專利名稱：持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)及其施救方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空中救援領(lǐng)域，具體地，涉及一種持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)及其施救方法。
背景技術(shù)：
航空消防是在二十世紀(jì)中后期出現(xiàn)的消防新技術(shù)，短短幾十年里已獲得了快速的發(fā)展。它把航空領(lǐng)域的高新技術(shù)運(yùn)用到防火和滅火工作中，不僅大大提高了消防現(xiàn)代化的科技含量，而且為世界各國(guó)的消防業(yè)務(wù)和消防人員輸送著全新的理念，使現(xiàn)代消防具備了更強(qiáng)大、更有效的技術(shù)手段。消防直升機(jī)一般是利用已有成熟的軍用或民用直升機(jī)改裝而成。直升機(jī)具有垂直起降、空中懸停等獨(dú)特性能，在很多方面更適合消防任務(wù)的需要。如在森林滅火中，直升機(jī)功能齊全、作業(yè)準(zhǔn)確，動(dòng)用直升機(jī)比使用固定翼滅火飛機(jī)更為經(jīng)濟(jì)有效。而在城市和建筑火災(zāi)撲救中，消防直升機(jī)的作用則是無(wú)法替代的。但目前的技術(shù)研究只是解決了諸如高樓滅火、抗震救災(zāi)這樣的一部分的題目，而本發(fā)明則是將不同情況下的不同災(zāi)難設(shè)計(jì)成一個(gè)多功能的，無(wú)人操作駕駛的平臺(tái)，和其他的設(shè)計(jì)制作相比更加具有實(shí)用性，更有經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)是一個(gè)嶄新的課題。如果把平臺(tái)應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中，對(duì)解決高樓滅火、濕地滅火、核反應(yīng)堆降溫監(jiān)測(cè)等難題，建立空中與地面配合的滅火救援體系，最大限度地減少人員、財(cái)產(chǎn)損失和輻射損害，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)在高樓起火，濕地起火，核反應(yīng)堆降溫等不同情況下無(wú)人機(jī)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)多種功能轉(zhuǎn)換及對(duì)應(yīng)救援，設(shè)計(jì)了持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)。本發(fā)明提出的持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)，包括:直升機(jī)本體、持續(xù)給水裝置、探測(cè)裝置、自動(dòng)駕駛儀及地面顯示與操縱裝置，其中:所述直升機(jī)本體搭載所述持續(xù)給水裝置及所述自動(dòng)駕駛儀；所述持續(xù)給水裝置安裝于所述直升機(jī)本體，其給水端可以連接地面水源，另一端與噴頭相連接；所述探測(cè)裝置具有用于檢測(cè)火源和幸存人員的紅外線攝像頭和用于拍攝普通圖像的普通攝像頭；所述探測(cè)裝置通過(guò)無(wú)線傳輸模塊向所述地面顯示與操縱裝置發(fā)送信號(hào)；所述地面顯示與操縱裝置通過(guò)無(wú)線傳輸模塊接收所述探測(cè)裝置發(fā)射的信號(hào)。進(jìn)一步地，本發(fā)明提出的持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)還包括水箱，其中，所述水箱具有噴頭，水箱內(nèi)可以裝水或滅火藥劑。進(jìn)一步地，所述持續(xù)給水裝置的噴頭及水箱噴頭設(shè)置為可旋轉(zhuǎn)。進(jìn)一步地，所述地面顯示與操縱裝置可以控制所述持續(xù)給水裝置噴頭的出水方向。另外，本發(fā) 明還提出利用持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)的施救方法，
