一种高空系留无人灭火系统技术方案

一种高空系留无人灭火系统，灭火装置安装在飞行平台上，该灭火装置中的灭火弹悬挂在机身下方。瞄准相机位于机身前端端面中部。GPS定位单元、飞行控制与通信单元和灭火弹发射控制单元均位于机身上表面中部，电源管理单元位于机身中部。地面供电电源与飞行平台的电源管理单元之间通过系留电缆连接；该系留电缆的长度由飞行平台的作业高度决定。地面站系统通过数据线或者无线信号控制和监视空中无人灭火系统。本发明专利技术结合系留无人机和消防灭火弹的优势，能有效解决高层灭火的难题，实现了常规消防设备无法达到的高楼灭火，并且对灭火系统执行任务的场地要求低，提升了无人灭火系统的持续执行灭火任务的时间，提高无人灭火系统的单次灭火能力。

A high tethered unmanned fire extinguishing system

A high altitude tethered unmanned fire extinguishing system is installed on the flight platform, and the fire extinguisher in the fire extinguisher is suspended under the fuselage. The aiming camera is located in the middle of the front end of the fuselage. The GPS positioning unit, flight control and communication unit and fire projectile launch control unit are all located on the middle of the fuselage, and the power management unit is located in the middle of the fuselage. The ground power supply is connected with the power management unit of the flight platform through the mooring cable, and the length of the mooring cable is determined by the height of the flight platform. The ground station system controls and monitors air unmanned fire extinguishing systems through data lines or wireless signals. The invention combines tethered drones and fire extinguishing bomb advantages, can effectively solve the problem of high-rise fire, the conventional fire fighting equipment can not reach the high-rise fire, and the fire extinguishing system to perform the task of low site requirement, enhance the continued implementation of unmanned fire extinguishing system fire extinguishing task time, improving the single unmanned fire extinguishing ability system.

