救援无人机及其调控消防系统的制作方法

本发明涉及救援无人机及其调控消防系统。

背景技术：

由于近年来各种灾情不断出现，尤其是在夜间和非视的地方出现的紧急灾情，现场的照明成为指挥员获得精准数据的重要条件，传统侦查无人机无法在短时间内看清现场情况，难以进行数据上报，使救援工作难度加大，浪费了宝贵的救援时间，制约了有效救援的速度。

特别是在城市中，道路的拥挤，小区车辆乱停放，严重制约了消防车的进入，从而错过最佳营救时间，产生悲剧事件。

根据帕斯卡原理，高层楼房采用传统灭火方式效果很差，消防员营救体能消耗浪费巨大，无法发现在室内的生命体，撬开房门浪费大量时间。

技术实现要素：

针对上述内容，本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便的救援无人机及其调控消防系统；详细解决的技术问题以及取得有益效果在后述内容以及结合具体实施方式中内容具体描述。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种救援无人机，包括带有分别由相应电机驱动的三轴以上的无人机、设置在无人机上的执行模块、通过无线分别控制无人机和执行模块的控制终端以及用于给执行模块提供电能的电池；

执行模块包括照明系统、雷达生命探测仪、GPS定位系统和/或高清摄像头。

一种救援机群， 包括十个以上的探测破碎无人机、十个以上的喷水无人机以及十个以上的灭火球无人机；

探测破碎无人机包括权利要求书1所述的无人机、设置在无人机上的破碎电机、水平设置在无人机上且与破碎电机传动连接的电动推杆、设置在电动推杆螺母座上且用于击碎高层楼房玻璃窗的破碎榔头以及挂装在电动推杆螺母座上的应急救生包；电动推杆将应急救生包通过击碎的高层楼房玻璃窗送入住宅内；在应急救生包内放置有手提式灭火器、灭火毯、消防过滤式自救呼吸器、救生缓降器和带声光报警功能的强光手电；

喷水无人机包括权利要求书1所述的无人机、设置在无人机下端的水箱、设置在水箱上端的注水孔、与水箱连接且由防水电机带动的射水泵以及设置在射水泵出口且用于向高层楼房玻璃窗内喷水的喷水嘴；

灭火球无人机包括权利要求书1所述的无人机、安装在无人机下端且底面左高右低设置的存球箱、放置在存球箱内的灭火球体、上端铰接在存球箱上且位于倾斜底面右端的侧翻挡板、设置在存球箱下端的送球电机、设置在送球电机输出轴上的齿轮、与齿轮啮合且水平移动的送球齿条、设置在送球齿条上端且用于将存球箱内的灭火球体送到高层楼房玻璃窗内的送球前伸板以及两端分别铰接在送球齿条与侧翻挡板上的铰接支架；送球齿条通过铰接支架带动侧翻挡板向上摆动打开或向下摆动闭合；

还包括楼顶载人无人机和楼层载人无人机；

楼顶载人无人机包括至少两台权利要求书1所述的无人机、设置在无人机下方的楼顶载人框、设置在楼顶载人框上且与对应楼顶载人框连接的连接挂钩以及设置在楼顶载人框上的载重警示器；

楼层载人无人机 包括权利要求书1所述的无人机、左端铰接在无人机上的摆杆、设置在摆杆右端的脚踩架以及左端设置在无人机上的挂绳；

挂绳与脚踩架挂接。

作为上述技术方案的进一步改进：

还包括总控制直升机，在总控制直升机上设置有直线驱动装置，在直线驱动装置上设置有用于将总控制直升机内消防员送入高层楼房内的连接梯，在总控制直升机上设置有用于将人从连接梯送到地面的升降架；直线驱动装置为齿轮齿条结构或丝杠丝母结构。

在总控制直升机上设置有制动电机，制动电机传动连接有卷筒，卷筒上连接有钢丝绳，钢丝绳下端与升降架连接。

一种用于救援无人机调控消防系统，是以城市为中心的树状结构，包括以单元楼为单位的初级响应、以社区消防台为单位的一级响应、以片区消防站为单位的二级响应以及以市消防中心为单位的三级响应的四阶层预案措施；

