CN103661945A - 一种地面供电的空中消防机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地面供电的空中消防机器人，使用地面电源为其提供能源，是一种能携带消防龙头和消防液的空中消防机器人。本发明使用旋翼式飞行平台，可以自由携带消防龙头和消防液从空中到消防员无法快速达到的火险位置。该消防机器人可以将消防龙头拉升至数百米高度的地方，对高楼起火实施灭火，也可以带着消防龙头越过房屋、墙壁、树木、弄堂、壕沟、水面等障碍物，把消防管道拉至起火位置进行灭火，为高楼、狭窄街巷、高山森林等情况复杂地区的灭火工作提供了有效的解决方案。

Description

一种地面供电的空中消防机器人

技术领域

本发明涉及一种地面供电的电动空中消防机器人，该消防机器人能够快速地对人力无法及时到达的区域进行有效的灭火，避免损失进一步扩大，同时保护消防人员的安全。

背景技术

2011年11月15日，位于上海静安区的一栋高层住宅突发火情，起火点位于10-12层之间，由于大楼外立面采用了聚合物材料进行装修，因此火情快速蔓延，不久，整栋楼都被大火包围。但遗憾的是，由于消防喷射龙头不能抵达楼层高度，所以无法实施有效灭火。最终发生了这幕58人死亡，70余人受伤的惨剧。痛定思痛，如果，消防反应能够更加快速和有效，如果消防设施可以达到足够的高度进行灭火，那么是否能够在今后很大程度上减少甚至避免此类火灾带来的人间惨剧。

对于城市和小镇以及一些背街小巷，弄堂众多，由于道路狭窄，消防车难以进入，而常常耽误了灭火的良机。

对农村来说，突发的野火山火更是常常威胁着村庄里百姓的生命安全，一些陡峭的山地着火，消防人员无法快速实施抢险，往往会使火情扩大而难以控制。

2010年12月5日，四川省甘孜州道孚县草原发生火灾，当地组织干部群众扑救草原火灾，由于山势陡峭，突起大风，火势反扑，导致参与扑救人员无法及时撤离，最终有23名消防战士和干部群众遇难。

我国是一个多山国家，据统计，山地、丘陵和高原的面积占全国土地总面积的69%。对于一些森林和山地的灭火，特别是险峻山林的火灾抢险，难度往往是比较大。人员送达困难，救险过程中消防员的生命安全也没有足够的保障。就拿建国至今最为惨重大兴安岭大火来说，这场灾难造成了难以估量的损失，仅有户籍之人死亡即达210人，烧伤者达266人、1万余户、5万余人流离失所，这还不算失踪人员和林区大量的外来流动人口。暂且撇除自然风力原因和人为疏漏不论，如果能够在火情前期就使之得到有效控制，那么断然不会出现这样的人间惨剧。

针对以上的这些情况，人们急需一种可以不受地形条件和障碍物影响，而能够在火情发生后快速对火场施救以控制火情，保护人民生命财产安全的新型灭火工具。

发明内容

本发明的目的是提供一种地面供电的电动空中消防机器人。该电动空中消防机器人可以携带一根消防水管从空中快速达到消防人员难以及时进行抢险地区展开灭火施救，因此大大延伸了灭火范围、提高了救火效率。同时，这种消防机器人也避免消防人员出现在最为危险的火灾现场，保障了消防人员的安全。

现对本发明的具体实施方式做一详细叙述。这种电动空中消防机器人的组成部分包括：（1）旋翼式飞行平台，（2）消防水管，（3）消防龙头，（4）输电线，（5）摄像头，（6）控制台。

    本发明主要原理如下所述：空中消防机器人的主体，是一架由消防人员遥控的旋翼式飞行平台（1），可以装载到消防车或其它运输车辆上，它可以根据需要而采用多旋翼或普通旋翼式飞行平台，该旋翼式飞行平台为电力驱动，自身携带一根长度为数百至数千米的输电线（4），其功率要足够携带消防水管（2）与其中的消防液做较远距离的飞行并实施灭火。该旋翼式飞行平台前段安装有消防龙头（3），该消防龙头为旋转式结构，具有180度的转角，以便对准着火点进行喷射。该多旋翼飞行平台的旋翼可有一定范围的倾斜角度，用于保持直升机平稳，同时，为直升机所带龙头喷射消防液时保持机身平衡提供足够动力。多旋翼飞行平台（1）在运动中和在实施喷射灭火中维持机身平衡，由其内部的飞行控制装置自动进行，一般采用陀螺仪获知飞行状态，进而由飞控计算机控制每个旋翼的旋转速度升力和倾斜方向，从而自动维持平衡。

