CN117224873A - 一种消防直升机吊桶取水辅助系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消防直升机吊桶取水辅助系统及其使用方法，包括消防直升机、取水吊桶及触水报警系统；消防直升机外吊挂取水吊桶；触水报警系统包括触水感应装置及触水报警装置；触水报警装置设置在消防直升机内；触水感应装置分布设置在取水吊桶的上部及中部；触水感应装置包括功能部及防水端盖；功能部的下部设有电池仓；电池仓上方依次设有检测电极组件、信号处理电路板及通讯天线；检测电极组件通过信号处理电路将触水信号利用通讯天线传递给触水报警装置，并以多种方式进行报警。本发明能够有效对取水吊桶触水情况进行监测报警，及时提醒驾驶员注意调整操作，避免直升机下降过多，导致取水吊桶洒水控制精密电气装置入水以及吊索缠绕。

Description

一种消防直升机吊桶取水辅助系统及其使用方法

技术领域

本发明属于消防直升机辅助装置技术领域，具体涉及一种消防直升机吊桶取水辅助系统及其使用方法。

背景技术

高空灭火主要是运用消防直升机对森林火灾、危化品场所火灾、缺少水源的村庄火灾等火场进行灭火。其原理是采用直升机悬吊专用的机载水桶或干粉箱等，以空投的方式直接作用于火场中央，以达到快速灭火的目的。在直升机通过机载取水桶取水的过程中，需要将取水桶悬吊在直升机下方，然后降低高度将取水桶沉入江河或湖泊等水源中，完成取水后再升高并飞至火场。控制直升机滞空并逐渐平稳下降是直升机驾驶技巧中相对较难的一项技术，需要时刻注意环境的因素，并控制直升机姿态，这非常考验直升机驾驶员的驾驶技术。特别是消防直升机这类体型较大的直升机，在取水时不仅驾驶员必须全神贯注，往往还需要其他机组人员对当前直升机状况的辅助监控，并时刻提醒驾驶员。而直升机取水吊桶上方的吊索中安装有用于控制取水吊桶底部打开进行消防洒水的洒水控制精密电气装置，这些装置不能接触水，且吊索一旦入水太多，在水流的冲刷下容易缠绕打卷，因此直升机驾驶员对于直升机的下降高度需要精确把控，以确保顺利打水的同时避免洒水控制精密电气装置触水，避免吊索入水太多而缠绕。现有的消防直升机及取水桶装置缺乏有效完备的报警功能，使得驾驶员不仅要关注直升机各项数据指标，控制飞机姿态，还要预估取水桶入水情况，容易造成分心，影响直升飞机的操作控制。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的消防直升机不具备有效完备的报警功能，使得驾驶员在驾驶直升机进行取水时造成分心，对直升机操作控制带来影响的问题提出一种种消防直升机吊桶取水辅助系统及其使用方法。本发明装置及方法能够有效对取水桶触水情况进行监测和预警，并通过多种方式对驾驶员和机组人员发出警报，有效提醒驾驶员注意下降高度及调整操作，避免直升机下降过多，导致洒水控制电器精密装置触水以及吊索缠绕。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种消防直升机吊桶取水辅助系统，包括消防直升机、取水吊桶及触水报警系统；所述消防直升机与取水吊桶之间连有吊索；所述触水报警系统包括触水感应装置及触水报警装置；所述取水吊桶的顶部及中部分别设有若干组触水感应装置；所述触水感应装置包括功能部及防水端盖；所述功能部与防水端盖可拆卸的密封连接；所述功能部的下部设有电池仓；所述电池仓上方依次设有检测电极组件、信号处理电路板及通讯天线；所述信号处理电路板包括感应控制电路板及发射控制电路板；所述感应控制电路板及发射控制电路板上分别设有感应控制器及发射控制器；所述检测电极组件的输出端通过感应控制电路板与感应控制器的输入端电连接；所述感应控制电路板与发射控制电路板电连接；所述通讯天线的输入端通过发射控制电路板与发射控制器的输出端电连接；所述检测电极组件包括两组独立的检测电极；每组所述检测电极均分别独立连接感应控制电路板并独立工作；每组所述检测电极均设有独立的电子编号；所述触水报警装置设置在消防直升机内；所述触水报警装置包括主驾驶仓报警模块、飞行员手环、机务仓报警模块及电极检测模块；所述主驾驶仓报警模块、飞行员手环、机务仓报警模块及电极检测模块均设有与通讯天线对应的信号收发模块。

