CN117861101A - 一种消防救援用无人机及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消防救援用无人机及其使用方法，属于消防技术领域。一种消防救援用无人机，包括无人机主体、连接杆和飞行器，所述无人机主体的前端设置有摄像头，所述连接杆和飞行器均设置有四个，所述飞行器通过连接杆安装在无人机主体的外侧，所述无人机主体的底部连接有灭火组件，所述飞行器包括固定环、散热壳、电动机、扇叶和动力保护器，所述散热壳位于固定环的中部，所述散热壳的外侧固定连接有三个支撑杆，所述支撑杆的另一端与固定环的内侧固定连接，所述电动机设置有散热壳的内部。本发明设置动力保护器，保障了无人机在进入火灾现场时的动力输出，提高救灾成功率。

Description

一种消防救援用无人机及其使用方法

技术领域

本发明涉及消防救援技术领域，更具体地说，涉及一种消防救援用无人机及其使用方法。

背景技术

随着科技普及，无人机也逐渐进入大家的视野，其中工业级无人机也逐渐应用到各个领域当中，发挥自己的作用，尤其以消防为主的高危领域，运用无人机来代替部分人力行动，对消防行业来说，其重要性不言而喻，结合消防部队的实战需求，无人机在消防部队当中可以实现灾情窥探，监控追踪等。全氟己酮是一种重要的灭火剂，它是一种清澈、无色、无味的液体，全氟己酮在常温下是液体，由于其蒸发热仅仅是水的1/25，而蒸汽压是水的25倍，这些性质使它易于汽化并以气态存在，它主要依靠吸热达到灭火的效果，在保护环境方面，它是名副其实的绿色环保灭火剂，其沸点为48-49℃。

无人机救援存在一个问题，那就是其动力系统较为脆弱，而火灾现场环境极为恶劣，这就造成了消防救援无人机在火灾现场使用时困难重重，其动力系统容易失衡。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消防救援用无人机及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题：无人机救援存在一个问题，那就是其动力系统较为脆弱，而火灾现场环境极为恶劣，这就造成了消防救援无人机在火灾现场使用时困难重重，其动力系统容易失衡。

一种消防救援用无人机，包括无人机主体、连接杆和飞行器，所述无人机主体的前端设置有摄像头，所述连接杆和飞行器均设置有四个，所述飞行器通过连接杆安装在无人机主体的外侧，所述连接杆的底部安装有支撑脚，所述无人机主体的底部连接有灭火组件，所述飞行器包括固定环、散热壳、电动机、扇叶和动力保护器，所述散热壳位于固定环的中部，所述散热壳的外侧固定连接有三个支撑杆，所述支撑杆的另一端与固定环的内侧固定连接，所述电动机设置有散热壳的内部，所述扇叶固定安装在电动机的输出端，所述动力保护器设置在散热壳的底部。

优选的，所述动力保护器包括保护壳，所述保护壳的内部设置有储存桶，所述储存桶的顶部开口且开口内部连接有升降隔板，所述升降隔板与储存桶的内壁紧贴，所述储存桶的内部设置有全氟己酮液体；

所述升降隔板的顶部固定连接有外杆，所述外杆的顶部插设有内杆，所述内杆的顶部与保护壳的内壁固定连接，所述内杆的外侧设置有弹簧，所述弹簧的两端分别与外杆的顶部以及保护壳的顶部内壁固定连接；

所述支撑杆的内部中空且设置有连接管，所述连接管的一端贯穿储存桶，所述连接管的另一端与固定环连接。

优选的，所述连接管的一端高于常温状态下的升降隔板的高度。

优选的，所述固定环的内部开设有气槽，所述气槽的外侧开设有气孔，所述气孔与连接管的另一端连通，所述气槽的内侧开设有圆槽，所述圆槽的内部转动连接有转动环，所述转动环的内侧设置有数个气嘴，所述气嘴贯穿转动环与气槽连通。

