CN115300828A - 一种森林火灾救援灭火装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种森林火灾救援灭火装置，包括监测站、多架救援无人机、卫星、火情处理平台、森林消防中心、数据传输模块，在相邻两个监测站之间设有用来给救援无人机充电的充电站；当救援无人机、火情处理平台、卫星中的任何一个发现火情后，通过数据传输模块将火情数据传输给森林消防中心。本发明是一种集成有监测站、使用救援无人机远程巡查、卫星监测等多种手段对森林进行防火、救援，通过改进并创新设置充电地坪，使得可以通过远程操控救援无人机在充电地坪处自动插电、断电作业，操作简单方便，可全程无人化作业，特别适合森林地区，成本低。

Description

一种森林火灾救援灭火装置

技术领域

本发明涉及一种森林火灾救援灭火装置，属于森林远程防火技术领域。

背景技术

目前森林防火监控巡查的形式多种多样，例如可通过无人机实行，在无人机上安装高清摄像头，然后高清摄像头会通过无线传输至后台服务器，对森林进行监控巡查。但是，由于森林通常覆盖面积都非常巨大，现有的无人机的续航里程远满足不了充电一次，即可完成对森林的全部巡查作业。因此，通常都是按照森林的面积，进行划区，使用十几台、甚至是几十、上百台无人机同时进行巡查。由于无人机需要充电，全部都飞回原基地进行充电这很不现实，尤其是对于较远区域进行巡查的无人机来说。但是，如果在森林里面设置多个充电站，由于目前无人机充电需要将对应的插头插入到对应的充电口中，该项工作目前只能依靠人工操作才行；因为，目前的无人机在远程操控时，其对准的操作精度就算是精度要求很高的大疆无人机（测绘系列）的操纵精度也都大于5cm，在该种操作精度的条件下，无法完成远程控制插头插入充电口的作业。如果将无人机停好，使用六轴机器人来操作插头插入充电口，方案可行，但是需要配备不少的六轴机器人，使用成本太高。而如果只使用简单的气缸或线性电机来驱动机械手将插头插入充电口，也是不可行的，因为无法远程控制无人机停在指定位置且误差不超过1cm。

因此，目前通常都是在充电站配备一位值班人员，由于有一些充电站位置实在偏僻，因此，上述技术方案一直很难大力推广。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种森林火灾救援灭火装置，具体技术方案如下：

一种森林火灾救援灭火装置，包括：

监测站，根据森林的规模设置有若干个，监测站是能近距离观察火势情况的监控哨所；

所述监测站处派驻有多架救援无人机，在相邻两个监测站之间设置有用来给救援无人机充电的充电站；

当救援无人机空载时，救援无人机按照制定的计划对固定区域进行实时巡查；

卫星，对指定范围内的森林的火情进行监测；

火情处理平台，用来接收火情报警信息；

森林消防中心，可以接收卫星实时发送监测数据，卫星以固定频率对覆盖区域的火情进行监测；

数据传输模块，用来传输数据；

当救援无人机、火情处理平台、卫星中的任何一个发现火情后，通过数据传输模块将火情数据传输给森林消防中心；

森林消防中心根据火情数据结合获取的火情所在区域的气象数据、消防设备数据、消防人员数据制定灭火方案；同时，派遣救援无人机携带消防物资、救援物资、灭火物资并将其抛投至指定地点。

上述技术方案的进一步优化，所述充电站的内部设置有用来给救援无人机充电的充电地坪，所述救援无人机的底部设置有起落架、远程摄像头、传感器组、电池，所述起落架包括四根排列成正方形结构的竖杆，所述竖杆的下端设置有球连接组件，所述充电地坪的表面设置有多个用来容纳球连接组件的绝缘槽，所述绝缘槽的内部设置有用来与球连接组件电连接的电性连接结构；所述电性连接结构外接市电，所述竖杆与电池电连接。

上述技术方案的进一步优化，所述竖杆包括圆管状绝缘管体、与绝缘管体连接为一体的导电杆，所述导电杆设置在绝缘管体的下方，所述绝缘管体的内部设置有用来电连接导电杆与电池的导线；所述球连接组件包括设置在导电杆下端的导电球、套设在导电球外部的导电套，所述导电球与导电杆的下端连接为一体；所述导电套的内、外壁均横截面为优弧的球冠结构，所述导电套的内壁与导电球的外壁之间设置有缓冲导电腔，所述缓冲导电腔包括石墨烯与石墨填充层和将石墨烯与石墨填充层完全覆盖的润滑脂层，所述导电套的上端连接有将润滑脂层覆盖的密封环。