所述消防直升机通过吊索悬吊取水吊桶；所述触水感应装置在接触水的时候通过触水报警装置发出报警；所述触水感应装置的数量根据取水吊桶的大小决定，按照目前行业内常用的取水吊桶，可以在所述取水吊桶的顶部及中部分别设置3到5组触水感应装置；所述功能部与防水端盖连接后起到防水作用；所述电池仓内设有电池，用于所述触水感应装置的供电；所述检测电极组件连有介质检测电路，通过介质检测的方式检测是否接触水面；所述感应控制电路板及感应控制器可以将检测电极组件检测到水的信号进行处理，并传递给所述发射控制电路板，通过所述发射控制器处理后，触水信号通过所述通讯天线以无线信号发射的形式传递给消防直升机上的触水报警装置；每组所述检测电极组件上的两组检测电极可以互不干扰的进行工作，以减少误报的几率；所述检测电极的独立电子编号能够让触水报警装置的电极检测模块识别是哪组检测电极感应到接触水；在收到触水报警信号后所述主驾驶仓报警模块会发出声光报警，所述飞行员手环会发出振动报警，所述机务仓报警模块会发出语音报警，提醒消防直升机驾驶员；所述感应电极为非接触式感应检测。

作为进一步的技术改进，所述取水吊桶的顶部及中部均设有安装圈；所述触水感应装置设置在安装圈上；每相邻的两组所述触水感应装置之间的距离相同。所述安装圈用于固定和安装触水感应装置。

作为进一步的技术改进，所述电极检测模块通过通讯天线检测每组检测电极；每组所述检测电极均连有复位电路。所述复位电路用于将检测电极的复位。

作为进一步的技术改进，所述触水报警装置还设有GPS定位模块、计时模块、高度记录模块及速度监控模块。所述GPS定位模块用于定位消防直升机的位置；所述计时模块用于记录取水过程中每一步的时间；所述高度记录模块用于记录消防直升机的飞行高度；所述速度监控模块用于监控消防直升机的飞行速度。

作为进一步的技术改进，所述主驾驶仓报警模块设有声光报警模块；所述飞行员手环设有振动模组；所述机务仓报警器设有语音报警模块及信息存储模块。在接收到所述触水感应装置发来的触水感应报警后，所述声光报警模块用于发出声光报警，所述振动模组使飞行员手环发出振动，所述语音报警模块发出语音报警，所述信息储存模块将消防直升机当前的飞行状态及触水感应装置的报警信息储存。

作为进一步的技术改进，所述检测电极为具有高介电常数的高分子塑料制成。采用此材料可以确保检测电极灵敏感应接触水。

作为进一步的技术改进，所述检测电极组件下方还设有密封胶圈。所述密封胶圈起到密封作用，防止水进入。

作为进一步的技术改进，所述电池仓的底部设有可拆卸的端盖；所述端盖内设有金属弹簧；所述端盖周围也设有密封圈。所述端盖拆卸后可更换电池；所述电池仓内部设有电池输出触点，所述金属弹簧起到压紧作用，同时也接触电池起到导电作用。

以上所述的消防直升机吊桶取水辅助系统的使用方法：

取水准备：电极检测模块通过信号收发模块向每一组检测电极发送复位信号，每个编号的检测电极通过复位电路复位；随后电极检测模块通过信号收发模块再次向每一组检测电极发送在线检测信号，已复位且正常运行的检测电极通过通讯天线向电极检测模块发送回馈信号，以此判断是否所有的检测电极均正常；同时GPS定位模块实时定位，并将此时消防直升机的位置信息发送给触水报警装置并保存；