在初级响应中：以单元楼为单元设置有单元楼消防处理器，在每个楼层的楼道设置有消防监测报警器和自动灭火管路，在每个住宅设置有消防监测报警器和自动灭火管路；

当消防监测报警器感应到烟雾后，消防监测报警器的控制模块通过控制相应的自动灭火管路的电磁阀打开进行喷水；

消防监测报警器通过网络与单元楼消防处理器连接，单元楼消防处理器接收报警的消防监测报警器信号，并将通知该单元楼其他消防监测报警器报警；

在一级响应中，在社区消防台设置有与社区内各个单元楼消防处理器网络连接的社区服务器，在社区消防台安装有用于实时监控各个消防监测报警器的显示屏、语音报警器与报警器，显示屏、语音报警器以及报警器分别与社区服务器连接；在社区消防台设置有探测破碎无人机、应急救生包、喷水无人机与灭火球无人机，还有用于给喷水无人机注水的消防池以及用于输送给灭火球无人机的灭火球体；

当报警器蜂鸣后，物业消防人员通过显示屏以及语音报警器显示知道火灾位置；

在二级响应中，在片区消防站设置有与片区内各个社区网络连接的片区总服务器，在片区总服务器安装有用于实时监控各个社区消防台的显示屏、语音报警器与报警器，显示屏、语音报警器以及报警器分别与社区服务器连接；在片区消防站设置有喷水无人机与灭火球无人机、楼顶载人无人机以及楼层载人无人机；

片区消防站协调本片区内其他社区消防台向发生火灾的社区输送探测破碎无人机、喷水无人机与灭火球无人机；

在三级响应中，在市消防中心有与市区内各个片区网络连接的市区总调度站，市消防中心设置有总控制直升机 、楼顶载人无人机以及楼层载人无人机；

总控制直升机用于将消防战士空运到火灾现场并进行营救。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、本发明的照明救援侦查无人机，六旋翼可以为人们提供一个俯瞰世界的角度，可以将灾区的图像实时的传输出来，使救援人员对受灾情况有一个整体的了解。 2、六旋翼对起飞和降落的要求较低，机动灵活，可以忽略复杂的地面情况，能够低空飞行工作，精准定点，准确定位被困人员的位置。3、雷达生命探测仪可以在火场的火焰、烟雾、室内等非可视环境下对生命体征目标探测与救援，比人工搜索的效率要高。4、雷达生命探测仪探测性能及指标与目前常用的手持生命探测雷达的探测性能及指标相同，保证了救援搜索的准确性。5、照明系统可以在夜间和非视的救灾现场提供强光照明，该系统照明亮度高，照射距离远，可在高空对地救援、侦查中凸显优势，也为救援人员、指挥员现场操作、指挥提供有效便利。6、照明系统性能及指标与手术室专用无影手术灯性能及指标相同，保证了现场照明清晰度，且不会产生阴影和暗区。7、该无人机可以代替救援人员进入非视的危险搜索区域进行搜索，可以避免二次事故的发生，保证救援的最大价值。8、该无人机可以进入交通闭塞的地区经行搜救以及数据采集任务，让黄金24小时更有价值。

适用性较强：适合在夜间和所有非视的情况下发挥其特有的作用。 灵活性强：该照明救援侦查无人机体积较小、轻便灵活、功能齐全，可根据指挥员的操作灵活移动，并且精准度较高，避免侦查失误造成救援遗漏。续航时间长：该照明救援侦查无人机设有多个电源，每个电源采用特殊工艺和技术研制生产，飞行时间最长可达到60分钟，为有效救援提供充分保障。效果显著：为救援现场提供充分亮度，保证在夜间和非视的情况下扔可进行正常的现场侦查、数据搜集与传输上报，及时为指挥员提供最直观的现场情况，便于指挥员现场指挥；同时也为救援人员施救和设备安排提供足够的照明度，以及救援工作完毕后现场的清理和设备的规整和收集。

