一种基于无人机平台的组合型灭火系统及方法与流程

本技术涉及消防，尤其是涉及一种基于无人机平台的组合型灭火系统及方法。

背景技术：

1、森林火灾是威胁森林资源和生态环境的重大自然灾害之一。

2、常规的森林灭火，消防战斗员就是单兵作战，一个人携带所有的灭火装备。由于山地特殊条件的限制，灭火剂等补给非常困难，每个消防员要行进和灭火同时兼顾，使得单人负载能力非常有限，因此常规单兵作战个人负载重，协同少，功能重复单一，而且灭火时间只能持续一分多钟，时间非常短，无法确保在有限的补给和时间内完成灭火任务，难以及时有效地防止森林火势的蔓延。此外，森林火灾会产生大量的浓烟，在浓烟中消防员的视野会受到一定的阻碍，进而导致单兵作战的消防人员容易走失，造成人员的损伤。

3、因此，需要提供一种灭火效率高、能够快速补给且提升安全性能的森林灭火系统和方法。

技术实现思路

1、为了提高森林灭火效率、快速提供补给并提升安全性能，本技术提供一种基于无人机平台的组合型灭火系统及方法。

2、第一方面

3、本技术提供一种基于无人机平台的组合型灭火系统，采用如下的技术方案：

4、一种基于无人机平台的组合型灭火系统，包括：

5、该组合型灭火系统是提供给由多个消防员组成的灭火小队进行相互配合使用的，该组合型灭火系统包括：

6、空中灭火单元、地面灭火单元和指挥中心，所述指挥中心分别与所述空中灭火单元和地面灭火单元通信连接；其中，所述空中灭火单元包括用于灭火的重型无人机、用于辅助重型无人机进行灭火和运输消防物资的中型无人机；所述地面灭火单元包括：

7、灭火作业端，所述灭火作业端设置有消防枪；

8、灭火剂供给端，所述灭火剂供给端设置有灭火剂存储器；

9、移动终端，所述移动终端将所在位置以及所需消防物资补给的信号发送至指挥中心；

10、现场控制端，其包括移动电源、电机、与电机连接的输送泵、灭火剂分配器以及用于控制所述输送泵的输出扬程和流量的电机控制器；所述输送泵的输入端通过输入软管与所述灭火剂存储器连通，所述输送泵的输出端与所述灭火剂分配器的输入端连接，所述灭火剂分配器的输出端分别通过输出软管与每个灭火作业端的消防枪连通；

11、每个灭火作业端、灭火剂供给端、移动终端和现场控制端均对应由一名消防员携带，以上消防员组成地面灭火小队；所述灭火作业端和灭火剂供给端均设置在以所述现场控制端为圆心、半径为5~10m的范围内。

12、通过采用上述技术方案，实现空中地面一体联动，空中灭火单元在一线和二线精准灭火，地面灭火小队协同空中灭火单元在三线推进扫荡扑灭余火、小火，消灭火场的复燃隐患；并且无人机能够将侦查、持续监控火场的信息实时发送到指挥中心，便于指挥中心及时下达精确的灭火指令和物资补给，提高作战持续时间，减少人员伤亡和物资消耗。此外，多个消防员组成的灭火小队灭火时相互配合使用的，在山地特殊条件的限制下，使行进灭火过程中每个消防员的负载在合理范围内的同时，达到最优的配置，消防员各司其职，相互配合，相比单兵灭火的方式，具有灭火效率高、灭火覆盖范围广、持续作战时间长的优点。灭火作业端和灭火剂供给端均设置在以现场控制端为圆心、半径为5~10m的范围内。采用上述技术方案，在行进灭火过程中，以现场控制端的消防员为圆心，其他成员均位于半径5~10m的范围内进行作战，这种方式在浓烟弥漫的场景下，能够大大降低单个消防员发生走失、受伤等危险，从而显著提升消防员灭火时的安全性。

