CN111768587A - 基于大载重无人机的山火灭火、救援系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于大载重无人机的山火灭火、救援系统及方法，属于消防技术领域，用于解决目前山林火灾的灭火、救援等技术问题，具体结构包括：空中作业子系统、应急指挥系统、地面消防系统。空中作业子系统包括：载重飞行单元、日常巡逻单元、灭火单元；指挥系统包括：应急指挥单元、实时对讲单元、数据处理单元、数据传输单元、远程控制单元；地面消防系统包括：无人机能源供应、应急停机坪建设、紧急消防人员、后续支援消防人员、物资补给人员、指挥人员、技术人员；巡逻单元在指挥中心的控制下是整个系统的眼睛，载重飞行单元与地面消防人员配合工作为该系统的灭火方法，本发明把大载重无人机应用到山火救援、灭火中，既增加了消防员的灭火效率同时又保障了山火灭火时消防员的生命安全，是一种高效、安全、可靠的山火灭火、救援的方法。

Description

基于大载重无人机的山火灭火、救援系统及方法
技术领域
本发明公开了一种基于大载重无人机的山火灭火、救援系统及方法，属于消防技术领域，具体来说是一种基于大载重无人机的山火灭火、救援系统及方法。
背景技术
森林火灾是一种突发性强、破坏性大、处置救助较为困难的自然灾害，森林火灾一旦发生就极容易造成重大损失，包括生命和财产安全都无法得到有效的保障，所以要防止火灾发生就要在防范措施上下足力气，在火灾发生的源头上就加以控制，不让火灾发生。
我国森林面积达到31.2亿亩，森林覆盖率达到21.66%，既是森林资源大国，又是森林火灾多发国家，我国平均每年发生森林火灾两万余次，年均受害森林面积近97.75万公顷，为扑救林火耗费了大量人力、物力和财力，而且通过人工作业无法有效预防森林火灾、实时监测火灾形势、及时消灭火灾，面对日渐严重的森林消防问题，无人机可自动化规划森林巡防航迹，结合GPS技术、数字图像传输技术等高新技术综合应用于森林资源管理中，大载重无人机技术也日渐成熟，也避免了直升机与飞行员短缺问题，解决目前林区偏远林火的早期发现与灭火等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：应用现代科技解决山火灭火效率的技术问题，本发明提供一种具有消防及救援功能且消防救援效果好的一种基于大载重无人机消防救援系统，并相应提供一种操作简便且灵活、效率高的消防救援方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种基于大载重无人机的山火灭火、救援系统及方法，具体结构包括：空中作业子系统（1）、应急指挥系统（2）、地面消防系统（3）；空中作业子系统包括：载重飞行单元、日常巡逻单元、灭火单元；指挥系统包括：应急指挥单元、实时对讲单元、数据处理单元、数据传输单元、远程控制单元；地面消防系统包括：无人机能源供应、应急停机坪建设、紧急消防人员、后续支援消防人员、物资补给人员、指挥人员、技术人员（如图1），本发明空中作业子系统的载重飞行单元以大载重无人机挂载软梯为平台，大载重无人机载重能力在200-400kg，消防人员在收到紧急命令时根据大载重无人机的载荷能力两人或四人登上软梯随无人机赶往火灾地，快速灭火于刚燃，软梯可根据所需工作的环境增加或减少长度，软梯下方配备挂钩用于挂载生活物资、灭火工具，挂钩下可连接圆锥型网兜，方便消防人员快速随无人机飞走（如图3、图4），巡逻单元使用载重5-10kg的行业应用无人机，需挂载红外成像摄像头、高清至少30倍变焦的视频摄像头、通信中继，需至少四架无人机（如图1），本发明所述的指挥系统负责指挥整个系统，协调各单元间互相配合，保证无人机与地面人员高效率配合；指挥系统配备指挥长一人，技术员三人，指挥系统工作流程为：指挥中心地勤人员远程操控挂载红外摄像头的小无人机进行日常山林间巡逻，采用拥有自动巡航与火灾自动报警功能的小无人机，一人可操控多台小无人机进行日常巡逻，当小无人机发出报警信号时所监控的视频图像会自动弹出至指挥中心大屏上并发出警报声音，指挥长对告警情况快速了解并马上判断火情后下达命令，根据火情的大小选择灭火方案；方案一为火灾较小时出动大载重无人机至火灾报警处发射灭火弹，待火灾熄灭后留下小无人机实时监控至隐