CN115743547A - 灭火系统、消防无人机及其灭火方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开一种灭火系统、消防无人机及其灭火方法，所述灭火系统包括灭火单元及图传控制单元，所述灭火单元包括配合设置的破窗灭火组件及低温灭火组件；所述图传控制单元用于选定目标火源进而控制灭火单元针对选定的目标火源执行指定的灭火作业指令；所述灭火作业指令包括发射破窗灭火弹及/或喷射低温灭火剂。本申请提供由两种灭火组件构成的灭火单元，并设置可精确选定及传输目标火源的图传控制单元，便于根据火灾现场实况，精准确认目标火源并灵活选择适当有效的灭火作业模式，灭火作业精准度高，灭火效果更佳。

Description

灭火系统、消防无人机及其灭火方法

技术领域

本申请实施例涉及消防技术领域，尤其涉及一种灭火系统、消防无人机及其灭火方法。

背景技术

随着经济社会的不断发展，高层建筑越来越多，200m以上的高层建筑在一二线城市数量猛增。伴随着高楼的建起，高层建筑的消防灭火问题也越来越突出。现有消防车的灭火高度大多只能达到120米以内，再高的话消防车无法抵达对应的高度，高层灭火就成了一个棘手的问题。此外，高层建筑往往坐落在城市中心，城市道路资源的掣肘，严重影响消防响应时间。

近年来，随着无人驾驶技术的发展，已开始尝试将无人机应用到消防领域。目前市面上存在的消防无人机大都是小型的消防无人机，搭载的灭火单元单一，无法灵活应对不同状况的火灾险情。同时，消防无人机在进行灭火作业时需要瞄准火源，现在消防无人机的瞄准方向通常由地面工作人员根据目视结果及工作经验进行判断与控制，不仅对工作人员要求非常高，也容易产生偏差，导致灭火效果不理想。如何根据现场火情，精准瞄准火源，并采用合适的灭火单元完成灭火作业，亟待解决。

发明内容

本申请实施例提供一种灭火系统、消防无人机及其灭火方法，以使消防无人机可快速精准确定目标火源并根据目标火源的实际情况灵活控制不同的灭火组件执行灭火任务。

第一方面，本申请实施例公开了一种灭火系统，应用于消防无人机，所述灭火系统包括：

灭火单元，用于执行灭火作业指令；以及

图传控制单元，与所述灭火单元通信连接；

所述灭火单元包括配合设置的破窗灭火组件及低温灭火组件；所述灭火作业指令包括执行破窗灭火作业任务及/或执行低温灭火作业任务。

在一些可能的实施方式中，所述破窗灭火组件包括：

破窗灭火弹，存储有灭火剂；以及

发射器，至少所述破窗灭火弹的尾部设置于发射器内部。

在一些可能的实施方式中，所述破窗灭火弹包括灭火弹本体，所述灭火剂存储于灭火弹本体的内腔，所述灭火弹本体的侧壁上开设有供灭火剂喷出的喷孔。

在一些可能的实施方式中，所述灭火弹本体内设置有用以控制灭火剂喷出的灭火弹控制芯片。

在一些可能的实施方式中，所述灭火弹控制芯片设置有：

倒计时模块，预设有灭火剂喷出作业的倒数时间并进行倒数计时；以及

喷出启动模块，在倒数计时到达预设的倒数时间时执行灭火剂喷出作业。

在一些可能的实施方式中，所述灭火弹本体的尾端设置有尾翼，所述破窗灭火弹通过尾翼卡簧固定于发射器内部。

在一些可能的实施方式中，所述发射器设置有多个弹体容置腔。

在一些可能的实施方式中，所述低温灭火组件包括：

液态空气罐，设置有液态空气容置腔；

干粉罐，设置有干粉容置腔；

混合器，设置有入口与所述液态空气容置腔及所述干粉容置腔相连通的混合腔；以及

喷射管，连通所述混合腔的出口。

在一些可能的实施方式中，所述液态空气罐与所述混合器之间设置有第一止通电磁阀；及/或，所述干粉罐与所述混合器之间设置有第二止通电磁阀；及/或，所述混合器与所述喷射管之间设置有第三止通电磁阀。