本发明的有益效果不限于此描述，为了更好的便于理解，在具体实施方式部分进行了更佳详细的描述。

附图说明

图1是本发明无人机的结构示意图。

图2是本发明无人机的仰视结构示意图。

图3是本发明探测破碎无人机的结构示意图。

图4是本发明喷水无人机的结构示意图。

图5是本发明灭火球无人机的结构示意图。

图6是本发明楼顶载人无人机的结构示意图。

图7是本发明楼层载人无人机的结构示意图。

图8是本发明总控制直升机的结构示意图。

图9是本发明消防系统的结构示意图。

图10是本发明无人机的原理框图。

其中：1、无人机；2、照明系统；3、雷达生命探测仪；4、GPS定位系统；5、高清摄像头；6、控制终端；7、探测破碎无人机；8、喷水无人机；9、灭火球无人机；10、楼顶载人无人机；11、楼层载人无人机；12、总控制直升机；13、破碎电机；14、电动推杆；15、破碎榔头；16、应急救生包；17、水箱；18、注水孔；19、射水泵；20、喷水嘴；21、灭火球体；22、存球箱；23、侧翻挡板；24、送球电机；25、送球齿条；26、送球前伸板；27、铰接支架；28、楼顶载人框；29、连接挂钩；30、载重警示器；31、直线驱动装置；32、连接梯；33、摆杆；34、脚踩架；35、挂绳；36、升降架。

具体实施方式

如图1-9所示，本实施例的救援无人机，如图1、2，包括带有分别由相应电机驱动的三轴以上的无人机1、设置在无人机1上的执行模块、通过无线分别控制无人机1和执行模块的控制终端6以及用于给执行模块提供电能的电池；

执行模块包括照明系统2、雷达生命探测仪3、GPS定位系统4和/或高清摄像头5。

如图3-8，本实施例的救援机群， 包括十个以上的探测破碎无人机7、十个以上的喷水无人机8以及十个以上的灭火球无人机9；

图3，探测破碎无人机7包括权利要求书1的无人机1、设置在无人机1上的破碎电机13、水平设置在无人机1上且与破碎电机13传动连接的电动推杆14、设置在电动推杆14螺母座上且用于击碎高层楼房玻璃窗的破碎榔头15以及挂装在电动推杆14螺母座上的应急救生包16；电动推杆14将应急救生包16通过击碎的高层楼房玻璃窗送入住宅内；在应急救生包16内放置有手提式灭火器、灭火毯、消防过滤式自救呼吸器、救生缓降器和带声光报警功能的强光手电；

图4，喷水无人机8包括权利要求书1的无人机1、设置在无人机1下端的水箱17、设置在水箱17上端的注水孔18、与水箱17连接且由防水电机带动的射水泵19以及设置在射水泵19出口且用于向高层楼房玻璃窗内喷水的喷水嘴20；

图5，灭火球无人机9包括权利要求书1的无人机1、安装在无人机1下端且底面左高右低设置的存球箱22、放置在存球箱22内的灭火球体21、上端铰接在存球箱22上且位于倾斜底面右端的侧翻挡板23、设置在存球箱22下端的送球电机24、设置在送球电机24输出轴上的齿轮、与齿轮啮合且水平移动的送球齿条25、设置在送球齿条25上端且用于将存球箱22内的灭火球体21送到高层楼房玻璃窗内的送球前伸板26以及两端分别铰接在送球齿条25与侧翻挡板23上的铰接支架27；送球齿条25通过铰接支架27带动侧翻挡板23向上摆动打开或向下摆动闭合；

还可以还包括楼顶载人无人机10和楼层载人无人机11；

图6，楼顶载人无人机10包括至少两台权利要求书1的无人机1、设置在无人机1下方的楼顶载人框28、设置在楼顶载人框28上且与对应楼顶载人框28连接的连接挂钩29以及设置在楼顶载人框28上的载重警示器30；

图7，楼层载人无人机11 包括权利要求书1的无人机1、左端铰接在无人机1上的摆杆33、设置在摆杆33右端的脚踩架34以及左端设置在无人机1上的挂绳35；

图8，挂绳35与脚踩架34挂接。

还可以还包括总控制直升机12，在总控制直升机12上设置有直线驱动装置31，在直线驱动装置31上设置有用于将总控制直升机12内消防员送入高层楼房内的连接梯32，在总控制直升机12上设置有用于将人从连接梯32送到地面的升降架36；直线驱动装置31为齿轮齿条结构或丝杠丝母结构。

在总控制直升机12上设置有制动电机，制动电机传动连接有卷筒，卷筒上连接有钢丝绳，钢丝绳下端与升降架36连接。

图9，本实施例的用于救援无人机调控消防系统，是以城市为中心的树状结构，包括以单元楼为单位的初级响应、以社区消防台为单位的一级响应、以片区消防站为单位的二级响应以及以市消防中心为单位的三级响应的四阶层预案措施；