优选的，所述气嘴与转动环的切线之间夹角为30°。

优选的，所述灭火组件包括外壳，所述外壳安装在无人机主体的底部，所述外壳的内部连接有灭火筒，所述灭火筒内设置有全氟己酮液体，所述灭火筒的顶部开口且开口内设置有挡板，所述挡板与灭火筒的内壁紧贴，所述外壳的外侧开设有灭火孔，所述灭火孔位于灭火筒的上方。

优选的，所述外壳的外侧开设有卡槽，所述卡槽的内部设置有可滑动的卡件，所述卡件的底部与挡板的顶部紧贴；

所述升降隔板的顶部固定连接有控制杆，所述保护壳的底部内壁上设置有导轮，所述控制杆的外端固定连接有控制绳，所述控制绳绕过导轮后穿过连接杆的内部与卡件连接。

一种消防救援用无人机的使用方法，包括以下步骤：

S1、发现消防救援地点，无人机开往该地点；

S2、无人机飞入失火楼层，并进入失火地点；

S3、储存桶内部的全氟己酮液体受热气化膨胀，升降隔板被顶开，然后全氟己酮气体从连接管流入气槽内，然后从气嘴喷出，保护飞行器；

S4、灭火筒内部的全氟己酮液体受热气化膨胀，挡板被顶开，然后全氟己酮气体从灭火孔流出对火焰进行灭火，完成消防救援。

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本发明中，设置动力保护器，当无人机飞入失火地点时，储存桶内部的全氟己酮液体会受热，而火灾现场的温度高于全氟己酮的沸点，所以全氟己酮会受热气化，其体积大大增加，在膨胀的过程中，会顶起升降隔板，使得其失去空间限制，全氟己酮气体从连接管流经气孔进入到气槽内，然后从气嘴喷出，由于气嘴朝向飞行器扇叶及电动机，而全氟己酮液体在气化的过程中会吸热，且全氟己酮气化后的气体温度低于周围温度，所以可以达到为飞行器降温的目的，再次过程中可以防止飞行器受热受损，保证无人机可以飞到指定救灾地点。

（2）本发明中，气嘴与转动环的切线之间夹角为30°，这样气体喷出的方向有一定的偏角，可以让转动环在气流的作用下发生转动，提高全氟己酮气体扩散的速度，提高降温效果。

（3）本发明中，当动力保护器启动时，升降隔板会上升，从而拉动控制绳，控制绳拉动卡件，将卡件从卡槽中拔出，从而接触灭火组件的限制，保证灭火组件可以飞入到需要救灾的位置，而不是进入火灾现场立马开始灭火，降低了全氟己酮的损耗。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的飞行器结构示意图；

图3为本发明的固定环内部剖切图；

图4为本发明的图3中A处放大示意图；

图5为本发明的动力保护器结构示意图；

图6为本发明的灭火组件结构示意图。

图中标号说明：1、无人机主体；101、摄像头；2、连接杆；201、支撑脚；3、飞行器；301、固定环；302、散热壳；303、电动机；304、扇叶；305、气槽；306、气孔；307、圆槽；308、转动环；309、气嘴；4、动力保护器；401、保护壳；402、支撑杆；403、储存桶；404、连接管；405、升降隔板；406、外杆；407、内杆；408、弹簧；409、控制杆；410、导轮；411、控制绳；5、灭火组件；501、外壳；502、灭火筒；503、卡槽；504、卡件；505、挡板；506、灭火孔。

具体实施方式

实施例1：

请参阅图1-6，一种消防救援用无人机，包括无人机主体1、连接杆2和飞行器3，无人机主体1的前端设置有摄像头101，连接杆2和飞行器3均设置有四个，飞行器3通过连接杆2安装在无人机主体1的外侧，连接杆2的底部安装有支撑脚201，无人机主体1的底部连接有灭火组件5，灭火组件5用于对失火位置进行灭火，飞行器3包括固定环301、散热壳302、电动机303、扇叶304和动力保护器4，动力保护器4用于对飞行器3进行保护，防止在灭火的过程中因周围温度过高而造成设备受损，导致无人机失去动力而救援失败，散热壳302位于固定环301的中部，散热壳302的外侧固定连接有三个支撑杆402，支撑杆402的另一端与固定环301的内侧固定连接，电动机303设置有散热壳302的内部，扇叶304固定安装在电动机303的输出端，动力保护器4设置在散热壳302的底部。

