CN111701173B - 用于特高压换流站的辅助灭火设备、方法及特高压换流站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于特高压换流站的辅助灭火设备、方法及特高压换流站，包括补给站和消防机器人；消防机器人前进端朝向站仓仓门，后背端设置有管道接头，完成充电箱与消防机器人的电性连接；供给系统包括消防介质管卷盘、传动轴、驱动机构；驱动机构通过传动轴驱动卷盘转动；卷盘的出口端位于卷盘最外层，与消防机器人的管道接头固定连接，进口位于卷盘中心；传动轴为中空结构，其内部固定有内管；内管一端与卷盘的进口连接，另一端通过对接机构与外部消防介质供给管路可拆卸连接。本发明通过机器人常驻补给站，与卷盘处于固定连接状态，当发生火情时，机器人无需现场对接介质管，即刻出发，响应时间短，满足特高压对于消防响应时间的需求。

Description

用于特高压换流站的辅助灭火设备、方法及特高压换流站

技术领域

本发明涉及特高压换流站消防技术领域，具体为用于特高压换流站的辅助灭火设备、方法及特高压换流站。

背景技术

特高压直流输电是世界上最先进的输电技术之一，我国已成为世界直流输电大国并引领特高压直流输电技术的发展。2016年1月11日，准东—皖南(新疆昌吉—安徽宣城)±1100kV特高压直流输电工程开工建设。这是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程。

特高压换流站是电网的重要组成部分，承接着全国的电力输送任务，保证特高压换流站的正常平稳运行，对于社会的生产、生活以及社会稳定具有重要的意义。特高压换流站内的换流变压器属于一种大型含油设备，单台设备含变压器油约200吨。换流变压器一旦发生火灾，常伴随着爆炸、爆燃等现象，如果不能有效控制单台变压器火灾，可能会对单阀组多台换流变压器和相邻阀厅内精密设备带来严重破坏，造成的经济损失和社会影响难以估量。

近年来，随着高压直流输电电压等级的不断提高，换流站中电力设备在数量和容量上不断增加，消防的风险也随之增加。

为了提高灭火效果，除了在厂区布置固定的灭火系统外，还额外的设置了辅助灭火设备，应用最多的就是消防机器人。由于换流站内有大量的含油设备，发生火灾时一般会直接进入发展阶段，高温热油较难控制且极易复燃，且燃烧过程中可能伴随炸爆裂危险，危及其他设备安全和扑救人员的人身安全。当前消防机器人大都采用消防车进行增压供水，需要人员在现场手动进行水带对接、拆除，无法满足换流站机器灭火的消防需求。

随着科技的发展，相应的出现的远程控制的消防机器人，如申请号为201911253475.0公开的一种变电站消防机器辅助作业控制方法及系统，该方案通过图像采集装置实时采集消防机器人与消防水袋对接接口的图像信息，通过提取图像中的特征值，得到消防机器人与消防水袋对接接口的相对位置，不断调整消防机器人上对接接口的位置，通过持续抓图并进行图像处理，结合多传感器数据，判断当前的对接状态，直至两者对接成功。该方法虽然能够实现在无人员现场参与的情况下完成机器人与水带的对接，但是对接过程需要通过不断的计算、机器人位姿调整达到对接目的。但是，计算和位姿调整都需要耗费大量时间，对于特高压环境下的火情，灭火措施延迟1s，造成的损失可能相差巨大。

综上所述，目前特高压换流站存在的问题有：

1、普通消防机器人无固定补给站，灭火过程中，人员参与多，危险性大；

2、消防机器人与消防介质管的对接时间长，辅助灭火响应时间长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何解决特高压换流站中辅助灭火设施快速响应的问题。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

用于特高压换流站的辅助灭火设备，包括补给站和消防机器人(8)；正常情况下，所述消防机器人(8)常驻补给站内；

所述补给站包括站仓、站仓内布设的充电箱(5)以及供给系统；

所述消防机器人(8)前进端朝向站仓仓门10，后背端设置有管道接头(82)，机器人的一侧设置有充电接口(81)；

所述充电箱(5)设置有与所述充电接口(81)自动连接的充电连接机构，完成充电箱(5)与消防机器人(8)的电性连接；

所述供给系统包括消防介质管卷盘(12)、传动轴(2)、驱动机构；所述驱动机构通过传动轴(2)驱动卷盘(12)转动；所述卷盘(12)的出口端位于卷盘(12)最外层，与消防机器人(8)的管道接头(82)固定连接，进口位于卷盘(12)中心；所述传动轴(2)为中空结构，其内部固定有内管(21)；所述内管(21)一端与卷盘(12)的进口连接，另一端端通过对接机构(33)与外部消防介质供给管路可拆卸连接。

进一步的，所述卷盘(12)固定在管路容器(1)中；所述管路容器(1)包括底座(11)、卷盘盒(14)、管路转轴接口(13)；所述底座(11)固定在站仓内，所述卷盘盒(14)为饼状圆形盒体，竖向固定在底座(11)上；所述卷盘盒(14)的周向侧壁开设有供卷盘(12)出口端伸出的开口，所述卷盘盒(14)沿其轴线方向的中心位置开设有传动轴(2)A端安装孔；所述传动轴(2)A端位于卷盘盒(14)内的轴壁上开设有孔，管路转轴接口(13)固定在孔内，一端与卷盘(12)的进口端连接，另一端穿过转动轴侧壁与内管(21)连接。