如上所述的一架旋翼式飞行平台由一个控制台（6）所控制，前置的摄像头（5）获取的火场影像并通过通信装置发送给控制台，消防人员可根据控制台上显示的影像来了解火场的实时信息，并根据此信息来发送行动指令。行动指令主要包括机体运动方向，喷射水量，喷射水压大小，龙头方向等。

如上所述的消防水管（2）由质轻但结构牢固的材料制成，管径在2-10cm，根据多旋翼飞行平台（1）的升力大小而定，消防水管一端连接直升机上的消防龙头，另一端为入水口，可以连接消防水箱、消防栓、水泵、消防车等。

因此，总结而言，本发明提供了一种可快速反应并机动灵活的新型空中灭火机器人。该发明的有益效果是：1. 能够对火灾区域提供快速的施救，将火情控制甚至消灭在初始阶段，避免蔓延带来进一步的损失；2. 对于高楼、窄巷、山林等消防车和消防人员难以有效实施扑救的区域，该空中灭火机器人提供了有效的解决方案；3. 本发明的施救过程由消防人员远距离操控，减少了消防人员直接近距离接近火场的必要性，使消防人员的伤害可能大大降低。

 

附图说明：

图1是本发明主体工作原理示意图；

图中：（1）旋翼式飞行平台，（2）消防水管，（3）消防龙头，（4）输电线，（5）摄像头

图2是一架四旋翼空中灭火机器人的俯视图.

图3是控制台，（6）是其标号

具体实施方式：

下面对本发明的实施例做详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下实施，给出了详细的实施方式，但实施方式本不限制本发明的范围。基于本发明所进行的其他使用和改进都应视为本发明的合理推衍。

实施例1

本实施例为最典型的采用四旋翼飞行平台的的空中灭火机器人，四旋翼灭火平台可通过旋翼的倾角和螺旋桨方向控制飞行姿态和方向。各机翼直径为2m，转速12转/秒，升力为41250N，最大可携带10cm的装满水的消防水管升高至500米高度。

例如，某高层居民楼发生火险，火线位置位于第二十五层，仅凭云梯高度无法将消防龙头输送到相近高度进行灭火，故而采用空中灭火机器人进行紧急扑救以求控制火情。

由消防车搭载运送两架四旋翼灭火无人机至高楼旁，根据火情大小选用直径为10cm的消防水管，将消防水管连接到灭火机器人和消防车水箱中，通过控制台启动消防机器人升空，到达二十六层高度后，开始对消防液加压，输送至消防龙头处，通过摄像头所获取的影像观察火情位置，对准目标后喷射消防液，同时开大后旋翼功率，抵消喷射所造成的向后的动量，保持机身平稳。在空中灭火机器人灭火的过程中，消防人员也同时抵达失火楼层展开救援。若干分钟后，由于内外部结合，及时、得当的抢救工作，火险被扑灭，避免了过大的损失。

 

实施例2

采用双旋翼飞行平台的灭火机器人，双旋翼灭火平台相貌类似于电影《阿凡达》中的战斗直升机，机身左右各有一个旋翼，该平台可通过旋翼的倾角控制前进后退。各旋翼直径为4m，转速15转/秒，升力超过18160N，机身最大可以携带直径为10cm的消防水管升高最高达到200米高度进行灭火。

同时，也适合在障碍物较多的场地携带消防水管灭火，例如某四合院突发火情，但周围消防设备简陋，且街巷狭窄，消防车无法进入，因此无法及时灭火，周围房屋毗邻而建，又多为简易砖木结构，情形十分危急，故而采用空中灭火机器人进行紧急扑救以求控制火情。