上述技术方案的进一步优化，所述绝缘槽包括半球状第一槽壳、圆筒状第一筒体、倒锥状第二筒体，所述第二筒体的下端与第一筒体的上端连通，所述第一筒体的下端与第一槽壳的槽口连通；所述电性连接结构包括金属导电网，所述金属导电网包括与第一槽壳相适配的半球状第一网体、与第一筒体相适配的圆筒状第二网体、与第二筒体相连接的第三网体，所述金属导电网与绝缘槽之间填充有多根弯曲成圈状的导电弹簧；所述第一槽壳的槽底设置有通孔，所述通孔处外接有用来输送导电流体与清洗液的输送机构。

上述技术方案的进一步优化，所述输送机构包括竖管、第一电磁阀、导电流体输送支路、清洗支路，所述竖管的上端与通孔连通，所述竖管的下端与第一电磁阀的首端连通；所述导电流体输送支路包括第二电磁阀、潜污泵，所述第二电磁阀的一端与第一电磁阀的尾端连通，所述第二电磁阀的另一端与潜污泵的一端连通；所述清洗支路包括第三电磁阀、离心泵，所述第三电磁阀的一端与第一电磁阀的尾端连通，所述第三电磁阀的另一端与离心泵的一端连通。

上述技术方案的进一步优化，所述潜污泵的另一端连通有用来存储导电流体的导电流体存储箱，所述导电流体由石墨烯、石墨、1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐、水按照质量比为100:100:(22~37):65的比例混合制成，混合时，先将1,3-二甲基咪唑硫酸甲酯盐溶于水制成离子液体，再将离子液体与石墨烯、石墨搅拌均匀即得导电流体。

上述技术方案的进一步优化，所述绝缘槽的外侧还设置有冷却水腔，所述冷却水腔的下部连接有进水管，所述冷却水腔的上部连接有出水管。

上述技术方案的进一步优化，当救援无人机需要充电时，先降落至充电地坪处的绝缘槽的上方，通过调整救援无人机的旋翼转速、转向使得竖杆下端的球连接组件落到绝缘槽的内部，救援无人机的旋翼停止旋转；

所述救援无人机最外围的四个旋翼分别标记为位于救援无人机左侧的两个左侧旋翼和位于救援无人机右侧的两个右侧旋翼，

当所述竖杆下端的球连接组件落在绝缘槽内时，进行清洗作业，过程如下：

关闭第二电磁阀，打开第三电磁阀和第一电磁阀，所述离心泵的另一端外接自来水源，自来水充满绝缘槽；左侧旋翼和右侧旋翼的转速以及转向按照周期T进行变化，左侧旋翼与右侧旋翼之间的转速差为ΔV；

在一个周期T范围内，在前T/2内，左侧旋翼和右侧旋翼均按照顺时针进行旋转；在后T/2内，左侧旋翼和右侧旋翼均按照逆时针进行旋转；

在T/4内，ΔV先在t₂内等于0，然后ΔV在t₁内按照先线性增大再线性减小或先线性减小再线性增大的规律变化，最后，ΔV在t₃内等于0；t₁+t₂+t₃=T/4。

上述技术方案的进一步优化，所述传感器组包括热成像仪、风速传感器、风向传感器。

本发明的有益效果：

1）、所述森林火灾救援灭火装置是一种集成有监测站、使用救援无人机远程巡查、卫星监测等多种手段对森林进行防火、救援的系统，通过“空天地”一体化监测和“人防+技防+物防”全方位保障，为森林防火、救援提供技术保障。