【技术实现步骤摘要】
一种高空系留无人灭火系统
本专利技术涉及无人机灭火
，具体涉及一种高空系留无人灭火系统。
技术介绍
在消防领域中，高层灭火一直是一个世界难题，高层建筑的火灾危险性与灭火难度远远大于一般低层建筑。目前，在我国，高层建筑灭火的主要方法为：消防队采用登高消防车攀登到一定高度，再使用消防枪灭火。然而，消防队的攀登高度一般只有25米，而消防枪一般能打到60米左右。即，现在的消防车灭火极限为100米左右。因此，对于100米以上的高楼火灾，只能采取预防和自救。专利申请号为201610153054.0，名称为一种无人机系留系统的专利技术专利提出了一种系留无人机的方案，包括无人机、收放线子系统、电力子系统、通信子系统、地面电源和地面站。提高了无人机的载重和滞空时间。本专利技术结合该系统的优点和灭火弹技术提出了一种高空系留无人灭火系统。申请号为201610165872.2，名称为无人机灭火弹发射系统的专利技术专利提出的消防灭火无人机包括地面站、无人机、挂架和灭火弹。该系统的优点是可以实时和地面保持通信，地面指挥中心可以依据图像等数据发射灭火弹实施灭火。但该系统的飞行平台载重能力有限只能携带一枚灭火弹，其次是飞行时间有限，灭一处火得多次往返，即该专利技术专利提出的无人机灭火弹发射系统的灭火能力有限难以有效灭火。申请号为2016101419566.X，名称为一种高楼消防无人机的专利技术专利提出的灭火无人机包括无人机主体、摄像头和水枪。该专利提出使用无人机携带水枪后飞到空中，由水枪喷出的水进行灭火。该专利提出的方法存在受水枪及其水管的重量限制，无法飞至太高的高楼。由于现有多旋翼载重有限，该方法的无人机甚至难以飞至地面灭火设备可达的高度。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的载弹量少、飞行高度有限的不足，本专利技术提出了一种高空系留无人灭火系统。本专利技术包括飞行平台、灭火装置、系留电缆、地面供电电源、地面站系统。所述的灭火装置安装在所述飞行平台，并使该灭火装置中的灭火弹悬挂在所述飞行平台的机身的下方。所述的机身包括上机身板和下机身板。瞄准相机位于所述机身前端端面中部。所述GPS定位单元、飞行控制与通信单元和灭火弹发射控制单元均位于所述上机身板上表面中部，电源管理单元位于机身中部，安装在下机身板的上表面。地面供电电源与飞行平台的电源管理单元之间通过系留电缆连接；该系留电缆的长度由飞行平台的作业高度决定。所述的地面站系统通过数据线或者无线信号控制和监视空中无人灭火系统。所述的飞行平台包括无刷直流电机、三对碳纤维螺旋桨、电子调速器、碳管夹、短机臂、机身、机身加长碳管、碳管转接件和长机臂。三对碳纤维螺旋桨通过机臂分别位于所述机身的前端、后端和该机身长度方向的对称线处，并使每对碳纤维螺旋桨中的各螺旋桨分列于该机身长度方向的两侧。所述位于机身前端和后端的碳纤维螺旋桨分别通过短机臂与所述机身连接，所述位于机身长度方向对称线处的碳纤维螺旋桨通过长机臂与所述机身连接。在所述机身前端端面中部和后端端面中部分别安装有一对机身加长碳管。该机身加长碳管的内端通过碳管夹与所述机身端面固接；各机身加长碳管的外端通过碳管转接件与长机臂中段固接。在连接所述长机臂时，须使分别安装在该长机臂两端的碳纤维螺旋桨对称的分布在所述机身的两侧。所述的碳管转接件为铝合金制成的三通转接头，该碳管转接件的各转接口端头的管体上分别有轴向的切口；在该各切口的两侧的管体表面分别有夹紧耳片。各所述的长机臂的内端分别通过碳管夹安装在机身长度方向对称线处的两侧，具体是将所述碳管夹置于所述机身内，将各长机臂的内端分别装入该碳管夹内，并使用螺栓连接碳管夹和机身的上机身板和下机身板，进而将各长机臂固紧。各所述长机臂的外端的端头处与连接电机座的碳管夹持端固连。所述无刷直流电机安装在该电机座的上表面；碳纤维螺旋桨安装在所述无刷直流电机的输出轴上；电子调速器嵌装在该电机座内，并与所述无刷直流电机通过导线连接。所述的碳管夹有两个矩形夹块组成，在各夹块的一个侧表面分别有半圆形的凹槽，该凹槽的半径与机身加长碳管的外径相同。在各夹块的另一个侧表面分别有连接螺孔。所述电机座的一端有管夹头，形成了该电机座的夹持端，该夹持端的端口有轴向的切口，切口两侧的管体外圆周表面分别有夹紧耳片。所述电机座上有用于安装无刷直流电机的安装孔。针对现有消防灭火技术存在的缺陷，结合系留无人机和消防灭火弹的优势，本专利技术提出的高空系留无人灭火系统能有效解决高层灭火这一世界难题。当消防人员接到火灾报警后，消防人员迅速驾驶携带高空系留无人灭火系统的消防车辆到达着火高楼附近。到达火灾现场后消防人员在5分钟内迅速展开高空系留无人灭火系统，并准备好飞行平台起飞工作。准备工作完成后由地面消防操纵人员使用遥控器操纵飞行平台连接着系留电缆飞至高楼着火位置，或者使用地面站设置好飞行参数自主飞至高楼着火位置。使用自主飞行功能时必须提前知道飞行平台要悬停的位置坐标。飞行平台携带灭火系统飞至高楼着火位置后悬停在目标位置，之后由地面操纵人员通过飞行平台携带的瞄准系统瞄准目标窗口，瞄准目标窗口后地面操纵人员迅速通过地面站或遥控器依次发射灭火弹。或者通过机载发射系统自主瞄准和自主发射。灭火弹发射后沿着导轨滑行一段距离，然后以一定的离轨速度脱离导轨进入不可控飞行，直至灭火弹接触窗户玻璃。灭火弹接触玻璃后灭火弹破窗机构打破玻璃，灭火弹飞入着火房间。灭火弹破窗机构破窗的同时灭火弹内温度传感器开始工作，若传感器检测到温度高于设定值则引爆灭火弹内炸药使灭火剂散部周围以完成灭火任务，若是传感器检测到温度低于设定值则灭火弹不会爆炸。飞行平台发射完4枚灭火弹后由地面操纵人员操纵降落或者由地面站自主控制降落。飞行平台降落后在5分钟内补充完灭火弹后又可以进行新的一轮灭火任务。本实专利技术提供的一种高空系留无人灭火系统，能够有效解决高楼灭火的世界难题。与常规地面消防设备相比，本专利技术具有以下优点：(1)实现了常规消防设备无法达到的高楼或超高楼的灭火常规的地面消防设备目前只能扑灭一百米以下的楼房火灾，而本专利技术提出的高空系留无人灭火系统可以携带灭火弹飞至210米以下的高楼执行灭火任务。(2)对灭火系统执行任务的场地要求低现有的高楼消防车多是体积大，重量大，难以在现在这种密集建筑中快速展开使用，甚至常常是高楼消防车无法进入着火大楼附近执行灭火任务。本专利技术提出的高空系留无人灭火系统体积小，重量小，可以轻易快速的在着火大楼附近携带灭火弹垂直起飞，飞至目标高度执行灭火任务。与现有的多旋翼消防无人机技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)提升无人灭火系统的持续执行灭火任务的时间现有的多旋翼消防无人机，进行几次灭火任务后就需要更换电池，这导致无人机的持续执行灭火任务的时间有限。本专利技术结合系留无人机，使用地面电源，通过系留电缆连接多旋翼无人机，为空中设备和动力系统提供能源，使本专利技术理论上可持续执行灭火作业时间超过24小时。(2)提高无人灭火系统的单次灭火能力现有的多旋翼消防无人机的载重中有很大一部分重量被电池占据，导致其一次飞行只能携带少量的灭火剂，甚至于无法有效的扑灭小型火源。本专利技术结合系留无人机，将无人系统的电源留在地面，将电池的重量转为携带灭火剂，这极大的提高了本专利技术单次飞行所能携带的灭火剂量，提高了灭火无人机的单次灭火能力。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高空系留无人灭火系统，其特征在于，包括飞行平台、灭火装置、系留电缆、地面供电电源、地面站系统；所述的灭火装置安装在所述飞行平台，并使该灭火装置中的灭火弹悬挂在所述飞行平台的机身的下方；所述的机身包括上机身板和下机身板；瞄准相机位于所述机身前端端面中部；所述GPS定位单元、飞行控制与通信单元和灭火弹发射控制单元均位于所述上机身板上表面中部，电源管理单元位于机身中部，安装在下机身板的上表面；地面供电电源与飞行平台的电源管理单元之间通过系留电缆连接；该系留电缆的长度由飞行平台的作业高度决定；所述的地面站系统通过数据线或者无线信号控制和监视空中无人灭火系统。