在一些可能的实施方式中，所述低温灭火组件还包括喷射控制板，所述第一止通电磁阀、第二止通电磁阀及/或第三止通电磁阀与所述喷射控制板连接。

在一些可能的实施方式中，所述喷射管设置有伸缩机构及/或角度调节机构。

在一些可能的实施方式中，所述图传控制单元包括：

空中控制模块，设置于所述消防无人机上；所述灭火单元与所述空中控制模块通信连接；

现场图像获取模块，设置于所述消防无人机上，与所述空中控制模块通信连接；

地面控制模块，设置于所述地面站上；所述地面控制模块与所述空中控制模块无线通信连接；

现场图像显示模块，设置于所述地面站上，与所述地面控制模块通信连接；

目标火源选定模块，设置于所述地面站上，与所述地面控制模块通信连接；以及

视觉识别模块，设置于所述消防无人机上，与所述空中控制模块通信连接。

在一些可能的实施方式中，所述目标火源选定模块包括：

选定操作子模块，用于向所述地面控制模块输入操作指令；以及

选定显示子模块，用于于所述现场图像显示模块中示出经选定操作子模块选定的结果。

在一些可能的实施方式中，所述现场图像显示模块为触控屏，所述触控屏同时构成所述选定操作子模块；或者，所述选定操作子模块为可向地面控制模块输入操作指令的操作件。

在一些可能的实施方式中，所述图传灭火控制系统还包括设置于消防无人机上的空中瞄准模块。

在一些可能的实施方式中，所述空中瞄准模块包括与空中控制模块通信连接的激光雷达及/或毫米波雷达。

在一些可能的实施方式中，所述空中瞄准模块包括与空中控制模块通信连接的灭火调整组件。

在一些可能的实施方式中，所述图传灭火控制系统还包括设置于地面站上辅助瞄准模块。

二方面，本申请实施例公开了一种消防无人机，所述消防无人机采用如上任一项所述的灭火系统。

第三方面，本申请实施例公开了一种灭火方法，应用于消防无人机，所述消防无人机为如上所述的消防无人机，所述灭火方法包括如下步骤：

获取实时火灾现场视频图像；

于火灾现场视频图像中选定目标火源；

获取目标火源所处位置信息；

控制消防无人机到达灭火作业工位；

控制灭火单元瞄准目标火源；

控制灭火单元朝向目标火源执行灭火作业任务；

其中，所述控制灭火单元朝向目标火源执行灭火作业任务包括：

控制灭火单元朝向目标火源执行低温灭火作业任务；及/或

控制灭火单元朝向目标火源执行破窗灭火作业任务。

在一些可能的实施方式中，所述获取目标火源所处位置信息的步骤包括：提取选定的目标火源于火灾现场视频图像当前帧中的数据，并计算出目标火源于下一帧中的数据。

在一些可能的实施方式中，所述控制灭火单元朝向目标火源执行低温灭火作业任务的步骤包括：

所述第一止通电磁阀打开，释放液态空气；

所述第二止通电磁阀打开，释放干粉灭火剂；

所述液态空气及干粉灭火剂进入混合器，形成低温灭火剂；

所述第三止通电磁阀打开，所述低温灭火剂经液态空气汽化的高压获得动力，沿喷射管喷射而出。

在一些可能的实施方式中，所述控制灭火单元朝向目标火源执行低温灭火作业任务的步骤还包括：

所述喷射管伸缩至设定长度；及/或

所述喷射管旋转至设定角度。

在一些可能的实施方式中，所述控制灭火单元朝向目标火源执行破窗灭火作业任务的步骤包括：

所述发射器启动并推动破窗灭火弹发射；

所述灭火弹控制芯片按预设的倒数时间进行倒数计时；

所述破窗灭火弹击破窗户或撞击阻挡物；

所述灭火弹控制芯片在倒数计时到达预设的倒数时间时，控制所述灭火剂从喷孔中缓释喷出。

本申请的有益效果是：

本申请实施例通过配合设置灭火单元及图传控制单元；并设置破窗灭火组件及低温灭火组件两种不同的灭火单元，当火灾现场有室内火源且有窗户或其他阻挡物阻挡灭火救援时，可先采用破窗灭火组件朝向目标火源区域发射破窗灭火弹，以击破窗户或破坏阻挡物，进而打开灭火通道；同时，于破窗灭火弹内设置干粉灭火剂，并控制破窗灭火弹在落地后指定时间内缓释释放干粉灭火剂，使干粉灭火剂雾化并迅速弥散覆盖火源，进而初步压制火情；当火灾现场目标火源无阻挡或阻挡已被解除时，可控制所述低温灭火组件朝向目标火源喷射液态空气与干粉灭火剂混合的低温灭火剂实现全面灭火，灭火剂喷射动力强，安全有效；通过设置与所述灭火单元通信连接的图传控制单元，利用图传控制单元实现对目标火源的快速有效指定，进而实现灭火单元对目标火源的自动精确识别与瞄准，使所述消防无人机可高效迅速精准的执行适当的灭火作业。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例的消防无人机的结构示意图。

图2是本申请灭火系统第一种实施例的框架结构示意图。

图3是本申请灭火系统第二种实施例的框架结构示意图。

图4是本申请灭火系统第三种实施例的框架结构示意图。

图5是本申请灭火系统第四种实施例的框架结构示意图。

100-灭火单元；101-中央控制板；200-图传控制单元；300-无人机主体；301-起落架；

10-破窗灭火组件；11-破窗灭火弹；111-灭火弹控制芯片；12-发射器；

20-低温灭火组件；21-液态空气罐；22-干粉罐；23-混合器；24-喷射管；251-第一止通电磁阀；252-第二止通电磁阀；253-第三止通电磁阀；26-喷射控制板；271-伸缩机构；272-角度调节机构；280-罐体安装座；

31-空中控制模块；311-飞行控制器；312-挂载控制器；32-现场图像获取模块；321-云台相机；322-云台组件；33-地面控制模块；331-地面控制器；34-现场图像显示模块；35-目标火源选定模块；36-视觉识别模块；37-通信模块；371-飞行通信子模块；372-挂载通信子模块；381-激光雷达；382-毫米波雷达；383-灭火调整组件。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本申请实施例中的附图，通过实施方式详细地描述本申请的技术方案。显然，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是：在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件；在本申请的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；在本申请的描述中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序等。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，或活动连接，也可以是可拆卸地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通等。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

参考图1-图5，本申请实施例提供一种灭火系统，应用于消防无人机，所述灭火系统包括灭火单元100及图传控制单元200。所述图传控制单元200与灭火单元100通信连接，所述灭火单元100设置于无人机主体300上，用于执行灭火作业，所述图传控制单元200配合设置于地面站和无人机主体300上，用于选定目标火源、控制所述灭火单元100瞄准选定的目标火源并控制所述灭火单元100针对选定的目标火源执行指定的灭火作业指令。

