CN114719557A - 一种基于植物蒸腾作用的消防侦察机器人自主降温系统 - Google Patents

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李祥立
常畅
端木琳
鞠恒金
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Abstract

本发明提供一种基于植物蒸腾作用的消防侦察机器人自主降温系统，属于消防机器人设备技术领域。包括水箱、电磁阀、连接器、具有吸水效果的连接吸水芯、多孔吸水蒸发结构、排气孔。吸水芯连接水箱和多孔蒸发结构，水分由水箱通过吸水芯进行补给，从而构成一个液体的供给通道。吸水芯具有较大的毛细力，能够主动吸收液体，多孔吸水蒸发结构是一种多孔介质、毛细力强，受到环境的热辐射，多孔吸水蒸发结构温度升高，水分从而发生相变蒸发，带走热量。水蒸气从排气口排出车体。吸水芯同水箱的连接由电磁阀控制，当环境温度超过预定值后，电磁阀开启。本发明结构紧凑，提高了机器人的搜索、侦察能力，实用性强，可靠性高。

Description

一种基于植物蒸腾作用的消防侦察机器人自主降温系统
技术领域
本发明属于消防机器人设备技术领域，涉及一种基于植物蒸腾作用的消防侦察机器人自主降温系统。
背景技术
随着工业的发展和生活质量的提高，防火防灾已经越来越受到广大人民和相关科技工作者的重视。楼宇、仓库等建筑的密集化、复杂化，尤其在化工厂等复杂环境中加重了消防员在火场救援的难度，增加了消防员的伤亡。消防侦察机器人由于可以代替人员深入火场内部，第一时间搜集火场内部信息，为火场内被困人员和火源位置的确定提供重要参考。
现有消防机器人大多为喷淋式降温系统，通过在机器人尾部附加进水管路供给降温使用，虽然这种技术手段能够达到降温的目的，但是由于进水管路重量大，且随着机器人的行进，负载不端加重，所载管路的长度不端增加，限制了机器人的活动。尤其在居民楼房、仓库等复杂环境中，机器人受水管限制无法连续转弯，甚至可能寸步难行。
受消防机器人内部动力电池、摄像装置等设备使用温度的限制，消防机器人很难在火灾中长时间的进行侦察工作。因此为提高消防侦察机器人的使用范围，提高系统性能，迫切需要研发一种简单可靠的具有主动降温功能的消防侦察机器人降温系统。
发明内容
本发明克服了现有消防机器人降温技术的缺陷，开发了一种具有自动降温功能的机器人降温系统，能够扩展消防侦察机器人的活动范围，提高抗高温的能力，为火灾内部场景信息的收集提供信息保证。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种基于植物蒸腾作用的消防侦察机器人自主降温系统，其对应的消防侦察机器人包括上下两部分结构：
所述下方结构为电池动力系统，其保护壳上均设有排气孔6，用于排出内部水分，且动力电池10设于外壳内部，动力电池10外壁设有用于与数据线连接的接线口12。外壳内部还设有动力装置，通过动力电池10提供动力，带动整个消防侦察机器人移动。
所述上方结构为消防侦察机器人自主降温系统，包括水箱1、电磁阀2、连接器3、具有吸水效果的连接吸水芯4、多孔吸水蒸发结构5、系统信号处理器8、温度信号传感器9、LED摄像仪11。其中，水箱1、电磁阀2、连接器3、系统信号处理器8设于上方结构外壳内部，LED摄像仪11、温度信号传感器9设于上方结构外壳外部。所述消防侦察机器人上方结构外壳上均设有排气孔6，用于排出内部水分。具体的：
所述的水箱1上方设置有进水口7用于补充水分。所述的水箱1右下方通过连接器3与连接吸水芯4左端连通，水箱1与连接器3之间设有电磁阀2。
所述的吸水芯4右端包括上、中、下三部分分支结构，其中，中部分支结构与多孔吸水蒸发结构5的连接，多孔吸水蒸发结构5均匀的布置在系统信号处理器8外侧；上方分支结构与LED摄像仪11外侧的多孔吸水蒸发结构5连接；下方分支结构与动力电池10外侧的多孔吸水蒸发结构5上端连接；各分支结构的连接方式通过螺丝等方式进行固定。
所述的电磁阀2的开启由系统信号处理器8进行控制，环境温度由与系统信号处理器8连接的温度传感器9进行检测，当环境温度高于设定值后，系统信号处理器8控制电磁阀2开启。
所述系统信号处理器8是消防侦察机器人温度信号处理、图像接收、处理以及运动信号控制等电子设备的构成。系统信号处理器8外壁设有用于与数据线连接的接线口12。
所述LED摄像仪11摄像头上的LED灯是红外夜视灯，在无灯光或光线较弱时打开，摄像画面仍较清晰。
所述自主降温系统的工作方式是：通过电磁阀2和连接器3连接水箱1和吸水芯4，吸水芯4连接着多孔吸水蒸发结构5，从而构成类似植物蒸腾作用的通路。温度传感器9具有温度检测功能，当环境温度超过设定值后，系统信号处理器8控制电磁阀2打开，多孔吸水蒸发结构5受热后内部水分蒸发，由于水箱1储存着降温所用水分，进而通过吸水芯4不断向其输送水分，多孔吸水蒸发结构5产生的水蒸气通过消防侦察机器人外壳上布置的排气孔6排除，从而达到对设备降温的目的。
进一步的，所述的吸水芯4材质可以为吸水棉线、吸水棉棒、高聚物多孔介质、泡沫金属、烧结型多孔介质以及其他具有吸水性的材料；所述的吸水芯4外侧包裹软质塑料外壳。
