CN108806162A - 一种无人机平台的森林防火灭火***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无人机平台的森林防火灭火***及方法，根据森林对象的面积平均分布设置若干待电状态的侦察机组和灭火机组形成无人机集结站，并配置侦察机充电站和灭火机充电站给无人机持续充电；通过控制终端调度若干侦察机组对森林对象进行日常侦察，侦察过程中，通过烟雾传感器获取森林对象中烟雾数据信息，通过红外热传感器获取侦察机组侦察的森林中温度信息，通过红外摄像头获取侦察机组侦察的森林红外图像信息；发现火情后侦察机组发出实时警报，将着火位置发送给控制终端；灭火机组前往着火位置发射森林灭火用的防火弹进行灭火。本发明对森林火灾进行全面监测和预防，及时消灭初级灾情，成本低、快速部署和操纵方便，有效保障森林安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种防火灭火***及方法，特别是涉及一种无人机平台的森林防火灭火***及方法。
背景技术
随着生活水平的逐渐提高，人们对森林资源的需求也越来越大，导致森林面积的逐渐减少，森林资源日益宝贵。因此，对林区防火规划的实施迫在眉睫。现有的防火工作方式大多是人工瞭望和远程视频监控***，人防巡查面积小、花费时间长、工作量大、林区边缘死角难以顾及，预报火灾及时性也很低；远程监控***的实时视频传输需要庞大且昂贵的通信网络，工作人员也要24小时不间断的监视各测试点传送的视频，而且当火灾发生时，由于受某些地理环境的限制，人和消防车将无法顺利抵达现场，会延误火情的扑救。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种无人机平台的森林防火灭火***及方法，能够对森林火灾进行全面监测和预防，及时的消灭初级灾情，使用成本低、快速部署和操纵方便，有效保障森林安全。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种无人机平台的森林防火灭火***，所述防火灭火***包括控制终端、侦察机组、灭火机组、侦察机充电站和灭火机充电站；所述控制终端与所述侦察机组或灭火机组建立连接关系，控制终端用于接收侦察机组或灭火机组的森林数据信息并对侦察机组或灭火机组进行控制调度；所述侦察机组设有若干侦察机，若干侦察机与所述控制终端建立连接关系，所述侦察机设有侦察机控制器、烟雾传感器、红外热传感器和红外摄像头；所述烟雾传感器与所述侦察机控制器建立连接关系，烟雾传感器用于获取侦察机组侦察的森林中烟雾数据信息；所述红外热传感器与所述侦察机控制器建立连接关系，红外热传感器用于获取侦察机组侦察的森林中温度信息；所述红外摄像头与所述侦察机控制器建立连接关系，红外摄像头用于获取侦察机组侦察的森林红外图像信息；所述灭火机组设有若干灭火机，若干灭火机与所述控制终端建立连接关系，灭火机设有灭火机控制器和防火弹发射模块，所述防火弹发射模块与灭火机控制器建立连接关系，防火弹发射模块用于控制发射森林灭火用的防火弹；所述侦察机充电站与所述侦察机组建立连接关系，侦察机充电站用于为侦察机组中的侦察机进行充电；所述灭火机充电站与所述灭火机组建立连接关系，灭火机充电站用于为灭火机组中的灭火机进行充电。
作为一种无人机平台的森林防火灭火***优选，所述侦察机设有侦察机***和侦察通信模块；所述侦察机***与所述侦察机控制器建立连接关系，侦察机***用于实时获取侦察机的位置信息，所述侦察通信模块与所述侦察机控制器建立连接关系，侦察通信模块用于侦察机与控制终端进行通信。
作为一种无人机平台的森林防火灭火***优选，所述侦察机***采用GPS***或北斗***；所述侦察通信模块采用3G模块或4G模块。
作为一种无人机平台的森林防火灭火***优选，所述灭火机设有灭火机***和灭火通信模块，所述灭火机***与所述灭火机控制器建立连接关系，灭火机***用于实时获取灭火机的位置信息，所述灭火通信模块与所述灭火机控制器建立连接关系，灭火通信模块用于灭火机与控制终端进行通信。