所述灭火单元100包括配合设置的破窗灭火组件10及低温灭火组件20。所述灭火作业指令包括执行破窗灭火作业任务及/或执行低温灭火作业任务。

在一些可能的实施方式中，所述灭火单元100还包括中央控制板101，所述破窗灭火组件10及低温灭火组件20分别与中央控制板101通信连接。所述中央控制板101接收图传控制单元200的灭火作业指令并控制破窗灭火组件10及/或低温灭火组件20执行。

在一些可能的实施方式中，如图1所示，所述破窗灭火组件10包括破窗灭火弹11及发射器12。所述破窗灭火弹11内存储有灭火剂。在一些可能的实施方式中，所述灭火剂为超细干粉灭火剂。所述发射器12用于发射破窗灭火弹11，在具体实施时，至少所述破窗灭火弹11的尾部设置于发射器12内部。

具体地，在一些可能的实施方式中，所述破窗灭火弹11包括灭火弹本体，所述灭火剂存储于灭火弹本体的内腔，所述灭火弹本体的侧壁上开设有供灭火剂喷出的喷孔。

在一些可能的实施方式中，所述灭火弹本体的后端设置有推进剂。所述推进剂用于为破窗灭火弹11提供发射动能，以推动所述破窗灭火弹11发射飞行。

在一些可能的实施方式中，所述灭火弹本体上设置有用以控制灭火剂在指定时间喷出的灭火弹控制芯片111。在一种较佳的实施例中，所述灭火弹控制芯片111设置有倒计时模块及喷出启动模块。所述倒计时模块预设有灭火剂喷出作业的倒数时间，用于在执行灭火指令时进行灭火剂喷出的倒数计时。所述喷出启动模块用于在倒数计时到达预设的倒数时间时，执行灭火剂喷出作业，即控制所述灭火弹本体内的灭火剂从喷孔喷出。

在一些可能的实施方式中，所述灭火弹本体的尾端设置有尾翼，所述破窗灭火弹11通过尾翼卡簧固定于发射器12内部。

在一些可能的实施方式中，所述发射器12设置有弹体容置腔，至少所述破窗灭火弹11的尾部固定于弹体容置腔内。在其中的一些实施例中，所述发射器12可同时构成破窗灭火弹11的固定及支撑件，所述弹体容置腔可同时构成破窗灭火弹11的发射通道。在另一些实施例中，仅所述破窗灭火弹11的尾部固定于弹体容置腔内，而所述破窗灭火弹11的前部或中部则置于另设的支撑件上。

在一些可能的实施方式中，所述发射器12设置有多个弹体容置腔，用于同时容置多枚所述破窗灭火弹11，以增强所述灭火单元100的灭火性能。

请参考图1、图5，所述低温灭火组件20包括相连通的液态空气罐21、干粉罐22、混合器23及喷射管24。

具体地，所述液态空气罐21设置有液态空气容置腔，所述液态空气容置腔用于容置高度压缩的液态空气。在其中的一些实施例中，所述液态空气罐21内的液态空气是预存的且可再次添加的，即当所述液态空气罐21内的液态空气使用完后，置换新的存储有液态空气的液态空气罐21，或者，重新向原液态空气罐21内输入新的液态空气。

所述干粉罐22设置有干粉容置腔，所述干粉容置腔用于容置干粉灭火剂。作为一种较佳的实施例，所述干粉灭火剂为超细干粉灭火剂。在其中的一些实施例中，所述干粉罐22内的干粉灭火剂是预存的且可再次添加的，即当所述干粉罐22内的干粉灭火剂使用完后，置换新的存储有干粉灭火剂的干粉罐22，或者，重新向原干粉罐22内输入干粉灭火剂。

通过将所述液态空气罐21内的液态空气及干粉罐22内的干粉灭火剂设置为预存且可再次添加的，可实现液态空气罐21和干粉罐22的重复利用；当火情紧急需要重复使用同一架无人机主体300时，可直接向罐内添加相应的原料而无需拆装更换罐体，有效节约时间，提升灭火效率。同时，可重复利用的液态空气罐21和干粉罐22，更节能环保。可以理解地，在具体实施时，也可直接通过更换所述液态空气罐21及/或干粉罐22来实现低温灭火剂原料的补给。

所述混合器23设置有混合腔，用于将所述液态空气与干粉灭火剂混合形成低温灭火剂。具体地，所述混合腔设置有相连通的入口及出口，所述液态空气容置腔及干粉容置腔与混合腔的入口相连通，通过控制所述液态空气及干粉灭火剂通过混合腔的入口进入混合腔内，使所述液态空气与干粉灭火剂于混合腔内充分混合进而形成低温灭火剂，并在需要时通过混合腔的出口送出。

所述喷射管24连通混合腔的出口，用于将混合形成的所述低温灭火剂喷射出。

在一些可能的实施方式中，所述液态空气罐21与混合器23之间设置有第一止通电磁阀251；及/或，所述干粉罐22与混合器23之间设置有第二止通电磁阀252；及/或，所述混合器23与喷射管24之间设置有第三止通电磁阀253。作为一种较佳的实施例，所述液态空气罐21、干粉罐22与混合器23之间，以及混合器23与喷射管24之间分别通过第一止通电磁阀251、第二止通电磁阀252及第三止通电磁阀253控制相互间的通断。常规状态下，所述第一止通电磁阀251、第二止通电磁阀252及第三止通电磁阀253均处于常闭状态。