进一步的，所述的连接器3为卡套等连接器。
进一步的，所述多孔吸水蒸发结构5由烧结金属颗粒、泡沫金属、高聚物多孔结构、陶瓷多孔结构等制成，并在内壁涂有防水胶。
进一步的，所述的电池动力系统和信号处理系统的保护壳装置，包括保护壳底13，保护壳盖15，中间连接框14，毛细芯固定螺栓16，固定螺母17，密封圈18和电池接线口12。所述保护壳底13由铜粉、镍粉、金属纤维丝、泡沫金属等烧结而成，所述中间连接框14同保护壳底13一同烧结，成为一体。所述中间连接框14打有螺栓孔。所述保护壳盖15同样由铜粉、镍粉、金属纤维丝、泡沫金属等烧结而成。
进一步的，所述摄像仪的降温方式为：摄像仪管壁外侧覆盖有多孔介质，所述多孔介质外层含毛细芯连接底座16，固定卡套17和18，受毛细力作用，毛细芯内的液体工质将渗透至多孔介质干涸处，并对摄像仪进行降温。
本发明的工作原理是：该消防侦察机器人自主降温系统启动运行时，水箱、电磁阀、连接器、吸水芯和多孔吸水蒸发结构导通，多孔吸水蒸发结构接收环境热量后温度上升，内部水分开始蒸发，吸收热量，吸水芯中的水分在毛细力的作用下向多孔吸水蒸发结构运动，水箱向吸水芯进行补水，从而形成类似植物蒸腾作用的消防侦察机器人降温系统，多孔吸水蒸发结构产生的水蒸气通过排气孔排除到环境中。通过多孔吸水蒸发结构中的相变换热，有效降低了动力电池，LED摄像头和系统信号处理器的温度，提高了耐火能力。
本发明的有益效果为：本发明提供的消防侦察机器人自主降温系统可以适用于多种消防侦察机器人中，甚至可以应用于消防无人机的降温系统中，能够使消防人员在远距离控制的情况下第一时间获得火场内部的有效信息。本发明维护了关键部件的正常运行，简化了温度控制系统的结构，降低了系统重量，从而提高了消防侦察机器人在火场中的运行能力，扩展了搜索范围。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2为本发明提供的电池动力系统和信号处理系统的保护壳装置示意图；
图3为毛细吸液芯同水箱的连接方式示意图；
图4为摄像仪的降温方式示意图；
图中：1水箱；2电磁阀；3连接器；4吸水芯；5多孔吸水蒸发结构；6排气孔；7进水口；8系统信号控制器；9温度信号传感器；10动力电池；11 LED摄像仪；12接线口；13保护壳底；14中间连接框；15保护壳盖；16毛细芯固定螺栓；17固定螺母；18密封圈；19紧固件(螺栓和垫片)；20连接管；21摄像仪主体。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对发明技术方案进一步说明。
如图1所示，本发明提供了一种基于植物蒸腾作用的消防侦察机器人自主降温系统，由水箱1、电磁阀2、连接器3、具有吸水效果的连接吸水芯4、多孔吸水蒸发结构5、排气孔6构成，所述水箱上方设置有进水口7用于补充水分。所述的电磁阀2的开启由系统信号处理器8进行控制，环境温度由温度传感器9进行检测。环境温度高于设定值后电磁阀2开启。所述的吸水芯4材质为耐高温吸水性的材料；所述的吸水芯4外侧包裹软质塑料外壳，所述连接器3为卡套连接器。所述多孔吸水蒸发结构5由陶瓷多孔结构制成，并在内壁涂有防水胶；吸水芯4同多孔吸水蒸发结构5的连接通过螺丝方式进行固定，吸水芯4布置在系统信号处理器8，动力电池10和LED摄像仪11周围。
本发明一种基于植物蒸腾作用的消防侦察机器人自主降温系统运行时，当温度传感器9测量的环境温度超过预定值后，系统信号处理器8将电磁阀2打开，使水箱1电磁阀2连接器3吸水芯4和多孔吸水蒸发结构5形成通路。多孔吸水蒸发结构5接收环境热量后温度上升，内部水分开始蒸发，吸收热量，吸水芯4中的水分在毛细力的作用下向多孔吸水蒸发结构5运动，水箱1向吸水芯4进行补水，从而形成类似植物蒸腾作用的消防侦察机器人降温系统，多孔吸水蒸发结构5产生的水蒸气通过排气孔6排除到环境中。通过多孔吸水蒸发结构中5的相变换热，有效降低了动力电池10、LED摄像仪11和系统信号处理器8的温度，提高了关键设备的耐火能力，扩展了消防侦察机器人的搜索范围和使用环境，为消防人员提供了可靠的技术保证。
如图2所示，本发明提供的电池动力系统(下方结构)和信号处理系统(上方结构)的保护壳装置，均由保护壳底13，保护壳盖15，中间连接框14，毛细芯固定螺栓16，固定螺母17，密封圈18和电池接线口12构成。所述保护壳底13由铜粉烧结而成，所述中间连接框14同保护壳底13一同烧结，成为一体。所述中间连接框14打有螺栓孔。所述保护壳盖15同样由铜粉烧结而成。
所述毛细吸液芯同水箱的连接方式如图3所示，通过连接管20将电磁阀2与水箱相连接，当设备温度超过预设值后电磁阀开启，毛细芯通过连接管20和固定旋紧装置17,18固定在电磁阀内，由于毛细力作用毛细芯内将充满水。
所述摄像仪的降温方式如图4所示，摄像仪主体21管壁外侧覆盖有多孔介质，所述多孔介质外层含毛细芯连接底座16，固定卡套17和18，受毛细力作用，毛细芯内的液体工质将渗透至多孔介质干涸处，并对摄像仪进行降温。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围，这些都不会影响本发明的效果和专利的实用性。