直升机下降：消防直升机飞到取水地上方，底部通过吊索悬吊将取水吊桶放下；消防直升机逐渐下降高度，取水吊桶下降，逐渐接触并进入水面；

入水感应：随着取水吊桶逐渐进入水下，当取水吊桶的中部接触入水，位于中部的检测电极检测到水；此时同一组检测电极组件中的两组检测电极均检测到水则判断该组检测电极组件进入水中，该组检测电极组件通过感应控制电路板向感应控制器发送入水信号；当感应控制器接收到取水吊桶中部2/3及以上的检测电极组件发来的入水信号时则判断此时取水吊桶的中部进入水中；随着取水吊桶继续下降，以同样的方式当感应控制器接收到取水吊桶顶部2/3及以上的检测电极组件发来的入水信号时则判断此时取水吊桶的顶部进入水中；

触水报警：感应控制器检测到取水吊桶中部进入水中后，则通过发射控制电路板及通讯天线将取水吊桶中部入水的信号无线传送给触水报警装置；此时主驾驶仓报警器发出声光报警，同时飞行员手上戴着的飞行员手环发出振动，提醒飞行员当前取水吊桶与水面的接触情况，注意控制消防直升机；机务仓报警器也发出取水吊桶中部入水相应的语音报警；当感应控制器检测到取水吊桶顶部进入水中后，则主驾驶仓报警器发出的报警声音及闪光与取水吊桶中部进入水中时不同，飞行员手环发出的振动频率比取水吊桶中部进入水中时发出的振动频率更加急促，机务仓报警器也发出取水吊桶顶部入水相应的语音报警；当检测到取水吊桶顶部入水后触水报警装置进行计时，计时时长为该容量取水吊桶盛满水所需时间，这个时长通过多次平时训练和试验中该容量取水吊桶装满水所需时长的平均值确定，达到时间后触水报警装置也发出报警，通知消防直升机驾驶员取水吊桶已经装满水；同时当前取水吊桶与水面接触的时间、消防直升机的高度、速度以及坐标情况信息均储存记录在信息存储模块内；接收到触水报警后消防直升机驾驶员注意此时取水吊桶的位置，及时调整消防直升机的飞行姿态和下降速度，避免直升机下降过多过快而使吊索出现打卷缠绕问题，同时还防止吊索上的洒水控制电气部件接触水而受损。

本发明技术方案具有以下有益效果：

1.本发明通过在取水吊桶上设置触水感应装置，在消防直升机上设置触水报警装置，能够在取水吊桶进入水源时发出报警，提醒消防直升机驾驶人员注意控制飞机姿态，而无需驾驶员分心，确保消防直升机控制良好。

2.本发明装置的触水感应装置设计巧妙，结构布局合理，具有防水密封功能，可监测取水吊桶的触水状况，并将信息无线传送给触水报警装置。

3.本发明装置的取水吊桶上采用中部及顶部分别均匀分布设计触水感应装置的方法，且监测到2/3触水感应装置发出触水信号才进行报警的方式，确保了取水吊桶触水报警的准确性，避免取水吊桶倾斜时部分触水的误报。

4.本发明装置的检测电极组件包括两组独立工作的检测电极，当两组检测电极均检测到触水后才判断整个检测电极组件触水，确保了装置报警的准确性，避免误报。

5.本发明通过主驾驶仓报警器发出声光报警，飞行员手环不同频率振动报警，以及机务仓报警多种报警方式，能够对直升机驾驶员起到有效的提醒，并可以将消防直升机的速度、高度、位置、取水各步骤的时间等相应数据储存，对后续研究及改进起到记录和指导作用。

附图说明

图1为本发明中触水感应装置的三维结构示意图。

图2为取水吊桶的整体结构示意图。

图3为消防直升机悬挂取水吊桶的示意图。

图4为本装置方法的流程示意图。

附图标记：1-消防直升机，2-取水吊桶，3-触水感应装置，4-功能部，5-防水端盖，6-电池仓，7-检测电极，8-感应控制电路板，9-发射控制电路板，10-通讯天线，11-密封胶圈，12-端盖，13-金属弹簧，14-安装圈，15-吊索。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例一