在一些可能的实施方式中，所述低温灭火组件20还包括喷射控制板26，所述第一止通电磁阀251、第二止通电磁阀252及第三止通电磁阀253均与所述喷射控制板26连接，所述喷射控制板26控制第一止通电磁阀251、第二止通电磁阀252及第三止通电磁阀253的通断。

在一些可能的实施方式中，所述喷射管24设置有伸缩机构271及/或角度调节机构272。所述伸缩机构271及/或角度调节机构272与所述喷射控制板26连接。

具体地，在一些可能的实施方式中，所述喷射管24包括至少两个相互套接的套管，所述伸缩机构271包括可驱动相应套管伸出或缩回的伸缩驱动组件。如图2、图4所示的实施例中，所述喷射管24包括相互套接的第一套管及第二套管，所述第一套管的外径与所述第二套管的内径相吻合，所述第一套管套接于所述第二套管内，且所述第一套管的远离于所述混合器23的一端可相对于所述第二套管伸出或缩回。所述伸缩驱动组件与所述喷射控制板26连接，以在接收到所述喷射控制板26的伸缩指令时控制所述第一套管于第二套管内按设定长度伸出或缩回，进而使所述喷射管24的喷射口可近距离对准目标火源。在具体实施时，所述伸缩驱动组件可以为任意一种能实现套管之间往复运动的驱动结构，如气缸驱动结构、齿轮驱动结构、导轨驱动结构等。可以理解的，作为另一种实施例，所述第一套管的内径可与所述第二套管的外径相吻合，以使所述第一套管套接于所述第二套管的外部，进而使所述第一套管于第二套管的外部伸出或缩回。作为本申请的又一种实施例，所述套管的数量还可以设置为三个甚至更多，多个所述套管的伸缩方式与上述实施例所列的伸缩方式相同或类似。

在一些可能的实施方式中，所述角度调节机构272包括可驱动所述喷射管24旋转设定角度的万向调节组件。所述角度调节机构272与所述喷射控制板26连接，以在接收到所述喷射控制板26的角度调节指令时控制所述喷射管24旋转设定角度，进而使所述喷射管24的喷射口可实时对准目标火源。所述设定角度指根据现场火情实时计算得到的旋转角度。

将所述喷射管24设置呈可伸长或缩短的伸缩喷射管，并通过所述喷射控制板26实现智能控制，使用时可根据灭火需求实时控制喷射管24的喷射口与目标火源的距离，灭火效率更高，效果更佳。同时，通过设置所述角度调节机构272，并通过所述喷射控制板26实现智能控制，无需调整无人机主体300的角度，即可根据现场火情实时控制所述喷射管24旋转设定角度，以使喷射管24的喷射口即时对准目标火源，充分模拟人工灭火，进行更有针对性地进行全面灭火作业，更智能，更高效，灭火效果更佳。

在一些可能的实施方式中，所述液态空气罐21、干粉罐22与混合器23之间通过管路连接。作为一种较佳的实施方式，所述管路的各连接接头处设置有密封圈。

在具体实施时，所述液态空气罐21、干粉罐22及混合腔的容量、管路中各管道的长短及粗细、喷射管24的长短及粗细、低温灭火剂的喷射量及喷射速率等均可根据无人机主体300的载重设计及实际灭火需求进行合理配置。

在一些可能的实施方式中，所述破窗灭火组件10及低温灭火组件20相邻设置，且所述破窗灭火弹11及喷射管24相互错开，以使所述破窗灭火组件10与低温灭火组件20的设置位置相对集中又互不影响。

在一些可能的实施方式中，所述灭火单元100固定于无人机主体300的底部。如图1所示，所述无人机主体300的底部具有两个间隔设置的起落架301，所述破窗灭火组件10及低温灭火组件20均固定于无人机主体300的底部，且位于两起落架301之间。

所述破窗灭火组件10及低温灭火组件20于前后方向上相邻设置，且所述破窗灭火弹11及喷射管24在上下方向上错开。可以理解的，本申请所述的方位以无人机主体300的机身朝向为基准，所述无人机主体300的机头方向为前方，所述无人机主体300的机尾方向为后方，所述无人机主体300的顶端方向为上方，所述无人机主体300的底部方向为下方。作为其中的一种实施方式，如图1所示，所述破窗灭火组件10及低温灭火组件20于前后方向上间隔一定距离相邻设置于无人机主体300的底部，且所述破窗灭火弹11及喷射管24于上下方向上错开一定距离，以使所述破窗灭火组件10与低温灭火组件20的设置位置相对集中又互不影响。通过将所述破窗灭火组件10及低温灭火组件20设置于无人机主体300的同一区域，且相互间错开一定安全距离，一方面集中设置的灭火单元100可更精准瞄准同一目标火源，另一方面集中设置的灭火单元100更便于对同一目标火源进行集中灭火作业。作为一种较佳的实施例，所述破窗灭火组件10位于低温灭火组件20的前方。

在一些可能的实施方式中，所述破窗灭火组件10通过卡箍固定于无人机主体300的底部。所述卡箍可采用任意一种能实现可拆卸安装的卡箍结构。通过将所述卡箍采用可拆卸安装的结构，便于所述破窗灭火组件10的更换。

