一种高空系留无人机消防救援系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高空系留无人机消防救援系统，属于消防技术领域，用于解决目前高层消防救援难的技术问题，具体结构包括空中作业子系统和地面保障子系统；空中作业子系统包括系留无人机和位于系留无人机上的灭火单元、环境监测单元和救援弹射单元；地面保障子系统包括消防车辆和安装于消防车辆上的灭火剂供给单元、电源单元和管线收放单元，电源单元通过系留电缆与系留无人机相连，用于向系留无人机提供动力电源；灭火剂供给单元通过供给管与灭火单元相连，用于向灭火单元提供灭火剂；管线收放单元，用于对系留电缆或/和供给管进行收放作业。本发明专利技术具有长航时、大载重、响应快、安全可靠、集高层消防救援功能于一体等优点。

A fire rescue system and method for high altitude tethered UAV

【技术实现步骤摘要】
一种高空系留无人机消防救援系统及方法
本专利技术主要涉及消防
，特指一种高空系留无人机消防救援系统及方法。
技术介绍
随着世界经济的发展，城市高层、超高层建筑日益增多，几十米甚至上百米的高楼一旦发生火灾，会面临消防上的难题。目前传统的高压水枪、消防云梯、高空无人机等消防设备均具有如下不足：(1)目前传统的高压水枪由于水压、消防云梯由于结构重量等原因均难以到达80米以上进行灭火和消防救援，而且目前的云梯消防车受地区、街道畅通程度、出警速度等限制，救火车在很多情况下不能第一时间赶到失火现场。而且使用消防车救火，主要还是依靠消防员，消防员直接靠近火场，有很高的危险性有时甚至会造成不必要的伤亡。(2)面对高层消防灭火，有时需要多台消防车进行联合作业，准备时间比较长，采用云梯进行高层的救援，其云梯展开有一个比较缓慢的过程，从而导致救援响应慢；(3)对于高空无人机，鉴于当前电池的性能参数，无人机携带灭火所需的载荷及自身重量，作业时间长度收到限制，携带灭火载荷少，空中作业时间短，需要多次往复空中和地面；如果携带载荷比较多，空中作业时间短，因此，使用电池供电的消防救援无人机不能长时间、较大载重的开展高层消防救援作业，延误消防救援的宝贵时机；(4)面对复杂的消防救援情形，传统消防方式难以满足破窗、大流量喷水、喷干粉、泡沫等多样化、可配置的消防灭火需求；(5)由于作业高度上的限制，传统消防救援手段难以对高层被困、急需救援的群众提供紧急救援器材(比如：防毒面具、灭火毯、强光手电、对讲机等)；<br>(6)现有消防无人机的单机作业完成喷干粉灭火、喷水等消防作业，没有充分构建消防救援系统的功能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种长航时、大载重、响应快、具有消防及救援功能且消防救援效果好的高空系留无人机消防救援系统，并相应提供一种操作简便且灵活、效率高的消防救援方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种高空系留无人机消防救援系统，包括空中作业子系统和地面保障子系统；所述空中作业子系统，包括系留无人机、灭火单元、环境监测单元和救援弹射单元，所述救援弹射单元用于向指定位置弹射救援物资；所述灭火单元、环境监测单元和救援弹射单元均安装于所述系留无人机上；所述地面保障子系统，包括消防车辆、灭火剂供给单元、电源单元和管线收放单元，所述灭火剂供给单元、电源单元和管线收放单元均安装于所述消防车辆上；所述电源单元通过系留电缆与所述系留无人机相连，用于向系留无人机提供动力电源；所述灭火剂供给单元通过供给管与所述灭火单元相连，用于向灭火单元提供灭火剂；所述管线收放单元，用于对系留电缆或/和供给管进行收放作业。作为上述技术方案的进一步改进：所述救援弹射单元包括第一螺旋推进器和第一发射器；所述第一螺旋推进器用于放置救援弹并将救援弹螺旋输送至第一发射器内；所述第一发射器的输入口与所述第一螺旋推进器的输出口对接，用于接收救援弹以及将救援弹弹射至指定位置。所述系留无人机上还安装有救援扩音器或/和救援照明灯。所述灭火单元包括消防水炮，所述消防水炮通过供给管与所述灭火剂供给单元相连。所述灭火单元还包括干粉灭火罐或/和泡沫灭火罐，所述干粉灭火罐和泡沫灭火罐上均对应设置有喷枪。所述灭火单元还包括灭火弹发射装置，所述灭火弹发射装置包括第二螺旋推进器和第二发射器；所述第二螺旋推进器用于放置灭火弹并将灭火弹螺旋输送至第二发射器内；所述第二发射器的输入口与所述第二螺旋推进器的输出口对接，用于接收灭火弹以及将灭火弹弹射至指定位置。