍尔开关、光开关、启动绕组、启动电容器、运行绕组、电阻、断路器电连接组成旋转架转停电路，充电桩口、脚架凹槽固定在旋转架上，导体棒固定在旋转架的外边缘上，充电桩口、电刷、连接线、导体棒电连接组成充电回路，N极磁体、S极磁体固定在舱体内侧中下部，导体棒的高度高于N极磁体、S极磁体的高度，旋转架旋转使导体棒切割N极磁体、S极磁体产生磁感电动势。

所述灭火系统包括：干粉储藏罐、干粉灌装接头、干粉喷射管、电磁控制阀、干粉灌装机、干粉灌装管、灌装凹槽、灌装平架、干粉充装管、地面干粉供应仓；所述干粉储藏罐上固连的干粉灌装接头与干粉喷射管连通，干粉喷射管通过其上连接的电磁控制阀与在输电线路塔体上固定的干粉灌装机连通，用于山火监测灭火无人机灌装对准就位灌装凹槽嵌入在灌装平架上，固定在干粉灌装机右侧的干粉充装管与地面干粉供应仓活动连接。

所述远程运维控制指挥总基站为工控机、计算机及其电连接的显示设备。

实现本发明目的采用的技术方案之二是：一种输电线路集群式山火监测及灭火装置，其特征是，其操控方法为以下步骤：

1)通过卫星或寻护人员的手持机监测到火灾发生地的弱信号后，将此弱信号传输至远程运维控制指挥总基站；

2)远程运维控制指挥总基站将控制指令通过5G信号与距离山火地点最近输电线路塔体固连的集群舱舱体内置的一架山火监测灭火无人机通讯；

3)所述的一架山火监测灭火无人机接收到远程运维控制指挥总基站指令后，旋翼旋转，太阳能舱门打开，同时位于山火监测灭火无人机下方、位于舱体底部的起飞系统鼓风机工作，鼓风机将压力风经风廊的出口喷射为山火监测灭火无人机起飞提供初始推动力，山火监测灭火无人机起飞离舱体后，太阳能舱门关闭；

4)山火监测灭火无人机飞至火灾发生区域上空，山火监测灭火无人机上红外线摄像机拍摄火灾全部发生区域的图片，通过5G信号反馈给远程运维控制指挥总基站，远程运维控制指挥总基站根据反馈的图片识别火灾区域边界，通过计算当前火灾区域面积，判断出此次山火火灾所需指派山火监测灭火无人机数量，远程运维控制指挥总基站指令起飞对应架数山火监测灭火无人机到达火灾上空，进行实时监测火灾情，以及山火监测灭火无人机释放储存在干粉储藏罐中的高压干粉粉末，用以灭火；

5)当山火监测灭火无人机电量不足时，将此信息反馈给远程运维控制指挥总基站，远程运维控制指挥总基站发指令使该山火监测灭火无人机返回舱体内进行自助充电；

6)当山火监测灭火无人机上的高压干粉释放完毕，再需释放干粉就行辅助灭火时，将此信息反馈给远程运维控制指挥总基站，远程运维控制指挥总基站指令控制山火监测灭火无人机前往干粉灌装基站进行灌装干粉；

7)当山火监测灭火无人机释放干粉熄灭火灾后，将此信息反馈给远程运维控制指挥总基站，远程运维控制指挥总基站指令控制山火监测灭火无人机返回舱体，再进行自动充电，电量充满旋转架停止旋转，全部山火监测灭火无人机等待下一次指挥命令。

本发明一种输电线路集群式山火监测及灭火装置及其操控方法的有益技术效果体现在：1)由于采用在输电线路塔体上固连的集群舱，集群舱设置具有若干独立空间的舱体，在每个独立空间的舱体的顶部均铰接有太阳能舱门，并设有由电动推杆开闭太阳能舱门的结构，其结构简单，动作可靠；

2)由于山火监测灭火无人机是在现有的急锋者无人机上经改造，增加支撑、自动充电、火焰信号捕获、灭火等功能，其功能齐备，作业效率高，效果好；

3)起飞系统由鼓风机产生的风压作为山火监测灭火无人机初始推动力，其实现容易，操作简便；

4)由于自动充电系统采用旋转架旋转使导体棒切割N极磁体、S极磁体产生感应电动势实现山火监测灭火无人机急锋者充电的，其结构独特，获得电能方便；

5)由于采用在山火监测灭火无人机急锋者上设置干粉储藏罐，且可在附近干粉灌装基站进行灌装干粉，不用返回地面进行灌装，方便、快捷，作业效率高；

6)由于在地面设置远程运维控制指挥总基站，远程运维控制指挥总基站通过5G网络与山火监测灭火无人机信号连接，能够根据实际现场需要操控1至多架山火监测灭火无人机，以最短的距离和时间在线捕获和定位起火点，并能通过精准远传控制，及时灭火，保护输电线路安全运行；