在一些可能的实施方式中，所述低温灭火组件20还包括罐体安装座280，所述液态空气罐21及/或干粉罐22固定于罐体安装座280上。请参考图1，作为一种较佳的实施例，所述罐体安装座280于上下方向上纵向设置有两个罐体安装腔，所述液态空气罐21及干粉罐22固定于罐体安装座280的罐体安装腔内；作为一种较佳实施例，所述液态空气罐21及干粉罐22的外轮廓相同，两个所述罐体安装腔的内轮廓也相同。将两个所述罐体安装腔于上下方向上纵向设置，便于所述液态空气罐21及干粉罐22的安装，同时也更利于所述无人机主体300飞行中的平衡控制。当然，在另一些可能的实施方式中，两个所述罐体安装腔也可于左右方向上横向设置。

在一些可能的实施方式中，所述液态空气罐21及/或干粉罐22通过快拆卡扣固定于罐体安装座280上。通过采用快拆卡扣固定所述液态空气罐21及/或干粉罐22，便于所述液态空气罐21及/或干粉罐22的快速安装与替换。

在一些可能的实施方式中，所述无人机主体300的底部设置有挂载安装件，所述罐体安装座280的顶端固定于挂载安装件上。

本申请的灭火单元100提供破窗灭火组件10及低温灭火组件20两种不同结构的灭火单元100，可配合形成多种灭火作业模式，如：单独使用破窗灭火组件10执行灭火作业；单独使用低温灭火组件20执行灭火作业；先使用破窗灭火组件10执行灭火作业，再使用低温灭火组件20执行灭火作业；先使用低温灭火组件20执行灭火作业，再使用破窗灭火组件10执行灭火作业；同时使用破窗灭火组件10及低温灭火组件20执行灭火作业；先使用低温灭火组件20执行灭火作业，再使用破窗灭火组件10执行灭火作业，随后再使用低温灭火组件20执行灭火作业，等等。可根据现场实际情况及灭火需求进行控制。

请参考图2-图4，在一些可能的实施方式中，所述图传灭火控制系统包括空中控制模块31、现场图像获取模块32、地面控制模块33、现场图像显示模块34、目标火源选定模块35及视觉识别模块36。

所述空中控制模块31设置于所述无人机主体300上，用于实现所述无人机主体300的飞行控制及数据传输。所述空中控制模块31与所述现场图像获取模块32及灭火单元100通信连接，所述空中控制模块31实时获取所述现场图像获取模块32拍摄的火灾现场视频图像，并根据所述火灾现场视频图像确定目标火源进而控制所述灭火单元100执行灭火作业任务。

在一些可能的实施方式中，所述空中控制模块31设置有飞行控制器311，所述灭火单元100与所述飞行控制器311通信连接，并受所述飞行控制器311控制。

在另一些可能的实施方式中，所述空中控制模块31包括相互独立的飞行控制器311及挂载控制器312，所述灭火单元100与所述挂载控制器312通信连接，所述挂载控制器312主要负责各挂载的控制及数据传输，所述飞行控制器311则负责飞行控制及飞行相关的数据传输。

在一些可能的实施方式中，所述图传灭火控制系统还包括通信模块37，所述空中控制模块31通过所述通信模块37与地面站无线通信连接。

在一些可能的实施方式中，所述飞行控制器311及挂载控制器312通过所述通信模块37与地面站无线通信连接。

在一些可能的实施方式中，所述通信模块37包括相互独立的飞行通信子模块371及挂载通信子模块372；所述飞行控制器311通过飞行通信子模块371与地面站无线通信连接；所述挂载控制器312通过挂载通信子模块372与地面站无线通信连接。

所述现场图像获取模块32设置于所述无人机主体300上，并与所述空中控制模块31通信连接。所述现场图像获取模块32用于获取火灾现场视频图像。在一些可能的实施方式中，所述现场图像获取模块32包括与空中控制模块31通信连接的云台相机321，以及与所述空中控制模块31通信连接的云台组件322，所述云台相机321固定于所述云台组件322上。所述空中控制模块31可控制所述云台组件322转动，进而带动所述云台相机321转动，使所述云台相机321正对指定区域。

所述地面控制模块33设置于所述地面站上，所述地面控制模块33与所述空中控制模块31无线通信连接，用于与所述空中控制模块31进行数据交互并向所述空中控制模块31下发控制指令。所述地面控制模块33可实时接收所述空中控制模块31获取的火灾现场视频图像，用于在选定目标火源的同时向所述空中控制模块31传输目标火源信息，并进而向所述空中控制模块31下发控制灭火单元100瞄准目标火源的指令，再进而向所述空中控制模块31下发控制灭火单元100朝向目标火源执行灭火作业的指令。在一些可能的实施方式中，所述地面控制模块33包括设置于地面站上的地面控制器331。

所述现场图像显示模块34设置于所述地面站上，所述现场图像显示模块34与所述地面控制模块33通信连接，用于实时显示所述现场图像获取模块32拍摄的火灾现场视频图像，并向操作人员展示以便于操作人员进行相关操作。

所述目标火源选定模块35设置于所述地面站上，所述目标火源选定模块35与所述地面控制模块33及现场图像显示模块34通信连接，用于根据所述现场图像显示模块34显示的火灾现场视频图像选定待执行灭火作业任务的目标火源。

在本申请的一些实施例中，所述目标火源选定模块35包括选定操作子模块及选定显示子模块。

所述选定操作子模块用于向地面控制模块33输入操作指令，以完成对目标火源的选择。在一些可能的实施方式中，所述现场图像显示模块34为触控显示屏，所述触控显示屏同时构成所述选定操作子模块，如：通过手指或触控笔于触控显示屏上框选或点击即可于显示的火灾现场视频图像中选定目标火源。在另一些可能的实施方式中，所述现场图像显示模块34也可为普通的显示屏，所述选定操作子模块还可以为可向地面控制模块33输入操作指令的操作件，所述操作件为鼠标、操纵杆及/或按键。如：当所述地面站通过操纵杆操控时，所述操纵杆被配置为通过操作操纵杆即可于现场图像显示模块34显示的火灾现场视频图像中选定目标火源，所述操纵杆即构成所述选定操作子模块。

