一种多旋翼无人机消防系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种多旋翼无人机消防系统，是将多旋翼无人机消防系统设计由多旋翼机，机载控制系统，机载灭火载荷系统，消防供电车以及地面控制器五大部分共同组成；由多旋翼机负责升空实施消防作业，多旋翼机中安装机载控制系统对作业全过程进行控制，由机载灭火载荷系统具体实施消防作业，消防供电车配置在地面负责供电和输送灭火剂并兼用于装载运输多旋翼机，有地面控制器负责消防现场用于作业操作。本实用新型专利技术采用主流消防灭火剂并提出多种供应方案，适合从高楼侧面消防作业的场景，解决了消防无人机破窗作业难点，解决投送救生包等场景需求，以及消防现场所需视频即摄像机等通信手段。

【技术实现步骤摘要】
一种多旋翼无人机消防系统
本技术属于航空飞行器及高层建筑消防领域，特别是多旋翼无人机工程应用范畴，可扩展军事，海事应用。
技术介绍
城市高层建筑不断增加，消防和救生成为关注焦点。传统消防装备采用的云梯和高压水枪性能受限制，不适应高层建筑的消防要求。水作为灭火介质对于火场内人员安全比较有利，但是灭火效率较低。如果城市消防整体规划，改变消防介质及消防手段，可大幅提升高楼建筑消防效果。目前，采用无人机用于高楼消防正受到关注。沈阳合创旭飞科技有限公司申请的中国技术专利107662699A公开了一种消防用灭火无人机，包括无人机本体、热成像仪以及声波设备；所述热成像仪和所述声波设备分别设置在所述无人机本体底部；所述无人机本体内设置有控制装置和第一无线模块；所述热成像仪与所述控制装置连接，用于对目标区域进行拍摄以得到目标区域的热图像信息；所述控制装置用于将所述热图像信息通过所述第一无线模块发送给监控终端；所述控制装置还用于通过所述第一无线模块接收所述监控终端发送来的灭火控制信号；所述声波设备与所述控制装置连接；所述声波设备用于在所述灭火控制信号的控制下工作，以产生声波来消除火灾。上述消防用灭火无人机能够及时控制火灾险情且工作效率较高。湖南新业态智慧消防科技有限公司申请的中国技术专利109573038A公开了一种消防无人机，包括机体，所述机体的顶部设置有控制箱，所述控制箱的四角处皆设置有旋翼臂，所述旋翼臂顶部远离控制箱的一端安装有飞行电机，所述飞行电机的输出端转动连接有旋翼，所述机体底部的两侧皆设置有支撑架，所述支撑架的底端设置有支撑板，所述机体内部的底端安装有正反电机，所述正反电机的输出端转动连接有延伸至机体下方的转轴，所述转轴的末端连接有炮台，所述炮台的内部设置有炮筒。该方案通过在机体的内部安装正反电机，且正反电机的输出端通过转轴与机体下方的炮台转动连接，在进行灭火时，可通过正反电机带动炮台进行转动，从而调整炮筒的方向，运用较为较为灵活。南京市公安消防局申请并获得授权的中国技术专利106043678B公开了一种消防用双体无人机，本申请无人机主体有一对，无人机主体中部上方有信号发射接收装置，两个无人机主体之间有灭火装置主体，本申请还包括相应的消防车，对消防车顶部进行改造，除具有传统消防车功能外还可以一次同时携带3个无人机，从而无人机与消防车可以互相配合使用。该方案中双头无人机采用双无人机主体设计，可以同时携带相同的灭火剂，以提高灭火剂的携带量，也可以分别携带不同的灭火剂来同时对不同的火情进扑灭并根据双体无人机结构设计了相应的消防车，这样无人机和消防车可以互相配合使用从而提高了消防效率，可以应付不同情况的火灾。然而现有技术依然存在以下不足之处，如现有的消防无人机一般采用多旋翼机平台，多旋翼机的动力采用涡轮发动机，可解决装载重量和续航时间的需求，但是，采用涡轮发动机方案有几个缺点，一是动力控制比较困难，不适合楼间距较小侧风较大的场合使用，二是噪声较大寿命较短，而电动旋翼比较安静，隐蔽，三是存在燃油意外着火的风险，四是操作上需要每台依次起动，现场准备时间长，五是燃料不适合低温和高原低气压环境使用。因此，对现有的消防无人机及其控制系统进行进一步创新性的设计和改进是十分必要的。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种多旋翼无人机消防系统，以克服现有技术存在的不足。详细技术说明：本技术的设计方法是将多旋翼无人机消防系统设计由多旋翼机，机载控制系统，机载灭火载荷系统，消防供电车以及地面控制器五大部分共同组成；由多旋翼机负责升空实施消防作业，多旋翼机中安装机载控制系统对作业全过程进行控制，由机载灭火载荷系统具体实施消防作业，消防供电车配置在地面负责供电和输送灭火剂并兼用于装载运输多旋翼机，有地面控制器负责消防现场用于作业操作。基于以上方法设计的一种多旋翼无人机消防系统，由多旋翼机，机载控制系统，机载灭火载荷系统，消防供电车以及地面控制器五大部分组成；所述多旋翼机由主承力结构分别连接旋翼臂结构，升力旋翼电机及旋翼，侧力旋翼电机及旋翼，电源或发电机，电源管理变换器，机载控制系统舱，起降支架结构，灭火剂容器或气瓶组，用于灭火剂喷射的加压气瓶或加压泵，灭火剂的地面输送管道，以及消防作业的喷射杆和消防设备；所述主承力结构和包含灭火剂容器或气瓶组在内的结构件采用防火复合材料制造。其中，所述机载控制系统由综合管理计算机分别连接各分系统设备并进行控制管理，各分系统设备包括：1)传感器组合与飞行控制分系统，所属设备及功能含多旋翼机导航定位及与地面消防供电车的相对定位，防撞传感器组合和风速仪，飞行控制系统，空地数据链可选5G通信设备，应急指令包；2)动力能源分系统，所属设备及功能含动力电池组及供电变换器，高压气瓶或加压泵的控制执行机构，电源管理变换器的控制机构；3)消防载荷分系统，所属设备及功能含破窗器及其控制机构，救生包投送控制机构，灭火剂加注及喷射压力控制机构，灭火剂喷口控制机构，灭火剂喷射杆的控制机构，地面供电输送管缆绳连接；4)通信分系统，所属设备及功能含现场视频及其对预计火源目标的自动识别与锁定跟踪伺服控制机构；照明灯及指向控制机构；广播及麦克风；现场示范显示屏；5)防护分系统，所属设备及功能含机载控制系统的防护安装，放电刷，地面系留绳。进一步的，所述机载灭火载荷系统由如下消防作业分系统组成：1)灭火剂分系统，所属设备及功能含灭火剂容器或气瓶组，加压气源或加压泵，管道阀门或电门，灭火剂喷射杆及喷口；2)破窗分系统，所属设备及功能含破窗器及安装破窗器的机械臂或破窗杆；3)救生包分系统，所属设备及功能含救生包推送杆；4)信息分系统，所属设备及功能含喷射杆或破窗杆或推送杆的外端安装获取现场信息的多种探测设备，所述多种探测设备包括现场视频，照明灯，广播和麦克风，现场示范显示屏，以及辅助观察消防现场的高位视频和增强照明灯。进一步的，所述消防供电车包括以下几个功能分系统，1)装载车分系统，所属设备及功能含轻型车底盘改装或全新设计的装运车，多旋翼机在装运车上的停放平台及紧固机构；2)灭火剂分系统，所属设备及功能含灭火剂容器或气瓶组，灭火剂加压气源或加压泵，灭火剂输送管及输送管连接器，输送管绕线盘及控制机构；3)控制分系统，所属设备及功能含多旋翼机飞行控制台，装运车导航系统，指令数据链可选5G通信设备，通信系统，电源系统，电源变换器；4)应急控制分系统，所属设备及功能含应急关停电源气源的执行机构，多旋翼机在装运车上的应急系留绳，排障铲。进一步的，所述地面控制器包括多旋翼机飞行操控器，连接消防供电车连接的电源线缆和信息线缆，与信息线缆并存的无线数据链或5G通信设备；飞行操控器与飞行控制台通用或合二为一。本技术采用电动多旋翼机，旋翼的动力采用电动机，可用直流电或交流电，优选直流电电动机。采用地面供电车进行有线供电，可有效解决长续航和重装载的需求。对旋翼电机采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多旋翼无人机消防系统，其特征在于：由多旋翼机(23)，机载控制系统，机载灭火载荷系统，消防供电车(21)以及地面控制器(25)五大部分组成；所述多旋翼机(23)由主承力结构分别连接旋翼臂(4)结构，升力旋翼电机及旋翼，侧力旋翼电机及旋翼，电源或发电机，电源管理变换器，机载控制系统舱(7)，起降支架(14)结构，灭火剂容器或气瓶组，用于灭火剂喷射的加压气瓶(13)或加压泵，灭火剂的地面输送管道，以及消防作业的喷射杆(11)和消防设备；所述主承力结构和包含灭火剂容器或气瓶组在内的结构件采用防火复合材料制造。/n