7)其操控方法是通过山火监测灭火无人机急锋者上设置的红外线摄像机拍摄火灾全部发生区域的图片，通过5G信号反馈给远程运维控制指挥总基站，监测山火范围广，同时可清晰地传输火灾图像，不间断地监测火灾信息，实现了及时有效的预警山火发展，并实现了远程控制。

附图说明

图1是一种输电线路集群式山火监测及灭火装置在塔体上示意图；

图2是一种输电线路集群式山火监测及灭火装置信号控制图；

图3是山火监测灭火无人机结构示意图；

图4是干粉灌装基站结构示意图；

图5是起飞系统结构示意图；

图6是图5中鼓风机局部放大示意图；

图7是自动充电系统结构示意图；

图8是自动充电系统结构侧视图；

图9是集群舱结构示意图；

图10是图9中的单个集群舱门局部放大示意图；

图11是输电线路集群式山火监测及灭火装置总流程图；

图12是电动推杆工作电路图；

图13是集群舱RFID阅读器射频电路图；

图14是自动充电系统旋转电机电路图；

图15是自动充电系统光开关电路图；

图16是自动充电系统霍尔开关电路图；

图17是起飞系统鼓风机电路图；

图18是起飞系统光控继电器电路图；

图19是山火监测灭火无人机上的红外摄像机驱动电路图；

图20是灭火系统中电磁阀控制电路图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的一种输电线路集群式山火监测及灭火装置包括:山火监测灭火无人机1、灭火系统2、起飞系统3、自动充电系统4、集群舱5、远程运维控制指挥总基站6、卫星7，如图1所示，所述的集群舱5固定在输电线路塔体8上，所述的山火监测灭火无人机1、灭火系统2、起飞系统3、自动充电系统4设置在集群舱5内。

如图2所示，卫星7将疑似火情弱信号远传给远程运维控制指挥总基站6后，远程运维控制指挥总基站6向最近输电线路塔体上设置的一架山火监测灭火无人机1发出指令，山火监测灭火无人机1与灭火系统2可从集群舱5中飞出，到达火灾现场，启动灭火系统2干粉灭火，

如图3所示，所述的山火监测灭火无人机1包括：急锋者101、第一充电触头102、第二充电触头103、磁体104、电子标签105、第一脚架106、第二脚架107、第三脚架108、第四脚架109、红外摄像机110、支架111、火焰探测器112、满电量指示灯113。所述的山火监测灭火无人机1不工作时，位于集群舱5内部，安装在旋转架401上，当执行任务时，山火监测灭火无人机1飞出集群舱5外面，到达火灾上空，实时监测火灾情况，远程运维控制指挥总基站6指控一架山火监测灭火无人机1到达火灾上空，利用山火监测灭火无人机1上的红外摄像机110拍摄一张山火总区域图，传至远程运维控制指挥总基站6，远程运维控制指挥总基站6根据提供的图片识别火灾区域边界，算出火灾区域总面积，再根据事先输入远程运维控制指挥总基站6的每架山火监测灭火无人机1所能详细监测火灾区域的面积，远程运维控制指挥总基站6会自动判断出此次山火火灾所需指派山火监测灭火无人机1的个数，由运维人员根据信息进行操控指控，随着时间的推移，山火不断发展，运维人员可随时指派其它山火监测灭火无人机1进行监测，第一充电触头102、第二充电触头103分别通过焊接安装在第一脚架106、第一脚架107底部，当山火监测灭火无人机1电量不足时，利用自动充电系统4通过第一充电触头102、第二充电触头103为山火监测灭火无人机1充电，磁体104通过焊接安装在第三脚架108的底部，用来驱动霍尔开关403工作。电子标签105固定在山火监测灭火无人机1的上部，与RFID阅读器508构成射频识别回路，当电子标签105发出的脉冲信号与RFID阅读器508相匹配时，电动推杆502工作，太阳能舱门503执行指令。脚架106、脚架107、脚架108、脚架109均固接在山火监测灭火无人机1底部，用于支撑山火监测灭火无人机1。红外摄像机110通过支架111连接在山火监测灭火无人机1上，用于监测白天和夜间输电线路山火图像信息。火焰探测器112通过螺栓安装在红外摄像机110的右侧，用来探测火焰，满电量指示灯113安装在脚架109上。