进一步的，所述驱动机构包括动力箱(3)、第一齿轮(31)、第二齿轮(32)、对接机构(33)、输入管(34)、电磁阀(35)、电机(43)；

所述动力箱(3)上开设有固定所述传动轴(2)B端的安装孔；所述第一齿轮(31)、第二齿轮(32)、对接机构(33)、输入管(34)、电磁阀(35)均位于控制箱(4)内；所述第一齿轮(31)与传动轴(2)B端固定连接；所述第二齿轮(32)与第一齿轮(31)啮合，所述第二齿轮(32)与电机(43)输出轴44固定连接；所述内管(21)B端伸出第一齿轮(31)通过所述对接机构(33)与输入管(34)A端连接，输入管(34)B端通过电磁阀(35)与外部消防介质管路连接；所述输入管(34)固定在动力箱(3)内壁上，且所述输入管(34)A端与内管(21)B端同轴间隙布设。

进一步的，所述对接机构(33)包括第一半卡环(331)和第二半卡环(332)、第一气缸(333)、第二气缸(334)；所述第一半卡环(331)和第二半卡环(332)拼合后形成卡箍，将所述输入管(34)A端与内管(21)B端密封固定；所述第一半卡环(331)和第二半卡环(332)分别固定在第一气缸(333)、第二气缸(334)的输出端，所述第一气缸(333)和第二气缸(334)分别相对固定在动力箱(3)内，带动第一半卡环(331)、第二半卡环(332)作拼合运动或分离运动。

进一步的，所述站仓仓门(10)安装有卷帘门；所述卷帘门由卷帘升降机构(62)带动启闭。

进一步的，所述充电箱(5)内布置有第一子控制器(51)、充电模块(52)；充电箱(5)顶部设置有控制盘(53)，朝向消防机器人(8)一侧设置有充电夹板(53)；充电模块(52)、控制屏(54)、充电夹板(53)分别与第一子控制器(51)电性连接。

进一步的，还包括中控室、控制机构；所述消防机器人(8)包括电量探测模块和第二子控制器(31a)，电量探测模块与中控室、第二子控制器(31a)通信连接，所述第二子控制器(31a)控制充电接口(81)伸缩运动；所述中控室与控制机构通信连接，所述控制机构控制所述第一子控制器(51)、第一气缸(333)、第二气缸(334)、电机(43)、卷帘升降机构(62)、第二子控制器启动或关闭。

进一步的，在所述站仓的顶部，还固定有风速传感器(72)和风向传感器(73)；所述风速传感器(72)和风向传感器(73)与所述控制机构通信连接。

进一步的，所述消防机器人(8)还包括本体(1a)、行走机构(2a)；所述本体(1a)固定在行走机构(2a)上；所述本体(1a)的后背端设置有与消防介质管道连接的管道接口(82)；本体(1a)包括内腔，内腔布设有调压器(13a)；所述调压器(13a)的进口端管道接口(82)连接，出口端通过两路支管分别与炮台(4a)和近距喷头(18a)连接；所述炮台(4a)通过回转机构固定在本体(1a)的顶部，近距喷头(18a)固定在本体(1a)的前进端。

进一步的，在所述本体(1a)顶部靠后位置，还布设有控制台(3a)，控制台(3a)内固定有子通讯模块(32a)和第二子控制器(31a)；所述第二子控制器(31a)通过子通讯模块(32a)与中控室通信；所述第二子控制器(31a)控制行走机构(2a)行走。

进一步的，在两路所述支管上分别固定有远距离喷射电磁阀(17a)和近距离喷射电磁阀(16a)；所述调压器(13a)、远距离喷射电磁阀(17a)、近距离喷射电磁阀(16a)分别与主控制器通信连接。

进一步的，所述消防机器人还包括激光传感器(34a)、双光摄像头(35a)；所述激光传感器(34a)和双光摄像头(35a)分别固定在激光传感器立柱(33a)、双光摄像头立柱(35a)上；所述激光传感器立柱(33a)、双光摄像头立柱(35a)固定在控制台(3a)顶部。13、根据权利要求1至12任一所述的用于特高压换流站的辅助灭火设备的灭火方法，其特征在于：包括

发生火情前，对接机构(33)为释放状态，内管(21)与外部消防介质供给管路断连；当发生火情时，驱动机构驱动卷盘(12)转动，消防机器人(8)携带管路穿过仓门(10)前进至着火点，然后对接机构(33)动作，将内管(21)与外部消防介质供给管路连接，消防机器人(8)获取消防介质进行着火点扑救；

当消防机器人(8)电量低时，消防机器人(8)返回补给站，充电接口(81)与充电箱(5)自动电性连接完成充电。

基于上述的用于特高压换流站的辅助灭火设备的灭火控制方法，辅助灭火设备包括中控室、控制机构；所述消防机器人(8)包括电量探测模块和第二子控制器(31a)，电量探测模块与中控室、第二子控制器(31a)通信连接，所述第二子控制器(31a)控制充电接口(81)伸缩运动；所述中控室与控制机构通信连接，所述控制机构控制所述第一子控制器(51)、第一气缸(333)、第二气缸(334)、电机(43)、卷帘升降机构(62)、第二子控制器(31a)启动或关闭；在所述站仓的顶部，还固定有风速传感器(72)和风向传感器(73)；所述风速传感器(72)和风向传感器(73)与所述控制机构通信连接，控制方法包括

