救援無人機及其調控消防系統的製作方法
2023-05-12 02:41:11 1
本發明涉及救援無人機及其調控消防系統。
背景技術：
由於近年來各種災情不斷出現，尤其是在夜間和非視的地方出現的緊急災情，現場的照明成為指揮員獲得精準數據的重要條件，傳統偵查無人機無法在短時間內看清現場情況，難以進行數據上報，使救援工作難度加大，浪費了寶貴的救援時間，制約了有效救援的速度。
特別是在城市中，道路的擁擠，小區車輛亂停放，嚴重製約了消防車的進入，從而錯過最佳營救時間，產生悲劇事件。
根據帕斯卡原理，高層樓房採用傳統滅火方式效果很差，消防員營救體能消耗浪費巨大，無法發現在室內的生命體，撬開房門浪費大量時間。
技術實現要素：
針對上述內容，本發明所要解決的技術問題總的來說是提供一種設計合理、成本低廉、結實耐用、安全可靠、操作簡單、省時省力、節約資金、結構緊湊且使用方便的救援無人機及其調控消防系統；詳細解決的技術問題以及取得有益效果在後述內容以及結合具體實施方式中內容具體描述。
為解決上述問題，本發明所採取的技術方案是：
一種救援無人機，包括帶有分別由相應電機驅動的三軸以上的無人機、設置在無人機上的執行模塊、通過無線分別控制無人機和執行模塊的控制終端以及用於給執行模塊提供電能的電池；
執行模塊包括照明系統、雷達生命探測儀、GPS定位系統和/或高清攝像頭。
一種救援機群， 包括十個以上的探測破碎無人機、十個以上的噴水無人機以及十個以上的滅火球無人機；
探測破碎無人機包括權利要求書1所述的無人機、設置在無人機上的破碎電機、水平設置在無人機上且與破碎電機傳動連接的電動推桿、設置在電動推桿螺母座上且用於擊碎高層樓房玻璃窗的破碎榔頭以及掛裝在電動推桿螺母座上的應急救生包；電動推桿將應急救生包通過擊碎的高層樓房玻璃窗送入住宅內；在應急救生包內放置有手提式滅火器、滅火毯、消防過濾式自救呼吸器、救生緩降器和帶聲光報警功能的強光手電；
噴水無人機包括權利要求書1所述的無人機、設置在無人機下端的水箱、設置在水箱上端的注水孔、與水箱連接且由防水電機帶動的射水泵以及設置在射水泵出口且用於向高層樓房玻璃窗內噴水的噴水嘴；
滅火球無人機包括權利要求書1所述的無人機、安裝在無人機下端且底面左高右低設置的存球箱、放置在存球箱內的滅火球體、上端鉸接在存球箱上且位於傾斜底面右端的側翻擋板、設置在存球箱下端的送球電機、設置在送球電機輸出軸上的齒輪、與齒輪嚙合且水平移動的送球齒條、設置在送球齒條上端且用於將存球箱內的滅火球體送到高層樓房玻璃窗內的送球前伸板以及兩端分別鉸接在送球齒條與側翻擋板上的鉸接支架；送球齒條通過鉸接支架帶動側翻擋板向上擺動打開或向下擺動閉合；
還包括樓頂載人無人機和樓層載人無人機；
樓頂載人無人機包括至少兩臺權利要求書1所述的無人機、設置在無人機下方的樓頂載人框、設置在樓頂載人框上且與對應樓頂載人框連接的連接掛鈎以及設置在樓頂載人框上的載重警示器；
樓層載人無人機 包括權利要求書1所述的無人機、左端鉸接在無人機上的擺杆、設置在擺杆右端的腳踩架以及左端設置在無人機上的掛繩；
掛繩與腳踩架掛接。
作為上述技術方案的進一步改進：
還包括總控制直升機，在總控制直升機上設置有直線驅動裝置，在直線驅動裝置上設置有用於將總控制直升機內消防員送入高層樓房內的連接梯，在總控制直升機上設置有用於將人從連接梯送到地面的升降架；直線驅動裝置為齒輪齒條結構或絲槓絲母結構。
在總控制直升機上設置有制動電機，制動電機傳動連接有捲筒，捲筒上連接有鋼絲繩，鋼絲繩下端與升降架連接。
一種用於救援無人機調控消防系統，是以城市為中心的樹狀結構，包括以單元樓為單位的初級響應、以社區消防臺為單位的一級響應、以片區消防站為單位的二級響應以及以市消防中心為單位的三級響應的四階層預案措施；
在初級響應中：以單元樓為單元設置有單元樓消防處理器，在每個樓層的樓道設置有消防監測報警器和自動滅火管路，在每個住宅設置有消防監測報警器和自動滅火管路；