如图4所示，所述灭火系统2包括：干粉储藏罐201、干粉灌装接头202、干粉喷射管203、电磁控制阀204、干粉灌装机205、干粉灌装管206、灌装凹槽207、灌装平架208、干粉充装管209、地面干粉供应仓210组成。干粉储藏罐201焊接在山火监测灭火无人机1的急锋者101顶部，干粉灌装接头202通过焊接安装在干粉储藏罐201的右上角处，用于往干粉储藏罐201灌装干粉，干粉喷射管203嵌入安装在山火监测灭火无人机1的急锋者101的内部边缘处，用于喷射高压干粉粉末，电磁控制阀204安装在干粉喷射管203内部，用于控制高压干粉粉末的开与关，干粉灌装机205通过螺栓安装在塔体115上，五基塔体安装一个干粉灌装机205，干粉灌装管206通过螺栓安装在干粉灌装机205的正前部，用于与山火监测灭火无人机1的急锋者101上的干粉灌装接头202相连，实现对干粉储藏罐201的密闭高压灌装，灌装凹槽207嵌入在灌装平架208上，用于急锋者101灌装时的对准就位，干粉充装管209通过螺栓安装在干粉灌装机205的右侧，从干粉灌装机205右侧引出连接到地面干粉供应仓210，运维人员只需对地面干粉供应仓210进行干粉的充装补充，就能实现对山火监测灭火无人机1的急锋者101上的干粉储藏罐201灌装，避免运维人员爬塔进行补充，当山火监测灭火无人机1到达山火火灾区域上空，远程运维控制指挥总基站6控制电磁控制阀204来释放高压干粉粉末，用以灭火，若高压干粉粉末释放完毕，远程运维控制指挥总基站6指令山火监测灭火无人机1返回，由干粉灌装机205进行灌装干粉，再返回火灾上空进行灭火。

如图5和图6所示，所述起飞系统3包括：鼓风机301、风廊302、风道303、支撑架304、光控继电器305、起飞指示灯306、电源307，用于当急锋者101需起飞时，为山火监测灭火无人机1的起飞提供动力，鼓风机301通过支撑架304将鼓风机301支撑在集群舱5最底部，风廊302固接在鼓风机301和风道303之间，用于喷射风流，为山火监测灭火无人机1的起飞提供动力。起飞指示灯306安装在旋转架401上，光控继电器305安装在起飞指示灯306右侧，与鼓风机301、电源307相连构成电路，控制鼓风机301的开与关，当山火监测灭火无人机1接到远程运维控制指挥总基站6起飞指令时，起飞指示灯306亮起时，光控继电器305工作，接通电路，将鼓风机301与电源307连通，鼓风机301工作，为山火监测灭火无人机1起飞提供动力。

如图7和图8所示，所述自动充电系统4包括：旋转架401、旋转电机402、霍尔开关403、光开关404、启动绕组405、启动电容器406、运行绕组407、电阻408、断路器409、齿轮410、皮带411、N极磁体412、S极磁体413、充电桩口414、脚架凹槽415、电刷416、连接线417、导体棒418组成，用于山火监测灭火无人机1的自动充电，通过旋转架401带动山火监测灭火无人机1的旋转切割磁体的磁感线，充电回路给山火监测灭火无人机1进行实时充电，旋转架401铰接在集群舱5的底部，用于带动山火监测灭火无人机1旋转，旋转电机402通过齿轮410、皮带411与旋转架401相连，旋转电机402旋转用于驱动旋转架401旋转。霍尔开关403、光开关404、启动绕组405、启动电容器406、运行绕组407、电阻408、断路器409组成电路回路，一同安装在集群舱5的底部，启动绕组405、启动电容器406、运行绕组407组成旋转电机402，旋转电机402通过太阳能舱门504供电，启动电容器406的作用是使启动绕组405和运行绕组407产生电位差，产生的电流不同步，形成的磁场不同步，因此会产生旋转磁场，致使旋转电机402转动，通过皮带411带动齿轮410，从而旋转架401旋转。霍尔开关403为一个无接触磁控开关，通过焊接安装在脚架凹槽415的下部，当磁体104靠近时，霍尔开关403接通，当磁体104离开后，霍尔开关403断开。光开关404安装在旋转架401上，当光开关404无光照射时，光开关204表现为大电阻，电流经过电阻408，不经过光开关404；当光开关404有光照射时，光开关404表现为小电阻。断路器409作用是切断电路，使旋转电机402不工作，当电流超过限值时，断路器409断开。充电桩口414、脚架凹槽415焊接在旋转架401上，充电桩口414、电刷416、连接线417、导体棒418组成充电回路，连接线417分别与充电桩口414、电刷416、导体棒418相连，N极磁体412、S极磁体413固定在集群舱5内侧中下部，使导体棒418的高度高于N极磁体412、S极磁体413的高度，当旋转架401旋转，带动导体棒418切割N极磁体412、S极磁体413产生的磁感线，从而使回路有电流通过，通过充电桩口414给山火监测灭火无人机1充电，导体棒418通过焊接安装在旋转架401外边缘上。