作为一种无人机平台的森林防火灭火***优选，所述灭火机***采用GPS***或北斗***；所述灭火通信模块采用3G模块或4G模块。
作为一种无人机平台的森林防火灭火***优选，所述侦察机设有白光变焦相机，所述白光变焦相机与所述侦察机控制器建立连接关系，白光变焦相机用于获取侦察机组侦察的森林自然图像信息。
本发明还提供一种无人机平台的森林防火灭火方法，所述防火灭火方法采用如上述的灭火***实现，所述防火灭火方法包括以下步骤：
步骤一：根据森林对象的面积平均分布设置若干待电状态的侦察机组和灭火机组形成无人机集结站，并配置侦察机充电站和灭火机充电站给无人机持续充电；
步骤二：通过控制终端调度若干侦察机组对森林对象进行日常侦察，侦察过程中，通过烟雾传感器获取森林对象中烟雾数据信息，通过红外热传感器获取侦察机组侦察的森林中温度信息，通过红外摄像头获取侦察机组侦察的森林红外图像信息；
步骤三：控制终端通过侦察通信模块接收森林对象中烟雾数据信息、温度信息和红外图像信息，当发现可疑点、烟雾点或者着火点时，侦察机组发出实时警报，等待扑救人员的到来，同时将可疑点、烟雾点或者着火点的方向、经纬度信息通过侦察通信模块发送给控制终端；
步骤四：通过控制终端调度若干灭火机组，灭火机组根据控制终端调度指令前往可疑点、烟雾点或者着火点，通过防火弹发射模块发射森林灭火用的防火弹进行灭火。
如上所述的一种无人机平台的森林防火灭火方法，所述步骤四中，工作人员根据控制终端接收的森林对象中烟雾数据信息、温度信息和红外图像信息对火情区域的面积进行统计分析，工作人员根据火情区域的面积确定调动灭火机组中的无人机数量。
如上所述的一种无人机平台的森林防火灭火方法，所述步骤三中，当侦察机组中的侦察机电量不足时，侦察机返回到侦察机充电站进行充电，所述步骤四中，当灭火机组中的灭火机投弹以后返回到灭火机充电站进行充电或配置灭火弹。
本发明的有益效果是：能够对森林火灾进行全面监测和预防，并能及时的消灭初级灾情，能克服复杂的天气和复杂的起降场地等困难，不存在人员安全的问题，能进行多批次、不间断飞行，可以快速定位火点、确定火情，并与互联网、卫星通信等手段相配合，实现多媒体通信保障；可在第一时间确定火源位置、火势强度及火场周边情况，帮助森林防火指挥人员和扑救人员迅速掌握火场态势，制定科学扑火方案，及时组织扑救。在扑救人员和消防车无法快速抵达火灾现场的时候，还可发射自身携带的防火弹进行救火灭火措施，有效防止火势的蔓延。
附图说明
图1为一种无人机平台的森林防火灭火***示意图；
图2为侦察机组巡检充电示意图；
图3为侦察机组发现火情示意图；
图4为灭火机组调控示意图；
图5为灭火机组投防火弹灭火示意图；
图6为一种无人机平台的森林防火灭火方法示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，一种无人机平台的森林防火灭火***，所述防火灭火***包括控制终端1、侦察机组2、灭火机组3、侦察机充电站4和灭火机充电站5；所述控制终端1与所述侦察机组2或灭火机组3建立连接关系，控制终端1用于接收侦察机组2或灭火机组3的森林数据信息并对侦察机组2或灭火机组3进行控制调度；所述侦察机组2设有若干侦察机，若干侦察机与所述控制终端1建立连接关系，所述侦察机设有侦察机控制器6、烟雾传感器7、红外热传感器8和红外摄像头9；所述烟雾传感器7与所述侦察机控制器6建立连接关系，烟雾传感器7用于获取侦察机组2侦察的森林中烟雾数据信息；所述红外热传感器8与所述侦察机控制器6建立连接关系，红外热传感器8用于获取侦察机组2侦察的森林中温度信息；所述红外摄像头9与所述侦察机控制器6建立连接关系，红外摄像头9用于获取侦察机组2侦察的森林红外图像信息；所述灭火机组3设有若干灭火机，若干灭火机与所述控制终端1建立连接关系，灭火机设有灭火机控制器10和防火弹发射模块11，所述防火弹发射模块11与灭火机控制器10建立连接关系，防火弹发射模块11用于控制发射森林灭火用的防火弹；所述侦察机充电站4与所述侦察机组2建立连接关系，侦察机充电站4用于为侦察机组2中的侦察机进行充电；所述灭火机充电站5与所述灭火机组3建立连接关系，灭火机充电站5用于为灭火机组3中的灭火机进行充电。
