CN205177061U - 用于火灾救援的无人机预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于火灾救援的无人机预警系统，包括无人机、设置在无人机底部的旋转云台，该旋转云台安装有火灾监测装置，该火灾监测装置包括处理单元、火焰传感器、飞行控制单元、烟雾传感器和定位单元。火焰传感器探测火灾区域中的火焰红外线，并将火焰红外线辐射的远红外光转换为远红外信号。处理单元根据远红外信号的强度确定火势蔓延趋势，启动飞行控制单元控制无人机悬停在火灾区域上空，并开启烟雾传感器感测火灾区域内的烟雾浓度及烟雾方向。处理单元还根据烟雾浓度及烟雾方向确定火势蔓延方向，并开启定位单元定位火灾区域的地理位置信息。本实用新型能够实时监控火灾情况并对火势蔓延趋势与火势蔓延方向进行准确预警。

Description

用于火灾救援的无人机预警系统

技术领域

本实用新型涉及无人机侦测技术领域，尤其涉及一种用于火灾救援的无人机预警系统。

背景技术

无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。无人机分为大型无人机和小型无人机，按其功能可以分为军用和民用两类。森林无疑是非常宝贵的自然资源，特别是随着人类对自然界的不断侵蚀，导致森林面积急剧降低，因此保护森林已经成为了环境保护非常重要的一个环节。当前保护森林除了要防止滥砍滥伐之外，森林防火也非常重要。当前森林防火主要是靠人工巡查、监视的方式，不仅效率非常低，且监控效果并不好，只有在发生较大火情后才能发现。

卫星遥感方式是通过对遥感照片的处理后发现林火，但卫星遥感方式只能发现较大区域的林火，在火灾早期无法发现，同时还存在遥感图像分辨率不足、灵活性差等问题。现有技术中也已有基于无人机的森林火灾检测，利用无人机上红外摄像仪将其拍摄下来，并通过卫星通信发送到消防中心来识别火灾区域。然而，现有无人机无法准确地对森林火灾的火势蔓延趋势与火势蔓延方向进行预警。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种用于火灾救援的无人机预警系统，能够对火灾情况进行实时地监控并能够对火势蔓延趋势与火势蔓延方向进行准确地预警。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于火灾救援的无人机预警系统，该无人机预警系统包括无人机、设置在无人机底部的旋转云台，该旋转云台中安装有火灾监测装置，该火灾监测装置包括处理单元、火焰传感器、飞行控制单元、烟雾传感器以及定位单元，所述火焰传感器、飞行控制单元、烟雾传感器和定位单元连接至所述处理单元，其中：

所述火焰传感器用于探测火灾区域中的火焰红外线，将所述火焰红外线辐射的远红外光转换为远红外信号，并将该远红外信号发送至所述处理单元；

所述处理单元用于根据所述火焰传感器感测的远红外信号的强度确定火势蔓延趋势，当所述无人机飞抵火灾区域时启动飞行控制单元控制无人机悬停在火灾区域上空，开启烟雾传感器感测火灾区域内的烟雾浓度及烟雾方向启动飞行控制单元控制无人机悬停在火灾区域上空，并开启烟雾传感器感测火灾区域内的烟雾浓度及烟雾方向；

所述处理单元还用于根据所述烟雾传感器感测的烟雾浓度及烟雾方向确定火势蔓延方向，以及开启所述定位单元定位出火灾区域的地理位置信息。

优选的，所述火灾监测装置还包括一个连接至所述处理单元上的通讯单元，该通讯单元用于将所述火灾区域的火势蔓延趋势、火势蔓延方向以及地理位置信息发送至消防中心进行火灾预警。

优选的，所述旋转云台是一种由步进电机控制的旋转式云台，该旋转云台用于控制所述火灾监测装置中的火焰传感器进行360度转动来探测火灾区域产生的火焰红外线。

优选的，所述无人机的两侧机翼上分别设置有一个太阳能透镜，每一个太阳能透镜下方设置有一块太阳能电池。

优选的，所述太阳能透镜为一种菲涅尔透镜系统，用于聚集太阳光能。

优选的，所述太阳能电池将所述太阳能透镜聚集的太阳光能转化成电能并为无人机的电动引擎供电。

优选的，所述火焰传感器包括远红外探测系统、光电检测元件以及信号转换电路。

优选的，所述远红外探测系统采用一种反射式光学探测系统，用于探测火灾区域中的火焰红外线。

优选的，所述热敏检测元件采用一种由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗、硅的混合材料制成的光敏元件。