所述的山火监测灭火无人机1、灭火系统2、起飞系统3、自动充电系统4设置在集群舱5内，如图9和图10所示，集群舱5包括：电动电源501、电动推杆502、太阳能舱门503、三角连接板504、活动铰505、滑动槽506、硅胶套507、RFID阅读器508，集群舱5用于保护山火监测灭火无人机1，山火监测灭火无人机1执行山火监测和返仓时保障舱门的打开与关闭，同时为旋转电机402供电，电动电源501焊接在集群舱5的外部，用于给电动推杆502供电，电动推杆502同时与RFID阅读器508相连，通过山火监测灭火无人机1上的电子标签105发射脉冲信号与RFID阅读器508一一对应来控制电动推杆502开关，太阳能舱门503呈三角型，由6块太阳能舱门503构成集群舱5的上表面，三角连接板504、活动铰505与太阳能舱门503通过螺栓连接，电动推杆502两端用活动铰505分别连接在太阳能舱门503与滑动槽506上，用于支撑太阳能舱门503，通过电动推杆502的伸长与收缩，来控制太阳能舱门503的打开与关闭，电动推杆502的伸长与收缩通过RFID阅读器508来控制，电动推杆502通过山火监测灭火无人机1上的电子标签105发射脉冲信号与RFID阅读器508的匹配关系控制，滑动槽506固定在集群舱5的内侧的壁面上，硅胶套507固定在太阳能舱门503的两个三角边，用于保证太阳能舱门503之间的密封性。

如图12和图13，电动推杆502与RFID阅读器508串联连接构成回路，当电子标签105发射脉冲信号，RFID阅读器508辨别成功后，电动推杆502接通电路，舱门控制系统RFID阅读器射频电路包括：反馈电阻R1、输入电阻R2、接地电阻R3、滤波电感L1、滤波电感L2、滤波电感L3、X芯片、滤波电容C1、通断电容C2、耦合电容C3、耦合电容C4、退耦电容C5、通断电容C6、退耦电容C7、通断电容C8、滤波电容C9、耦合电容C10、耦合电容C11、芯片X、第一输入端P1、第二输入端P2、第三输入端P3、第四输入端P4、第五输入端P5、第六输入端P6、第七输入端P7、第八输入端P8、第九输入端P9、第十输入端P10、第一输出端Q1、第二输出端Q2、第三输出端Q3、第四输出端Q4、第五输出端Q5、第六输出端Q6、第七输出端Q7、第八输出端Q8、第九输出端Q9、第十输出端Q10，滤波电感L1、滤波电感L2通过串联方式连接，滤波电感L2与滤波电容C1串联相连，耦合电容C3、耦合电容C4并联连接并与退耦电容C5串联连接，耦合电容C10与耦合电容C11并联连接并与接地电阻R3串联连接，X芯片与第五输入端P5、第六输入端P6相连，通断电容C8与第二输出端Q2相连，并接地，电路由RI-R6C-001A应用电路，与单片机相连接的接口电路，天线发送三大部分组成。在RI-R6C-001A应用电路中，L1、L2、C2组成的T型网络以及L2、C1组成的LC网络都是起着滤波的效果，使RI-R6C-001A通过天线接收的数据不会流向发送端TX-OUT,因为此芯片发送数据十频率是13.56MHz。R-MOD端的电阻R2决定发送信号的调制深度，R3、R4、C10、C11组成串联谐振电路，可调电容C11用来调整谐振点在13.56MHz。因此，有利于RFID阅读器510正确的收发信息，RFID阅读器510与电子标签105之间的通信是无线方式。

如图14所示，自动充电系统4包括：霍尔开关403、光开关404、启动绕组405、启动电容器406、运行绕组407、电阻408、断路器409。启动绕组405、启动电容器406、运行绕组407组成旋转电机402，启动电容器406、运行绕组407串联连接，并与启动绕组405并联连接，光开关404与电阻408并联连接，并与断路器409串联连接、启动电容器406的作用是使启动绕组405和运行绕组407产生电位差，产生的电流不同步，形成的磁场不同步，因此会产生旋转磁场，旋转电机402转动，通过皮带411带动齿轮410，从而旋转架401旋转。霍尔开关403为一个无接触磁控开关，通过焊接安装在脚架凹槽415的下部，当磁体105靠近时，霍尔开关403接通，当磁体105离开后，霍尔开关403断开。当光开关404无光照射时，光开关404表现为大电阻，电流经过电阻408，不经过光开关404；当光开关404有光照射时，光开关404表现为小电阻。断路器409作用是切断电路，使旋转电机402不工作，当电流超过限值时，断路器409断开，旋转电机402不工作。

如图15所示，自动充电系统4包括：光敏二极管VD1、单向二极管VD2、放大三极管VT1、放大三极管VT2、KA1第一继电器、分压电阻R4、通断电阻R5、接地电阻R6、分压电阻R7。光敏二极管VD1与分压电阻R4串联相连，KA1第一继电器与单向二极管VD2并联连接，并与放大三极管VT2串联，放大三极管VT2串联与分压电阻R7串联，与接地电阻R6并联连接，放大三极管VT1分别与单向二极管VD2、光敏二极管VD1、接地电阻R6连接，有光照射在VD1时，VD1呈低阻抗，VT1导通，VT2导通，KA1得电，支路电路导通；无光照射在VD1时，VD1呈高阻抗，VT1、VT2截至，KA1失电，支路电路断路；VD2第二二极管为续流二极管，用来保护VT2第二三极管，VT2第二三极管相当于开关。