當消防監測報警器感應到煙霧後，消防監測報警器的控制模塊通過控制相應的自動滅火管路的電磁閥打開進行噴水；
消防監測報警器通過網絡與單元樓消防處理器連接，單元樓消防處理器接收報警的消防監測報警器信號，並將通知該單元樓其他消防監測報警器報警；
在一級響應中，在社區消防臺設置有與社區內各個單元樓消防處理器網絡連接的社區伺服器，在社區消防臺安裝有用於實時監控各個消防監測報警器的顯示屏、語音報警器與報警器，顯示屏、語音報警器以及報警器分別與社區伺服器連接；在社區消防臺設置有探測破碎無人機、應急救生包、噴水無人機與滅火球無人機，還有用於給噴水無人機注水的消防池以及用於輸送給滅火球無人機的滅火球體；
當報警器蜂鳴後，物業消防人員通過顯示屏以及語音報警器顯示知道火災位置；
在二級響應中，在片區消防站設置有與片區內各個社區網絡連接的片區總伺服器，在片區總伺服器安裝有用於實時監控各個社區消防臺的顯示屏、語音報警器與報警器，顯示屏、語音報警器以及報警器分別與社區伺服器連接；在片區消防站設置有噴水無人機與滅火球無人機、樓頂載人無人機以及樓層載人無人機；
片區消防站協調本片區內其他社區消防臺向發生火災的社區輸送探測破碎無人機、噴水無人機與滅火球無人機；
在三級響應中，在市消防中心有與市區內各個片區網絡連接的市區總調度站，市消防中心設置有總控制直升機 、樓頂載人無人機以及樓層載人無人機；
總控制直升機用於將消防戰士空運到火災現場並進行營救。
採用上述技術方案所產生的有益效果在於：
1、本發明的照明救援偵查無人機，六旋翼可以為人們提供一個俯瞰世界的角度，可以將災區的圖像實時的傳輸出來，使救援人員對受災情況有一個整體的了解。 2、六旋翼對起飛和降落的要求較低，機動靈活，可以忽略複雜的地面情況，能夠低空飛行工作，精準定點，準確定位被困人員的位置。3、雷達生命探測儀可以在火場的火焰、煙霧、室內等非可視環境下對生命體徵目標探測與救援，比人工搜索的效率要高。4、雷達生命探測儀探測性能及指標與目前常用的手持生命探測雷達的探測性能及指標相同，保證了救援搜索的準確性。5、照明系統可以在夜間和非視的救災現場提供強光照明，該系統照明亮度高，照射距離遠，可在高空對地救援、偵查中凸顯優勢，也為救援人員、指揮員現場操作、指揮提供有效便利。6、照明系統性能及指標與手術室專用無影手術燈性能及指標相同，保證了現場照明清晰度，且不會產生陰影和暗區。7、該無人機可以代替救援人員進入非視的危險搜索區域進行搜索，可以避免二次事故的發生，保證救援的最大價值。8、該無人機可以進入交通閉塞的地區經行搜救以及數據採集任務，讓黃金24小時更有價值。
適用性較強：適合在夜間和所有非視的情況下發揮其特有的作用。 靈活性強：該照明救援偵查無人機體積較小、輕便靈活、功能齊全，可根據指揮員的操作靈活移動，並且精準度較高，避免偵查失誤造成救援遺漏。續航時間長：該照明救援偵查無人機設有多個電源，每個電源採用特殊工藝和技術研製生產，飛行時間最長可達到60分鐘，為有效救援提供充分保障。效果顯著：為救援現場提供充分亮度，保證在夜間和非視的情況下扔可進行正常的現場偵查、數據搜集與傳輸上報，及時為指揮員提供最直觀的現場情況，便於指揮員現場指揮；同時也為救援人員施救和設備安排提供足夠的照明度，以及救援工作完畢後現場的清理和設備的規整和收集。
本發明的有益效果不限於此描述，為了更好的便於理解，在具體實施方式部分進行了更佳詳細的描述。
附圖說明
圖1是本發明無人機的結構示意圖。
圖2是本發明無人機的仰視結構示意圖。
圖3是本發明探測破碎無人機的結構示意圖。
圖4是本發明噴水無人機的結構示意圖。
圖5是本發明滅火球無人機的結構示意圖。
圖6是本發明樓頂載人無人機的結構示意圖。
圖7是本發明樓層載人無人機的結構示意圖。
圖8是本發明總控制直升機的結構示意圖。
圖9是本發明消防系統的結構示意圖。
圖10是本發明無人機的原理框圖。