【技术特征摘要】
1.一种多旋翼无人机消防系统，其特征在于：由多旋翼机(23)，机载控制系统，机载灭火载荷系统，消防供电车(21)以及地面控制器(25)五大部分组成；所述多旋翼机(23)由主承力结构分别连接旋翼臂(4)结构，升力旋翼电机及旋翼，侧力旋翼电机及旋翼，电源或发电机，电源管理变换器，机载控制系统舱(7)，起降支架(14)结构，灭火剂容器或气瓶组，用于灭火剂喷射的加压气瓶(13)或加压泵，灭火剂的地面输送管道，以及消防作业的喷射杆(11)和消防设备；所述主承力结构和包含灭火剂容器或气瓶组在内的结构件采用防火复合材料制造。


2.根据权利要求1所述的多旋翼无人机消防系统，其特征在于：所述机载控制系统由综合管理计算机分别连接各分系统设备并进行控制管理，各分系统设备包括：
1)传感器组合与飞行控制分系统，所属设备及功能含多旋翼机(23)导航定位及与地面消防供电车(21)的相对定位，防撞传感器组合和风速仪(5)，飞行控制系统，空地数据链，应急指令包；
2)动力能源分系统，所属设备及功能含动力电池组及供电变换器，高压气瓶或加压泵的控制执行机构，电源管理变换器的控制机构；
3)消防载荷分系统，所属设备及功能含破窗器(15)及其控制机构，救生包投送控制机构，灭火剂加注及喷射压力控制机构，灭火剂喷口(9)控制机构，灭火剂喷射杆(11)的控制机构，地面供电输送管缆绳连接；
4)通信分系统，所属设备及功能含现场视频及其对预计目标的自动识别与锁定跟踪伺服控制机构；照明灯及指向控制机构；广播及麦克风(2)；现场示范显示屏；
5)防护分系统，所属设备及功能含机载控制系统的防护安装，放电刷，地面系留绳。


3.根据权利要求1所述的多旋翼无人机消防...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶文英，
申请(专利权)人：陶文英，
类型：新型
国别省市：北京;11