S01.当发生火情时，主控制室向发生火情的换流站对应的控制机构发送启动命令；

S02.补给站自检

控制机构获得启动命令后，根据获得风速和风向信息判断是否适合启动消防机器人(8)，如适合，则继续S03，如不适合，则向主控制室返回报警信号；

S03.控制机构控制卷帘升降机构62启动，打开卷帘门，随后，消防机器人(8)启动，电机(43)启动，通过传动轴(2)带动卷盘(12)转动，保证卷盘(12)输出管路随机器人前行；消防机器人(8)就位后，电机(43)停止运行，对接机构(33)卡紧两侧管路，电磁阀(35)开启，消防介质通过补给站输入至消防机器人(8)，消防机器人(8)开始灭火；

S04.工作结束后，电磁阀(35)关闭，对接机构(33)分离，消防机器人(8)返回补给站，电机(43)再次启动，带动卷盘(12)反转，收回输出管路，待消防机器人(8)回到初始位置后，电机(43)停止运行，卷帘升降机构62关闭卷帘门。

进一步的，所述充电箱(5)内布置有第一子控制器(51)、充电模块(52)；充电箱(5)顶部设置有控制盘(53)，朝向消防机器人(8)一侧设置有充电夹板(53)；充电模块(52)、控制屏(54)、充电夹板(53)分别与第一子控制器(51)电性连接；控制方法还包括

当消防机器人(8)电量低时，执行步骤S04，待消防机器人(8)就位后，第二子控制器(31a)控制充电接口(81)完成对接，第一子控制器(51)启动充电程序。

基于上述的辅助灭火设备，本发明还提供特高压换流站，包括若干组相互平行布置的单阀组换流变，每组单阀组换流变包括若干台等间隔布置的换流变，相邻换流变之间通过防火墙隔开，每组单阀组换流变后侧均平行的布置一个阀厅；在每组单阀组换流变正面广场空地的至少一端布置有至少一座辅助灭火设备，站仓仓门(10)朝向广场空地。

本发明的优点在于：

本发明通过机器人常驻补给站，且机器人与卷盘一直处于固定连接状态，当发生火情时，机器人无需现场对接介质管，即刻出发，响应时间短，满足特高压对于消防响应时间的需求；尤其是在补给站内设置充电箱，让机器人一直处于满电状态，杜绝发生火情时，机器人因无电或电力不足无法到达着火点；内管位于传动轴内部，既能够降低结构的复杂度，又无需将卷盘的进口端引出卷盘外，减少卷盘管道的弯折点，使得介质输送更顺畅，适用于各种材质的卷盘；对接机构的设计，可实现内管与外部消防介质管路通断，实现卷盘转动和介质通路两种状态的需求，设计巧妙合理；

通过将卷盘固定在卷盘盒内，避免因卷盘过大而松散，需要额外人员投入整理，一定程度上节约成本；且卷盘盒还起到了传动轴的支撑作用，使整个设备运行时更加稳定可靠；

具体的，对接机构采用两个气缸驱动两个半环拼合成整圆，形成对两个管道连接端的卡箍，在气缸的压力下，具有适当宽度的卡箍可实现对接和满足密封要求，结构简单，易控制，响应速度快；通过电磁阀实现输入管与外部介质管的通断，控制便捷，响应速度快。

采用可控制的卷帘门，无需人员参与，实现启闭释放机器人；

整个辅助灭火设备采用控制机构控制各个环节，无需人员参与，控制逻辑简单，易操作。

设置的风速和风向传感器，可判断是否适合释放机器人辅助灭火，减少因风力过大扯断管道或掀翻机器人的情况，造成不必要的经济损失。

通过第一子控制器的设计，实现对充电箱内部的通信和处理，如充电模块将充电功率，电流电压反馈到控制屏显示，出现过压过流情况，第一子控制器进行判断后，断开相应节点。不需要所有数据都由主控制器来处理，提高响应速度。

本发明通过在消防机器人上设置消防炮和近距喷头，全面覆盖各种火情，根据火势发展，切换消防炮或近距喷头，减少机器人移动频率，提高扑救效率，降低地面环境对消防机器人移动的影响；