患清除；方案二为火灾过大时大载重无人机挂载软梯，紧急消防人员携带灭火装备待无人机起飞后站立在软梯上随大载重无人机快速赶往火灾现场，根据应急预案与大载重无人机一起配合灭火；大载重无人机灭火弹发射完毕后不必返航，选择就近安全、合适地带降落等待命令，指挥中心实时关注火势，当火势加大时调用无人机携带后续支援人员及设备至起火点进行支援；当火势较大需要设置隔离带时，指挥中心可控制无人机携带灭火人员及工具至合适地带进行隔离带的开辟；在山区信号不好时，指挥中心可通过小无人机做信号中继，实时对火灾现场做出正确判断，一旦发现消防员物资、设配、工具短缺，及时派无人机进行物资补给，指挥中心还应实时关注天气信息，并能提前做出风向预警，一旦发现风向改变时应提前做出预警，根据消防头盔上的GPS定位确定消防员位置，消防员处境较为危险时应控制大载重无人机飞至现场进行紧急救援至安全地带，保障消防员生命安全；待山林火灾消灭后，指挥中心撤走大部分消防员，留下无人机与少部分消防人员进行火场看护，待2-3天后指挥中心派人巡查后全部人员撤离火场，无人机继续日常巡逻（如图2）。
本发明地面消防系统为灭火的主要方式，紧急灭火人员是火灾发生时通过无人机的快速响应灭火于刚刚燃起，因无人机运载能力有限，则后续支援人员以最快速度赶到，山火一般是较大型火灾，持续时间长，需要物资补给人员配合无人机运送物资至火灾现场，为了大载重无人机高效、安全的工作，在指挥中心建设停机坪与充电桩，还要在山林间没五公里选好备降点，确定备降点经纬坐标，扩大无人机作业半径。
本发明把大载重无人机应用到山火救援、灭火中，即增加了消防员的灭火效率同时又保障了山火灭火时消防员的生命安全，是一种高效、安全、可靠的山火灭火、救援的方法。
附图说明
图1是一种基于大载重无人机的山火灭火、救援系统及方法系统结构图。
图2是一种基于大载重无人机的山火灭火、救援系统及方法的工作流程图。
图3是一种基于大载重无人机的山火灭火、救援系统及方法大载重无人机携带消防员轴侧投影图。
图4是一种基于大载重无人机的山火灭火、救援系统及方法大载重无人机携带物资轴侧投影图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1至图4 所示，本实施例的基于大载重无人机的山火灭火、救援系统及方法，包括空中作业子系统（1）、应急指挥系统（2）、地面消防系统（3）；空中作业子系统包括：载重飞行单元、日常巡逻单元、灭火单元；指挥系统包括：应急指挥单元、实时对讲单元、数据处理单元、数据传输单元、远程控制单元；地面消防系统包括：无人机能源供应、应急停机坪建设、紧急消防人员、后续支援消防人员、物资补给人员、指挥人员、技术人员。
本发明空中作业子系统的载重飞行单元以大载重无人机挂载软梯为平台，大载重无人机载重能力在200-400kg，消防人员在收到紧急命令时根据大载重无人机的载荷能力两人或四人登上软梯随无人机赶往火灾地，快速灭火于刚燃，软梯可根据所需工作的环境增加或减少长度，软梯下方配备挂钩用于挂载生活物资、灭火工具，挂钩下可连接圆锥型网兜，方便消防人员快速随无人机飞走。
巡逻单元使用载重5-10kg的行业应用无人机，需挂载红外成像摄像头、高清至少30倍变焦的视频摄像头、通信中继，需至少四架无人机。
本发明所述的指挥系统负责指挥整个系统，协调各单元间互相配合，保证无人机与地面人员高效率配合；指挥系统配备指挥长一人，技术员三人。
指挥系统工作流程为：指挥中心地勤人员远程操控挂载红外摄像头的小无人机进行日常山林间巡逻，采用拥有自动巡航与火灾自动报警功能的小无人机，一人可操控多台小无人机进行日常巡逻，当小无人机发出报警信号时所监控的视频图像会自动弹出至指挥中心大屏上并发出警报声音，指挥长对告警情况快速了解并马上判断火情后下达命令，根据火情的大小选择灭火方案；
方案一为火灾较小时出动大载重无人机至火灾报警处发射灭火弹，待火灾熄灭后留下小无人机实时监控至隐患清除；
方案二为火灾过大时大载重无人机挂载软梯，紧急消防人员携带灭火装备待无人机起飞后站立在软梯上随大载重无人机快速赶往火灾现场，根据应急预案与大载重无人机一起配合灭火；
大载重无人机灭火弹发射完毕后不必返航，选择就近安全、合适地带降落等待命令，指挥中心实时关注火势，当火势加大时调用无人机携带后续支援人员及设备至起火点进行支援；