所述灭火单元还包括破窗枪或破窗弹。所述环境监测单元包括监测摄像头、激光测距仪、超声波传感器、定位模块中的一种或多种。所述灭火剂供给单元包括消防水箱和水泵，所述水泵的输入口与所述消防水箱相连，输出口与所述供给管相连。所述电源单元包括发电机或/和蓄电池，所述发电机和蓄电池均与系留电缆相连。所述管线收放单元包括管线绞盘。所述消防车辆包括车头和车厢，所述灭火剂供给单元、电源单元和管线收放单元均安装于所述车厢内；所述车厢的顶部形成系留无人机起降平台。所述起降平台上设置有开合状的防护罩。所述车厢内还设有用于存放灭火物资及救援物资的储存柜单元。所述车厢于长度方向划分为三个腔体，靠近所述车头的腔体为第一腔体，远离所述车头的腔体为第三腔体，所述第一腔体与第三腔体之间为第二腔体；所述电源单元位于第一腔体内，所述管线收放单元位于所述第二腔体内，所述灭火剂供给单元和储存柜单元均位于所述第三腔体内；各所述腔体于车厢的一侧或两侧设置有独立的厢门；各所述厢门均为电动卷帘门。本专利技术还公开了一种基于如上所述的高空系留无人机消防救援系统的消防救援方法，包括步骤：S01、所述系留无人机升空至火灾现场，所述环境监测单元获取火灾现场的图像信息；S02、根据图像信息判断是进行消防作业还是救援作业；S03、系留无人机飞至预定位置，进行消防作业或者救援作业；在进行消防作业时，通过灭火单元将灭火剂喷射至火灾现场；在进行救援作业时，通过救援弹射单元将救援物资弹射至指定位置。作为上述技术方案的进一步改进：在步骤S03中，在进行消防作业时，根据图像信息中的火情信息采用相对应的灭火剂，通过灭火单元将对应的灭火剂喷射至火灾现场。在步骤S03中，在进行消防作业或者救援作业之前，根据图像信息中的窗户信息判断是否需要进行破窗作业。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术的高空系留无人机消防救援系统及方法，通过消防车辆上的电源单元为系留无人机提供电源，同时通过消防车辆上的灭火剂供给单元持续给系留无人机上的灭火单元提供灭火剂，从而实现系留无人机高空长航时、大载重的消防灭火以及救援作业，解决目前消防水枪消防高度不够的问题，适合应用于高层的消防救援作业；通过系留无人机搭载灭火单元和救援弹射单元等功能模块，不仅能够进行高层建筑的消防救援作业，同时也能够根据现场情况灵活选择对应的功能模块，从而提高消防救援的响应度，及时可靠进行消防灭火或者救援作业；整体结构简单、功能丰富、消防救援效果好，同时消防人员无需近距离靠近火场，避免人员伤亡，提高消防救援的安全性。(2)本专利技术的高空系留无人机消防救援系统及方法，在系留无人机上同时设置有灭火单元和救援弹射单元，使得系留无人机具有高空灭火以及高空救援的功能，在面对高层消防灭火与救援的复杂情况下，根据环境监测单元对系留无人机所在环境信息进行研判后，灵活选择消防灭火或者弹射救援物资或者两者同时进行，实现消防或/和救援功能的集成化，保障消防救援的及时性，提高消防救援的灵活性。(3)本专利技术通过在系留无人机上设置不同功能模块(如上所述的灭火单元和救援弹射单元等)，从而具备消防救援等不同任务的执行能力，可根据不同火情的灭火和救援任本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高空系留无人机消防救援系统，其特征在于，包括空中作业子系统(1)和地面保障子系统(2)；/n所述空中作业子系统(1)，包括系留无人机(101)、灭火单元(103)、环境监测单元(102)和救援弹射单元(104)，所述救援弹射单元(104)用于向指定位置弹射救援物资；所述灭火单元(103)、环境监测单元(102)和救援弹射单元(104)均安装于所述系留无人机(101)上；/n所述地面保障子系统(2)，包括消防车辆(201)、灭火剂供给单元(202)、电源单元(203)和管线收放单元(204)，所述灭火剂供给单元(202)、电源单元(203)和管线收放单元(204)均安装于所述消防车辆(201)上；/n所述电源单元(203)通过系留电缆(3)与所述系留无人机(101)相连，用于向系留无人机(101)提供动力电源；/n所述灭火剂供给单元(202)通过供给管(4)与所述灭火单元(103)相连，用于向灭火单元(103)提供灭火剂；/n所述管线收放单元(204)，用于对系留电缆(3)或/和供给管(4)进行收放作业。/n