步驟1:根據(jù)災(zāi)情預(yù)先設(shè)定目標(biāo)航線及目標(biāo)位置；步驟2:所述無(wú)人直升機(jī)在所述自動(dòng)駕駛儀的控制下沿著預(yù)先設(shè)定航線飛行至目標(biāo)位置上空懸停；步驟3:若地面顯示與操縱裝置根據(jù)實(shí)際情況改變無(wú)人直升機(jī)的航線及目標(biāo)位置，則返回步驟2 ;若不改變航線及目標(biāo)位置，則進(jìn)入步驟4 ；步驟4:利用水箱中的水或滅火藥劑進(jìn)行滅火；步驟5:當(dāng)災(zāi)情得到控制或者飛行時(shí)間告警之后，向無(wú)人直升機(jī)發(fā)送返航指令；步驟6:無(wú)人直升機(jī)在自動(dòng)駕駛儀的控制下返航，并降落到地面。作為一種優(yōu)選方案，步驟4還包括:步驟4a:到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)后，通過(guò)所述持續(xù)給水裝置的水管?chē)婎^將水噴向火源或高溫物體，以進(jìn)行滅火及降溫；步驟4b:若附近存在水源，所述持續(xù)給水裝置將水從地面水源汲取到空中。作為一種優(yōu)選方案，步驟2具體包括:步驟2a:怠速油門(mén)；步驟2b:增加油門(mén)及總距至準(zhǔn)備起飛狀態(tài)；步驟2c:增 加油門(mén)及總距；步驟2d:判斷高度，若達(dá)到目標(biāo)高度，則進(jìn)入控制程序，自主起飛結(jié)束；若未達(dá)到目標(biāo)高度，則返回步驟2c。作為一種優(yōu)選方案，步驟6具體包括:步驟6a:到達(dá)目標(biāo)位置上空降落高度，啟動(dòng)自主降落程序；步驟6b:判斷高度，若未達(dá)到目標(biāo)高度，則繼續(xù)降落；若達(dá)到目標(biāo)高度，則進(jìn)入步驟6c ；步驟6c:判斷高度，若未達(dá)到臨界目標(biāo)高度，則繼續(xù)降落；若達(dá)到臨界目標(biāo)高度，則進(jìn)入步驟6d ；步驟6d:快速降低油門(mén)及總距；步驟6e:無(wú)人機(jī)安全降落至地面。作為一種優(yōu)選方案，所述無(wú)人直升機(jī)的實(shí)際姿態(tài)通過(guò)姿態(tài)控制器控制舵機(jī)以調(diào)整機(jī)體，使所述無(wú)人直升機(jī)達(dá)到目標(biāo)姿態(tài)；通過(guò)位置控制器控制所述無(wú)人直升機(jī)的實(shí)際位置，使所述無(wú)人直升機(jī)到達(dá)目標(biāo)位置；通過(guò)航行控制器控制所述無(wú)人直升機(jī)的實(shí)際航線，使所述無(wú)人直升機(jī)到達(dá)目標(biāo)航線。本發(fā)明提出的持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)可以彌補(bǔ)消防云梯的長(zhǎng)度，以便空間地面聯(lián)合救火，可以不受地面交通擁擠限制，效率更高，有利于救援、消防人員安全，且成本較低。本發(fā)明為在高樓起火，濕地起火，核反應(yīng)堆降溫等情況下實(shí)施救援提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。


圖1是本發(fā)明提出的持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)的示意圖；圖2是本發(fā)明提出的持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)的工作原理示意圖3是本發(fā)明提出的持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)中自動(dòng)駕駛儀工作示意圖；圖4是本發(fā)明提出的持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)中無(wú)人直升機(jī)降落流程圖；圖5是本發(fā)明提出的持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)中無(wú)人直升機(jī)自主起飛流程圖；圖6是本發(fā)明提出的持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)中姿態(tài)控制器工作流程圖；圖7是本發(fā)明提出的持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)中位置控制器工作流程圖；圖8是本發(fā)明提出的持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)中航線控制器工作流程圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。