CN111167046A - 一种高空系留无人机消防救援***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高空系留无人机消防救援***，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***和地面保障子***；空中作业子***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***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。

Description

一种高空系留无人机消防救援***及方法

技术领域

本发明主要涉及消防技术领域，特指一种高空系留无人机消防救援***及方法。

背景技术

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)；

(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***的功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种长航时、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***，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，本发明提出的技术方案为：

一种高空系留无人机消防救援***，包括空中作业子***和地面保障子***；

所述空中作业子***，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***，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。

本发明还公开了一种基于如上所述的高空系留无人机消防救援***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，本发明的优点在于：

(1)本发明的高空系留无人机消防救援***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)本发明的高空系留无人机消防救援***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)本发明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务需求，配置不同的功能模块以及模块化的救援物品，实现救援物资的快速投送。

(4)本发明通过救援弹射单元将救援弹弹射至指定位置，从而将急需的救援物资(如防毒面具等)快速准确地投放到高层楼房指定位置，使被困人员减少有毒气体的伤害，避免中毒窒息死亡的情形发生；而且能够使系留无人机与火场之间保持安全距离，保障系留无人机的飞行安全。

(5)本发明的灭火单元包括消防水炮、干粉灭火罐和泡沫灭火罐等，可根据具体的火情种类，使用对应种类的灭火剂，能够应对较复杂的消防需求。另外，灭火单元包括灭火弹发射装置和破窗枪等，功能丰富，破窗枪能够对关闭的窗户进行破窗作业，保证后续消防及救援的顺利进行；灭火弹发射装置则能够根据火情投放不同类型的灭火弹，进一步提高消防能力，提高灭火效果。

(6)本发明将灭火剂供给单元、电源单元、管线收放单元和储存柜单元安装于车厢内，并在车顶内设有起降平台，能够实现各单元及系留无人机的快速移动，保证消防救援的及时性，车厢内各单元功能齐全，储存柜单元内存储有消防物资和救援物资，搭配系留式消防救援无人机的使用，实现救援与消防的功能集成。

(7)本发明的消防车辆通过各单元的空间位置布置，在保证车辆行驶稳定性的前提下，功能分区合理、整体结构紧凑，便于维护。另外，第一腔体、第二腔体和第三腔体于车厢的两侧均设置有独立的厢门，保证各腔体的两侧均能独立打开，从而便于维护检修等；其中厢门采用电动卷帘门，开关简便，而且电动卷帘门不占用车厢两侧的空间，适用于空间较狭窄的作业区域，同时也便于操作人员进行消防救援作业。

(8)本发明的起降平台的两侧转动设置有防护罩且呈对开状，在车厢两侧的防护罩打开时，露出起降平台，系留无人机停放在起降平台上，可以进行起降作业或者安装维修等操作；在车厢两侧的防护罩向中间合拢而处于关闭状态时，系留无人机与消防救援车构成一个整体，便于进行运输，结构简单且操作简便。

(9)本发明中消防车的储存柜单元包括用于存储灭火弹和救援弹等的第一存储柜，以及用于存储干粉灭火罐和泡沫灭火罐的第二存储柜，即存储有消防物资和救援物资，保证系留无人机消防及救援作业的可靠性。

