【技術實現步驟摘要】
一種基于自平衡增穩式系留無人機的消防滅火系統
[0001]本專利技術屬于消防滅火
，尤其涉及一種基于自平衡增穩式系留無人機的消防滅火系統及控制方法。
技術介紹
[0002]近年來高層建筑在城市中的分布逐漸增多，威脅高層建筑安全的首要問題就是火災，由于高層建筑的特性，在高層建筑內發生火災后，由于大部分高層建筑擁有諸多貫穿空間和井道，因此火勢可以沿著水平和垂直兩方向蔓延，并且很容易產生煙囪效應。現有消防設備包括高壓水槍、消防云梯車、傳統無人機等，現有消防設備對于高層建筑滅火存在以下不足：(1)由于操作人員站位和水壓的限制，高壓水槍只能完成較低樓層的滅火任務；(2)消防云梯車受到火場建筑周圍的環境因素影響較大，并且展開時間較長，對于在云梯車上進行滅火任務的消防員也存在較高風險；云梯車大多依賴進口，并且尚不能滿足超高建筑的火災滅火需要；(3)傳統無人機受載重和續航問題的限制，滅火效率低；自動化程度不高；傳統無人機搭載的任務系統不完善。
[0003]總之，以上傳統的滅火設備對于高層建筑滅火效果不佳，特別是100米以上高層建筑滅火成為世界性難題。
[0004]此外，現有技術中也有系留機器人在消防滅火領域的應用，通常，現有技術中系留無人機系統包括：系留無人機、環境監測單元、滅火單元和救援彈射單元；其中環境監測單元、滅火單元和救援彈射單元均安裝在系留無人機上，環境監測單元用于監測系留無人機所處的環境信息，其中環境信息包括系留無人機的周側影像、物體距離和溫度等；救援彈射單元用于彈射滅火介質，如裝載有防毒面具的救援...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種基于自平衡增穩式系留無人機的消防滅火系統，其特征在于，包括：自平衡增穩式系留無人機子系統和設置在地面上的地面保障子系統，所述地面保障子系統為消防車或無人機承載運輸車，所述自平衡增穩式系留無人機子系統通過管纜系統與地面保障子系統連接并配合使用；所述管纜系統包括：為所述自平衡增穩式系留無人機子系統供電或油的能源電纜或油管、自平衡增穩式系留無人機子系統與地面保障子系統通信的通信線纜以及為所述自平衡增穩式系留無人機子系統提供滅火介質的消防軟管；所述自平衡增穩式系留無人機子系統包括：系留無人機(1)，設置在所述系留無人機(1)上的可控穩定噴射機構(2)，現場實時監測系統(3)、告警系統(4)，避障及防撞系統(5)、破窗機構(6)以及機載飛控子系統(11)；其中：所述可控穩定噴射機構(2)包括可伸縮管和兩軸增穩機構，所述可伸縮管用于噴射消防用滅火劑；所述兩軸增穩機構用于調整所述可伸縮管的方向和姿態角，所述兩軸增穩機構包括第一旋轉軸(21)，第二旋轉軸(22)，上端部(23)以及機械接口(24)，其中所述第一旋轉軸(21)和第二旋轉軸(22)均通過步進電機控制，用于控制可控穩定噴射機構的水平和上下偏移角度，所述第二旋轉軸(22)嵌置在所述第一旋轉軸(21)內部并且第二旋轉軸(22)的兩臂與所述第一旋轉軸(21)的兩臂同向緊密貼合連接，所述上端部(23)的下端面與所述第一旋轉軸(21)的上端面機械連接，所述上端部(23)的上端面通過機械連接端口與所述系留無人機(1)的底部連接，所述機械接口(24)具有多個，分別設置在所述第二旋轉軸(22)的兩臂與所述第一旋轉軸(21)的兩臂貼合處，通過所述機械接口(24)將所述可控穩定噴射機構與所述第一旋轉軸(21)和所述第二旋轉軸(22)連接；所述機載飛控子系統(11)為三余度設計，包括三臺飛控計算機，每臺飛控計算機運行相同的任務，所述任務包括初始化、同步、數據采集、輸入數據交叉傳輸、輸入數據比較、數據融合、控制率計算、輸出數據交叉傳輸、輸出數據比較和故障處理中的一種或多種組合；通過投票確定三臺飛控計算機中的主控計算機。