在初级响应中：以单元楼为单元设置有单元楼消防处理器，在每个楼层的楼道设置有消防监测报警器和自动灭火管路，在每个住宅设置有消防监测报警器和自动灭火管路；

当消防监测报警器感应到烟雾后，消防监测报警器的控制模块通过控制相应的自动灭火管路的电磁阀打开进行喷水；

消防监测报警器通过网络与单元楼消防处理器连接，单元楼消防处理器接收报警的消防监测报警器信号，并将通知该单元楼其他消防监测报警器报警；

在一级响应中，在社区消防台设置有与社区内各个单元楼消防处理器网络连接的社区服务器，在社区消防台安装有用于实时监控各个消防监测报警器的显示屏、语音报警器与报警器，显示屏、语音报警器以及报警器分别与社区服务器连接；在社区消防台设置有探测破碎无人机7、应急救生包16、喷水无人机8与灭火球无人机9，还有用于给喷水无人机8注水的消防池以及用于输送给灭火球无人机9的灭火球体21；

当报警器蜂鸣后，物业消防人员通过显示屏以及语音报警器显示知道火灾位置；

在二级响应中，在片区消防站设置有与片区内各个社区网络连接的片区总服务器，在片区总服务器安装有用于实时监控各个社区消防台的显示屏、语音报警器与报警器，显示屏、语音报警器以及报警器分别与社区服务器连接；在片区消防站设置有喷水无人机8与灭火球无人机9、楼顶载人无人机10以及楼层载人无人机11；

片区消防站协调本片区内其他社区消防台向发生火灾的社区输送探测破碎无人机7、喷水无人机8与灭火球无人机9；

在三级响应中，在市消防中心有与市区内各个片区网络连接的市区总调度站，市消防中心设置有总控制直升机12 、楼顶载人无人机10以及楼层载人无人机11；

总控制直升机12用于将消防战士空运到火灾现场并进行营救。无人机可以优选大疆无人机的产品。

如图10：作为无人机优选的电气控制模块包括设置在机身上的用于控制机身平稳的垂直陀螺、用于控制飞行速度的速率陀螺、控制机翼旋转的舵机（电机）、用于驱动相应舵机转速与停启的舵机控制板、模拟量模块、信号接收模块、信号输出模块、主机、控制飞行方向的磁行向针（电磁导航）、发动机参数、油门位置、用于控制飞行高度的无线电高度表、

关于飞行控制：根据发动机参数与油门位置，通过控制终端调整垂直陀螺、速率陀螺、磁行向针、无线电高度表、GPS定位系统4控制无人机的飞行；模拟量模块接收垂直陀螺、速率陀螺、磁行向针、无线电高度表、GPS定位系统4反馈的信号，从将信号输出给舵机控制板，舵机控制板控制相应舵机转动；

雷达生命探测仪3将生命信号，GPS定位系统4将GPS定位信号、高清摄像头5将视频信号输入给主机，主机将信号发送给控制终端，在控制终端显示生命信号。图像或视频信号，接收GPS位置信息。上述模块都是现有技术模块，本申请的通过将其组合使用产生良好的使用效果。

本发明的照明救援侦查无人机，优选六轴飞行器，雷达生命探测仪为主被动雷达生命探测与搜索系统，是一种结合主动雷达和被动探测雷达技术用于生命探测与搜索的系统。主动雷达探测系统是利用雷达技术、生物医学工程技术于一体的生命探测设备。它主要利用电磁波的反射原理制成，通过检测人体生命活动所引起的各种微动，从这些微动中得到呼吸、心跳的有关信息，从而辨识有无生命。被动探测雷达系统是一种能对空中、地面和海上目标（发射电磁信号）进行定位，识别和跟踪的电子侦测系统。 探测性能及指标：主动雷达探测能力：穿透实体介质探测模式：距离墙面距离30m，穿透砖混墙体（厚度24cm）能够探测到墙体后面10m内的人体肢体微动：穿透雾化介质探测模式：穿透烟雾、尘雾、水雾等（距离≥50m）能够检测到人体的肢体微动；距离分辨率：≤1m，探测张角：有效探测区为张角120度，方位角和俯仰角；能识别和区分多人体目标：目标个数≤3，人体表面径向距离不小于1m，目标间方位角度不小于15度；对生命体目标反应时间≤30s。被动雷达探测能力：激励60米内穿透能力：砖墙4层，钢混结构墙体2层；探测水平局里300米内穿透能力：砖墙3层，钢混结构墙体1层；信号检测灵敏度：优于-105bm；探测速度：每分钟探测信号60个；定位精度：优于8米；工作频段：800MHZ/2GHz。本发明的照明系统采用聚焦无影灯与L ED手术无影灯技术相结合，聚焦无影灯是一种利用计算机辅助模块化设计，多颗LED光柱聚焦照射，最科学的弧度灯头，多点光源设计，实现长距离深度照明，中心照度最高，且节能环保使用寿命长，它主要利用光照射物体形成本影和半影的原理设计，通过多个灯光照射，使本影完全消失，半影也淡化变无，并通过聚焦技术，实现多个强光的集中照射和分散照射，确保照射物无本影和暗影出现。 照明性能及指标：照明能力：最大照射距离可达到100米，多个灯光聚焦一点照射，多个灯光分散高清无影照射，LED冷光源长时间照射不会对照射物产生可燃温度，使用寿命达5万小时以上，单个灯源损坏对照射物不会产生明显影响，当被多个物体遮挡时，同样能达到完美的无影照明效果。