13、优选的，所述移动终端设置有定位模块和信号发射模块；所述重型无人机和中型无人机分别设置有信号接收模块，所述重型无人机和中型无人机接收到指挥中心发出的指令信号奔赴火场进行灭火，并将所需消防物资进行输送和定点投放。

14、通过采用上述技术方案，当接到森林火情时，重型无人机奔赴火场，在第一线对火源进行精准打击，有效扑灭火源，压制火情；中型无人机在火场第二线辅助重型无人机对火场进行灭火降温，阻断火势蔓延；同时，通过指挥中心的调度，灭火小队的消防员在火场地三线，持续对劲扫荡，扑灭分散的余火并防止复燃。

15、优选的，所述重型无人机和中型无人机设置有摄像头，所述摄像头与所述指挥中心电连接，所述摄像头能够拍摄火情信息并发送到所述指挥中心。

16、通过采用上述技术方案，通过指挥中心实现空中灭火单元和地面灭火单元的交互通信，指挥中心根据无人机侦查拍摄的火场信息进行判断和决策，并通过移动终端的定位信息和所需的补给物资信息，控制中型无人机点对点运输和投放补给物资，并有专门分配物资的消防员为各成员及时补充物资，支援灭火，进一步提升灭火效率。

17、优选的，所述重型无人机的有效负载量大于250kg，所述中型无人机的有效负载量为50~250kg。

18、优选的，所述中型无人机设置用于投放消防物资的卷扬机、绳索和升降锁件，所述绳索的一端与卷扬机的传动轴连接，所述绳索的另一端与升降锁件连接，升降锁件与消防物资连接；

19、优选的，所述升降锁件设置有电磁铁，电磁铁的下方磁性连接有磁性件；所述消防物资包括：

20、物资箱，所述物资箱与所述磁性件固定连接，所述物资箱靠近磁性件的一侧设置有减震垫；

21、翻转箱，所述翻转箱与所述物资箱固定连接，所述物资箱重量大于所述翻转箱，所述翻转箱内设置有气腔，所述翻转箱能够利用重力带动所述物资箱翻转。

22、所述消防物资还包括：

23、减速件，所述减速件与所述翻转箱连接，所述减速件用于降低所述物资箱的下落速度。

24、通过采用上述技术方案，采用电动卷扬机和绳降的方式将消防物资投放至目标区域，提高补给效率。减震垫能够起到一定的缓冲作用，保护物资免受剧烈振动的影响。此外，由于物资箱重量大于翻转箱，使得在投送过程中，物资箱相对于翻转箱保持向下的朝向，进而确保了消防物资的稳定投放。设置减速件可以有效地控制物资下落的速度，避免物资箱的剧烈落地，减少物资受损的可能性。此外减速件的使用不仅可以保护物资，还可以保护下方的消防员提高灭火行动的安全性。

25、可选的，所述翻转箱的两侧还设置有第一滑块和第二滑块，所述减速件包括：

26、第一滑板，所述第一滑板上设置有第一限位滑槽，所述第一滑块与所述第一限位滑槽滑动配合；

27、第二滑板，所述第二滑板铰接所述第一滑板，所述第二滑板上设置有第二限位滑槽，所述第二滑块与所述第二限位滑槽滑动配合，所述第一滑板和所述第二滑板位于同一平面的总面积大于所述翻转箱靠近所述磁性件的截面积。

28、通过采用上述技术方案，由于第一滑板和第一滑板位于同一平面的总面积大于翻转箱的截面积，在物资箱下落的过程中，第一滑板和第二滑板会随着下落过程相对滑动并逐渐张开，增大与空气的接触面积，利用空气阻力来使物资箱下落速度得到适当减缓，从而实现减速的效果。

29、可选的，所述消防物资还包括：

30、水囊，所述水囊设置在所述翻转箱与所述减速件之间，所述水囊与所述翻转箱固定连接，所述第一滑板和所述第二滑板上还设置有尖端，所述减速件下落带动所述尖端打破所述水囊。