2）、通过改进并创新设置充电地坪，使得可以通过远程操控救援无人机在充电地坪处自动插电、断电作业，操作简单方便，可全程无人化作业，特别适合森林地区，成本低。

附图说明

图1为本发明所述救援无人机的结构示意图；

图2为本发明所述充电地坪的结构示意图；

图3为本发明所述竖杆与球连接组件的连接示意图；

图4为本发明所述电性连接结构与输送机构的连接示意图；

图5为本发明所述左侧旋翼与右侧旋翼之间的转速差在一个周期内的变化示意图；

图6为试验C中左侧旋翼与右侧旋翼之间的转速差在一个周期内的变化示意图；

图7为试验D中左侧旋翼与右侧旋翼之间的转速差在一个周期内的变化示意图；

图8为试验E中左侧旋翼与右侧旋翼之间的转速差在一个周期内的变化示意图；

图9为试验F中左侧旋翼与右侧旋翼之间的转速差在一个周期内的变化示意图；

图10为x与对应电阻差率之间的曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

所述森林火灾救援灭火装置，包括：

监测站，根据森林的规模设置有若干个，监测站是能近距离观察火势情况的监控哨所；

所述监测站处派驻有多架救援无人机，在相邻两个监测站之间设置有用来给救援无人机充电的充电站；由于现有无人机的续航能力有限，而通常森林的面积较大，为保证持续巡查，需要设置充电站。

当救援无人机空载时，救援无人机按照制定的计划对固定区域进行实时巡查；每一架救援无人机负责固定区域的巡查，在巡查时，为最大限度提高巡查里程，救援无人机必须得空载，也就是说，救援无人机不携带消防物资、救援物资、灭火物资等物资。

卫星，对指定范围内的森林的火情进行监测；如可购买北京亿景图地理信息技术有限公司的卫星影像。

火情处理平台，用来接收火情报警信息；如森防人员发现火情之后采用的人工报警信息。

森林消防中心，可以接收卫星实时发送监测数据，卫星以固定频率对覆盖区域的火情进行监测。

数据传输模块，用来传输数据。

当救援无人机、火情处理平台、卫星中的任何一个发现火情后，通过数据传输模块将火情数据传输给森林消防中心。

森林消防中心根据火情数据结合获取的火情所在区域的气象数据、消防设备数据、消防人员数据制定灭火方案；同时，派遣救援无人机携带消防物资、救援物资、灭火物资（优选灭火弹）并将其抛投至指定地点。

实施例2

如图1~4所示，所述充电站的内部设置有用来给救援无人机10充电的充电地坪20，所述救援无人机10的底部设置有起落架、远程摄像头11、传感器组13、电池，所述起落架包括四根排列成正方形结构的竖杆12，所述竖杆12的下端设置有球连接组件，所述充电地坪20的表面设置有多个用来容纳球连接组件的绝缘槽21，所述绝缘槽21的内部设置有用来与球连接组件电连接的电性连接结构；所述电性连接结构外接市电，所述竖杆12与电池电连接。

所示充电地坪20的主体优选采用环氧地坪，其具有高强度、耐磨损、绝缘好、质地坚实、防腐、保养方便、维护费用低等优点。

其中，所述传感器组13包括热成像仪、风速传感器、风向传感器。

相对于红外测温传感器来说，使用热成像仪更适合于森林火灾巡检。风速传感器、风向传感器所检测到的风速、风向有利于后续制定灭火方案。

远程摄像头11用来实时拍摄巡视现场，一旦出现火情，通过视频可将火灾现场的情况实时传输给森林消防中心，尤其是可通过图像识别算法来识别是否出现火情。

四根竖杆12排列成正方形结构，这极大的方便救援无人机10的调整，相对于长方形结构来说，正方形结构更便于调整四根竖杆12对准对应绝缘槽21的位置。

当四根竖杆12下端的球连接组件落到对应绝缘槽21的内部时，通过电性连接结构使得电池与市电相连，从而完成给电池的充电作业。

实施例3

基于实施例2，如图3所示，所述竖杆12包括圆管状绝缘管体122、与绝缘管体122连接为一体的导电杆121，所述导电杆121设置在绝缘管体122的下方，所述绝缘管体122的内部设置有用来电连接导电杆121与电池的导线；如此，导电杆121与电池直接完成电连接。

所述球连接组件包括设置在导电杆121下端的导电球123、套设在导电球123外部的导电套51，所述导电球123与导电杆121的下端连接为一体；所述导电套51的内、外壁均横截面为优弧的球冠结构，所述导电套51的内壁与导电球123的外壁之间设置有缓冲导电腔，所述缓冲导电腔包括石墨烯与石墨填充层52和将石墨烯与石墨填充层52完全覆盖的润滑脂层53，所述导电套51的上端连接有将润滑脂层53覆盖的密封环54。