【技术特征摘要】
1.一种高空系留无人灭火系统，其特征在于，包括飞行平台、灭火装置、系留电缆、地面供电电源、地面站系统；所述的灭火装置安装在所述飞行平台，并使该灭火装置中的灭火弹悬挂在所述飞行平台的机身的下方；所述的机身包括上机身板和下机身板；瞄准相机位于所述机身前端端面中部；所述GPS定位单元、飞行控制与通信单元和灭火弹发射控制单元均位于所述上机身板上表面中部，电源管理单元位于机身中部，安装在下机身板的上表面；地面供电电源与飞行平台的电源管理单元之间通过系留电缆连接；该系留电缆的长度由飞行平台的作业高度决定；所述的地面站系统通过数据线或者无线信号控制和监视空中无人灭火系统。2.如权利要求1所述高空系留无人灭火系统，其特征在于，所述的飞行平台包括无刷直流电机、三对碳纤维螺旋桨、电子调速器、碳管夹、短机臂、机身、机身加长碳管、碳管转接件和长机臂；三对碳纤维螺旋桨通过机臂分别位于所述机身的前端、后端和该机身长度方向的对称线处，并使每对碳纤维螺旋桨中的各螺旋桨分列于该机身长度方向的两侧；所述位于机身前端和后端的碳纤维螺旋桨分别通过短机臂与所述机身连接，所述位于机身长度方向对称线处的碳纤维螺旋桨通过长机臂与所述机身连接；在所述机身前端端面中部和后端端面中部分别安装有一对机身加长碳管；该机身加长碳管的内端通过碳管夹与所述机身端面固接；各机身加长碳管的外端通过碳管转接件与长机臂中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李占科，魏孔泯，黄卫平，李发铭，刘秧，郭佼，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61