通过在本体上额外增设控制台，尽量减少消防机器人的平面面积，并减少其他部件对通讯模块的阻隔，尽量提高通讯效果；

通过主控制器控制充电接口，实现消防机器人自动充电；

消防炮和近距喷头分别通过电磁阀控制，实现不同扑救需求的远程切换，适应性更强；

通过各个传感器和照明灯的配合，实现在不同环境下，消防机器人能够准确定位、避障，同时也便于后台人员及时获取前端景象。

附图说明

图1为本发明实施例1提出的辅助灭火设备立体结构示意图。

图2为图1的俯视图结构示意图。

图3为图1的右视图结构示意图。

图4为图1前视图中卷盘结构示意图。

图5为图1左视图中充电箱5结构示意图。

图6为消防机器人充电机构与充电夹板的断开和连接结构示意图。

图7为本实施例1提出的辅助灭火设备中消防机器人补给管路示意图。

图8为本发明实施例3提出的辅助灭火设备控制原理框图。

图9为本发明实施例1提出的辅助灭火设备中对接机构未夹紧状态示意图；

图10为图9夹紧后的结构示意图。

图11为本发明实施例5中辅助灭火设备在换流站中的布设结构示意图。

图12为本发明实施例1或2提出的消防机器人结构示意图。

图13为本发明实施例1或2提出的消防机器人内部结构示意图。

图14为图12的左视结构示意图。

图15为图12的俯视结构示意图。

图16为本发明实施例1或2提出的消防机器人控制逻辑框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例公开一种用于特高压换流站的辅助灭火设备，用以辅助其他主灭火系统重点扑救。包括补给站和消防机器人8；正常情况下，所述消防机器人8常驻补给站内。本实施例中所述的正常情况是指在换流变正常运转、无火情的情况下。

本实施例的补给站包括站仓、充电箱5以及供给系统；

站仓采用隔热阻燃材料制作而成的结构，如采用砖砌，或者防火隔热板制作，顶部可以为平顶或人字顶。站仓开设有仓门10，仓门10采用卷帘门，通过卷帘升降机构62开启或关闭，卷帘升降机构62，设置在外罩61内。本实施例中的卷帘门和卷帘升降机构62均为现有技术，具体结构在此不再详述。仓门10尺寸满足机器人进出即可。

本实施例的消防机器人8大体成为立方体结构，分为前进端、后背端、A侧、B侧。消防机器人8位于站仓内时，前进端朝向仓门10，后背端设置有管道接头82，机器人的A侧或者B侧设置有充电接口81；本实施例采用A侧设置充电结构。所以，充电箱5位于消防机器人8的A侧。本实施例中，如图2所示，充电箱5内设置有第一子控制器51、充电模块52，充电箱5顶部设置有控制屏54，朝向消防机器人8A侧设置有充电夹板53。充电模块52、控制屏54、充电夹板53分别与第一子控制器51电性连接。充电模块52通过充电夹板53与消防机器人8的充电接口81电性连接，实现充电，如图5、图6所示。控制屏54用于显示充电箱各个部件的状态信息，并为运维人员提供操作界面。通过第一子控制器51的设计，实现对充电箱5内部的通信和处理，如充电模块52将充电功率，电流电压反馈到控制屏54显示，出现过压过流情况，第一子控制器51进行判断后，断开相应节点。不需要所有数据都由主控制器来处理，提高响应速度。

本实施例中，消防机器人8内部包括电量探测模块和第二子控制器，电量探测模块通过无线与中控室通信连接，向主控制反应消防机器人8当前电量情况，第二子控制器控制充电接口81伸缩运动。

充电夹板53和充电接口81的结构为常规结构，充电接口81的伸缩结构也为常规结构，在此不再详述。

如图3、图4、图5、图7所示，供给系统包括消防介质管卷盘12(图4)、传动轴2、驱动机构。卷盘12为软质消防介质管收卷成盘状，最外层的一端为介质出口端，位于卷盘12中心的一端为介质进口端。卷盘12固定在管路容器1中。管路容器1包括底座11、卷盘盒14、管路转轴接口13；所述底座11固定在站仓内，所述卷盘盒14为饼状圆形盒体，竖向固定在底座11上。底座11采用型钢焊接的大体呈U型结构的支架，支架可通过螺栓固定在地面。卷盘盒14位于U型支架的中间卡接固定。卷盘盒14分为两半，可拆卸卡接固定形成圆饼状结构。

卷盘盒14为饼状圆形盒体，其周向侧壁开设有供卷盘12出口端伸出的开口，卷盘12的出口端自卷盘盒14伸出与消防机器人8的管道接头82固定连接。卷盘盒14沿其轴线方向的中心位置开设有传动轴2A端安装孔，安装孔内装有轴承，传动轴2A端与安装孔转动固定。传动轴2为中空结构，且内部固定有内管21，内管21同样为中空结构的管道。具体结构为：传动轴2A端位于卷盘盒14内的轴壁上开设有螺纹孔，管路转轴接口13为一具有外螺纹的短管，管路转轴接口13螺合固定在螺纹孔内，一端位于传动轴2外，与卷盘12的进口端连接，另一端穿过位于传动轴2内，与固定在传动轴2内的内管21的A端连接。

如图3所示，驱动机构包括动力箱3、第一齿轮31、第二齿轮32、对接机构33、输入管34、电磁阀35、电机43；

所述动力箱3上开设有固定所述传动轴2B端的安装孔，安装孔内固定有转轴，传动轴2B端与动力箱3上的安装孔转动固定。第一齿轮31、第二齿轮32、对接机构33、输入管34、电磁阀35均位于控制箱4内；第一齿轮31与传动轴2B端固定连接；所述第二齿轮32与第一齿轮31啮合，所述第二齿轮32与电机43输出轴44固定连接；所述内管21B端伸出第一齿轮31通过所述对接机构33与输入管34A端连接，输入管34B端通过电磁阀35与外部消防介质管路连接；输入管34固定在动力箱3内壁上，且所述输入管34A端与内管21B端同轴间隙布设，并通过对接机构33实现密封对接。