【技术特征摘要】
1.一种高空系留无人机消防救援系统，其特征在于，包括空中作业子系统(1)和地面保障子系统(2)；
所述空中作业子系统(1)，包括系留无人机(101)、灭火单元(103)、环境监测单元(102)和救援弹射单元(104)，所述救援弹射单元(104)用于向指定位置弹射救援物资；所述灭火单元(103)、环境监测单元(102)和救援弹射单元(104)均安装于所述系留无人机(101)上；
所述地面保障子系统(2)，包括消防车辆(201)、灭火剂供给单元(202)、电源单元(203)和管线收放单元(204)，所述灭火剂供给单元(202)、电源单元(203)和管线收放单元(204)均安装于所述消防车辆(201)上；
所述电源单元(203)通过系留电缆(3)与所述系留无人机(101)相连，用于向系留无人机(101)提供动力电源；
所述灭火剂供给单元(202)通过供给管(4)与所述灭火单元(103)相连，用于向灭火单元(103)提供灭火剂；
所述管线收放单元(204)，用于对系留电缆(3)或/和供给管(4)进行收放作业。


2.根据权利要求1所述的高空系留无人机消防救援系统，其特征在于，所述救援弹射单元(104)包括第一螺旋推进器(1041)和第一发射器(1042)；
所述第一螺旋推进器(1041)用于放置救援弹(1043)并将救援弹(1043)螺旋输送至第一发射器(1042)内；
所述第一发射器(1042)的输入口与所述第一螺旋推进器(1041)的输出口对接，用于接收救援弹(1043)以及将救援弹(1043)弹射至指定位置。


3.根据权利要求1所述的高空系留无人机消防救援系统，其特征在于，所述系留无人机(101)上还安装有救援扩音器(105)或/和救援照明灯(106)。


4.根据权利要求1或2或3所述的高空系留无人机消防救援系统，其特征在于，所述灭火单元(103)包括消防水炮(1031)，所述消防水炮(1031)通过供给管(4)与所述灭火剂供给单元(202)相连。


5.根据权利要求4所述的高空系留无人机消防救援系统，其特征在于，所述灭火单元(103)还包括灭火罐(1033)，所述灭火罐(1033)上设置有喷枪(1034)。


6.根据权利要求4所述的高空系留无人机消防救援系统，其特征在于，所述灭火单元(103)还包括灭火弹发射装置(1035)，所述灭火弹发射装置(1035)包括第二螺旋推进器和第二发射器；
所述第二螺旋推进器用于放置灭火弹并将灭火弹螺旋输送至第二发射器内；
所述第二发射器的输入口与所述第二螺旋推进器的输出口对接，用于接收灭火弹以及将灭火弹弹射至指定位置。


7.根据权利要求4所述的高空系留无人机消防救援系统，其特征在于，所述灭火单元(103)还包括破窗枪(1036)或破窗弹。


8.根据权利要求1或2或3所述的高空系留无人机消防救援系统，其特征在于，所述环境监测单元(102)包括监测摄像头(1021)、激光测距仪(1022)、超声波传感器(1023)、定位模块(1024)中的一种或多种。
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【专利技术属性】
技术研发人员：张代兵，向绍华，杨志生，伍泽全，吴正洪，吴刚，隋光辉，赵威翰，苏昊，王武，许放炎，李军，
申请(专利权)人：长沙市云智航科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43