2.根據權利要求1所述的一種基于自平衡增穩式系留無人機的消防滅火系統，其特征在于，還包括：舵機旋轉機構，所述管纜系統的一端通過舵機旋轉機構與所述系留無人機(1)連接使用，并且能在發生意外情況時通過機載飛控子系統控制執行機構，使所述管纜系統與系留無人機脫離；其中，所述舵機旋轉機構包括無人機固定端(A)、上下接頭旋轉防拉脫結構(B)以及旋轉鎖緊機構(C)，所述舵機旋轉機構為L型結構，無人機固定端(A)位于L型結構的一個臂上，上下接頭旋轉防拉脫結構(B)以及旋轉鎖緊機構(C)位于另一個臂上，無人機固定端(A)和上下接頭旋轉防拉脫結構(B)通過旋轉鎖緊機構(C)連接，無人機固定端(A)的一端固定在無人機上，上下接頭旋轉防拉脫結構(B)用于使得能源電纜或油管、通信線纜以及消防軟管的上下兩個接頭連接后不會被拉力拉脫開，上下兩個接頭連接完全后，通過旋轉鎖緊機構(C)使兩個接頭連接鎖緊，旋轉鎖緊結構(C)通過兩個舵機作為執行機構，在機載飛控子系統的控制下，其中一個舵機控制旋轉鎖緊結構(C)正反向旋轉來鎖緊和放開能源電纜或油管、通信線纜以及消防軟管的上下兩個接頭，另一個舵機控制上下兩個接頭從旋轉防拉脫機構中分離，最終完成兩個接頭的分離。3.根據權利要求2所述的一種基于自平衡增穩式系留無人機的消防滅火系統，其特征在于，所述現場實時監測系統(3)由光電吊艙、監測攝像頭、激光雷達、毫米波雷達、超聲波
傳感器以及差分定位天線中的一種或多種組成，用于將火場實時情況通過圖像和測距數據的形式傳輸給現場指揮車；所述告警系統(4)包括語音告警器和燈光告警器，用于基于接收到的控制指令分別實施語音告警/告誡和燈光告警/告誡；所述避障及防撞系統(5)用于確保無人機在執行滅火任務時不會撞到障礙物，包括毫米波雷達作為傳感器形成毫米波避障及防撞系統，毫米波避障防撞子系統將系留無人機(1)的速度和距離、光電吊艙提供的畫面、激光雷達、毫米波雷達、超聲波傳感器和/或差分定位天線中任意一個或多個提供的測距數據發送給地面保障子系統內的車載任務管理子系統并與高層建筑三維模型進行融合匹配后獲得匹配結果，將匹配結果進行人工確認，所述人工確認后向系留無人機(1)發送防撞信息；所述破窗機構(6)與所述告警系統(4)均設置在所述系留無人機(1)的機身下方，所述破窗機構(6)包括破窗彈發射機構。4.根據權利要求3所述的一種基于自平衡增穩式系留無人機的消防滅火系統，其特征在于，所述語音告警器包括語音合成器和/或高音揚聲器，所述燈光告警器包括LED告警/告誡燈，燈光告警器為紅色的情況下實施告警，琥珀色的情況下實施告誡，所述語音告警/告...
【專利技術屬性】
技術研發人員：賈世瑞，徐建華，莫莉，項濱東，張震，孔凡忠，徐宏英，湯遠，
申請(專利權)人：新興際華集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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