針對(duì)不同的救援情況，本發(fā)明可以有不同的實(shí)施例。如圖1所示，本發(fā)明提出的持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)，包括:直升機(jī)本體、持續(xù)給 水裝置、探測(cè)裝置、自動(dòng)駕駛儀及地面顯示與操縱裝置，其中:所述直升機(jī)本體搭載所述持續(xù)給水裝置及所述自動(dòng)駕駛儀；所述持續(xù)給水裝置安裝于所述直升機(jī)本體，其給水端可以連接地面水源，另一端與噴頭相連接；所述探測(cè)裝置具有用于檢測(cè)火源和幸存人員的紅外線攝像頭和用于拍攝普通圖像的普通攝像頭，可以使地面人員在檢測(cè)火源和幸存人員的同時(shí)觀察整體情況；所述探測(cè)裝置通過(guò)無(wú)線傳輸模塊向所述地面顯示與操縱裝置發(fā)送信號(hào)；所述地面顯示與操縱裝置通過(guò)無(wú)線傳輸模塊接收所述探測(cè)裝置發(fā)射的信號(hào)。如圖2所示，直升機(jī)本體I是一個(gè)空中載體，用于搭載探測(cè)裝置等；持續(xù)給水裝置2用于將水從地面汲取到空中對(duì)火源及高溫危險(xiǎn)物體進(jìn)行滅火及降溫；探測(cè)裝置3由普通及紅外攝像頭等設(shè)備組成，用于對(duì)災(zāi)情及受害人員進(jìn)行觀測(cè)，并傳回地面顯示與操縱裝置；地面顯示與操縱裝置4用于接收探測(cè)裝置傳來(lái)的災(zāi)情及受災(zāi)人員圖像；如圖3所示，自動(dòng)駕駛儀5用于替代有人駕駛或遙控，控制平臺(tái)自主飛行到災(zāi)情上空?qǐng)?zhí)行任務(wù)，當(dāng)任務(wù)結(jié)束后控制平臺(tái)自主返回。在本發(fā)明的一較佳實(shí)施例中，消防車(chē)上設(shè)置的用于救火的云梯高度距離火點(diǎn)較遠(yuǎn)，在利用本發(fā)明的施救過(guò)程中，可以利用消防車(chē)上或高層建筑頂層的蓄水裝置等作為水源，所述持續(xù)給水裝置將該水源從地面汲取到空中。在本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例中，如圖2所示，所述持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)還包括水箱6。所述水箱具有噴頭，水箱內(nèi)可以裝水或滅火藥劑。在火點(diǎn)附近無(wú)水源的情況下，所述水箱在無(wú)人直升機(jī)起飛前裝滿水或滅火藥劑，到達(dá)目標(biāo)位置上空后對(duì)目標(biāo)火點(diǎn)進(jìn)行噴灑。在該實(shí)施例中，所述持續(xù)給水裝置的噴頭設(shè)置為可旋轉(zhuǎn)，用于滿足滅火及降溫的需要。
所述地面顯示與操縱裝置可以控制所述持續(xù)給水裝置噴頭的出水方向，地面指揮人員通過(guò)該裝置能夠更好的掌握災(zāi)情情況，從而更有效地進(jìn)行救援。另外，本發(fā)明還提出一種利用持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)的施救方法，采用以下步驟:步驟1:根據(jù)災(zāi)情預(yù)先設(shè)定目標(biāo)航線及目標(biāo)位置；步驟2:所述無(wú)人直升機(jī)在所述自動(dòng)駕駛儀的控制下沿著預(yù)先設(shè)定航線飛行至目標(biāo)位置上空懸停；步驟3:若地面顯示與操縱裝置根據(jù)實(shí)際情況改變無(wú)人直升機(jī)的航線及目標(biāo)位置，則返回步驟2 ;若不改變航線及目標(biāo)位置，則進(jìn)入步驟4 ；步驟4:利用水箱中的水或滅火藥劑進(jìn)行滅火；步驟5:當(dāng)災(zāi)情 得到控制或者飛行時(shí)間告警之后，向無(wú)人直升機(jī)發(fā)送返航指令；步驟6:無(wú)人直升機(jī)在自動(dòng)駕駛儀的控制下返航，并降落到地面。