首先，由于导电套51，使得竖杆12的下端在落入到绝缘槽21的内部时，竖杆12的下端与绝缘槽21之间的摩擦由滑动摩擦变为滚动摩擦，同时，由于导电套51与导电球123之间可发生相对滚动，使得救援无人机10在控制竖杆12的下端落入到绝缘槽211的内部时，操作变得更为简便。

如果不设置导电套51和导电球123，使得救援无人机10在控制竖杆12的下端落入到绝缘槽211的内部时，其结构是“硬碰硬”，对竖杆12的下端以及绝缘槽211的内壁磨损都非常大，影响使用寿命。

由于导电套51与导电球123之间是可发生相对转动，因为通过设置石墨烯与石墨填充层52，一方面其发挥其润滑的作用，另一方面，发挥其导电的作用。石墨烯与石墨填充层52是由石墨与石墨烯按照1:1的质量比混合构成。所述润滑脂层53优选黄油，其能够将石墨烯与石墨填充层52给覆盖。

实施例4

基于实施例2，如图4所示，所述绝缘槽21包括半球状第一槽壳223、圆筒状第一筒体222、倒锥状第二筒体221，所述第二筒体221的下端与第一筒体222的上端连通，所述第一筒体222的下端与第一槽壳223的槽口连通；所述电性连接结构包括金属导电网，所述金属导电网包括与第一槽壳223相适配的半球状第一网体233、与第一筒体222相适配的圆筒状第二网体232、与第二筒体221相连接的第三网体231，所述金属导电网与绝缘槽21之间填充有多根弯曲成圈状的导电弹簧24；所述第一槽壳223的槽底设置有通孔，所述通孔处外接有用来输送导电流体与清洗液的输送机构30。

首先，如果绝缘槽21的内腔为圆柱状结构，为保证后续电连接的稳定性，绝缘槽21的内腔需与导电套51之间为间隙配合。如此精密的要求，要求无人机在水平面的操纵精度小于1mm。但是，目前就算是精度要求很高的大疆无人机（测绘系列）的操纵精度大于5cm。也就是说，使用目前的无人机，无法操纵导电杆121的下端插入到内腔为圆柱状结构的绝缘槽21内。

而在本实施例中，由于将其分段设置为倒锥状第二筒体221、圆筒状第一筒体222、半球状第一槽壳223，使得第二筒体221的上端直径可设置为超过5cm，甚至是50cm，如此大的开口面积，使得现有的无人机很轻易的操作导电杆121的下端插入到绝缘槽21内。在插入到绝缘槽21内的过程中，沿着第二筒体221内壁、第一筒体222内壁，最终使得导电套51落入到第一槽壳223内。

即使采用间隙配合，导电套51与第一槽壳223内壁之间的接触点的数量有限；因此，易发生接触不良或接触电阻过大。

而在本发明中，首先，金属导电网优选铜网，其采用网状设置，再加上呈圈状的导电弹簧24设置，使得导电套51落到第一网体233内时，在弹力的作用下，使得第一网体233能够紧紧包裹住导电套51，使得接触点的数量显著增大；因此，能有效降低发生接触不良或接触电阻过大的情况。

其次，可通过输送机构30先输送清洗液经过通孔至绝缘槽21的内部，对其内的导电套51的外壁进行清洗，从而有效降低接触不良的发生。

最后，可通过输送机构30先输送导电流体经过通孔至绝缘槽21的内部，导电流体的填充能够进一步提高导电套51与金属导电网之间的电连接，从而进一步降低发生接触不良或减小接触电阻，提高电连接效果。

实施例5

基于实施例4，如图1、4所示，所述输送机构30包括竖管31、第一电磁阀32、导电流体输送支路、清洗支路，所述竖管31的上端与通孔连通，所述竖管31的下端与第一电磁阀32的首端连通；所述导电流体输送支路包括第二电磁阀33、潜污泵34，所述第二电磁阀33的一端与第一电磁阀32的尾端连通，所述第二电磁阀33的另一端与潜污泵34的一端连通；所述清洗支路包括第三电磁阀35、离心泵36，所述第三电磁阀35的一端与第一电磁阀32的尾端连通，所述第三电磁阀35的另一端与离心泵36的一端连通。