动力保护器4包括保护壳401，保护壳401的内部设置有储存桶403，储存桶403的顶部开口且开口内部连接有升降隔板405，升降隔板405与储存桶403的内壁紧贴，储存桶403的内部设置有全氟己酮液体；

升降隔板405的顶部固定连接有外杆406，外杆406的顶部插设有内杆407，内杆407可在外杆406的内部抽动，内杆407的顶部与保护壳401的内壁固定连接，内杆407的外侧设置有弹簧408，弹簧408的两端分别与外杆406的顶部以及保护壳401的顶部内壁固定连接；

支撑杆402的内部中空且设置有连接管404，连接管404的一端贯穿储存桶403，连接管404的另一端与固定环301连接。

连接管404的一端高于常温状态下的升降隔板405的高度。

固定环301的内部开设有气槽305，气槽305的外侧开设有气孔306，气孔306与连接管404的另一端连通，气槽305的内侧开设有圆槽307，圆槽307的内部转动连接有转动环308，转动环308可在圆槽307的内部转动，转动环308的内侧设置有数个气嘴309，气嘴309贯穿转动环308与气槽305连通气槽305中的气体可以到达气嘴309内，并且转动环308转动的过程也不会影响到气体的流动传输。

当无人机飞入失火地点时，储存桶403内部的全氟己酮液体会受热，而火灾现场的温度高于全氟己酮的沸点，所以全氟己酮会受热气化，其体积大大增加，在膨胀的过程中，会顶起升降隔板405，使得其失去空间限制，全氟己酮气体从连接管404流经气孔306进入到气槽305内，然后从气嘴309喷出，由于气嘴309朝向飞行器3扇叶304及电动机303，而全氟己酮液体在气化的过程中会吸热，且全氟己酮气化后的气体温度低于周围温度，所以可以达到为飞行器3降温的目的，再次过程中可以防止飞行器3受热受损，保证无人机可以飞到指定救灾地点。

气嘴309与转动环308的切线之间夹角为30°，这样气体喷出的方向有一定的偏角，可以让转动环308在气流的作用下发生转动，提高全氟己酮气体扩散的速度，提高降温效果。

灭火组件5包括外壳501，外壳501安装在无人机主体1的底部，外壳501的内部连接有灭火筒502，灭火筒502内设置有全氟己酮液体，灭火筒502的顶部开口且开口内设置有挡板505，挡板505与灭火筒502的内壁紧贴，外壳501的外侧开设有灭火孔506，灭火孔506位于灭火筒502的上方。

当无人机飞入失火地点后，全氟己酮液体会受热气化膨胀，然后全氟己酮气体从灭火孔506流出进入到周围空气中，从而达到消防救灾的目的。

由于火灾现场往往范围较大，而需要无人机救助的地方多为未逃离现场的人员或者贵重物品，亦即并非火灾现场所有位置均需要动用无人机进行救助，并且无人机可携带物资有限，需要节省使用。

为此，本申请进行以下设计，外壳501的外侧开设有卡槽503，卡槽503的内部设置有可滑动的卡件504，卡件504的底部与挡板505的顶部紧贴；

升降隔板405的顶部固定连接有控制杆409，保护壳401的底部内壁上设置有导轮410，控制杆409的外端固定连接有控制绳411，控制绳411绕过导轮410后穿过连接杆2的内部与卡件504连接。

当动力保护器4启动时，升降隔板405会上升，从而拉动控制绳411，控制绳411拉动卡件504，将卡件504从卡槽503中拔出，从而接触灭火组件5的限制，保证灭火组件5可以飞入到需要救灾的位置，而不是进入火灾现场立马开始灭火，降低了全氟己酮的损耗。