其中：1、無人機；2、照明系統；3、雷達生命探測儀；4、GPS定位系統；5、高清攝像頭；6、控制終端；7、探測破碎無人機；8、噴水無人機；9、滅火球無人機；10、樓頂載人無人機；11、樓層載人無人機；12、總控制直升機；13、破碎電機；14、電動推桿；15、破碎榔頭；16、應急救生包；17、水箱；18、注水孔；19、射水泵；20、噴水嘴；21、滅火球體；22、存球箱；23、側翻擋板；24、送球電機；25、送球齒條；26、送球前伸板；27、鉸接支架；28、樓頂載人框；29、連接掛鈎；30、載重警示器；31、直線驅動裝置；32、連接梯；33、擺杆；34、腳踩架；35、掛繩；36、升降架。
具體實施方式
如圖1-9所示，本實施例的救援無人機，如圖1、2，包括帶有分別由相應電機驅動的三軸以上的無人機1、設置在無人機1上的執行模塊、通過無線分別控制無人機1和執行模塊的控制終端6以及用於給執行模塊提供電能的電池；
執行模塊包括照明系統2、雷達生命探測儀3、GPS定位系統4和/或高清攝像頭5。
如圖3-8，本實施例的救援機群， 包括十個以上的探測破碎無人機7、十個以上的噴水無人機8以及十個以上的滅火球無人機9；
圖3，探測破碎無人機7包括權利要求書1的無人機1、設置在無人機1上的破碎電機13、水平設置在無人機1上且與破碎電機13傳動連接的電動推桿14、設置在電動推桿14螺母座上且用於擊碎高層樓房玻璃窗的破碎榔頭15以及掛裝在電動推桿14螺母座上的應急救生包16；電動推桿14將應急救生包16通過擊碎的高層樓房玻璃窗送入住宅內；在應急救生包16內放置有手提式滅火器、滅火毯、消防過濾式自救呼吸器、救生緩降器和帶聲光報警功能的強光手電；
圖4，噴水無人機8包括權利要求書1的無人機1、設置在無人機1下端的水箱17、設置在水箱17上端的注水孔18、與水箱17連接且由防水電機帶動的射水泵19以及設置在射水泵19出口且用於向高層樓房玻璃窗內噴水的噴水嘴20；
圖5，滅火球無人機9包括權利要求書1的無人機1、安裝在無人機1下端且底面左高右低設置的存球箱22、放置在存球箱22內的滅火球體21、上端鉸接在存球箱22上且位於傾斜底面右端的側翻擋板23、設置在存球箱22下端的送球電機24、設置在送球電機24輸出軸上的齒輪、與齒輪嚙合且水平移動的送球齒條25、設置在送球齒條25上端且用於將存球箱22內的滅火球體21送到高層樓房玻璃窗內的送球前伸板26以及兩端分別鉸接在送球齒條25與側翻擋板23上的鉸接支架27；送球齒條25通過鉸接支架27帶動側翻擋板23向上擺動打開或向下擺動閉合；
還可以還包括樓頂載人無人機10和樓層載人無人機11；
圖6，樓頂載人無人機10包括至少兩臺權利要求書1的無人機1、設置在無人機1下方的樓頂載人框28、設置在樓頂載人框28上且與對應樓頂載人框28連接的連接掛鈎29以及設置在樓頂載人框28上的載重警示器30；
圖7，樓層載人無人機11 包括權利要求書1的無人機1、左端鉸接在無人機1上的擺杆33、設置在擺杆33右端的腳踩架34以及左端設置在無人機1上的掛繩35；
圖8，掛繩35與腳踩架34掛接。
還可以還包括總控制直升機12，在總控制直升機12上設置有直線驅動裝置31，在直線驅動裝置31上設置有用於將總控制直升機12內消防員送入高層樓房內的連接梯32，在總控制直升機12上設置有用於將人從連接梯32送到地面的升降架36；直線驅動裝置31為齒輪齒條結構或絲槓絲母結構。
在總控制直升機12上設置有制動電機，制動電機傳動連接有捲筒，捲筒上連接有鋼絲繩，鋼絲繩下端與升降架36連接。
圖9，本實施例的用於救援無人機調控消防系統，是以城市為中心的樹狀結構，包括以單元樓為單位的初級響應、以社區消防臺為單位的一級響應、以片區消防站為單位的二級響應以及以市消防中心為單位的三級響應的四階層預案措施；
在初級響應中：以單元樓為單元設置有單元樓消防處理器，在每個樓層的樓道設置有消防監測報警器和自動滅火管路，在每個住宅設置有消防監測報警器和自動滅火管路；