首先，清洗支路可设置成三条并列设置，一条清洗支路连接水源（如自来水），自来水可被输送到绝缘槽21的内部，对导电套51的表面进行冲洗。当清洗完毕之后，污水可通过一条清洗支路来排出。最后一条清洗支路可外接热风源，热风可被输送到绝缘槽21的内部，对导电套51的表面进行吹干。其中，用于清洗的清洗液包括但不限于水。

其次，导电流体输送支路可设置成两条并列设置，一条导电流体输送支路可将导电流体输送绝缘槽21的内部，对导电套51、第一网体233、导电弹簧24之间的缝隙进行填充，从而提高导电效果。当充电完毕之后，另一条导电流体输送支路可将绝缘槽21内部的导电流体排出。

实施例6

充电过程中，尤其是在接头处易产生大量的热，为避免过热带来的安全隐患；所述绝缘槽21的外侧还设置有冷却水腔25，所述冷却水腔25的下部连接有进水管，所述冷却水腔25的上部连接有出水管。

冷却水通过进水管进入到冷却水腔25，冷却水腔25附近的区域发生热交换，冷却水腔25内的水从出水管处排出。

实施例7

基于实施例5，当救援无人机10需要充电时，先降落至充电地坪20处的绝缘槽21的上方，通过调整救援无人机10的旋翼转速、转向使得竖杆12下端的球连接组件落到绝缘槽21的内部，救援无人机10的旋翼停止旋转；

所述救援无人机10最外围的四个旋翼分别标记为位于救援无人机10左侧的两个左侧旋翼和位于救援无人机10右侧的两个右侧旋翼，

当所述竖杆12下端的球连接组件落在绝缘槽21内时，进行清洗作业，过程如下：

关闭第二电磁阀33，打开第三电磁阀35和第一电磁阀32，所述离心泵36的另一端外接自来水源，自来水充满绝缘槽21；左侧旋翼和右侧旋翼的转速以及转向按照周期T进行变化，左侧旋翼与右侧旋翼之间的转速差为ΔV；

在一个周期T范围内，在前T/2内，左侧旋翼和右侧旋翼均按照顺时针进行旋转；在后T/2内，左侧旋翼和右侧旋翼均按照逆时针进行旋转；

在T/4内，ΔV先在t₂内等于0，然后ΔV在t₁内按照先线性增大再线性减小或先线性减小再线性增大的规律变化，最后，ΔV在t₃内等于0；t₁+t₂+t₃=T/4。如在本实施例中，先在t₂（如2s）内ΔV=0；其次，ΔV在第一个t₁（如10s）内按照先线性增大再线性减小的变化；然后，在t₃（如2s）内ΔV=0；如此完成T/4，以T/4为一个阶段循环直至完成整个T周期。

首先，由于在对绝缘槽21内部的导电套51进行清洗时，如果导电套51静置不动的话，清洗效率不高，清洗时间较长。

另外，现有普通的无人机，如果只有四个旋翼，四个旋翼旋转所产生的扭矩便可相互抵消。而当无人机的四个旋翼具有相同的转速时，由于产生的上升合力正好与自身重力相等；并且因为旋翼转速大小相同、前后端和左右端转速方向相反，从而使得无人机总扭矩为零，得以静止在空中，实现悬停状态。

在本实施例中，通过控制并调整救援无人机10的旋翼转速、转向使得竖杆12下端的球连接组件落到绝缘槽21的内部，由于左侧旋翼和右侧旋翼的旋转方向、之间的转速差等都不断的发送变化，也就导致产生的上升合力与自身重力之间产生不断波动的合力，该合力再配合导电弹簧24的存在，使得导电套51在绝缘槽21的内部能上下“振动”，无法也就可以加快清洗速率。

《清洗标准试验》

首先，在导电套51表面涂抹一层厚度为0.5cm的粘土，晒2天后，将其落到绝缘槽21的内部，按照指定工艺控制救援无人机10，通入自来水对绝缘槽21内的导电套51表面进行清洗，直至排出的水清澈为止，记录清洗时间。