如图16所示，自动充电系统4包括：耦合电容C12、分压电阻R8、滤波电阻R9、滤波电阻R10、退耦电阻R11、霍尔元件UGN、高速开关三极管VT3、KA2第二继电器、变容二极管VD3。分压电阻R8、滤波电阻R9并联连接，滤波电阻R9与高速开关三极管VT3串联，变容二极管VD3与KA2第二继电器并联连接，KA2第二继电器引一支路与滤波电阻R10相连，当有磁体405靠近UGN时，开关接通，当有磁体405离开UGN霍尔元件时，开关断开。

如图17所示，起飞系统3包括：鼓风机301、光控继电器305、电源307。鼓风机301、光控继电器305、电源307之间串联连接，当山火监测灭火无人机1起飞时，起飞指示灯306亮起，光控继电器305动作，此电路接通，鼓风机301工作。

如图18所示，起飞系统3包括：光控三极管VT4、放大三极管VT5、整流二极管VD4、第三继电器KA3、接地电阻R12、分压电阻R13。第三继电器KA3与整流二极管VD4并联连接，光控三极管VT4与接地电阻R12串联连接，并与分压电阻R13串联连接，分压电阻R13与放大三极管VT5串联连接，起飞指示灯306亮起时，即有光线照射到VT4时，VT5饱和导通，KA3得电，电路导通；即无光线照射到VT4时，VT5截至，KA3不得电，电路断路。

如图19所示，山火监测灭火无人机1包括：第十一输入端P11、第十二输入端P12、第十三输入端P13、第十四输入端P14、第十五输入端P15、第十一输出端Q11、第十二输出端Q12、分压电阻R14、滤波电阻R15、接地电阻R16、P521光耦合器，camera与第十一输入端P11相连，光耦合器P521分别于与分压电阻R14、滤波电阻R15相连。红外摄像机110相机驱动由单稳态触发器74LS221和光耦合器P521实现。单稳态触发器74LS221既可以下降沿触发也可上升沿触发，且都可以禁止输出。其输出的脉宽通过内部补偿获得而不受外部电压和稳定影响，脉宽只由外接的时控元件决定。单稳态触发器74LS221高电平持续时间约为33ms，可根据相机的实际曝光时间的需要，改变电路的充电时间常数RC来调节稳态时间的长短。

如图20所示，灭火系统2包括：滤波电阻R17、接地电阻R18、限流电阻R19、分压电阻R20、放大三极管VT6、场效应管B、单向二极管VD5。场效应管IRF9530与分压电阻R20并联连接，限流电阻R19与分压电阻R20串联连接，放大三极管VT6三个端口分别于滤波电阻R17、接地电阻R18、限流电阻R19连接，主控芯片通过P0_1输出所需波形，当P0_1输出为高电平时，放大三极管VT6处于饱和状态，场效应管IRF9530作为电子开关，场效应管IRF9530加了驱动电压，漏极获得放大电流，电磁阀闭合；当P0_1输出为低电平时，放大三极管VT6的基极电压为0，使放大三极管VT6处于截止状态，IRF9530场效应管也不符合导通条件，也处于截止状态，电磁控制阀204断开。

按照图11所示流程：本发明的一种输电线路集群式山火监测及灭火的方法，包括以下步骤：

1)通过卫星或寻护人员的手持机监测到火灾发生地的弱信号后，将此弱信号传输至远程运维控制指挥总基站；

2)远程运维控制指挥总基站将控制指令通过5G信号与距离山火地点最近输电线路塔体固连的集群舱舱体内置的一架山火监测灭火无人机通讯；

3)步骤2)所述的一架山火监测灭火无人机接收到远程运维控制指挥总基站指令后，山火监测灭火无人机旋翼旋转，太阳能舱门打开，同时位于山火监测灭火无人机下方、位于舱体底部的起飞系统鼓风机工作，鼓风机将压力风经风廊的出口喷射为山火监测灭火无人机起飞提供初始推动力，山火监测灭火无人机起飞离舱体后，太阳能舱门关闭；

4)山火监测灭火无人机飞至火灾发生区域上空，山火监测灭火无人机上红外线摄像机拍摄火灾全部发生区域的图片，通过5G信号反馈给远程运维控制指挥总基站，远程运维控制指挥总基站根据反馈的图片识别火灾区域边界，通过计算当前火灾区域面积，判断出此次山火火灾所需指派山火监测灭火无人机数量，远程运维控制指挥总基站指令起飞对应架数山火监测灭火无人机到达火灾上空，进行实时监测火灾情，以及山火监测灭火无人机释放储存在干粉储藏罐中的高压干粉粉末，用以灭火；

5)当山火监测灭火无人机电量不足时，将此信息反馈给远程运维控制指挥总基站，远程运维控制指挥总基站发指令使该山火监测灭火无人机返回舱体内进行自助充电；

6)当山火监测灭火无人机上的高压干粉释放完毕，再需释放干粉就行辅助灭火时，将此信息反馈给远程运维控制指挥总基站，远程运维控制指挥总基站指令控制山火监测灭火无人机前往干粉灌装基站进行灌装干粉；