如图9、图10所示，对接机构33包括第一半卡环331和第二半卡环332、第一气缸333、第二气缸334；所述第一半卡环331和第二半卡环332拼合后形成卡箍，将输入管34A端与内管21B端密封固定；所述第一半卡环331和第二半卡环332分别固定在第一气缸333、第二气缸334的输出端，所述第一气缸333和第二气缸334分别相对固定在动力箱3内，带动第一半卡环331、第二半卡环332作拼合运动或分离运动。第一半卡环331和第二半卡环332结构相同，内圈固定有密封垫，当两个半换拼合成整圆后，正好将输入管34A端与内管21B端连接成整体并密封。

如图8所示，本实施例的补给站还包括控制机构；控制机构包括控制箱4和主控制器41，主控制器41设置在控制箱4内，本实施例中，电机43也位于控制箱4内，输出轴44穿过控制箱4伸入动力箱3与第二齿轮32固定。控制机构通过通讯模块42与中控室9通信连接。主控制器41控制第一子控制器51、第一气缸333、第二气缸334、电机43、卷帘升降机构62启动或关闭，第一子控制器51控制充电夹板53启闭。

本实施例的工作原理为：未发生火情状态下，输入电磁阀35、卷帘门处于关闭状态，电机43、充电模块52处于待机状态，对接机构33与两侧管路处于分离状态。发生火情时，卷帘升降机构62启动，打开卷帘门。随后，消防机器人8启动，补给站电机43启动，带动第二齿轮32，第二齿轮32带动第一齿轮31，第一齿轮31通过传动轴22带动卷盘12，保证卷盘12输出管路随机器人前行，卷盘12驱动转动，减少机器人的负载，降低功耗。消防机器人8就位后，电机43停止运行，卷盘12停止转动，对接机构33卡紧两侧管路，输入电磁阀35开启，消防介质通过补给站输入至消防机器人8。工作完毕后，输入电磁阀35关闭，对接机构33分离，消防机器人8返回补给站，电机43再次启动，带动卷盘12反转，收回输出管路，待消防机器人8回到初始位置后，电机43停止运行，卷帘升降机构62关闭卷帘门。消防机器人8内部包括电量探测模块，电量探测模块通过无线与中控室通信连接。当消防机器人8识别电量低时，中控室会发送信号给主控制器，主控制器控制输入电磁阀35关闭，对接机构33分离，消防机器人8返回补给站，电机43再次启动，带动卷盘12反转，收回输出管路，待消防机器人8回到初始位置后，电机43停止运行，卷帘升降机构62关闭卷帘门。消防机器人8通过定位到达指定位置伸出充电机构，插入充电箱，充电箱内部形成回路，充电模块开启充电。机器人的电量状态通过无线同步传到中控室，后台可以看到机器人电量。消防机器人8充电时，由第一子控制器51控制充电模块52启动为消防机器人8充电，控制屏54显示相关充电状态信息。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，补给站还包括在站仓的顶部固定的风速传感器72和风向传感器73；所述风速传感器72和风向传感器73与控制机构通信连接。当遇到火情时，主控制器41根据风速传感器72和风向传感器73所发送的信号，判断当前风速和风向是否适合派出消防机器人8，若风速过大或风向不利于灭火，则可能影响介质管的拖动，甚至会掀翻消防机器人8，此时，主控制器41不启动消防机器人8。若风速风向符合要求，则启动消防机器人8。

本实施例提供的消防机器人具体结构为：

如图12所示，消防机器人8包括本体1a和行走机构2a，本体1a固定在行走机构2a上。

如图13所示，行走机构2a为履带式或滚轮式均可，本实施例的行走机构2a为滚轮式，包括驱动轮21a、驱动电机22a、传动轴23a；驱动轮21a具有转向和刹车功能，用于控制消防机器人移动，在消防机器人位置固定后，打开滑轮锁定功能，防止炮台4a喷射时的反作用力造成位移；驱动电机22a，通过传动轴23a与驱动轮21a相连，用于控制驱动轮21a的方向和滚动速度。

本实施例中的本体1a为采用阻燃隔热材料制作的立方体结构，作为消费机器人其他组件的安装基础。具体结构为：

如图13所示，本体1a的内腔布设有充电模块10a、充电接口81、电池12a、电量探测模块(图中未示出)，充电接口81通过本体1a侧壁伸出，充电模块10a用于为电池12a充电；充电接口81与充电模块10连接，用于将充电模块10a与外部电源电性连接，充电时伸出本体1a与外部电源连接，充电完成后断开连接缩入本体内。充电接口81为充电夹板，为常规结构，不在详述。电量探测模块探测电池12a的电量，并反馈给主控制和第二子控制器31a。

本体1a的尾部安装有与外部消防介质供给管道的管道接口82，管道接口82上安装有输入电磁阀14a，用于控制消防介质输入的开闭。在本体1a内部固定有调压器13a，用于调节消防介质的输出压力。调压器13a一端通过管道与输入电磁阀14a连接。另一端通过两路支管分别与炮台4a、近距喷头18a连接。本实施例可选用压缩空气泡沫来降低管道负重。

在两路支管上，分别安装有近距喷射电磁阀16a、远距喷射电磁阀17a。近距喷射电磁阀16a设置在调压器13a下游，用于控制近距喷头18a通道的开闭；远距喷射电磁阀17a设置在调压器13a的下游，用于控制炮台4a通道的开闭。