试验A：当按照图5所示的工艺来控制救援无人机10，最终的清洗时间平均为70s。

试验B：当救援无人机10的旋翼一直不动，最终的清洗时间最少需要574s。

试验C：当按照图6所示的工艺来控制救援无人机10，最终的清洗时间平均为392s。其中，在图6中，ΔV在t₁内始终不变，其余与图5相同。

试验D：当按照图7所示的工艺来控制救援无人机10，最终的清洗时间平均为364s。其中，在图7中，ΔV在t₁内始终不变，其余与图5相同。图7中的ΔV是图6中的ΔV的一半。

试验E：当按照图8所示的工艺来控制救援无人机10，发现ΔV在每隔T/4的时间节点处时，ΔV的波动很大，无法呈现图8中的线性变化，而是波形。最终的清洗时间平均为84s。但是，发现导电套51表面存在少量痕迹较重的划痕。其中，在图8中，t₁=T/4；不存在t₂、t₃。

试验F：当按照图9所示的工艺来控制救援无人机10，最终的清洗时间平均为224s。其中，在图9中，ΔV在t₁内呈线性增大（减小），其余与图5相同。

对比试验A~F可知，只有在一定时间段（t₁）内，ΔV呈先线性增大再线性减小或先线性减小再线性增大的规律变化，然后在前后两段时间（t₂、t₃）内右短暂的缓冲，如此，最终的清洗效率达到最优。如果没有t₂、t₃的缓冲，虽然清洗效率也高，但是会带来短时间内合力剧烈变化，导致导电套51表面会产生损伤。

实施例8

所述潜污泵34的另一端连通有用来存储导电流体的导电流体存储箱，所述导电流体由石墨烯、石墨、1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐、水按照质量比为100:100:(22~37):65的比例混合制成，混合时，先将1,3-二甲基咪唑硫酸甲酯盐溶于水制成离子液体，再将离子液体与石墨烯、石墨搅拌均匀即得导电流体。其中，当石墨烯、石墨、1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐、水按照质量比为100:100:22:65的比例混合，所制备的导电流体标记为流体1。其中，石墨烯和石墨的粒径均小于63μm。

对比例1

将石墨烯、石墨、1,3-二甲基咪唑硫酸甲酯盐、水按照质量比为100:100:22:65的比例混合，所制备的导电流体标记为流体2。其中，石墨烯和石墨的粒径均小于63μm。

对比例2

将石墨烯、石墨、1,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、水按照质量比为100:100:22:65的比例混合，所制备的导电流体标记为流体3。其中，石墨烯和石墨的粒径均小于63μm。

对比例3

将石墨烯、石墨、1,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐、水按照质量比为100:100:22:65的比例混合，所制备的导电流体标记为流体4。其中，石墨烯和石墨的粒径均小于63μm。

对比例4

将石墨烯、石墨、1,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐、水按照质量比为100:100:22:65的比例混合，所制备的导电流体标记为流体5。其中，石墨烯和石墨的粒径均小于63μm。1,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐不溶于水，直接将4种原料混合。

对比例5

将石墨烯、石墨、1,3-二甲基咪唑六氟锑酸盐、水按照质量比为100:100:22:65的比例混合，所制备的导电流体标记为流体6。其中，石墨烯和石墨的粒径均小于63μm。1,3-二甲基咪唑六氟锑酸盐不溶于水，直接将4种原料混合。

《导电流体稳定性表征试验》

步骤一、将导电流体在漏斗中放置0天（现做的），使用吸管从漏斗内1/3液面处（吸管插入漏斗内导电流体的液面后，吸管的下端与液面之间的距离等于漏斗内导电流体的最大高度的1/3）处抽取一部分上层导电流体，将该上层导电流体采用《树脂法》测量其导电性能，具体方法为：采用水性羟基丙烯酸树脂与上层导电流体按照质量比1:1的质量比混合，然后在绝缘板上涂覆有一层涂层，涂层干燥后得到长30cm、宽10cm、厚0.2cm的干燥涂层，在温度为20±1℃的环境下，用数字万用表测量干燥涂层的电阻，计算得到电阻率1。同理，按照上述方法，取下层导电流体，将该下层导电流体采用《树脂法》测量其导电性能，得到电阻率2。计算电阻差率，电阻差率=电阻率1-电阻率2。其中，水性羟基丙烯酸树脂可选济南百特新材料有限公司的快干型水性羟基丙烯酸树脂。