当火势较大需要设置隔离带时，指挥中心可控制无人机携带灭火人员及工具至合适地带进行隔离带的开辟；
在山区信号不好时，指挥中心可通过小无人机做信号中继，实时对火灾现场做出正确判断，一旦发现消防员物资、设配、工具短缺，及时派无人机进行物资补给，指挥中心还应实时关注天气信息，并能提前做出风向预警，一旦发现风向改变时应提前做出预警，根据消防头盔上的GPS定位确定消防员位置，消防员处境较为危险时应控制大载重无人机飞至现场进行紧急救援至安全地带，保障消防员生命安全；
待山林火灾消灭后，指挥中心撤走大部分消防员，留下无人机与少部分消防人员进行火场看护，待2-3天后指挥中心派人巡查后全部人员撤离火场，无人机继续日常巡逻。
本发明地面消防系统为灭火的主要方式，紧急灭火人员是火灾发生时通过无人机的快速响应灭火于刚刚燃起，因无人机运载能力有限，则后续支援人员以最快速度赶到，山火一般是较大型火灾，持续时间长，需要物资补给人员配合无人机运送物资至火灾现场。
为了大载重无人机高效、安全的工作，在指挥中心建设停机坪与充电桩，还要在山林间没五公里选好备降点，确定备降点经纬坐标，扩大无人机作业半径。

Claims (3)

1.本发明是一种基于大载重无人机的山火灭火、救援系统及方法，其特征在于：此系统结构包括：空中作业子系统（1）、应急指挥系统（2）、地面消防系统（3）；其中空中作业子系统包括：载重飞行单元、日常巡逻单元、灭火单元；指挥系统包括：应急指挥单元、实时对讲单元、数据处理单元、数据传输单元、远程控制单元；地面消防系统包括：无人机能源供应、应急停机坪建设、紧急消防人员、后续支援消防人员、物资补给人员、指挥人员、技术人员（如图1）。
2.根据权利要求1所述的一种基于大载重无人机的山火灭火、救援系统及方法，其特征在于：所述的载重飞行单元以大载重无人机挂载软梯为平台，消防人员在收到紧急命令时根据大载重无人机的载荷能力两人或四人登上软梯随无人机赶往火灾地，快速灭火于刚燃，软梯下方配备挂钩用于挂载生活物资、灭火工具等（如图3、图4）。
3.根据权利要求1所述的一种基于大载重无人机的山火灭火、救援系统及方法，其特征在于：所述的指挥系统负责指挥整个系统，协调各单元间互相配合，保证无人机与地面人员高效率配合；
指挥系统工作流程为：指挥中心地勤人员远程操控挂载红外摄像头的小无人机进行日常山林间巡逻，采用拥有自动巡航与火灾自动报警功能的小无人机，一人可操控多台小无人机进行日常巡逻，当小无人机发出报警信号时所监控的视频图像会自动弹出至指挥中心大屏上并发出警报声音，指挥长对告警情况快速了解并马上判断火情后下达命令，根据火情的大小选择灭火方案；
方案一为火灾较小时出动大载重无人机至火灾报警处发射灭火弹，待火灾熄灭后留下小无人机实时监控至隐患清除；
方案二为火灾过大时大载重无人机挂载软梯，紧急消防人员携带灭火装备待无人机起飞后站立在软梯上随大载重无人机快速赶往火灾现场，根据应急预案与大载重无人机一起配合灭火；
大载重无人机灭火弹发射完毕后不必返航，选择就近安全、合适地带降落等待命令，指挥中心实时关注火势，当火势加大时调用无人机携带后续支援人员及设备至起火点进行支援；
当火势较大需要设置隔离带时，指挥中心可控制无人机携带灭火人员及工具至合适地带进行隔离带的开辟；
在山区信号不好时，指挥中心可通过小无人机做信号中继，实时对火灾现场做出正确判断，一旦发现消防员物资、设配、工具短缺，及时派无人机进行物资补给，指挥中心还应实时关注天气信息，并能提前做出风向预警，一旦发现风向改变时应提前做出预警，根据消防头盔上的GPS定位确定消防员位置，处境较为危险时应控制大载重无人机飞至现场进行紧急救援，将消防员带至安全地带，保障消防员生命安全；
待山林火灾消灭后，指挥中心指挥撤走大部分消防员，留下无人机与少部分消防人员进行火场看护，待2-3天后指挥中心派人巡查后全部人员撤离火场，无人机继续日常巡逻（如图1）。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114495537A (zh) * 2021-12-15 2022-05-13 杨金玲 一种公路工程用应急救援系统
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