如图1～4所示，一种消防直升机吊桶取水辅助系统，包括消防直升机1、取水吊桶2及触水报警系统；所述消防直升机1与取水吊桶2之间连有吊索15；所述触水报警系统包括触水感应装置3及触水报警装置；所述取水吊桶2的顶部及中部分别至少设有三组触水感应装置3；所述触水感应装置3包括功能部4及防水端盖5；所述功能部4与防水端盖5可拆卸的密封连接；所述功能部4的下部设有电池仓6；所述电池仓6上方依次设有检测电极组件、信号处理电路板及通讯天线10；所述信号处理电路板包括感应控制电路板8及发射控制电路板9；所述感应控制电路板8及发射控制电路板9上分别设有感应控制器及发射控制器；所述检测电极组件的输出端通过感应控制电路板8与感应控制器的输入端电连接；所述感应控制电路板8与发射控制电路板9电连接；所述通讯天线10的输入端通过发射控制电路板9与发射控制器的输出端电连接；所述检测电极组件包括两组独立的检测电极7；每组所述检测电极7均分别独立连接感应控制电路板8并独立工作；每组所述检测电极7均设有独立的电子编号；所述触水报警装置设置在消防直升机1内；所述触水报警装置包括主驾驶仓报警模块、飞行员手环、机务仓报警模块及电极检测模块；所述主驾驶仓报警模块、飞行员手环、机务仓报警模块及电极检测模块均设有与通讯天线10对应的信号收发模块。

所述取水吊桶2的顶部及中部均设有安装圈14；所述触水感应装置3设置在安装圈14上；每相邻的两组所述触水感应装置3之间的距离相同。

所述电极检测模块通过通讯天线10检测每组检测电极7；每组所述检测电极7均连有复位电路。

所述触水报警装置还设有GPS定位模块、计时模块、高度记录模块及速度监控模块。

所述主驾驶仓报警模块设有声光报警模块；所述飞行员手环设有振动模组；所述机务仓报警器设有语音报警模块及信息存储模块。

所述检测电极7为具有高介电常数的高分子塑料制成。

本发明的使用方法如下：

取水准备：电极检测模块通过信号收发模块向每一组检测电极7发送复位信号，每个编号的检测电极7通过复位电路复位；随后电极检测模块通过信号收发模块再次向每一组检测电极7发送在线检测信号，已复位且正常运行的检测电极7通过通讯天线10向电极检测模块发送回馈信号，以此判断是否所有的检测电极7均正常；同时GPS定位模块实时定位，并将此时消防直升机1的位置信息发送给触水报警装置并保存；

直升机下降：消防直升机1飞到取水地上方，底部通过吊索15悬吊将取水吊桶2放下；消防直升机1逐渐下降高度，取水吊桶2下降，逐渐接触并进入水面；

入水感应：随着取水吊桶2逐渐进入水下，当取水吊桶2的中部接触入水，位于中部的检测电极7检测到水；此时同一组检测电极组件中的两组检测电极7均检测到水则判断该组检测电极组件进入水中，该组检测电极组件通过感应控制电路板8向感应控制器发送入水信号；当感应控制器接收到取水吊桶2中部2/3及以上的检测电极组件发来的入水信号时则判断此时取水吊桶2的中部进入水中；随着取水吊桶2继续下降，以同样的方式当感应控制器接收到取水吊桶2顶部2/3及以上的检测电极组件发来的入水信号时则判断此时取水吊桶2的顶部进入水中；