步骤二、将导电流体在漏斗中放置30天，参考步骤一的方法取上层导电流体、下层导电流体，然后分别按照《树脂法》测量其导电性能，得到对应的电阻差率。

当导电流体分别为流体1~6时，测得其对应的电阻差率见表1：

表1

流体1

流体2

流体3

流体4

流体5

流体6

放置0天

1.7×10<sup>-6</sup>

2.3×10<sup>-6</sup>

5.5×10<sup>-6</sup>

1.9×10<sup>-6</sup>

7.2×10<sup>-5</sup>

3.3×10<sup>-5</sup>

放置30天

1.9×10<sup>-6</sup>

6.2×10<sup>-6</sup>

19.1×10<sup>-6</sup>

9.5×10<sup>-6</sup>

39.7×10<sup>-5</sup>

50.6×10<sup>-5</sup>

在表1中，流体1放置0天，其电阻差率为1.7×10^-6Ω·m。通过分析流体1放置30天与放置0天之间的电阻差率之差为0.2×10^-6Ω·m，也就说明，流体1放置0天与放置30天的电阻差率相差不大，说明本发明所制备的导电流体（流体1）的稳定性好，即使长时间放置，上下层之间的导电性能相差不大。而通过对比例1~5可知，仅仅更改离子液体的种类，最终的导电流体的稳定性明显变差，不利于储存。

在实施例8中，作为参照，将粒径小于63μm的铝粉采用《树脂法》测量其导电性能，最终得到其在放置0天时，电阻率2为1.4×10^-6Ω·m。这说明，本发明所制备的导电流体（流体1）的导电性能接近铝。

在实施例8中，所述导电流体由石墨烯、石墨、1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐、水按照质量比为100:100:x:65的比例混合制成，按照《导电流体稳定性表征试验》测量其放置0天的电阻差率；其中，x=5、10、15、20、22、25、30、35、37、40、45、50时，对应的电阻差率与x之间的曲线图见图10。

在图10中，当x=22、37时，对应的电阻差率为1.7×10^-6Ω·m，且在该范围内，电阻差率波动不大（不超过0.3×10^-6Ω·m）。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种森林火灾救援灭火装置，其特征在于包括：

监测站，根据森林的规模设置有若干个，监测站是能近距离观察火势情况的监控哨所；

所述监测站处派驻有多架救援无人机（10），在相邻两个监测站之间设置有用来给救援无人机（10）充电的充电站；

当救援无人机（10）空载时，救援无人机（10）按照制定的计划对固定区域进行实时巡查；

卫星，对指定范围内的森林的火情进行监测；

火情处理平台，用来接收火情报警信息；

森林消防中心，可以接收卫星实时发送监测数据，卫星以固定频率对覆盖区域的火情进行监测；

数据传输模块，用来传输数据；

当救援无人机（10）、火情处理平台、卫星中的任何一个发现火情后，通过数据传输模块将火情数据传输给森林消防中心；

森林消防中心根据火情数据结合获取的火情所在区域的气象数据、消防设备数据、消防人员数据制定灭火方案；同时，派遣救援无人机（10）携带消防物资、救援物资、灭火物资并将其抛投至指定地点。

2.根据权利要求1所述的一种森林火灾救援灭火装置，其特征在于：所述充电站的内部设置有用来给救援无人机（10）充电的充电地坪（20），所述救援无人机（10）的底部设置有起落架、远程摄像头（11）、传感器组（13）、电池，所述起落架包括四根排列成正方形结构的竖杆（12），所述竖杆（12）的下端设置有球连接组件，所述充电地坪（20）的表面设置有多个用来容纳球连接组件的绝缘槽（21），所述绝缘槽（21）的内部设置有用来与球连接组件电连接的电性连接结构；所述电性连接结构外接市电，所述竖杆（12）与电池电连接。

3.根据权利要求2所述的一种森林火灾救援灭火装置，其特征在于：所述竖杆（12）包括圆管状绝缘管体（122）、与绝缘管体（122）连接为一体的导电杆（121），所述导电杆（121）设置在绝缘管体（122）的下方，所述绝缘管体（122）的内部设置有用来电连接导电杆（121）与电池的导线；所述球连接组件包括设置在导电杆（121）下端的导电球（123）、套设在导电球（123）外部的导电套（51），所述导电球（123）与导电杆（121）的下端连接为一体；所述导电套（51）的内、外壁均横截面为优弧的球冠结构，所述导电套（51）的内壁与导电球（123）的外壁之间设置有缓冲导电腔，所述缓冲导电腔包括石墨烯与石墨填充层（52）和将石墨烯与石墨填充层（52）完全覆盖的润滑脂层（53），所述导电套（51）的上端连接有将润滑脂层（53）覆盖的密封环（54）。