一种无人机平台的森林防火灭火***的一个实施例中，所述侦察机设有侦察机***12和侦察通信模块13；所述侦察机***12与所述侦察机控制器6建立连接关系，侦察机***12用于实时获取侦察机的位置信息，所述侦察通信模块13与所述侦察机控制器6建立连接关系，侦察通信模块13用于侦察机与控制终端1进行通信。所述侦察机***12采用GPS***或北斗***；所述侦察通信模块13采用3G模块或4G模块。
一种无人机平台的森林防火灭火***的一个实施例中，所述灭火机设有灭火机***14和灭火通信模块15，所述灭火机***14与所述灭火机控制器10建立连接关系，灭火机***14用于实时获取灭火机的位置信息，所述灭火通信模块15与所述灭火机控制器10建立连接关系，灭火通信模块15用于灭火机与控制终端1进行通信。所述灭火机***14采用GPS***或北斗***；所述灭火通信模块15采用3G模块或4G模块。
一种无人机平台的森林防火灭火***的一个实施例中，所述侦察机设有白光变焦相机16，所述白光变焦相机16与所述侦察机控制器6建立连接关系，白光变焦相机16用于获取侦察机组2侦察的森林自然图像信息。
参见图6，本发明还提供一种无人机平台的森林防火灭火方法，所述防火灭火方法采用如上述的灭火***实现，所述防火灭火方法包括以下步骤：
S1：根据森林对象的面积平均分布设置若干待电状态的侦察机组和灭火机组形成无人机集结站，并配置侦察机充电站和灭火机充电站给无人机持续充电；
S2：通过控制终端调度若干侦察机组对森林对象进行日常侦察，侦察过程中，通过烟雾传感器获取森林对象中烟雾数据信息，通过红外热传感器获取侦察机组侦察的森林中温度信息，通过红外摄像头获取侦察机组侦察的森林红外图像信息；
S3：控制终端通过侦察通信模块接收森林对象中烟雾数据信息、温度信息和红外图像信息，当发现可疑点、烟雾点或者着火点时，侦察机组发出实时警报，等待扑救人员的到来，同时将可疑点、烟雾点或者着火点的方向、经纬度信息通过侦察通信模块发送给控制终端；
S4：通过控制终端调度若干灭火机组，灭火机组根据控制终端调度指令前往可疑点、烟雾点或者着火点，通过防火弹发射模块发射森林灭火用的防火弹进行灭火。
一种无人机平台的森林防火灭火方法的一个实施例中，所述S4中，工作人员根据控制终端接收的森林对象中烟雾数据信息、温度信息和红外图像信息对火情区域的面积进行统计分析，统计分析可以结合对比卫星遥感影响，采用地理信息***确定火情区域的面积，同时工作人员根据火情区域的面积确定调动灭火机组中的无人机数量。
一种无人机平台的森林防火灭火方法的一个实施例中，所述S3中，当侦察机组中的侦察机电量不足时，侦察机返回到侦察机充电站进行充电，所述S4中，当灭火机组中的灭火机投弹以后返回到灭火机充电站进行充电或配置灭火弹。
参见图2至图5，本发明根据森林的面积，平均分布设置一些待电状态的无人机集结站，配置侦察机充电站4和灭火机充电站5给无人机持续充电使用。侦察机上有红外热传感器8、烟雾传感器7、高清红外摄像头9、白光变焦相机16等。日常通过控制终端1调用1-2台侦察机进行空中巡逻，当发现可疑点、烟雾点、或者着火点时，侦察机会发出实时警报，等待扑救人员的到来；同时将该位置的方向、经度、纬度等具体信息，通过4G网络发送给总控制台。总控制台根据信息进行现场情况分析，计算火灾面积，调动就近的侦察机迅速升空，对火灾现场的动态信息进行准确把握和及时了解，进一步提高火情监测。当扑救人员和设施无法及时到达火灾现场时，灭火机将发射自身携带的防火弹，一颗防火弹覆盖6-10平方米，最多可发射24颗。其防火面积大，速度快，能够及时有效的阻止火势的蔓延。由于森林火灾具有人为性、多样性的特点，应用无人机于森林防火中具有使用成本低、快速部署、操纵方便、功能多样化等优势。同时，无人机***在林区上空监测时具有快速、实时巡查的能力，尤其是在人、车无法到达的地区进行林火侦测时，无人机显示出独特的优势。