7)当山火监测灭火无人机释放干粉熄灭火灾后，将此信息反馈给远程运维控制指挥总基站，远程运维控制指挥总基站指令控制山火监测灭火无人机返回舱体，再进行自动充电，电量充满旋转架停止旋转，全部山火监测灭火无人机等待下一次指挥命令。

实施例1：

1、XX省XX市西山附近输电线路附近发生火灾，卫星监测到火灾的弱信号后时，将此信号传至远程运维控制指挥总基站；

2、远程运维控制指挥总基站收到火灾的弱信号后，运维人员调动XX区西山#33号输电线路塔体上设置的输电线路集群式山火监测及灭火装置，通过5G信号传输，指令一架山火监测灭火无人机执行任务；

3、当这架山火监测灭火无人机接收到运维人员指控命令时，旋翼旋转，集群舱中的电动推杆动作，电动推杆通过滑槽将六角舱门打开，同时位于集群舱底部的鼓风机工作，通过风廊、风道为喷射风流，为急锋者起飞提供辅助动力，从而此架山火监测灭火无人机起飞，六角舱门关闭。

4、运维人员控制该架山火监测灭火无人机飞至火灾发生区域上空，利用山火监测灭火无人机上的红外线摄像机拍摄火灾全部发生区域的图片，通过5G信号反馈给远程运维控制指挥总基站，根据反馈的图片识别火灾区域边界，通过软件程序计算当前火灾区域面积为114m²，已知每架山火监测灭火无人机可详细监测区域的面积为100m²，远程运维控制指挥总基站自动判断出此次山火火灾所需指派2架山火监测灭火无人机执行任务，2架山火监测灭火无人机利用火灾探测器和红外摄像机详细监测火灾区域，随着时间的推移，山火不断发展，运维人员后续又指派同塔4架山火监测灭火无人机进行监测，实现全覆盖山火区域，进行实时监测，并进行火灾进行实时定位。

5、当6架急锋者到达山火火灾区域上空，实时监测山火信息，同时运维人员可以通过远程运维控制指挥总基站控制6架山火监测灭火无人机上的电磁控制阀来释放储存在干粉储藏罐中的高压干粉粉末，用以灭火及控制山火。

6、监测山火的时候，有1架山火监测灭火无人机电量不足，该山火监测灭火无人机将此信息反馈给远程运维控制指挥总基站里，运维人员指控该山火监测灭火无人机返回集群舱进行自助充电，同时又指派一架山火监测灭火无人机来顶替该架山火监测灭火无人机，当该山火监测灭火无人机到达其所属集群舱的上空，山火监测灭火无人机上的电子标签与集群舱上的RFID阅读器构成射频识别体系，当电子标签发出的脉冲信号与RFID阅读器相匹配时，电动推杆工作，太阳能舱门打开，山火监测灭火无人机飞至集群舱内部，太阳能舱门关闭，座落在旋转架上，山火监测灭火无人机上的脚架与脚架凹槽就位，当脚架上的磁体进入脚架凹槽时，会触发霍尔开关动作，旋转电机旋转，旋转架带动旋转山火监测灭火无人机，充电桩口、电刷、连接线、导体棒组成充电回路，连接线分别与充电桩口、电刷、导体棒相连，当旋转架旋转时，导体棒切割N极磁体、S极磁体产生的磁感线从而使回路有电流通过，充电桩口与充电触头、充电触头相接触，进而通过充电桩口给急锋者充电，山火监测灭火无人机电量充满时，满电量指示灯亮起，光开关感受到光，断路器工作，旋转电机停止工作，旋转架不旋转，山火监测灭火无人机停止旋转，充电完成，等待运维人员起飞指令。

7、山火监测灭火无人机上的高压干粉释放完毕，还需继续释放干粉进行辅助灭火，运维人员指控1架山火监测灭火无人机前往干粉灌装基站进行灌装干粉，其余5架山火监测灭火无人机保障全覆盖火灾区域，进行实时监测，此架山火监测灭火无人机落在灌装凹槽上就位时，干粉灌装管与山火监测灭火无人机上的干粉灌装接头相连，干粉灌装机自动实现对干粉储藏罐的密闭高压灌装，灌装完毕，运维人员指控此架山火监测灭火无人机到达山火火灾区域上空，控制电磁控制阀来释放高压干粉粉末，此次火灾由于地势复杂，消防人员较难到达地势复杂的地区灭火，需要指派另外3架山火监测灭火无人机到达地势复杂的地区进行释放高压干粉，进行辅助灭火。

8、山火熄灭后，9架山火监测灭火无人机执行完全部指令，运维人员指控9架山火监测灭火无人机返回集群舱，旋转架旋转，山火监测灭火无人机进行自助充电，直至电量充满，旋转架停止旋转，全部山火监测灭火无人机等待下一次指挥命令。