附图说明

图1为本发明的***在实施例的结构示意图。

图2为本发明的***在实施例的方框结构图。

图3为本发明的***在具体应用时的实施例图。

图4为本发明中空中作业子***在实施例的结构图之一。

图5为本发明中空中作业子***在实施例的结构图之二。

图6为本发明中地面保障子***在实施例的结构图之一。

图7为本发明中地面保障子***在实施例的结构图之二。

图8为本发明中地面保障子***在实施例的结构图之三。

图9为本发明中地面保障子***在实施例的结构图之四。

图10为本发明的方法在实施例的方法流程图。

图11为本发明的方法在具体应用时的方法流程图。

图中标号表示：1、空中作业子***；101、系留无人机；1011、支柱；1012、安装板；1013、安装架；102、环境监测单元；1021、监测摄像头；1022、激光测距仪；1023、超声波传感器；1024、定位模块；103、灭火单元；1031、消防水炮；1032、风机；1033、灭火罐；1034、喷枪；1035、灭火弹发射装置；1036、破窗枪；104、救援弹射单元；1041、第一螺旋推进器；1042、第一发射器；1043、救援弹；105、救援扩音器；106、救援照明灯；2、地面保障子***；201、消防车辆；2011、车头；2012、车厢；2013、第一腔体；2014、第二腔体；2015、第三腔体；2016、厢门；202、灭火剂供给单元；2021、水泵；203、电源单元；2031、发电机；204、管线收放单元；2041、管线绞盘；205、储存柜单元；206、防护罩；207、起降平台；3、系留电缆；4、供给管。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1至图3所示，本实施例的高空系留无人机消防救援***，包括空中作业子***1和地面保障子***2；

空中作业子***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；灭火单元103、环境监测单元102和救援弹射单元104均安装于系留无人机101上；其中环境监测单元102用于监测系留无人机101所在环境信息，其中环境信息包括系留无人机101周侧物体以及火灾影像、物体距离和温度等；救援弹射单元104用于向指定位置弹射救援物资，如装载有防毒面具的救援弹1043等；灭火单元103用于喷射灭火剂，如水、干粉等；

地面保障子***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；灭火剂供给单元202、电源单元203和管线收放单元204均安装于消防车辆201上；

电源单元203通过系留电缆3与系留无人机101相连，用于向系留无人机101提供动力电源；

灭火剂供给单元202通过供给管4与灭火单元103相连，用于向灭火单元103提供灭火剂；

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。

本发明的高空系留无人机消防救援***及方法，通过消防车辆201上的电源单元203为系留无人机101提供电源，同时通过消防车辆201上的灭火剂供给单元202持续给系留无人机101上的灭火单元103提供灭火剂，从而实现系留无人机101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101搭载灭火单元103和救援弹射单元104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。

本发明的高空系留无人机消防救援***，在系留无人机101上同时设置有灭火单元103和救援弹射单元104，使得系留无人机101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102对系留无人机101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。

本实施例中，救援弹射单元104包括钢丝型第一螺旋推进器1041和第一发射器1042；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；第一发射器1042的输入口与第一螺旋推进器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，从而将急需的救援物资(如防毒面具、灭火毯等)快速准确地投放到高层楼房指定位置，使被困人员减少有毒气体的伤害，避免中毒窒息死亡等情形发生。采用救援弹射单元104的弹射功能将救援弹1043弹射至指定位置，能够使系留无人机101与火场之间保持安全距离，保障系留无人机101的飞行安全。

具体地，救援弹1043外壳呈对开球形结构，拆装简便，且由耐火轻型材料制成，可内装防毒面具、对讲机、灭火毯以及其他救援所需器材。具体地，每个救援弹1043内放置一个正常尺寸、真空包装的防毒面具，其他救援物品根据火情放置。在确定火情所需救援信息以后，确定救援弹1043的类型和数量，从地面保障子***2的消防器材储存柜单元205取出，在系留无人机101升空作业前，将救援弹1043放置到第一螺旋推进器1041的空格内，待系留无人机101达到指定作业位置，第一发射器1042瞄准准确后，遥控第一螺旋推进器1041上相应的电机旋转，将救援弹1043推入至第一发射器1042的发射管内，由操作员操控地面保障子***2的指挥控制装置，救援弹1043通过第一发射器1042发射至救援指定位置，被困人员则可以快速打开救援弹1043，取出紧急救援物品，自救逃生。

本实施例中，系留无人机101上还安装有救援扩音器105(如高音喇叭)和救援照明灯106。其中救援扩音器105便于对被困人员进行广播或者对话，救援照明灯106则用于提供照明，便于后续的消防救援作业。