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种无人机平台的森林防火灭火***，其特征在于：所述防火灭火***包括控制终端、侦察机组、灭火机组、侦察机充电站和灭火机充电站；所述控制终端与所述侦察机组或灭火机组建立连接关系，控制终端用于接收侦察机组或灭火机组的森林数据信息并对侦察机组或灭火机组进行控制调度；所述侦察机组设有若干侦察机，若干侦察机与所述控制终端建立连接关系，所述侦察机设有侦察机控制器、烟雾传感器、红外热传感器和红外摄像头；所述烟雾传感器与所述侦察机控制器建立连接关系，烟雾传感器用于获取侦察机组侦察的森林中烟雾数据信息；所述红外热传感器与所述侦察机控制器建立连接关系，红外热传感器用于获取侦察机组侦察的森林中温度信息；所述红外摄像头与所述侦察机控制器建立连接关系，红外摄像头用于获取侦察机组侦察的森林红外图像信息；所述灭火机组设有若干灭火机，若干灭火机与所述控制终端建立连接关系，灭火机设有灭火机控制器和防火弹发射模块，所述防火弹发射模块与灭火机控制器建立连接关系，防火弹发射模块用于控制发射森林灭火用的防火弹；所述侦察机充电站与所述侦察机组建立连接关系，侦察机充电站用于为侦察机组中的侦察机进行充电；所述灭火机充电站与所述灭火机组建立连接关系，灭火机充电站用于为灭火机组中的灭火机进行充电。
2.根据权利要求1所述的一种无人机平台的森林防火灭火***，其特征在于：所述侦察机设有侦察机***和侦察通信模块；所述侦察机***与所述侦察机控制器建立连接关系，侦察机***用于实时获取侦察机的位置信息，所述侦察通信模块与所述侦察机控制器建立连接关系，侦察通信模块用于侦察机与控制终端进行通信。
3.根据权利要求2所述的一种无人机平台的森林防火灭火***，其特征在于：所述侦察机***采用GPS***或北斗***；所述侦察通信模块采用3G模块或4G模块。
4.根据权利要求1所述的一种无人机平台的森林防火灭火***，其特征在于：所述灭火机设有灭火机***和灭火通信模块，所述灭火机***与所述灭火机控制器建立连接关系，灭火机***用于实时获取灭火机的位置信息，所述灭火通信模块与所述灭火机控制器建立连接关系，灭火通信模块用于灭火机与控制终端进行通信。
5.根据权利要求4所述的一种无人机平台的森林防火灭火***，其特征在于：所述灭火机***采用GPS***或北斗***；所述灭火通信模块采用3G模块或4G模块。
6.根据权利要求1所述的一种无人机平台的森林防火灭火***，其特征在于：所述侦察机设有白光变焦相机，所述白光变焦相机与所述侦察机控制器建立连接关系，白光变焦相机用于获取侦察机组侦察的森林自然图像信息。
7.一种无人机平台的森林防火灭火方法，所述防火灭火方法采用如权利要求1至6任一项所述的灭火***实现，其特征在于：所述防火灭火方法包括以下步骤：
步骤一：根据森林对象的面积平均分布设置若干待电状态的侦察机组和灭火机组形成无人机集结站，并配置侦察机充电站和灭火机充电站给无人机持续充电；
步骤二：通过控制终端调度若干侦察机组对森林对象进行日常侦察，侦察过程中，通过烟雾传感器获取森林对象中烟雾数据信息，通过红外热传感器获取侦察机组侦察的森林中温度信息，通过红外摄像头获取侦察机组侦察的森林红外图像信息；
步骤三：控制终端通过侦察通信模块接收森林对象中烟雾数据信息、温度信息和红外图像信息，当发现可疑点、烟雾点或者着火点时，侦察机组发出实时警报，等待扑救人员的到来，同时将可疑点、烟雾点或者着火点的方向、经纬度信息通过侦察通信模块发送给控制终端；
步骤四：通过控制终端调度若干灭火机组，灭火机组根据控制终端调度指令前往可疑点、烟雾点或者着火点，通过防火弹发射模块发射森林灭火用的防火弹进行灭火。
8.根据权利要求7所述的一种无人机平台的森林防火灭火方法，其特征在于：所述步骤四中，工作人员根据控制终端接收的森林对象中烟雾数据信息、温度信息和红外图像信息对火情区域的面积进行统计分析，工作人员根据火情区域的面积确定调动灭火机组中的无人机数量。
9.根据权利要求7所述的一种无人机平台的森林防火灭火方法，其特征在于：所述步骤三中，当侦察机组中的侦察机电量不足时，侦察机返回到侦察机充电站进行充电，所述步骤四中，当灭火机组中的灭火机投弹以后返回到灭火机充电站进行充电或配置灭火弹。
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