本发明的一种输电线路集群式山火监测及灭火装置所用电元器件均为市售产品，容易实现，其中：

急锋者：宏宇天翔HYTX-E16X-A；

磁体：琻川电气KK-P150/60；

电子标签：华翔天成Support Tag；

红外摄像机：韩华SNO-7084RP；

火焰探测器：格为BTF800-IR2；

满电量指示灯：天宝电气DNZ-G360/Ⅰ；

电磁控制阀：欧宝阀门M106X；

鼓风机：全风HTB75-032；

光控继电器：南自PSR5-L；

起飞指示灯：天宝电气DNZ-G360/Ⅰ；

电源：菊水PCR4000MA；

旋转电机：新大力，YEJ3-112M-4/4KW；

霍尔开关：Magntek MT1321；

光开关：优尼特/Uni-Tech UB1212；

启动绕组：麦根特MGT/LZX1000；

启动电容器：AVX TPSB225M025R0900；

运行绕组：麦根特MGT/LZX1000；

电阻：RESISTOR.TODAY EMFRW250F1M00Q9；

断路器：互力电气WIN8-63；

N极磁极：翔源机械X61-400*800；

S极磁极：翔源机械X61-400*800；

电刷：康丰J204；

连接线：新博M12；

导体棒：弘立6063-T651；

活动铰：邦维SDH-742GG；

RFID阅读器：华翔天成HXU1861-8dbi；

反馈电阻：颉森微LR12FTDRR002G；

输入电阻：宇芯电子EMB80P03VAT；

接地电阻：YAGEO RC0402FR-134K7L；

滤波电感：共模电感32162.2K 2200R；

芯片：IT TTP224B-COBN；

光敏二极管：KODENSHI PIC-0903SD；

单向二极管：VISHAY SMAJ11A；

放大三极管：VISHAY SI4835DDY-T1-GE3；

第一继电器：信创智XINCHUANGZHI TP32F1A12S10；

分压电阻：YAGEO RC0603JR-07100KL；

通断电阻：YAGEO RC0100JR-0722RL；

接地电阻：YAGEO RC0402FR-134K7L；

耦合电容：AVX TAJE227K016RNJ；

滤波电阻：B82B82790C474N215；

退耦电阻：ISABELLENHOTTE BVT-I-R002-1.0；

霍尔元件：HX HX4913；

高速开关二极管：ZC BAV99；

第二继电器：信创智XINCHUANGZHI TP32F1A12S10；

变容二极管：SKYWOOKS SMV1247-079LF；

整流二极管：东芝SS14；

第三继电器：信创智XINCHUANGZHI TP32F1A12S10；

光耦合器：亿光EL357BTA；

限流电阻：YAGEO RC0100FR-073K3L；

场效应管：IR IRFB4410ZPBF。

所述电动推杆具有驱动电机。

所述远程运维控制指挥总基站为市售工控机、计算机及其电连接的显示设备。

本发明为组合式发明，综合采用现有技术进行有机的组合和创新，通过现有技术的各要素组合来实现本发明的目的和效果，能够有效的实现快速、准确定位起火点，通过远程控制置于输电塔体上的集群舱中的山火监测灭火无人机及时进行监测和有效灭火，确保输电线路安全运行。本发明的计算机程序编制依据自动控制、信号通讯传输、计算等技术为本领域所熟悉的技术。

以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种输电线路集群式山火监测及灭火装置，其特征是，它包括：与输电线路塔体固连的集群舱，集群舱设置具有若干独立空间的舱体，在每个独立空间的舱体内均设置山火监测灭火无人机、起飞系统、自动充电系统和灭火系统，每个独立空间的舱体的顶部均铰接有太阳能舱门，在地面设置远程运维控制指挥总基站，所述山火监测灭火无人机置于舱体内、自动充电系统的旋转架上，所述起飞系统置于舱体的底部、且位于山火监测灭火无人机的下方，为山火监测灭火无人机起飞提供初始推动力，所述自动充电系统置在舱体的底部，自动充电系统的充电桩口与位于山火监测灭火无人机上脚架的充电触头连接，为山火监测灭火无人机供电，所述灭火系统的干粉储藏罐固定在山火监测灭火无人机的顶部，所述远程运维控制指挥总基站通过5G网络与山火监测灭火无人机信号连接。

2.根据权利要求1所述的输电线路集群式山火监测及灭火装置，其特征是，所述集群舱包括：在每个独立空间的舱体顶部铰接的太阳能舱门内表面固定的三角连接板通过活动铰与电动推杆的上端铰接，电动推杆的下端与在舱体侧内表面设置的滑动槽滑动连接，在舱体的侧外壁上设置电动电源，在太阳能舱门上固定有RFID阅读器。