所述选定显示子模块用于于所述现场图像显示模块34中示出选定操作子模块选定的目标火源结果，其表现形式为选定标记。在其中的一些实施例中，所述选定显示子模块表现为于现场图像显示模块34显示的火灾现场视频图像中以方形框、圆形框、三角形框等的形式框选出目标火源；在另一些实施例中，所述选定显示子模块也可表现为于现场图像显示模块34显示的火灾现场视频图像中以特定颜色点的方式点选出目标火源。

所述视觉识别模块36设置于所述无人机主体300上，所述视觉识别模块36与所述空中控制模块31通信连接。在其中的一些实施例中，所述视觉识别模块36为一嵌入有算法的与所述空中控制模块31通信连接的电路板。作为一种较佳的实施例，所述视觉识别模块36嵌入有视觉跟踪算法，所述视觉识别模块36通过所述视觉跟踪算法提取火灾现场视频图像当前帧中目标火源的数据，并计算出下一帧目标火源的数据，以实时确定目标火源区域，进而实现目标火源的跟踪。

在其中的一些实施例中，所述图传灭火控制系统还包括设置于无人机主体300上的空中瞄准模块。所述空中瞄准模块与空中控制模块31相连，所述空中控制模块31在接收到选定的目标火源信息后实现灭火单元100瞄准目标火源。

在其中的一些实施例中，所述空中瞄准模块包括与空中控制模块31通信连接的激光雷达381及/或毫米波雷达382。

具体地，所述激光雷达381用于实时获取并向空中控制模块31反馈目标火源区域的场景数据，以形成目标火源灭火检测平面，为所述无人机主体300自动驾驶灭火提供靶点。所述激光雷达381同时可根据目标火源区域的场景数据，生成目标偏航角度及距离数据。所述空中控制模块31可根据激光雷达381传输的目标所在位置航向角数据，控制无人机主体300偏航跟踪，同时结合毫米波雷达382数据进行避障，使所述无人机主体300可快速到达与目标火源相对应的灭火作业工位，且使所述无人机主体300机头可正对选定的目标火源，在保障飞行安全的同时达到对目标火源的预瞄准效果。

在其中的一些实施例中，所述空中瞄准模块进一步还包括与空中控制模块31通信连接的灭火调整组件383。所述灭火调整组件383可在空中控制模块31的指令下控制灭火单元100调整预设角度，以使灭火单元100可准确瞄准目标火源。

本申请的图传灭火控制系统通过配合设置的空中控制模块31、现场图像获取模块32、地面控制模块33、现场图像显示模块34、目标火源选定模块35及视觉识别模块36等组件，实现实时的火灾现场视频图像回传及实时的目标火源跟踪，并进而实现对目标火源的快速准确瞄准。所述图传灭火控制系统通过现场图像获取模块32获取火灾现场视频，通过目标火源选定模块35在现场图像显示模块34操作界面于实时回传的火灾现场视频中选定目标火源，同时，通过所述无人机主体300预设的图像算法和飞控算法控制无人机主体300移动，通过所述激光雷达381及毫米波雷达382实时回传与障碍物及目标火源的距离，使所述无人机主体300可迅速准确移动至目标火源相对应的灭火作业工位，并使所述灭火单元100瞄准目标火源，进而针对目标火源执行相应的灭火作业。

在本申请的一些实施例中，所述地面站还包括与地面控制模块33相连的辅助瞄准模块。所述空中瞄准模块在瞄准目标火源的同时将瞄准目标状况传输给地面控制模块33并以瞄准标识的方式于现场图像显示模块34展示的火灾现场视频图像中显示，所述辅助瞄准模块通过控制现场图像显示模块34上的瞄准标识移动以调整空中瞄准模块的瞄准目标。所述瞄准标识为十字准星标识、点状准星标识及/或者圆形准星标识。