4.根据权利要求3所述的一种森林火灾救援灭火装置，其特征在于：所述绝缘槽（21）包括半球状第一槽壳（223）、圆筒状第一筒体（222）、倒锥状第二筒体（221），所述第二筒体（221）的下端与第一筒体（222）的上端连通，所述第一筒体（222）的下端与第一槽壳（223）的槽口连通；所述电性连接结构包括金属导电网，所述金属导电网包括与第一槽壳（223）相适配的半球状第一网体（233）、与第一筒体（222）相适配的圆筒状第二网体（232）、与第二筒体（221）相连接的第三网体（231），所述金属导电网与绝缘槽（21）之间填充有多根弯曲成圈状的导电弹簧（24）；所述第一槽壳（223）的槽底设置有通孔，所述通孔处外接有用来输送导电流体与清洗液的输送机构（30）。

5.根据权利要求4所述的一种森林火灾救援灭火装置，其特征在于：所述输送机构（30）包括竖管（31）、第一电磁阀（32）、导电流体输送支路、清洗支路，所述竖管（31）的上端与通孔连通，所述竖管（31）的下端与第一电磁阀（32）的首端连通；所述导电流体输送支路包括第二电磁阀（33）、潜污泵（34），所述第二电磁阀（33）的一端与第一电磁阀（32）的尾端连通，所述第二电磁阀（33）的另一端与潜污泵（34）的一端连通；所述清洗支路包括第三电磁阀（35）、离心泵（36），所述第三电磁阀（35）的一端与第一电磁阀（32）的尾端连通，所述第三电磁阀（35）的另一端与离心泵（36）的一端连通。

6.根据权利要求5所述的一种森林火灾救援灭火装置，其特征在于：所述潜污泵（34）的另一端连通有用来存储导电流体的导电流体存储箱，所述导电流体由石墨烯、石墨、1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐、水按照质量比为100:100:(22~37):65的比例混合制成，混合时，先将1,3-二甲基咪唑硫酸甲酯盐溶于水制成离子液体，再将离子液体与石墨烯、石墨搅拌均匀即得导电流体。

7.根据权利要求4所述的一种森林火灾救援灭火装置，其特征在于：所述绝缘槽（21）的外侧还设置有冷却水腔（25），所述冷却水腔（25）的下部连接有进水管，所述冷却水腔（25）的上部连接有出水管。

8.根据权利要求6所述的一种森林火灾救援灭火装置，其特征在于：当救援无人机（10）需要充电时，先降落至充电地坪（20）处的绝缘槽（21）的上方，通过调整救援无人机（10）的旋翼转速、转向使得竖杆（12）下端的球连接组件落到绝缘槽（21）的内部，救援无人机（10）的旋翼停止旋转；

所述救援无人机（10）最外围的四个旋翼分别标记为位于救援无人机（10）左侧的两个左侧旋翼和位于救援无人机（10）右侧的两个右侧旋翼，

当所述竖杆（12）下端的球连接组件落在绝缘槽（21）内时，进行清洗作业，过程如下：

关闭第二电磁阀（33），打开第三电磁阀（35）和第一电磁阀（32），所述离心泵（36）的另一端外接自来水源，自来水充满绝缘槽（21）；左侧旋翼和右侧旋翼的转速以及转向按照周期T进行变化，左侧旋翼与右侧旋翼之间的转速差为ΔV；

在一个周期T范围内，在前T/2内，左侧旋翼和右侧旋翼均按照顺时针进行旋转；在后T/2内，左侧旋翼和右侧旋翼均按照逆时针进行旋转；

在T/4内，ΔV先在t₂内等于0，然后ΔV在t₁内按照先线性增大再线性减小或先线性减小再线性增大的规律变化，最后，ΔV在t₃内等于0；t₁+t₂+t₃=T/4。

9.根据权利要求2所述的一种森林火灾救援灭火装置，其特征在于：所述传感器组（13）包括热成像仪、风速传感器、风向传感器。

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