31、通过采用上述技术方案，由于水囊设置在翻转箱和减速件之间，使得第一滑板和第二滑板在减速飞行时会带动尖端打破水囊，释放出水。通过设置尖端和水囊不仅可以实现减速件的减速飞行，还能实现消防物资的同时进行降水灭火的效果。

32、第二方面

33、本技术提供一种基于无人机平台的组合型灭火系统的组合式灭火方法，采用如下的技术方案：

34、一种基于无人机平台的组合型灭火系统的组合式灭火方法，包括以下步骤：

35、s1、指挥中心接到森林火情时，控制空中灭火单元奔赴火场，重型无人机在火场第一线对火源进行精准灭火，扑灭火源，压制火情，同时将火场信息实时传递至指挥中心进行判断和决策；中型无人机在火场第二线辅助重型无人机对火场进行灭火、降温，阻断火势蔓延，并向地面灭火单元运输和投放所需的消防物资；

36、s2、地面灭火小队的消防员之间协同作战，在火场第三线协同空中灭火单元在火场持续推进扫荡，扑灭分散的余火并防止复燃；其中，灭火剂供给端的消防员携带灭火剂存储器，为其他灭火作业端的消防员提供灭火剂；携带现场控制端的消防员控制输送泵将灭火剂通过灭火剂分配器和输出软管分别输送至每个灭火作业端的消防员所携带的消防枪以进行灭火；在行进灭火过程中，以携带所述现场控制端的消防员为圆心，其他携带所述灭火作业端和灭火剂供给端的消防员均位于半径5~10m的范围内进行作战；

37、s3、携带移动终端的消防员，根据现场火情和物资使用情况，及时向指挥中心发出位置和所需消防物资的信号，然后指挥中心向中型无人机发出指令信号，将消防物资进行定点投放，并由移动终端的消防员统一分配给其他消防员，及时补充和分配所需的消防物资。

38、优选的，所述灭火小队的一种较佳组合方式由6名消防员组成，分别为灭火作业端的3名消防员、灭火剂供给端的2名消防员、移动终端的1名消防员和现场控制端的1名消防员。通过采用上述技术方案，从而合理的分配消防员并达到最优的配置，消防员各司其职，相互配合，进而实现灭火效率高，持续作战时间长的效果。

39、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

40、1.本发明的组合式灭火系统首创地实现了天地协同，三线灭火：重型消防无人机在火场第一线攻坚、压制火灾（风险等级为最危险级），中重型消防无人机在火场第二线高效灭火（风险等级为中危险级），与之配合的地面灭火小队在火场第三线扫荡二线灭火后的余火、尾火，消灭复燃隐患（风险等级为次危险级），地面小队在中重型无人机的物资补给支持下具备持续作战能力（风险等级：次危险级）；并且，在山地特殊条件的限制下，行进灭火过程中地面灭火小队的组合是多人协同作战，即灭火作业端、灭火剂供给端、移动终端以及现场控制端的消防员各司其职，降低了灭火作业端消防员的负重同时，使整个灭火小队达到最优的配置，这种组合式灭火相比单兵灭火的方式，具有灭火效率高、灭火覆盖范围广、持续作战时间长的优点；

41、2.本发明的灭火小队组合，在行进灭火过程中，其他成员均位于以现场控制端的消防员为圆心、半径5~10m的范围内进行作战，这种方式在浓烟弥漫的场景下，能够大大降低单个消防员发生走失、受伤等危险，从而显著提升消防员灭火时的安全性；

42、3.通过指挥中心进行无人机和移动终端的交互通信，实现空中地面一体联动，空中灭火单元在一线和二线精准灭火，地面灭火小队协同空中灭火单元在三线推进扫荡扑灭余火、小火，消灭火场的复燃隐患；并且无人机能够侦查、持续监控火场并将信息实时发送到指挥中心，便于指挥中心及时下达精确的灭火指令和物资补给，进一步提高作战持续时间，减少人员伤亡和物资消耗。