本实施例中，炮台4a固定在本体1a顶部，用于远距离扑救；近距喷头18a设置在本体1a前部，用于近距离喷射消防介质。炮台4a通过回转机构固定在本体1a顶部，实现水平和垂直方向的运动。该回转机构为常规结构，不再详述。

远距照明灯19a，设置在本体1a内部靠前位置，用于为消防机器人提供远光灯照明。

如图14、图15所示，行走机构2a四周设置有超声波雷达24a，用于探测消防机器人四周的障碍物，实时调整消防机器人的行走路径。行走机构2a四周设置有碰撞传感器25a，包裹于行走机构2a外部，用于感应消防机器人的碰撞强度，辅助调整消防机器人的行走路径。行走机构2a上部靠前位置设置有视觉传感器51a，用于识别消防机器人前面的物体，协助激光传感器34进行定位导航。视觉传感器51a上部设置有近距照明灯52a，用于为消防机器人提供近光灯照明。

如图13所示，控制台3a，为与本体1a相同材质的腔体结构，固定在本体1a上部靠后位置，可采用焊接、螺钉固定等。其内部布设有包括第二子控制器31a、子通讯模块32a。第二子控制器31a通过子通讯模块32a与中控室通讯连接。在本体1a上额外设置控制台3a，可以减小消防机器人的平面面积，且由于子通讯模块32a位于较高处，便于与后台服务器进行无线通信，与后台进行控制和状态信息的交互。

如图12所示，在控制台3a的顶部还固定激光传感器立柱33a、双光摄像头立柱35a，在激光传感器立柱33a、双光摄像头立柱35a上分别固定激光传感器34a、双光摄像头36a。激光传感器立柱33a、双光摄像头立柱35a可360°转动，其转动结构位于控制台内，转动结构为常规的回转机构，在此不再详述。激光传感器34a可360°旋转，用于进行激光定位；双光摄像头36a可360°旋转，用于捕捉现场可见光和红外图像，可以通过子通讯模块32a将图像传输至中控室。

如图16所示，本实施例中，超声波雷达24a、碰撞传感器25a、视觉传感器51a、近距离照明灯52a、输入电磁阀14a、调压器13a、充电接口81、远距离照明灯19a、远距离喷射电磁阀17a、近距离喷射电磁阀16a、双光摄像头36a、激光传感器34a、炮台4a的回转机构、激光传感器立柱33a的回转机构、双光摄像头立柱35a的回转机构均与主控制器通讯连接。

消防机器人的工作原理：消防机器人启动后进行自检，近距照明灯52a、远距照明灯19a、输入电磁阀14a、近距喷射电磁阀16a、远距喷射电磁阀17a、调压器13a、行走机构2a的驱动电机22a关闭，激光传感器34a、视觉传感器51a、超声波雷达24a、碰撞传感器25a、双光摄像头36a开启，炮头4a通过回转机构调整恢复至默认位置。正常工作时，发生火情，消防机器人开启驱动电机22a，按照预定路径移动，路途中根据激光传感器34a、视觉传感器51a、超声波雷达24a、碰撞传感器25a的反馈信号进行路径调整。就位后，炮头44和双光摄像头36a自动调整朝向火情发生地点，锁死驱动轮21a，自动开启输入电磁阀14a和远距喷射电磁阀17a，同时开启调压器13a调整压力，进行远距离喷射灭火。此时，操作人员在中控室6可以看到现场火情的可见光和红外图像，远程通过回转机构调整炮头44朝向，同时可以远程选择开启近距喷射电磁阀16a来抑制现场的流淌火。如果处于夜间，操作人员可以远程选择开启近距照明灯52a和远距照明灯19a，提供足够的现场扑救照明。火情扑灭后，消防机器人各模块恢复初始状态，自动返回补给站，展开充电接口81进行充电。

实施例3

本实施例在实施例1或实施例2的基础上，补给站还包括在站仓内壁上固定的温湿度传感器71，温湿度传感器71与控制机构通信连接，控制机构将站仓内温湿度信息发送给中控室，以便于作业人员掌握站仓内部环境状况，及时发现问题，及时检修。温湿度传感器71安装的位置可以为站仓的顶部，或侧壁，只要不阻碍其他部件运行即可。

实施例4

基于实施例2提供的辅助灭火设备，本实施例提供灭火方法，包括

步骤1.当发生火情时，中控室9向发生火情的换流站对应的控制机构发送启动命令；

步骤2.补给站自检

控制机构获得启动命令后，根据获得风速和风向信息判断是否适合启动消防机器人8，如适合，则继续步骤3，如不适合，则向中控室9返回报警信号；

步骤3.控制机构控制卷帘升降机构62启动，打开卷帘门，随后，消防机器人8启动，电机43启动，通过传动轴2带动卷盘12转动，保证卷盘12输出管路随机器人前行；消防机器人8就位后，电机43停止运行，对接机构33卡紧两侧管路，电磁阀35开启，消防介质通过补给站输入至消防机器人8，消防机器人8开始灭火；

步骤4.工作结束后，电磁阀35关闭，对接机构33分离，消防机器人8返回补给站，电机43再次启动，带动卷盘12反转，收回输出管路，待消防机器人8回到初始位置后，电机43停止运行，卷帘升降机构62关闭卷帘门。