基于此，本申请实施例同时还提供一种消防无人机，所述消防无人机采用本申请实施例所提供的灭火系统。

基于此，本申请实施例同时还提供一种灭火方法，所述灭火方法包括如下步骤：

获取火灾现场视频图像；

于火灾现场视频图像中选定目标火源；

获取目标火源所处位置信息；

控制消防无人机到达灭火作业工位；

控制灭火单元瞄准目标火源；

控制灭火单元朝向目标火源执行灭火作业任务；

其中，所述控制灭火单元朝向目标火源执行灭火作业任务包括：

控制灭火单元朝向目标火源执行低温灭火作业任务；及/或

控制灭火单元朝向目标火源执行破窗灭火作业任务。

所述获取目标火源所处位置信息的步骤包括：

提取选定的目标火源于火灾现场视频图像当前帧中的数据；

计算出目标火源于火灾现场视频图像下一帧中的数据。

所述控制灭火单元朝向目标火源执行低温灭火作业任务的步骤包括：

所述低温灭火组件得电；

所述第一止通电磁阀打开，释放液态空气；

所述第二止通电磁阀打开，释放干粉灭火剂；

所述液态空气及干粉灭火剂进入混合器，形成低温灭火剂；

所述第三止通电磁阀打开，所述低温灭火剂经液态空气汽化的高压获得动力，沿喷射管喷射而出。

所述控制灭火单元朝向目标火源执行低温灭火作业任务的步骤还包括：

控制所述喷射管伸缩至设定长度；及/或

控制所述喷射管旋转至设定角度。

所述控制灭火单元朝向目标火源执行破窗灭火作业任务的步骤包括：

控制所述破窗灭火组件得电；

所述发射器启动并推动破窗灭火弹发射；

所述灭火弹控制芯片按预设的倒数时间进行倒数计时；

所述破窗灭火弹击破窗户或撞击阻挡物；

所述灭火弹控制芯片在倒数计时到达预设的倒数时间时，控制所述灭火剂从喷孔中缓释喷出。

以下，结合具体的实施例，对本申请的灭火系统、消防无人机及其灭火方法的具体应用作进一步说明。

当需要采用本申请的消防无人机执行灭火任务时。通过所述地面站控制消防无人机到达火灾现场。

所述云台相机321实时拍摄火灾现场视频，所述挂载控制器312获取火灾现场视频图像后通过所述挂载通信子模块372传输给服务器200，所述地面控制器331获取火灾现场视频图像，进而于所述现场图像显示模块34中显示；通过所述目标火源选定模块35于火灾现场视频图像中通过框选的方式选定目标火源，所述地面控制器331获取选定的目标火源，将选定的目标火源信息传输给空中控制模块31，并向所述空中控制模块31下发执行目标跟踪指令；所述挂载控制器312获取目标跟踪指令后，向所述视觉识别模块36下发视觉识别指令，以获取目标火源所处位置信息进而确认框选的目标火源所在区域；所述视觉识别模块36生成目标区域数据，并将目标区域数据传输给挂载控制器312；所述挂载控制器312根据所述视觉识别模块36生成的目标区域数据，取得云台偏转角度数据，并通过云台组件322控制云台相机321转动，使所述云台相机321正对框选的目标火源；所述激光雷达381获取目标区域数据，生成目标识别平面和目标偏航角度传输给飞行控制器311；所述飞行控制器311根据激光雷达381传输的偏航角度数据和距离数据，控制所述无人机主体300偏航跟踪，同时结合所述毫米波雷达382数据进行避障，进而使得所述消防无人机的机头正对框选的目标火源，进而达到灭火预瞄准的效果；所述飞行控制器311同时控制消防无人机执行跟踪飞行，到达指定距离的灭火作业工位后悬停；进一步通过目标区域数据控制所述灭火调整组件383转动预设角度，进而实现所述灭火单元100对目标火源的精准瞄准；所述辅助瞄准模块以十字准星标识的方式于显示屏141中展示灭火单元100的瞄准状态，通过操作所述辅助瞄准模块适当调整十字准星标识的位置进而适当调整空中瞄准模块的瞄准目标；所述无人机主体300悬停，且所述灭火单元100准确瞄准目标火源后，所述地面控制器331向挂载控制器312发出灭火作业指令，所述挂载控制器312接收到灭火作业指令后，控制灭火单元100执行相应的灭火作业指令。

当需要控制所述灭火单元100朝向目标火源执行破窗灭火作业任务时，所述地面控制模块33向空中控制模块31下发执行破窗灭火作业任务指令；所述空中控制模块31接收到指令后，控制所述设备电源向破窗灭火组件10供电，所述推进剂被点燃，所述推进剂推动破窗灭火弹11发射飞行；同时，所述破窗灭火弹11内的灭火弹控制芯片111得电进入倒计时状态。所述破窗灭火弹11经由推进剂获得强大的动能，在击破窗户或撞击阻挡物后落地；当所述灭火弹控制芯片111倒计时到达指定时间后，所述灭火弹控制芯片111控制破窗灭火弹11内存储的灭火剂从喷孔中缓释喷出并使其雾化，雾化后的灭火剂迅速弥散覆盖火源，进而初步压制火情。

当需要控制所述灭火单元100朝向目标火源执行低温灭火作业任务时，所述地面控制模块33向空中控制模块31下发执行低温灭火作业任务指令。所述空中控制模块31接收到指令后，控制所述设备电源向低温灭火组件20供电并下发指令，所述喷射控制板26触发；所述喷射控制板26控制喷射管24伸缩至适合长度，同时，控制所述第一止通电磁阀251打开释放液态空气，控制所述第二止通电磁阀252打开释放干粉灭火剂，所述液态空气及干粉灭火剂经管路进入混合器23，形成低温灭火剂；所述喷射控制板同时控制第三止通电磁阀253打开，所述低温灭火剂经液态空气汽化的高压获得动力，沿喷射管24喷射而出，进行全面灭火。

本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本申请实施例所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (24)