优选的，所述信号转换电路用于将所述远红外光转换成远红外信号输出至所述处理单元。

相较于现有技术，本实用新型所述用于火灾救援的无人机预警系统通过无人机搭载的火焰传感器探测火灾区域的火势蔓延趋势，通过烟雾传感器探测火灾区域的火势蔓延方向，通过定位单元精确定位火灾区域的地理位置信息，并将火灾区域的火势蔓延趋势、火势蔓延方向以及地理位置信息反馈至消防中心进行预警，使得消防中心在第一时间内掌握火灾区域的火势情况以便更好地进行火灾救援。

附图说明

图1是本实用新型用于火灾救援的无人机预警系统优选实施例的结构示意图；

图2是本实用新型用于火灾救援的无人机预警系统中的火灾监测装置优选实施例的内部结构示意图；

图3是本实用新型用于火灾救援的无人机预警系统中的火焰传感器优选实施例的结构示意图。

本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成上述目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型的具体实施方式、结构、特征及其功效进行细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，图1是本实用新型用于火灾救援的无人机预警系统优选实施例的结构示意图。在本实施例中，所述无人机预警系统1包括，但不仅限于，无人机10以及设置在无人机10底部的旋转云台30，该旋转云台30中安装有火灾监测装置20。所述云台30为一种由步进电机控制的旋转式云台，用于控制所述火灾监测装置20进行360度转动来探测火灾区域中的火势蔓延趋势与火势蔓延方向。所述的无人机10是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器，例如无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机等。

在本实施例中，所述无人机10的两侧机翼上分别设置有一个太阳能透镜40，每一个太阳能透镜40下方设置有一块太阳能电池50，所述太阳能透镜40可以为一种菲涅尔透镜系统，用于聚集太阳光能。所述太阳能电池50将太阳光能转化为电能并持续为所述无人机10的电动引擎供电，可以满足该无人机10远距离飞行的要求。

如图2所示，图2是本实用新型用于火灾救援的无人机预警系统中的火灾监测装置优选实施例的内部结构示意图。在本实施例中，所述火灾监测装置20包括，但不仅限于，处理单元201、火焰传感器202、飞行控制单元203、烟雾传感器204、定位单元205以及通讯单元206。所述火焰传感器202、飞行控制单元203、烟雾传感器204、定位单元205和通讯单元206均连接至处理单元201。

所述处理单元201是一种微处理器、数据处理芯片、或者具有数据处理功能的微控制器(MCU)等。所述处理单元201能够根据所述火焰传感器202感测的远红外信号确定火势蔓延趋势，以及根据所述烟雾传感器204感测的烟雾信号确定火势蔓延方向。

所述火焰传感器202是一种用于检测火灾区域中火焰红外线的传感器，具有对火焰红外线感测灵敏度高的优点。所述火焰传感器202能够探测到波长在700纳米～1000纳米范围内的红外光，探测角度为60°，其中红外光波长在880纳米附近灵敏度达到最大。所述火焰传感器202以向下倾斜30°至45°的角度安装在旋转云台30上，能够降低火焰传感器202受到火灾污染的可能性，又能够对保护区内可能发生的火灾均保持直线入射，避免火焰间接入射和反射，从而提高对火焰红外线感测的灵敏度高。

所述火焰传感器202用于探测火灾区域中的火焰红外线，将所述火焰红外线辐射的远红外光转换为远红外信号，并将该远红外信号发送至处理单元201。具体地，参考图3所示，图3是所述火焰传感器202优选实施例的简易结构示意图。在本实施例中，所述火焰传感器202包括远红外探测系统2021、光电检测元件2022以及转换电路2023。所述远红外探测系统2021采用一种反射式光学探测系统，用于探测火灾区域中的火焰红外线。所述光电检测元件2022采用一种由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗、硅的混合材料制成的光敏元件。该光电检测元件2022用于检测火焰红外线产生的远红外光。所述信号转换电路2023用于将所述远红外光转换成远红外信号输出至所述处理单元201。

所述处理单元201根据所述火焰传感器202感测的远红外信号的强度确定火势蔓延趋势。若远红外信号较强，所述处理单元201确定火势蔓延趋势较强；若远红外信号较弱，所述处理单元201确定火势蔓延趋势较弱。当所述无人机10飞抵火灾区域时，所述处理单元201启动飞行控制单元203控制无人机10悬停在火灾区域上空，并开启烟雾传感器204感测火灾区域内的烟雾浓度及烟雾方向。所述处理单元201根据所述烟雾传感器204感测的烟雾浓度及烟雾方向确定火势蔓延方向，例如向东、向南、向西、向北、东南、东北、西南、西北等方向。