本实施例中，灭火单元103包括消防水炮1031，消防水炮1031通过供给管4与地面保障子***2的灭火剂供给单元202(如水源和水泵2021等)相连，通过水泵2021将消防用水经供给管4供给消防水炮1031。为了保障消防水炮1031工作时的反作用力对系留无人机101飞行稳定性的影响，在消防水炮1031的后侧安装有转速可调的风机1032，通过风机1032旋转产生与消防水炮1031反作用力相抵的力。当然，灭火单元103还包括灭火罐1033(如干粉灭火罐和泡沫灭火罐等)，灭火罐1033上均对应设置有喷枪1034，可根据具体的火情种类，使用对应种类的灭火剂。

本实施例中，灭火单元103还包括灭火弹发射装置1035、破窗装置(如破窗枪1036或破窗弹等)，其中灭火弹发射装置1035的具体结构与救援弹射单元104的结构相同，同样包括钢丝型第二螺旋推进器和第二发射器；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；第二发射器的输入口与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，实现灭火。在优选方案中，上述灭火弹发射装置1035与救援弹射单元104可以为同一个结构，或者两者可以使用不同的螺旋推进器，但使用同一发射器进行救援弹1043或灭火弹的发射，从而使得系留无人机101的整体结构更加简单且重量轻。破窗枪1036或破窗弹则用于实现破窗作业，保障后续消防及救援的顺利进行。

本实施例中，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和GPS定位模块1024；其中监测摄像头1021用于对系留无人机101周侧进行监测，并将影像信息发送至整个消防救援***的控制单元；激光测距仪1022及超声波传感器1023则用于对各物体的距离进行测量；GPS定位模块1024则用于实现系留无人机101的定位。当然，环境监测单元102还可以包括用于测量环境温度的温度传感器等。

具体地，系留无人机101为多旋翼大升力系留无人机101，如图4的八旋翼无人机，八旋翼无人机的底部通过多根支柱1011连接有安装板1012，安装板1012与系留无人机101的底部之间形成用于安装环境监测单元102、灭火单元103和救援弹射单元104的空间。其中各支柱1011靠近系留无人机101底部的位置设置有安装架1013，安装架1013则由多根横杆构成，环境监测单元102中的监测摄像头1021、激光测距仪1022、超声波传感器1023和GPS定位模块1024则位于系留无人机101前后两侧的横杆上，破窗枪1036、照明灯及高音喇叭则位于系留无人机101左右两侧的横杆上，消防水炮1031、各发射器、灭火罐1033(包括干粉灭火罐和泡沫灭火罐)则位于安装板1012上。通过在系留无人机101上设置不同功能模块(如上所述的灭火单元103和救援弹射单元104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务需求，配置不同的功能模块以及模块化的救援物品，实现救援物资的快速投送。

如图6至图9所示，消防车辆201包括车头2011和车厢2012，灭火剂供给单元202、电源单元203、管线收放单元204均安装于车厢2012内。另外，车厢2012内还设有用于存储消防物资和救援物资的储存柜单元205；车厢2012的顶部设有供系留无人机101起飞与降落的起降平台207。上述地面保障子***2，将灭火剂供给单元202、电源单元203、管线收放单元204和储存柜单元205安装于车厢2012内，并在车顶内设有起降平台207，能够实现各单元及系留无人机101的快速移动，保证消防救援的及时性，车厢2012内各单元功能齐全；储存柜单元205内存储有消防物资和救援物资，搭配系留式消防救援无人机的使用，实现救援与消防的功能集成。

本实施例中，车厢2012于长度方向划分为三个腔体，靠近车头2011的腔体为第一腔体2013，远离车头2011的腔体为第三腔体2015，第一腔体2013与第三腔体2015之间为第二腔体2014；电源单元203位于第一腔体2013内，管线收放单元204位于第二腔体2014内，灭火剂供给单元202和储存柜单元205均位于第三腔体2015内。通过上述各单元的空间位置布置，在保证车辆行驶稳定性的前提下，功能分区合理、整体结构紧凑，便于维护。另外，第一腔体2013、第二腔体2014和第三腔体2015于车厢2012的两侧均设置有独立的厢门2016，保证各腔体的两侧均能独立打开，从而便于维护检修等；其中厢门2016采用电动卷帘门，开关简便，而且电动卷帘门不占用车厢2012两侧的空间，适用于空间较狭窄的作业区域，同时也便于操作人员进行消防救援作业。当然，各相邻腔体之间可以通过隔板隔开，也可以不隔开，可根据实际情况进行选择。