一种消防救援用无人机的使用方法，包括以下步骤：

S1、发现消防救援地点，无人机开往该地点；

S1.1、接收警报或请求：监控消防救援系统，接收警报或请求救援的信息；

S1.2、确定救援地点：确认救援地点的准确位置，通过GPS坐标、地址或其他位置信息来实现；

S1.3、启动救援无人机：启动救援无人机并确保其系统正常运行，包括检查电池状态、传感器、通信设备；

S1.4、飞行路径规划：制定救援无人机的飞行路径，确保它以最有效的方式抵达救援地点，考虑障碍物、风速和其他环境因素；

S1.5、通信设置：确保救援无人机与控制中心的通信设备正常工作，这包括双向通信，以便实时监控和控制无人机；

S1.6、传感器配置：配置救援无人机上的传感器，以获取有关救援地点的详细信息，包括摄像头、红外线传感器、气象传感器；

S1.7、起飞并导航：将无人机起飞，并确保其在飞行过程中能够按照预定的路径导航到救援地点；

S1.8、实时监控：在救援无人机飞行的过程中，实时监控其位置、环境条件和传感器数据，确保无人机可以应对突发情况；

S1.9、到达救援地点：一旦无人机抵达救援地点，通过传感器数据获取关键信息，以便为救援行动提供必要的支持；

S2、无人机飞入失火楼层，并进入失火地点；

S2.1、采用适当的搜索模式，以确保整个失火楼层都能够被无人机有效地覆盖。

S2.2、将起点的距离设置为0，将所有其他节点的距离设置为无穷大。创建一个优先级队列（或最小堆），将起点加入队列。

S2.3、选择最短路径节点：从优先级队列中选择距离最小的节点，将其标记为已访问。

S2.4、更新相邻节点的距离：对于被选择节点的每个相邻节点，计算通过当前节点到达相邻节点的距离。如果计算得到的距离小于相邻节点当前的距离，则更新相邻节点的距离。

S2.5、将节点加入队列：将更新了距离的相邻节点加入优先级队列。

S2.6、重复步骤S2.3-S2.5，直到优先级队列为空或者目标节点被标记为已访问。在每一步中，选择距离最小的未访问节点，更新其相邻节点的距离。

S2.7热成像和红外监测：利用热成像和红外监测技术，以便在烟雾中识别人员的热源。这对于在有烟雾的环境中发现被困人员非常有帮助。

S2.8贵重物品及人员识别：利用高分辨率摄像头，搜索并识别失火楼层内的贵重物品及人员。对于人员识别，可以使用人体检测算法以及姿态估计技术来获取人员的姿态信息。这对于判断人员是否需要紧急救援提供有用的信息。物体识别：使用深度学习模型对贵重物品进行识别。这可能需要训练模型以区分不同类型的物品，根据失火楼层的特定需求。图像增强技术：在低光或烟雾等条件下，使用图像增强技术提高图像的清晰度和可见性，以更好地识别目标。传感器融合：将摄像头的信息与其他传感器（如红外线传感器）的信息进行融合，以获取更全面的环境感知数据。

S3、储存桶403内部的全氟己酮液体受热气化膨胀，升降隔板405被顶开，然后全氟己酮气体从连接管404流入气槽305内，然后从气嘴309喷出，保护飞行器3；

S4、灭火筒502内部的全氟己酮液体受热气化膨胀，挡板505被顶开，然后全氟己酮气体从灭火孔506流出对火焰进行灭火，完成消防救援。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种消防救援用无人机，包括无人机主体（1）、连接杆（2）和飞行器（3），所述无人机主体（1）的前端设置有摄像头（101），所述连接杆（2）和飞行器（3）均设置有四个，所述飞行器（3）通过连接杆（2）安装在无人机主体（1）的外侧，所述连接杆（2）的底部安装有支撑脚（201），其特征在于：所述无人机主体（1）的底部连接有灭火组件（5），所述飞行器（3）包括固定环（301）、散热壳（302）、电动机（303）、扇叶（304）和动力保护器（4），所述散热壳（302）位于固定环（301）的中部，所述散热壳（302）的外侧固定连接有三个支撑杆（402），所述支撑杆（402）的另一端与固定环（301）的内侧固定连接，所述电动机（303）设置在散热壳（302）的内部，所述扇叶（304）固定安装在电动机（303）的输出端，所述动力保护器（4）设置在散热壳（302）的底部。