3.根据权利要求1所述的输电线路集群式山火监测及灭火装置，其特征是，所述山火监测灭火无人机包括：急锋者、第一脚架、第二脚架、第三脚架、第四脚架、第一充电触头、第二充电触头、磁体、电子标签、红外摄像机、支架、火焰探测器和满电量指示灯，第一脚架、第二脚架、第三脚架、第四脚架和支架固定在急锋者的底部，红外摄像机连接在支架上，第一充电触头固定在第一脚架的底端，第二充电触头固定在第二脚架的底端，磁体固定在第三脚架的底端，电子标签固定在急锋者的顶部，火焰探测器固定在红外摄像机的右侧，满电量指示灯固定在第四脚架上。

4.根据权利要求1所述的输电线路集群式山火监测及灭火装置，其特征是，所述起飞系统包括：鼓风机、风廊、支撑架、光控继电器、起飞指示灯、电源，鼓风机通过其支撑架固定在舱体的底部，鼓风机与风廊连通，风廊的出口置在山火监测灭火无人机急锋者的下方，光控继电器、起飞指示灯固定在旋转架上，光控继电器位于起飞指示灯的右侧，光控继电器、起飞指示灯、鼓风机、电源电连接。

5.根据权利要求1所述的输电线路集群式山火监测及灭火装置，其特征是，所述自动充电系统包括：旋转架、旋转电机、霍尔开关、光开关、启动绕组、启动电容器、运行绕组、电阻、断路器、N极磁体、S极磁体、充电桩口、脚架凹槽、电刷、连接线、导体棒；旋转架铰接在舱体的底部，在舱体底部设置的旋转电机与旋转架连接，置于舱体底部的霍尔开关、光开关、启动绕组、启动电容器、运行绕组、电阻、断路器电连接组成旋转架转停电路，充电桩口、脚架凹槽固定在旋转架上，导体棒固定在旋转架的外边缘上，充电桩口、电刷、连接线、导体棒电连接组成充电回路，N极磁体、S极磁体固定在舱体内侧中下部，导体棒的高度高于N极磁体、S极磁体的高度，旋转架旋转使导体棒切割N极磁体、S极磁体产生磁感电动势。

6.根据权利要求1所述的输电线路集群式山火监测及灭火装置，其特征是，所述灭火系统包括：干粉储藏罐、干粉灌装接头、干粉喷射管、电磁控制阀、干粉灌装机、干粉灌装管、灌装凹槽、灌装平架、干粉充装管、地面干粉供应仓；所述干粉储藏罐上固连的干粉灌装接头与干粉喷射管连通，干粉喷射管通过其上连接的电磁控制阀与在输电线路塔体上固定的干粉灌装机连通，用于山火监测灭火无人机灌装对准就位灌装凹槽嵌入在灌装平架上，固定在干粉灌装机右侧的干粉充装管与地面干粉供应仓活动连接。

7.根据权利要求1所述的输电线路集群式山火监测及灭火装置，其特征是，所述远程运维控制指挥总基站为工控机、计算机及其电连接的显示设备。

8.根据权利要求1所述的输电线路集群式山火监测及灭火装置，其特征是，它的操控方法为以下步骤：

1)通过卫星或寻护人员的手持机监测到火灾发生地的弱信号后，将此弱信号传输至远程运维控制指挥总基站；

2)远程运维控制指挥总基站将控制指令通过5G信号与距离山火地点最近输电线路塔体固连的集群舱舱体内置的一架山火监测灭火无人机通讯；

3)所述的一架山火监测灭火无人机接收到远程运维控制指挥总基站指令后，旋翼旋转，太阳能舱门打开，同时位于山火监测灭火无人机下方、位于舱体底部的起飞系统鼓风机工作，鼓风机将压力风经风廊的出口喷射为山火监测灭火无人机起飞提供初始推动力，山火监测灭火无人机起飞离舱体后，太阳能舱门关闭；

4)山火监测灭火无人机飞至火灾发生区域上空，山火监测灭火无人机上红外线摄像机拍摄火灾全部发生区域的图片，通过5G信号反馈给远程运维控制指挥总基站，远程运维控制指挥总基站根据反馈的图片识别火灾区域边界，通过计算当前火灾区域面积，判断出此次山火火灾所需指派山火监测灭火无人机数量，远程运维控制指挥总基站指令起飞对应架数山火监测灭火无人机到达火灾上空，进行实时监测火灾情，以及山火监测灭火无人机释放储存在干粉储藏罐中的高压干粉粉末，用以灭火；

5)当山火监测灭火无人机电量不足时，将此信息反馈给远程运维控制指挥总基站，远程运维控制指挥总基站发指令使该山火监测灭火无人机返回舱体内进行自助充电；

6)当山火监测灭火无人机上的高压干粉释放完毕，再需释放干粉就行辅助灭火时，将此信息反馈给远程运维控制指挥总基站，远程运维控制指挥总基站指令控制山火监测灭火无人机前往干粉灌装基站进行灌装干粉；

7)当山火监测灭火无人机释放干粉熄灭火灾后，将此信息反馈给远程运维控制指挥总基站，远程运维控制指挥总基站指令控制山火监测灭火无人机返回舱体，再进行自动充电，电量充满旋转架停止旋转，全部山火监测灭火无人机等待下一次指挥命令。

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