當消防監測報警器感應到煙霧後，消防監測報警器的控制模塊通過控制相應的自動滅火管路的電磁閥打開進行噴水；
消防監測報警器通過網絡與單元樓消防處理器連接，單元樓消防處理器接收報警的消防監測報警器信號，並將通知該單元樓其他消防監測報警器報警；
在一級響應中，在社區消防臺設置有與社區內各個單元樓消防處理器網絡連接的社區伺服器，在社區消防臺安裝有用於實時監控各個消防監測報警器的顯示屏、語音報警器與報警器，顯示屏、語音報警器以及報警器分別與社區伺服器連接；在社區消防臺設置有探測破碎無人機7、應急救生包16、噴水無人機8與滅火球無人機9，還有用於給噴水無人機8注水的消防池以及用於輸送給滅火球無人機9的滅火球體21；
當報警器蜂鳴後，物業消防人員通過顯示屏以及語音報警器顯示知道火災位置；
在二級響應中，在片區消防站設置有與片區內各個社區網絡連接的片區總伺服器，在片區總伺服器安裝有用於實時監控各個社區消防臺的顯示屏、語音報警器與報警器，顯示屏、語音報警器以及報警器分別與社區伺服器連接；在片區消防站設置有噴水無人機8與滅火球無人機9、樓頂載人無人機10以及樓層載人無人機11；
片區消防站協調本片區內其他社區消防臺向發生火災的社區輸送探測破碎無人機7、噴水無人機8與滅火球無人機9；
在三級響應中，在市消防中心有與市區內各個片區網絡連接的市區總調度站，市消防中心設置有總控制直升機12 、樓頂載人無人機10以及樓層載人無人機11；
總控制直升機12用於將消防戰士空運到火災現場並進行營救。無人機可以優選大疆無人機的產品。
如圖10：作為無人機優選的電氣控制模塊包括設置在機身上的用於控制機身平穩的垂直陀螺、用於控制飛行速度的速率陀螺、控制機翼旋轉的舵機（電機）、用於驅動相應舵機轉速與停啟的舵機控制板、模擬量模塊、信號接收模塊、信號輸出模塊、主機、控制飛行方向的磁行向針（電磁導航）、發動機參數、油門位置、用於控制飛行高度的無線電高度表、
關於飛行控制：根據發動機參數與油門位置，通過控制終端調整垂直陀螺、速率陀螺、磁行向針、無線電高度表、GPS定位系統4控制無人機的飛行；模擬量模塊接收垂直陀螺、速率陀螺、磁行向針、無線電高度表、GPS定位系統4反饋的信號，從將信號輸出給舵機控制板，舵機控制板控制相應舵機轉動；
雷達生命探測儀3將生命信號，GPS定位系統4將GPS定位信號、高清攝像頭5將視頻信號輸入給主機，主機將信號發送給控制終端，在控制終端顯示生命信號。圖像或視頻信號，接收GPS位置信息。上述模塊都是現有技術模塊，本申請的通過將其組合使用產生良好的使用效果。
本發明的照明救援偵查無人機，優選六軸飛行器，雷達生命探測儀為主被動雷達生命探測與搜索系統，是一種結合主動雷達和被動探測雷達技術用於生命探測與搜索的系統。主動雷達探測系統是利用雷達技術、生物醫學工程技術於一體的生命探測設備。它主要利用電磁波的反射原理製成，通過檢測人體生命活動所引起的各種微動，從這些微動中得到呼吸、心跳的有關信息，從而辨識有無生命。被動探測雷達系統是一種能對空中、地面和海上目標（發射電磁信號）進行定位，識別和跟蹤的電子偵測系統。 探測性能及指標：主動雷達探測能力：穿透實體介質探測模式：距離牆面距離30m，穿透磚混牆體（厚度24cm）能夠探測到牆體後面10m內的人體肢體微動：穿透霧化介質探測模式：穿透煙霧、塵霧、水霧等（距離≥50m）能夠檢測到人體的肢體微動；距離解析度：≤1m，探測張角：有效探測區為張角120度，方位角和俯仰角；能識別和區分多人體目標：目標個數≤3，人體表面徑向距離不小於1m，目標間方位角度不小於15度；對生命體目標反應時間≤30s。被動雷達探測能力：激勵60米內穿透能力：磚牆4層，鋼混結構牆體2層；探測水平局裡300米內穿透能力：磚牆3層，鋼混結構牆體1層；信號檢測靈敏度：優於-105bm；探測速度：每分鐘探測信號60個；定位精度：優於8米；工作頻段：800MHZ/2GHz。