具体应用案例：某城市交通拥挤，小区内车辆乱停放，消防通道被私家车占用。

某日，天气干燥，某小区35层高楼发生燃气爆炸，发生火灾，住户厨房的消防监测报警器感应到火焰，控制电磁阀打开进行喷水；电磁阀断电打开进行喷水；电磁阀为通电时候闭合水路，断电时候打开水路；火势小，直接扑灭。

某日，天气干燥，市中心某小区35层高楼发生燃气爆炸，发生火灾，住户厨房的消防监测报警器感应到火焰，控制电磁阀打开进行喷水；电磁阀断电打开进行喷水；电磁阀为通电时候闭合水路，断电时候打开水路；但是恰好遇到自来水公司维修管道停水。

消防监测报警器感应，通过单元楼消防处理器通知本单元楼其他住户的消防监测报警器感应报警蜂鸣，提示人们疏散，但是，由于火势大，电路中断，很多人无法穿越火灾逃生，只好向楼顶逃生；

社区服务器（一般在物业处）通过显示屏观察各个消防监测报警器的状态，可以正常为绿色，非正常为红色，报警为橙色，同时语音报警或蜂鸣报警，从而方便物业消防人员准确判断着火单元楼或楼层，启动探测破碎无人机7将玻璃窗进行破碎，具体是，物业消防人员通过遥控器通过电池带动破碎电机13-电动推杆14-螺母座-破碎榔头15用尖端撞击玻璃，将其击碎，电动推杆14将应急救生包16通过击碎的高层楼房玻璃窗送入住宅内实现自救，当然通过雷达可以更加准确的判定哪户人家有人，从而实现精准投放，提高营救效率，减少消防器材的浪费；然后启动喷水无人机8通过射水泵19将水箱17中的水喷射到高层中，通过遥控将喷完说的无人机送到消防池中，通过注水孔18进行快速注水，从而延缓和降低火势，射水泵19通过电机驱动，电池给电机供电是公知常识，电机遥控是显而易见的公知常识。启动灭火球无人机9通过电机-齿轮-齿条-送球前伸板26伸入楼房中，铰接支架27带动侧翻挡板23向上摆动打开，灭火球体21在自重作用下沿底面、送球前伸板26滚入楼房中，实现自动灭火，减少火势。

片区总服务器调动附件小区的无人机进行支援，在每个社区都备有相应无人机的遥控器，可以通过颜色进行区分，楼顶载人框28降落到楼顶，人们可以通过连接挂钩29连接，实现多个无人机同时营救，当然通过载重警示器30防止超载；通过雷达监测有生命的住户，楼层载人无人机11将摆杆33送入该住户中，人们站在脚踩架34上，摘下挂绳35，摆杆33转为竖直，从而将其救出。

市区总调度站调动总控制直升机12 、楼顶载人无人机10以及楼层载人无人机11支援，将消防战士空运到火灾现场并进行营救。消防战士根据雷达精准从窗户中进入寻找生命体，避免盲目寻找的时间浪费与体能消耗，通过梯子将其送到总控制直升机12上, 总控制直升机12通过升降架36将其送到地面，极大的提高营救效率。

本发明调度合理，高效，避免错过营救黄金期，减少悲剧的发生。

本发明充分描述是为了更加清楚的公开，而对于现有技术就不在一一例举。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本发明的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。