1.一种灭火系统，应用于消防无人机，其特征在于，所述灭火系统包括：

灭火单元，用于执行灭火作业指令；以及

图传控制单元，与所述灭火单元通信连接；

所述灭火单元包括配合设置的破窗灭火组件及低温灭火组件；所述灭火作业指令包括执行破窗灭火作业任务及/或执行低温灭火作业任务。

2.如权利要求1所述的灭火系统，其特征在于，所述破窗灭火组件包括：

破窗灭火弹，存储有灭火剂；以及

发射器，至少所述破窗灭火弹的尾部设置于发射器内部。

3.如权利要求2所述的灭火系统，其特征在于，所述破窗灭火弹包括灭火弹本体，所述灭火剂存储于灭火弹本体的内腔，所述灭火弹本体的侧壁上开设有供灭火剂喷出的喷孔。

4.如权利要求3所述的灭火系统，其特征在于，所述灭火弹本体内设置有用以控制灭火剂喷出的灭火弹控制芯片。

5.如权利要求4所述的灭火系统，其特征在于，所述灭火弹控制芯片设置有：

倒计时模块，预设有灭火剂喷出作业的倒数时间并进行倒数计时；以及

喷出启动模块，在倒数计时到达预设的倒数时间时执行灭火剂喷出作业。

6.如权利要求3所述的灭火系统，其特征在于，所述灭火弹本体的尾端设置有尾翼，所述破窗灭火弹通过尾翼卡簧固定于发射器内部。

7.如权利要求2所述的灭火系统，其特征在于，所述发射器设置有多个弹体容置腔。

8.如权利要求1所述的灭火系统，其特征在于，所述低温灭火组件包括：

液态空气罐，设置有液态空气容置腔；

干粉罐，设置有干粉容置腔；

混合器，设置有入口与所述液态空气容置腔及所述干粉容置腔相连通的混合腔；以及

喷射管，连通所述混合腔的出口。

9.如权利要求8所述的灭火系统，其特征在于，所述液态空气罐与所述混合器之间设置有第一止通电磁阀；及/或，所述干粉罐与所述混合器之间设置有第二止通电磁阀；及/或，所述混合器与所述喷射管之间设置有第三止通电磁阀。

10.如权利要求9所述的灭火系统，其特征在于，所述低温灭火组件还包括喷射控制板，所述第一止通电磁阀、第二止通电磁阀及/或第三止通电磁阀与所述喷射控制板连接。

11.如权利要求10所述的灭火系统，其特征在于，所述喷射管设置有伸缩机构及/或角度调节机构。

12.如权利要求1-11中任一项所述的灭火系统，其特征在于，所述图传控制单元包括：

空中控制模块，设置于所述消防无人机上；所述灭火单元与所述空中控制模块通信连接；

现场图像获取模块，设置于所述消防无人机上，与所述空中控制模块通信连接；

地面控制模块，设置于所述地面站上；所述地面控制模块与所述空中控制模块无线通信连接；

现场图像显示模块，设置于所述地面站上，与所述地面控制模块通信连接；

目标火源选定模块，设置于所述地面站上，与所述地面控制模块通信连接；以及

视觉识别模块，设置于所述消防无人机上，与所述空中控制模块通信连接。

13.如权利要求12所述的灭火系统，其特征在于，所述目标火源选定模块包括：

选定操作子模块，用于向所述地面控制模块输入操作指令；以及

选定显示子模块，用于于所述现场图像显示模块中示出经选定操作子模块选定的结果。

14.如权利要求13所述的灭火系统，其特征在于，所述现场图像显示模块为触控屏，所述触控屏同时构成所述选定操作子模块；或者，所述选定操作子模块为可向地面控制模块输入操作指令的操作件。

15.如权利要求12所述的灭火系统，其特征在于，所述图传灭火控制系统还包括设置于消防无人机上的空中瞄准模块。

16.如权利要求15所述的灭火系统，其特征在于，所述空中瞄准模块包括与空中控制模块通信连接的激光雷达及/或毫米波雷达。

17.如权利要求15所述的灭火系统，其特征在于，所述空中瞄准模块包括与空中控制模块通信连接的灭火调整组件。

18.如权利要求12所述的灭火系统，其特征在于，所述图传灭火控制系统还包括设置于地面站上辅助瞄准模块。

19.一种消防无人机，其特征在于，所述消防无人机采用权利要求1-18中任一项所述的灭火系统。

20.一种灭火方法，应用于消防无人机，其特征在于，所述消防无人机为权利要求19所述的消防无人机，所述灭火方法包括如下步骤：

获取实时火灾现场视频图像；

于火灾现场视频图像中选定目标火源；

获取目标火源所处位置信息；

控制消防无人机到达灭火作业工位；

控制灭火单元瞄准目标火源；

控制灭火单元朝向目标火源执行灭火作业任务；

其中，所述控制灭火单元朝向目标火源执行灭火作业任务包括：

控制灭火单元朝向目标火源执行低温灭火作业任务；及/或

控制灭火单元朝向目标火源执行破窗灭火作业任务。

21.如权利要求20所述的灭火方法，其特征在于，所述获取目标火源所处位置信息的步骤包括：提取选定的目标火源于火灾现场视频图像当前帧中的数据，并计算出目标火源于下一帧中的数据。

22.如权利要求21所述的灭火方法，其特征在于，所述控制灭火单元朝向目标火源执行低温灭火作业任务的步骤包括：

所述第一止通电磁阀打开，释放液态空气；

所述第二止通电磁阀打开，释放干粉灭火剂；

所述液态空气及干粉灭火剂进入混合器，形成低温灭火剂；

所述第三止通电磁阀打开，所述低温灭火剂经液态空气汽化的高压获得动力，沿喷射管喷射而出。

23.如权利要求22所述的灭火方法，其特征在于，所述控制灭火单元朝向目标火源执行低温灭火作业任务的步骤还包括：

所述喷射管伸缩至设定长度；及/或

所述喷射管旋转至设定角度。

24.如权利要求20-23中任一项所述的灭火方法，其特征在于，所述控制灭火单元朝向目标火源执行破窗灭火作业任务的步骤包括：

所述发射器启动并推动破窗灭火弹发射；

所述灭火弹控制芯片按预设的倒数时间进行倒数计时；

所述破窗灭火弹击破窗户或撞击阻挡物；

所述灭火弹控制芯片在倒数计时到达预设的倒数时间时，控制所述灭火剂从喷孔中缓释喷出。

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