本实施例中，储存柜单元205包括用于存储灭火弹和救援弹1043等的第一存储柜，以及用于存储干粉灭火罐1033和泡沫灭火罐1033的第二存储柜，第一存储柜与第二存储柜沿车厢2012的宽度方向布置。具体地，上述第一存储柜和第二存储柜位于车厢2012的尾部，内部所存储的救援物资和消防物资根据高层火情进行准备。灭火剂供给单元202则包括消防水箱和水泵2021，水泵2021的输入口与消防水箱(图中未示出)相连，输出口与供给管4相连；其中消防水箱和水泵2021同样位于第三腔体2015内，且同样位于第三腔体2015的两侧，当然，水泵2021也可以直接连接车厢2012外部消防栓的水源等。电源单元203包括发电机2031和蓄电池(图中未示出)，发电机2031和蓄电池均与系留电缆3相连，发电机2031和蓄电池则位于第一腔体2013内，通过发电机2031发电后，经过电源转换，为系留无人机101提供动力电源；当然，各控制柜等电气柜可均位于第一腔体2013内。管线收放单元204包括管线绞盘2041，位于第二腔体2014内，管线绞盘2041上的管线则通过车顶上的孔与车顶上的系留无人机101相连，在系留无人机101高空飞行时，管线绞盘2041根据系留无人机101的飞行高度实现对水管和电缆的卷收和释放，保证水管和电缆的正常长度，避免过长打结或与其它障碍物缠绕。另外，整个消防救援***的控制单元实现系留无人机101的起降作业，根据系留无人机101拍摄的火情图像信息等，调整系留无人机101的姿态和位置，以及对应的救援及消防作业；当然，控制单元可以固定在驾驶室内部，也可通过延长线或无线通讯方式，将控制单元拿出驾驶室进行操控。

如图8和图9所示，本实施例中，起降平台207的两侧转动设置有防护罩206且呈对开状。具体地，在车厢2012两侧的防护罩206打开时，露出起降平台207，系留无人机101停放在起降平台207上，可以进行起降作业或者安装维修等操作；在车厢2012两侧的防护罩206向中间合拢而处于关闭状态时，系留无人机101与消防救援车构成一个整体，便于进行运输，结构简单且操作简便。

本实施例中，系留电缆3不仅包括电源线，也包括各种信号线、控制线等其它辅助线缆，同时，系留电缆3与供给管4为一体化结构，如供给管4为具有一定抗压强度的软管，系留电缆3中的各线材则均集成于软管的周侧以形成一体化结构。

对于重大火灾有大流量消防用水的需求，系留无人机101从地面保障子***2连接消防水管，直接与机载接口相连，通过采用大升力的多旋翼的布局，克服水压、风载和喷水反作用力，通过位置的控制和调整，实现空中平台精准的定位；通过环境监测单元102，对系留无人机101位置进行监测和调控，在指定的灭火区域开展消防灭火任务。

本发明从高层建筑的消防救援实战出发，将消防车与系留无人机101构建成密切关联的整体***，实现快速反应、适应性强的高层消防灭火和救援***。

如图10所示，本发明还公开了一种基于如上所述的高空系留无人机消防救援***的消防救援方法，包括步骤：

S01、所述系留无人机101升空至火灾现场，所述环境监测单元102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101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103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104将救援物资弹射至指定位置。

本实施例中，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103将对应的灭火剂喷射至火灾现场。如需要进行消防水灭火时，通过水泵2021将消防水箱或消防栓内的水加压，再经供给管4输送至消防水炮1031，再喷射至火灾现场。如需要进行干粉灭火或泡沫灭火时，通过喷枪1034将干粉灭火罐1033内的干粉或泡沫灭火罐1033内的泡沫喷射至指定位置，进行灭火作业；当需要通过灭火弹进行灭火作业时，通过第二螺旋推进器螺旋转动，将灭火弹输送至第二发射器内，再经第二发射器将灭火弹弹射至指定位置进行灭火作业。