本發明的照明系統採用聚焦無影燈與L ED手術無影燈技術相結合，聚焦無影燈是一種利用計算機輔助模塊化設計，多顆LED光柱聚焦照射，最科學的弧度燈頭，多點光源設計，實現長距離深度照明，中心照度最高，且節能環保使用壽命長，它主要利用光照射物體形成本影和半影的原理設計，通過多個燈光照射，使本影完全消失，半影也淡化變無，並通過聚焦技術，實現多個強光的集中照射和分散照射，確保照射物無本影和暗影出現。 照明性能及指標：照明能力：最大照射距離可達到100米，多個燈光聚焦一點照射，多個燈光分散高清無影照射，LED冷光源長時間照射不會對照射物產生可燃溫度，使用壽命達5萬小時以上，單個燈源損壞對照射物不會產生明顯影響，當被多個物體遮擋時，同樣能達到完美的無影照明效果。
具體應用案例：某城市交通擁擠，小區內車輛亂停放，消防通道被私家車佔用。
某日，天氣乾燥，某小區35層高樓發生燃氣爆炸，發生火災，住戶廚房的消防監測報警器感應到火焰，控制電磁閥打開進行噴水；電磁閥斷電打開進行噴水；電磁閥為通電時候閉合水路，斷電時候打開水路；火勢小，直接撲滅。
某日，天氣乾燥，市中心某小區35層高樓發生燃氣爆炸，發生火災，住戶廚房的消防監測報警器感應到火焰，控制電磁閥打開進行噴水；電磁閥斷電打開進行噴水；電磁閥為通電時候閉合水路，斷電時候打開水路；但是恰好遇到自來水公司維修管道停水。
消防監測報警器感應，通過單元樓消防處理器通知本單元樓其他住戶的消防監測報警器感應報警蜂鳴，提示人們疏散，但是，由於火勢大，電路中斷，很多人無法穿越火災逃生，只好向樓頂逃生；
社區伺服器（一般在物業處）通過顯示屏觀察各個消防監測報警器的狀態，可以正常為綠色，非正常為紅色，報警為橙色，同時語音報警或蜂鳴報警，從而方便物業消防人員準確判斷著火單元樓或樓層，啟動探測破碎無人機7將玻璃窗進行破碎，具體是，物業消防人員通過遙控器通過電池帶動破碎電機13-電動推桿14-螺母座-破碎榔頭15用尖端撞擊玻璃，將其擊碎，電動推桿14將應急救生包16通過擊碎的高層樓房玻璃窗送入住宅內實現自救，當然通過雷達可以更加準確的判定哪戶人家有人，從而實現精準投放，提高營救效率，減少消防器材的浪費；然後啟動噴水無人機8通過射水泵19將水箱17中的水噴射到高層中，通過遙控將噴完說的無人機送到消防池中，通過注水孔18進行快速注水，從而延緩和降低火勢，射水泵19通過電機驅動，電池給電機供電是公知常識，電機遙控是顯而易見的公知常識。啟動滅火球無人機9通過電機-齒輪-齒條-送球前伸板26伸入樓房中，鉸接支架27帶動側翻擋板23向上擺動打開，滅火球體21在自重作用下沿底面、送球前伸板26滾入樓房中，實現自動滅火，減少火勢。
片區總伺服器調動附件小區的無人機進行支援，在每個社區都備有相應無人機的遙控器，可以通過顏色進行區分，樓頂載人框28降落到樓頂，人們可以通過連接掛鈎29連接，實現多個無人機同時營救，當然通過載重警示器30防止超載；通過雷達監測有生命的住戶，樓層載人無人機11將擺杆33送入該住戶中，人們站在腳踩架34上，摘下掛繩35，擺杆33轉為豎直，從而將其救出。
市區總調度站調動總控制直升機12 、樓頂載人無人機10以及樓層載人無人機11支援，將消防戰士空運到火災現場並進行營救。消防戰士根據雷達精準從窗戶中進入尋找生命體，避免盲目尋找的時間浪費與體能消耗，通過梯子將其送到總控制直升機12上, 總控制直升機12通過升降架36將其送到地面，極大的提高營救效率。
本發明調度合理，高效，避免錯過營救黃金期，減少悲劇的發生。
本發明充分描述是為了更加清楚的公開，而對於現有技術就不在一一例舉。
最後應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；作為本領域技術人員對本發明的多個技術方案進行組合是顯而易見的。而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明實施例技術方案的精神和範圍。