还包括

当消防机器人8电量低时，执行步骤4，待消防机器人8就位后，第二子控制器控制充电接口81完成对接，第一子控制器(51)启动充电程序。

实施例5

如图11所示，基于实施例2的辅助灭火设备，本实施例提供一种在特高压换流站中的布置方法，换流站包括若干组相互平行布置的单阀组换流变，每组单阀组换流变包括若干台等间隔布置的换流变，相邻换流变之间通过防火墙隔开，每组单阀组换流变后侧均平行的布置一个阀厅；在每组单阀组换流变正面广场空地的至少一端布置有至少一座辅助灭火设备，仓站的仓门10朝向广场空地。

灭火时，消防机器人8大致沿直线运行至着火点进行灭火。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.用于特高压换流站的辅助灭火设备，其特征在于：包括补给站和消防机器人(8)；正常情况下，所述消防机器人(8)常驻补给站内；

所述补给站包括站仓、站仓内布设的充电箱(5)以及供给系统；

所述消防机器人(8)前进端朝向站仓仓门(10)，后背端设置有管道接头(82)，机器人的一侧设置有充电接口(81)；

所述充电箱(5)设置有与所述充电接口(81)自动连接的充电连接机构，完成充电箱(5)与消防机器人(8)的电性连接；

所述供给系统包括消防介质管卷盘(12)、传动轴(2)、驱动机构；所述驱动机构通过传动轴(2)驱动卷盘(12)转动；所述卷盘(12)的出口端位于卷盘(12)最外层，与消防机器人(8)的管道接头(82)固定连接，进口位于卷盘(12)中心；所述传动轴(2)为中空结构，其内部固定有内管(21)；所述内管(21)一端与卷盘(12)的进口连接，另一端通过对接机构(33)与外部消防介质供给管路可拆卸连接；

所述驱动机构包括动力箱(3)、第一齿轮(31)、第二齿轮(32)、对接机构(33)、输入管(34)、电磁阀(35)、电机(43)；

所述动力箱(3)上开设有固定所述传动轴(2)B端的安装孔；所述第一齿轮(31)、第二齿轮(32)、对接机构(33)、输入管(34)、电磁阀(35)均位于控制箱(4)内；所述第一齿轮(31)与传动轴(2)B端固定连接；所述第二齿轮(32)与第一齿轮(31)啮合，所述第二齿轮(32)与电机(43)输出轴44固定连接；所述内管(21)B端伸出第一齿轮(31)通过所述对接机构(33)与输入管(34)A端连接，输入管(34)B端通过电磁阀(35)与外部消防介质管路连接；所述输入管(34)固定在动力箱(3)内壁上，且所述输入管(34)A端与内管(21)B端同轴间隙布设；

所述对接机构(33)包括第一半卡环(331)和第二半卡环(332)、第一气缸(333)、第二气缸(334)；所述第一半卡环(331)和第二半卡环(332)拼合后形成卡箍，将所述输入管(34)A端与内管(21)B端密封固定；所述第一半卡环(331)和第二半卡环(332)分别固定在第一气缸(333)、第二气缸(334)的输出端，所述第一气缸(333)和第二气缸(334)分别相对固定在动力箱(3)内，带动第一半卡环(331)、第二半卡环(332)作拼合运动或分离运动。

2.根据权利要求1所述的用于特高压换流站的辅助灭火设备，其特征在于：所述卷盘(12)固定在管路容器(1)中；所述管路容器(1)包括底座(11)、卷盘盒(14)、管路转轴接口(13)；所述底座(11)固定在站仓内，所述卷盘盒(14)为饼状圆形盒体，竖向固定在底座(11)上；所述卷盘盒(14)的周向侧壁开设有供卷盘(12)出口端伸出的开口，所述卷盘盒(14)沿其轴线方向的中心位置开设有传动轴(2)A端安装孔；所述传动轴(2)A端位于卷盘盒(14)内的轴壁上开设有孔，管路转轴接口(13)固定在孔内，一端与卷盘(12)的进口端连接，另一端穿过转动轴侧壁与内管(21)连接。

3.根据权利要求1所述的用于特高压换流站的辅助灭火设备，其特征在于：所述站仓仓门(10)安装有卷帘门；所述卷帘门由卷帘升降机构(62)带动启闭。

4.根据权利要求1至3任一所述的用于特高压换流站的辅助灭火设备，其特征在于：所述充电箱(5)内布置有第一子控制器(51)、充电模块(52)；充电箱(5)顶部设置有控制屏(54)，朝向消防机器人(8)一侧设置有充电夹板(53)；充电模块(52)、控制屏(54)、充电夹板(53)分别与第一子控制器(51)电性连接。

5.根据权利要求4所述的用于特高压换流站的辅助灭火设备，其特征在于：还包括中控室、控制机构；所述消防机器人(8)包括电量探测模块和第二子控制器(31a)，电量探测模块与中控室、第二子控制器(31a)通信连接，所述第二子控制器(31a)控制充电接口(81)伸缩运动；所述中控室与控制机构通信连接，所述控制机构控制所述第一子控制器(51)、第一气缸(333)、第二气缸(334)、电机(43)、卷帘升降机构(62)、第二子控制器启动或关闭。