2.根据权利要求1所述的一种消防救援用无人机，其特征在于：所述动力保护器（4）包括保护壳（401），所述保护壳（401）的内部设置有储存桶（403），所述储存桶（403）的顶部开口且开口内部连接有升降隔板（405），所述升降隔板（405）与储存桶（403）的内壁紧贴，所述储存桶（403）的内部设置有全氟己酮液体；

所述升降隔板（405）的顶部固定连接有外杆（406），所述外杆（406）的顶部插设有内杆（407），所述内杆（407）的顶部与保护壳（401）的内壁固定连接，所述内杆（407）的外侧设置有弹簧（408），所述弹簧（408）的两端分别与外杆（406）的顶部以及保护壳（401）的顶部内壁固定连接；

所述支撑杆（402）的内部中空且设置有连接管（404），所述连接管（404）的一端贯穿储存桶（403），所述连接管（404）的另一端与固定环（301）连接。

3.根据权利要求2所述的一种消防救援用无人机，其特征在于：所述连接管（404）的一端高于常温状态下的升降隔板（405）的高度。

4.根据权利要求3所述的一种消防救援用无人机，其特征在于：所述固定环（301）的内部开设有气槽（305），所述气槽（305）的外侧开设有气孔（306），所述气孔（306）与连接管（404）的另一端连通，所述气槽（305）的内侧开设有圆槽（307），所述圆槽（307）的内部转动连接有转动环（308），所述转动环（308）的内侧设置有数个气嘴（309），所述气嘴（309）贯穿转动环（308）与气槽（305）连通。

5.根据权利要求4所述的一种消防救援用无人机，其特征在于：所述气嘴（309）与转动环（308）的切线之间夹角为30°。

6.根据权利要求2所述的一种消防救援用无人机，其特征在于：所述灭火组件（5）包括外壳（501），所述外壳（501）安装在无人机主体（1）的底部，所述外壳（501）的内部连接有灭火筒（502），所述灭火筒（502）内设置有全氟己酮液体，所述灭火筒（502）的顶部开口且开口内设置有挡板（505），所述挡板（505）与灭火筒（502）的内壁紧贴，所述外壳（501）的外侧开设有灭火孔（506），所述灭火孔（506）位于灭火筒（502）的上方。

7.根据权利要求6所述的一种消防救援用无人机，其特征在于：所述外壳（501）的外侧开设有卡槽（503），所述卡槽（503）的内部设置有可滑动的卡件（504），所述卡件（504）的底部与挡板（505）的顶部紧贴。

8.根据权利要求7所述的一种消防救援用无人机，其特征在于：所述升降隔板（405）的顶部固定连接有控制杆（409），所述保护壳（401）的底部内壁上设置有导轮（410），所述控制杆（409）的外端固定连接有控制绳（411），所述控制绳（411）绕过导轮（410）后穿过连接杆（2）的内部与卡件（504）连接。

9.一种消防救援用无人机的使用方法，涉及权利要求1-8中任一项所述的一种消防救援用无人机，其特征在于，包括以下步骤：

S1、发现消防救援地点，无人机开往该地点；

S2、无人机飞入失火楼层，并进入失火地点；

S3、储存桶（403）内部的全氟己酮液体受热气化膨胀，升降隔板（405）被顶开，然后全氟己酮气体从连接管（404）流入气槽（305）内，然后从气嘴（309）喷出，保护所述飞行器（3）；

S4、灭火筒（502）内部的全氟己酮液体受热气化膨胀，挡板（505）被顶开，然后全氟己酮气体从灭火孔（506）流出对火焰进行灭火，完成消防救援。