触水报警：感应控制器检测到取水吊桶2中部进入水中后，则通过发射控制电路板9及通讯天线10将取水吊桶2中部入水的信号无线传送给触水报警装置；此时主驾驶仓报警器发出声光报警，同时飞行员手上戴着的飞行员手环发出振动，提醒飞行员当前取水吊桶2与水面的接触情况，注意控制消防直升机1；机务仓报警器也发出取水吊桶2中部入水相应的语音报警；当感应控制器检测到取水吊桶2顶部进入水中后，则主驾驶仓报警器发出的报警声音及闪光与取水吊桶2中部进入水中时不同，飞行员手环发出的振动频率比取水吊桶2中部进入水中时发出的振动频率更加急促，机务仓报警器也发出取水吊桶2顶部入水相应的语音报警；当检测到取水吊桶2顶部入水后触水报警装置进行计时，计时时长为该容量取水吊桶2盛满水所需时间，达到时间后触水报警装置也发出报警，通知消防直升机1驾驶员取水吊桶已经装满水；同时当前取水吊桶2与水面接触的时间、消防直升机1的高度、速度以及坐标情况信息均储存记录在信息存储模块内；接收到触水报警后消防直升机1驾驶员注意此时取水吊桶2的位置，及时调整消防直升机1的飞行姿态和下降速度，避免直升机下降过多过快而使吊索15出现打卷缠绕问题，同时还防止吊索18上的洒水控制电气部件接触水而受损。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于：所述检测电极组件下方还设有密封胶圈11。

本实施例的使用方法与实施例一相同。

实施例三

本实施例与实施例二的区别在于：所述电池仓6的底部设有可拆卸的端盖12；所述端盖12内设有金属弹簧13；所述端盖12周围也设有密封圈。

本实施例的使用方法与实施例一相同。

实施例四

本实施例与实施例三的区别在于：所述检测电极组件下方还设有密封胶圈11。所述电池仓6的底部设有可拆卸的端盖12；所述端盖12内设有金属弹簧13；所述端盖12周围也设有密封圈。

本实施例的使用方法与实施例一相同。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

在本发明的描述中 ，需要说明的是，术语“内”、“前”、“后”、“左”、“右”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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发明中的具体含义。

Claims (9)

1.一种消防直升机吊桶取水辅助系统，其特征在于：包括消防直升机（1）、取水吊桶（2）及触水报警系统；所述消防直升机（1）与取水吊桶（2）之间连有吊索（15）；所述触水报警系统包括触水感应装置（3）及触水报警装置；

所述取水吊桶（2）的顶部及中部分别设有若干组触水感应装置（3）；

所述触水感应装置（3）包括功能部（4）及防水端盖（5）；所述功能部（4）与防水端盖（5）可拆卸的密封连接；所述功能部（4）的下部设有电池仓（6）；所述电池仓（6）上方依次设有检测电极组件、信号处理电路板及通讯天线（10）；所述信号处理电路板包括感应控制电路板（8）及发射控制电路板（9）；所述感应控制电路板（8）及发射控制电路板（9）上分别设有感应控制器及发射控制器；所述检测电极组件的输出端通过感应控制电路板（8）与感应控制器的输入端电连接；所述感应控制电路板（8）与发射控制电路板（9）电连接；所述通讯天线（10）的输入端通过发射控制电路板（9）与发射控制器的输出端电连接；

所述检测电极组件包括两组独立的检测电极（7）；每组所述检测电极（7）均分别独立连接感应控制电路板（8）并独立工作；每组所述检测电极（7）均设有独立的电子编号；

所述触水报警装置设置在消防直升机（1）内；所述触水报警装置包括主驾驶仓报警模块、飞行员手环、机务仓报警模块及电极检测模块；所述主驾驶仓报警模块、飞行员手环、机务仓报警模块及电极检测模块均设有与通讯天线（10）对应的信号收发模块。

2.根据权利要求1所述的消防直升机吊桶取水辅助系统，其特征在于：所述取水吊桶（2）的顶部及中部均设有安装圈（14）；所述触水感应装置（3）设置在安装圈（14）上；每相邻的两组所述触水感应装置（3）之间的距离相同。

3.根据权利要求1所述的消防直升机吊桶取水辅助系统，其特征在于：所述电极检测模块通过通讯天线（10）检测每组检测电极（7）；每组所述检测电极（7）均连有复位电路。