由消防车搭载运送两架双旋翼灭火无人机至最近的街道，根据火情大小选用直径为5cm的消防水管，将消防水管连接到灭火机器人和消防车水箱中，通过控制台启动消防机器人升空，到达20米高度后，开始对消防液加压，输送至消防龙头处，通过摄像头所获取的影像观察火情位置，对准目标后喷射消防液，同时旋翼略微向前倾斜，抵消喷射所造成的向后的动量，保持机身平稳。在空中灭火机器人灭火的过程中，消防人员也快速进入失火部位展开救援。双管齐下，快速遏制了火情蔓延，若干分钟后，由于及时、得当的抢救工作，火险被扑灭，避免了过大的损失。

 

实施例3

采用六旋翼飞行平台的的空中灭火机器人，六旋翼灭火平台的机身左右各有三个旋翼，左右位于中间的旋翼不可倾斜，用于产生升力，前后各一对旋翼，可以倾斜以控制飞行姿态和方向。各机翼直径为3m，转速25转/秒，升力为151000N，最大可携带10cm的装满水的消防水管升高至1900米高度。

某山顶发生森林火灾，山势险峻，消防人员无法快速施救，附近也无道路供消防车驶入，而山势较高，需要较大动力将水管带到上上灭火，故而采取若干架六旋翼空中灭火机器人进行紧急作业以求扑灭火险。

选取周围某村庄作为抢险指挥中心，快速连接好消防水管和增压式抽水泵，将水泵安置到水潭中，将消防水管另一头连接到灭火机器人龙头处，通过控制台启动消防机器人升空，到达山火区域，打开抽水泵并输送溪水灭火。通过摄像头所获取的影像对山火进行快速扑救。同时，消防人员沿着消防机器人所开辟的路线展开进一步的灭火工作。若干时间后，山火被扑灭，消防人员对林区展开隐患排查，确认无残火余火后撤离。此过程中，山火得到了快速的扑救，参与扑救人员无任何损伤。

Claims (9)

1.一种地面供电的空中消防机器人，其组成部分包括：（1）旋翼式飞行平台，（2）消防水管，（3）消防龙头，（4）输电线，（5）摄像头以及独立的（6）控制台。

2.如权利要求书1所述的一种地面供电的空中消防机器人，其特征在于：该空中消防机器人的主体结构是一架可遥控的多旋翼飞行平台（1），机身主要采取耐高温金属制成，该直升机外形结构根据其作业场合而具体确定，可采用双旋翼、四旋翼、六旋翼等，采用电动机提供动力来源。

3.如权利要求书2所述的多旋翼飞行平台，其特征在于：飞行平台通过陀螺仪和飞控计算机自动调节维持飞行平衡。

4.如权利要求书2所述的多旋翼飞行平台，其特征在于：旋翼可倾斜，并通过旋翼倾斜使得平台可以多方向***，并在平台灭火、喷射消防液时自动调节旋翼方向以维持机身平衡。

5.如权利要求书1所述的一种地面供电的空中消防机器人，其特征在于：该空中消防机器人的控制台是一台计算机，该计算机可通过摄像头（5）获取火场影像，并由消防员通过控制台发送指令对火场进行灭火。

6.如权利要求书1所述的一种地面供电的空中消防机器人，其特征在于：该空中消防机器人携带一根消防水管（2），该消防水管由质轻但强度高的材料制成，它的的地面端可连接消防水箱、消防栓、水泵、消防车等。

7.如权利要求书1所述的一种地面供电的空中消防机器人，其特征在于：该空中消防机器人携带一个消防龙头（3），该消防龙头可进行一定角度的旋转，以便对准火点喷射，由控制台控制。

8.如权利要求书1所述的一种地面供电的空中消防机器人，其特征在于：该电动空中消防机器人携带一根输电线（4），该输电线连接地面供电装置，可以是普通电源，或专用供电箱等。

9.如权利要求书1所述的一种地面供电的空中消防机器人，其特征在于：该空中消防机器人的机身上装载一个摄像头（5）用于获取火场影像，以帮助消防人员查看和分析火场状况。

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