所述处理单元201还用于开启定位单元205精确定位出火灾区域的地理位置信息，包括火灾区域的纬度信息和经度信息。所述定位单元205是一种北斗定位模块或其它具有定位功能的芯片，能够精确定位出火灾区域的地理位置信息。所述通讯单元206将火灾区域的火势蔓延趋势、火势蔓延方向以及地理位置信息发送至消防中心进行火灾预警，使得消防中心在第一时间内掌握火灾区域的火势情况以便更好地进行火灾救援。所述通讯单元206为一种具有远程无线通讯功能的无线通讯接口，例如支持GSM、GPRS、CDMA以及WiMAX等通讯技术的通讯接口，能够与消防中心的北斗导航系统进行无线通讯。

在使用本实用新型所述的用于火灾救援的无人机预警系统时，在所述无人机10上安装好旋转云台30以及火灾监测装置20。一切准备就绪后起飞无人机10，该无人机10依据搭载的火焰传感器202、烟雾传感器204和定位单元205(GPS定位模块或北斗定位模块)对火灾区域进行巡视，所述火焰传感器202处于持续工作状态以便探测火灾区域的火势蔓延趋势。当火焰传感器202探测到火灾区域的火焰红外线时，处理单元201发送悬停信号至飞行控制模块203使无人机10悬停，通过烟雾传感器204确定火灾区域的火势蔓延方向，并通过定位单元205精确定位出火灾区域的地理位置信息，包括火灾区域的纬度信息和经度信息。同时，处理单元201通过通讯单元205将目标对象的位置信息反馈至消防中心，从火灾区域的火势蔓延趋势、火势蔓延方向以及地理位置信息发送至消防中心进行火灾预警，使得消防中心在第一时间内掌握火灾区域的火势情况以便更好地进行火灾救援。消防中心接收到这些预警信息后，迅速对火情或者做进一步的分析判断，或者马上动员进行灭火救援行动。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效功能变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于火灾救援的无人机预警系统，其特征在于，所述无人机预警系统包括无人机、设置在无人机底部的旋转云台，该旋转云台安装有火灾监测装置，该火灾监测装置包括处理单元、火焰传感器、飞行控制单元、烟雾传感器以及定位单元，所述火焰传感器、飞行控制单元、烟雾传感器和定位单元连接至所述处理单元，其中：

所述火焰传感器用于探测火灾区域中的火焰红外线，将所述火焰红外线辐射的远红外光转换为远红外信号，并将该远红外信号发送至所述处理单元；

所述处理单元用于根据所述火焰传感器感测的远红外信号的强度确定火势蔓延趋势，当所述无人机飞抵火灾区域时启动所述飞行控制单元控制无人机悬停在火灾区域上空，并开启所述烟雾传感器感测火灾区域内的烟雾浓度及烟雾方向；

所述处理单元还用于根据所述烟雾传感器感测的烟雾浓度及烟雾方向确定火势蔓延方向，以及开启所述定位单元定位出火灾区域的地理位置信息。

2.如权利要求1所述的用于火灾救援的无人机预警系统，其特征在于，所述火灾监测装置还包括一个连接至所述处理单元上的通讯单元，该通讯单元用于将所述火灾区域的火势蔓延趋势、火势蔓延方向以及地理位置信息发送至消防中心进行火灾预警。

3.如权利要求1所述的用于火灾救援的无人机预警系统，其特征在于，所述旋转云台是一种由步进电机控制的旋转式云台，该旋转云台用于控制所述火灾监测装置中的火焰传感器进行360度转动来探测火灾区域产生的火焰红外线。

4.如权利要求1至3任一项所述的用于火灾救援的无人机预警系统，其特征在于，所述无人机的两侧机翼上分别设置有一个太阳能透镜，每一个太阳能透镜下方设置有一块太阳能电池。

5.如权利要求4所述的用于火灾救援的无人机预警系统，其特征在于，所述太阳能透镜为一种菲涅尔透镜系统，用于聚集太阳光能。

6.如权利要求5所述的用于火灾救援的无人机预警系统，其特征在于，所述太阳能电池将所述太阳能透镜聚集的太阳光能转化成电能并为无人机的电动引擎供电。

7.如权利要求1至3任一项所述的用于火灾救援的无人机预警系统，其特征在于，所述火焰传感器包括远红外探测系统、光电检测元件以及信号转换电路。

8.如权利要求7所述的用于火灾救援的无人机预警系统，其特征在于，所述远红外探测系统采用一种反射式光学探测系统，用于探测火灾区域中的火焰红外线。

9.如权利要求7所述的用于火灾救援的无人机预警系统，其特征在于，所述信号转换电路用于将所述远红外光转换成所述远红外信号输出至所述处理单元。