本实施例中，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。如需要进行破窗作业时，通过破窗枪1036向指定的窗户发射破窗弹，实现破窗作业。

下面结合一完整的具体实施例对本发明的方法做进一步说明：

如图11所示，消防救援***通过消防调度专线通信，接收到上级下达的消防救援任务，经过火灾现场救援侦查传递过来的消防救援信息，在驶往救灾的路途上，对险情进行分析，快速制定执行任务所需的方案及相关配置(比如：是否需要使用破窗弹、是否需要救援、是否需要使用灭火弹等)，待消防救援***到达指定的位置后，根据险情确定是执行消防灭火任务，还是执行消防救援任务；或者是执行消防灭火任务以后、再执行救援任务，快速准备对应的救险；

根据现场火情，判断使用消防水炮1031或干粉或者泡沫灭火，进而检查对应设备；

车载发电机2031启动，系留无人机101开始升空执行任务；执行任务过程中环境监测单元102全程工作，通过环境监测单元102监测的相关影像信息，判断是否需要破窗以及是否需要对被困人员发射救援物资(如防毒口罩等救生装置)；

到达指定位置后，根据环境监测单元102提供的信息开始进行灭火和救援工作；

完成任务以后，系留无人机101降落到消防车辆201的起降平台207上，经整理后返回。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种高空系留无人机消防救援***，其特征在于，包括空中作业子***(1)和地面保障子***(2)；

所述空中作业子***(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***(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***，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***，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***，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***，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***，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***，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***，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。

9.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***，其特征在于，所述灭火剂供给单元(202)包括消防水箱和水泵(2021)，所述水泵(2021)的输入口与所述消防水箱相连，输出口与所述供给管(4)相连。

10.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***，其特征在于，所述电源单元(203)包括发电机(2031)或/和蓄电池，所述发电机(2031)和蓄电池均与系留电缆(3)相连。

11.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***，其特征在于，所述管线收放单元(204)包括管线绞盘(2041)。

12.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***，其特征在于，所述消防车辆(201)包括车头(2011)和车厢(2012)，所述灭火剂供给单元(202)、电源单元(203)和管线收放单元(204)均安装于所述车厢(2012)内；所述车厢(2012)的顶部形成系留无人机(101)的起降平台(207)。

13.根据权利要求12所述的高空系留无人机消防救援***，其特征在于，所述起降平台(207)上设置有开合状的防护罩(206)。

14.根据权利要求12所述的高空系留无人机消防救援***，其特征在于，所述车厢(2012)内还设有用于存放灭火物资及救援物资的储存柜单元(205)。

15.根据权利要求14所述的高空系留无人机消防救援***，其特征在于，所述车厢(2012)于长度方向划分为三个腔体，靠近所述车头(2011)的腔体为第一腔体(2013)，远离所述车头(2011)的腔体为第三腔体(2015)，所述第一腔体(2013)与第三腔体(2015)之间为第二腔体(2014)；所述电源单元(203)位于第一腔体(2013)内，所述管线收放单元(204)位于所述第二腔体(2014)内，所述灭火剂供给单元(202)和储存柜单元(205)均位于所述第三腔体(2015)内；各所述腔体于车厢(2012)的一侧或两侧设置有独立的厢门(2016)；各所述厢门(2016)均为电动卷帘门。

16.一种基于权利要求1-15中任意一项所述的高空系留无人机消防救援***的消防救援方法，其特征在于，包括步骤：

S01、所述系留无人机(101)升空至火灾现场，所述环境监测单元(102)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(101)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(103)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(104)将救援物资弹射至指定位置。

17.根据权利要求16所述的消防救援方法，其特征在于，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(103)将对应的灭火剂喷射至火灾现场。

18.根据权利要求16所述的消防救援方法，其特征在于，在步骤S03中，在进行消防作业或者救援作业之前，根据图像信息判断是否需要进行破窗作业。

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