Claims (4)

1.一种基于植物蒸腾作用的消防侦察机器人自主降温系统，其特征在于，所述的自主降温系统对应的消防侦察机器人包括上下两部分结构：
所述下方结构为电池动力系统，其保护壳上均设有排气孔(6)，用于排出内部水分，且动力电池(10)设于外壳内部，动力电池(10)外壁设有用于与数据线连接的接线口(12)；
所述上方结构为消防侦察机器人自主降温系统，包括水箱(1)、电磁阀(2)、连接器(3)、具有吸水效果的连接吸水芯(4)、多孔吸水蒸发结构(5)、系统信号处理器(8)、温度信号传感器(9)、LED摄像仪(11)；其中，水箱(1)、电磁阀(2)、连接器(3)、系统信号处理器(8)设于上方结构外壳内部，LED摄像仪(11)、温度信号传感器(9)设于上方结构外壳外部；所述消防侦察机器人上方结构外壳上均设有排气孔(6)，用于排出内部水分；具体的：
所述的水箱(1)上方设置有进水口(7)用于补充水分；所述的水箱(1)右下方通过连接器(3)与连接吸水芯(4)左端连通，水箱(1)与连接器(3)之间设有电磁阀(2)；
所述的吸水芯(4)右端包括上、中、下三部分分支结构，其中，中部分支结构与多孔吸水蒸发结构(5)的连接，多孔吸水蒸发结构(5)均匀的布置在系统信号处理器(8)外侧；上方分支结构与LED摄像仪(11)外侧的多孔吸水蒸发结构(5)连接；下方分支结构与动力电池(10)外侧的多孔吸水蒸发结构(5)上端连接；各分支结构的连接方式通过螺丝等方式进行固定；
所述的电磁阀(2)的开启由系统信号处理器(8)进行控制，环境温度由与系统信号处理器(8)连接的温度传感器(9)进行检测，当环境温度高于设定值后，系统信号处理器(8)控制电磁阀(2)开启；
所述系统信号处理器(8)外壁设有用于与数据线连接的接线口(12)；
所述LED摄像仪(11)摄像头上的LED灯是红外夜视灯；
所述自主降温系统的工作方式是：通过电磁阀(2)和连接器(3)连接水箱(1)和吸水芯(4)，吸水芯(4)连接着多孔吸水蒸发结构(5)，构成类似植物蒸腾作用的通路；温度传感器(9)具有温度检测功能，当环境温度超过设定值后，系统信号处理器(8)控制电磁阀(2)打开，多孔吸水蒸发结构(5)受热后内部水分蒸发，水箱(1)内的水分通过吸水芯(4)不断向其输送水分，多孔吸水蒸发结构(5)产生的水蒸气通过消防侦察机器人外壳上布置的排气孔(6)排除，达到对设备降温的目的。
2.根据权利要求1所述的一种基于植物蒸腾作用的消防侦察机器人自主降温系统，其特征在于，所述的吸水芯(4)外侧包裹软质塑料外壳。
3.根据权利要求1所述的一种基于植物蒸腾作用的消防侦察机器人自主降温系统，其特征在于，所述多孔吸水蒸发结构(5)由烧结金属颗粒、泡沫金属、高聚物多孔结构、陶瓷多孔结构制成，并在内壁涂有防水胶。
4.根据权利要求1所述的一种基于植物蒸腾作用的消防侦察机器人自主降温系统，其特征在于，所述摄像仪的降温方式为：摄像仪管壁外侧覆盖有多孔介质，受毛细力作用，毛细芯内的液体工质将渗透至多孔介质干涸处，并对摄像仪进行降温。
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