6.根据权利要求5所述的用于特高压换流站的辅助灭火设备，其特征在于：在所述站仓的顶部，还固定有风速传感器(72)和风向传感器(73)；所述风速传感器(72)和风向传感器(73)与所述控制机构通信连接。

7.根据权利要求5所述的用于特高压换流站的辅助灭火设备，其特征在于：所述消防机器人(8)还包括本体(1a)、行走机构(2a)；所述本体(1a)固定在行走机构(2a)上；所述本体(1a)的后背端设置有与消防介质管道连接的管道接头(82)；本体(1a)包括内腔，内腔布设有调压器(13a)；所述调压器(13a)的进口端与管道接头(82)连接，出口端通过两路支管分别与炮台(4a)和近距喷头(18a)连接；所述炮台(4a)通过回转机构固定在本体(1a)的顶部，近距喷头(18a)固定在本体(1a)的前进端。

8.根据权利要求7所述的用于特高压换流站的辅助灭火设备，其特征在于：在所述本体(1a)顶部靠后位置，还布设有控制台(3a)，控制台(3a)内固定有子通讯模块(32a)和第二子控制器(31a)；所述第二子控制器(31a)通过子通讯模块(32a)与中控室通信；所述第二子控制器(31a)控制行走机构(2a)行走。

9.根据权利要求8所述的用于特高压换流站的辅助灭火设备，其特征在于：在两路所述支管上分别固定有远距离喷射电磁阀(17a)和近距离喷射电磁阀(16a)；所述调压器(13a)、远距离喷射电磁阀(17a)、近距离喷射电磁阀(16a)分别与主控制器通信连接。

10.根据权利要求8所述的用于特高压换流站的辅助灭火设备，其特征在于：所述消防机器人还包括激光传感器(34a)、双光摄像头(36a)；所述激光传感器(34a)和双光摄像头(36a)分别固定在激光传感器立柱(33a)、双光摄像头立柱(35a)上；所述激光传感器立柱(33a)、双光摄像头立柱(35a)固定在控制台(3a)顶部。

11.根据权利要求10所述的用于特高压换流站的辅助灭火设备的灭火方法，其特征在于：包括

发生火情前，对接机构(33)为释放状态，内管(21)与外部消防介质供给管路断连；当发生火情时，驱动机构驱动卷盘(12)转动，消防机器人(8)携带管路穿过仓门(10)前进至着火点，然后对接机构(33)动作，将内管(21)与外部消防介质供给管路连接，消防机器人(8)获取消防介质进行着火点扑救；

当消防机器人(8)电量低时，消防机器人(8)返回补给站，充电接口(81)与充电箱(5)自动电性连接完成充电。

12.根据权利要求10所述的用于特高压换流站的辅助灭火设备的灭火控制方法，其特征在于：辅助灭火设备包括中控室、控制机构；所述消防机器人(8)包括电量探测模块和第二子控制器(31a)，电量探测模块与中控室、第二子控制器(31a)通信连接，所述第二子控制器(31a)控制充电接口(81)伸缩运动；所述中控室与控制机构通信连接，所述控制机构控制所述第一子控制器(51)、第一气缸(333)、第二气缸(334)、电机(43)、卷帘升降机构(62)、第二子控制器(31a)启动或关闭；在所述站仓的顶部，还固定有风速传感器(72)和风向传感器(73)；所述风速传感器(72)和风向传感器(73)与所述控制机构通信连接，控制方法包括

S01.当发生火情时，主控制室向发生火情的换流站对应的控制机构发送启动命令；

S02.补给站自检

控制机构获得启动命令后，根据获得风速和风向信息判断是否适合启动消防机器人(8)，如适合，则继续S03，如不适合，则向主控制室返回报警信号；

S03.控制机构控制卷帘升降机构62启动，打开卷帘门，随后，消防机器人(8)启动，电机(43)启动，通过传动轴(2)带动卷盘(12)转动，保证卷盘(12)输出管路随机器人前行；消防机器人(8)就位后，电机(43)停止运行，对接机构(33)卡紧两侧管路，电磁阀(35)开启，消防介质通过补给站输入至消防机器人(8)，消防机器人(8)开始灭火；

S04.工作结束后，电磁阀(35)关闭，对接机构(33)分离，消防机器人(8)返回补给站，电机(43)再次启动，带动卷盘(12)反转，收回输出管路，待消防机器人(8)回到初始位置后，电机(43)停止运行，卷帘升降机构62关闭卷帘门。

13.根据权利要求12所述的用于特高压换流站的辅助灭火设备的灭火方法，其特征在于：控制方法还包括

当消防机器人(8)电量低时，执行步骤S04，待消防机器人(8)就位后，第二子控制器(31a)控制充电接口(81)完成对接，第一子控制器(51)启动充电程序。

14.具有权利要求10所述辅助灭火设备的特高压换流站，其特征在于：包括若干组相互平行布置的单阀组换流变，每组单阀组换流变包括若干台等间隔布置的换流变，相邻换流变之间通过防火墙隔开，每组单阀组换流变后侧均平行的布置一个阀厅；在每组单阀组换流变正面广场空地的至少一端布置有至少一座辅助灭火设备，站仓仓门(10)朝向广场空地。

Images