4.根据权利要求1所述的消防直升机吊桶取水辅助系统，其特征在于：所述触水报警装置还设有GPS定位模块、计时模块、高度记录模块及速度监控模块。

5.根据权利要求1所述的消防直升机吊桶取水辅助系统，其特征在于：所述主驾驶仓报警模块设有声光报警模块；所述飞行员手环设有振动模组；所述机务仓报警器设有语音报警模块及信息存储模块。

6.根据权利要求1所述的消防直升机吊桶取水辅助系统，其特征在于：所述检测电极（7）为具有高介电常数的高分子塑料制成。

7.根据权利要求1所述的消防直升机吊桶取水辅助系统，其特征在于：所述检测电极组件下方还设有密封胶圈（11）。

8.根据权利要求1所述的消防直升机吊桶取水辅助系统，其特征在于：所述电池仓（6）的底部设有可拆卸的端盖（12）；所述端盖（12）内设有金属弹簧（13）；所述端盖（12）周围也设有密封圈。

9.根据权利要求1~8任一项所述的消防直升机吊桶取水辅助系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）取水准备：电极检测模块通过信号收发模块向每一组检测电极（7）发送复位信号，每个编号的检测电极（7）通过复位电路复位；随后电极检测模块通过信号收发模块再次向每一组检测电极（7）发送在线检测信号，已复位且正常运行的检测电极（7）通过通讯天线（10）向电极检测模块发送回馈信号，以此判断是否所有的检测电极（7）均正常；同时GPS定位模块实时定位，并将此时消防直升机（1）的位置信息发送给触水报警装置并保存；

2）直升机下降：消防直升机（1）飞到取水地上方，底部通过吊索（15）悬吊将取水吊桶（2）放下；消防直升机（1）逐渐下降高度，取水吊桶（2）下降，逐渐接触并进入水面；

3）入水感应：随着取水吊桶（2）逐渐进入水下，当取水吊桶（2）的中部接触入水，位于中部的检测电极（7）检测到水；此时同一组检测电极组件中的两组检测电极（7）均检测到水则判断该组检测电极组件进入水中，该组检测电极组件通过感应控制电路板（8）向感应控制器发送入水信号；当感应控制器接收到取水吊桶（2）中部2/3及以上的检测电极组件发来的入水信号时则判断此时取水吊桶（2）的中部进入水中；随着取水吊桶（2）继续下降，以同样的方式当感应控制器接收到取水吊桶（2）顶部2/3及以上的检测电极组件发来的入水信号时则判断此时取水吊桶（2）的顶部进入水中；

4）触水报警：感应控制器检测到取水吊桶（2）中部进入水中后，则通过发射控制电路板（9）及通讯天线（10）将取水吊桶（2）中部入水的信号无线传送给触水报警装置；此时主驾驶仓报警器发出声光报警，同时飞行员手上戴着的飞行员手环发出振动，提醒飞行员当前取水吊桶（2）与水面的接触情况，注意控制消防直升机（1）；机务仓报警器也发出取水吊桶（2）中部入水相应的语音报警；当感应控制器检测到取水吊桶（2）顶部进入水中后，则主驾驶仓报警器发出的报警声音及闪光与取水吊桶（2）中部进入水中时不同，飞行员手环发出的振动频率比取水吊桶（2）中部进入水中时发出的振动频率更加急促，机务仓报警器也发出取水吊桶（2）顶部入水相应的语音报警；当检测到取水吊桶（2）顶部入水后触水报警装置进行计时，计时时长为该容量取水吊桶（2）盛满水所需时间，达到时间后触水报警装置也发出报警，通知消防直升机（1）驾驶员取水吊桶已经装满水；同时当前取水吊桶（2）与水面接触的时间、消防直升机（1）的高度、速度以及坐标情况信息均储存记录在信息存储模块内；接收到触水报警后消防直升机（1）驾驶员注意此时取水吊桶（2）的位置，及时调整消防直升机（1）的飞行姿态和下降速度，避免直升机下降过多过快而使吊索（15）出现打卷缠绕问题，同时还防止吊索（18）上的洒水控制电气部件接触水而受损。