在本發(fā)明所述的實(shí)施例中，步驟4具體為:步驟4a:到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)后，通過(guò)所述持續(xù)給水裝置的水管?chē)婎^將水噴向火源或高溫物體，以進(jìn)行滅火及降溫；步驟4b:若附近存在水源，所述持續(xù)給水裝置將水從地面水源汲取到空中。如圖5所示,步驟2具體包括:步驟2a:怠速油門(mén)；步驟2b:增加油門(mén)及總距至準(zhǔn)備起飛狀態(tài)；步驟2c:增加油門(mén)及總距；步驟2d:判斷高度，若達(dá)到目標(biāo)高度，則進(jìn)入控制程序，自主起飛結(jié)束；若未達(dá)到目標(biāo)高度，則返回步驟2c。如圖4所示,步驟6具體包括:步驟6a:到達(dá)目標(biāo)位置上空降落高度，啟動(dòng)自主降落程序；步驟6b:判斷高度，若未達(dá)到目標(biāo)高度，則繼續(xù)降落；若達(dá)到目標(biāo)高度，則進(jìn)入步驟6c ；步驟6c:判斷高度，若未達(dá)到臨界目標(biāo)高度，則繼續(xù)降落；若達(dá)到臨界目標(biāo)高度，則進(jìn)入步驟6d ；步驟6d:快速降低油門(mén)及總距；步驟6e:無(wú)人機(jī)安全降落至地面。在本發(fā)明的一較佳實(shí)施例中，為了達(dá)到無(wú)人直升機(jī)飛行更穩(wěn)定的目的，如圖6所示，所述無(wú)人直升機(jī)的實(shí)際姿態(tài)通過(guò)姿態(tài)控制器控制舵機(jī)以調(diào)整機(jī)體，使所述無(wú)人直升機(jī)達(dá)到目標(biāo)姿態(tài)；如圖7所示，通過(guò)位置控制器控制所述無(wú)人直升機(jī)的實(shí)際位置，使所述無(wú)人直升機(jī)到達(dá)目標(biāo)位置；如圖8所示，通過(guò)航行控制器控制所述無(wú)人直升機(jī)的實(shí)際航線，使所述無(wú)人直升機(jī)到達(dá)目標(biāo)航線。本發(fā)明提出的持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)可以彌補(bǔ)消防云梯的長(zhǎng)度，以便空間地面聯(lián)合救火，可以不受地面交通擁擠限制，效率更高，有利于救援、消防人員安全，且成本較低。綜上所述，以上為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來(lái)限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些 相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)，其特征在于，包括直升機(jī)本體、持續(xù)給水裝置、探測(cè)裝置、自動(dòng)駕駛儀及地面顯示與操縱裝置，其中 所述直升機(jī)本體搭載所述持續(xù)給水裝置及所述自動(dòng)駕駛儀； 所述持續(xù)給水裝置安裝于所述直升機(jī)本體，其給水端可以連接地面水源，另一端與噴頭相連接； 所述探測(cè)裝置具有用于檢測(cè)火源和幸存人員的紅外線攝像頭和用于拍攝普通圖像的普通攝像頭；所述探測(cè)裝置通過(guò)無(wú)線傳輸模塊向所述地面顯示與操縱裝置發(fā)送信號(hào)； 所述地面顯示與操縱裝置通過(guò)無(wú)線傳輸模塊接收所述探測(cè)裝置發(fā)射的信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)，其特征在于，還包括水箱，其中， 所述水箱具有噴頭，水箱內(nèi)可以裝水或滅火藥劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)，其特征在于，所述持續(xù)給水裝置的噴頭與水箱噴頭設(shè)置為可旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求4所述的持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)，其特征在于，所述地面顯示與操縱裝置可以控制所述持續(xù)給水裝置噴頭的出水方向。
5.一種利用持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)的施救方法，其特征在于， 步驟I :根據(jù)災(zāi)情預(yù)先設(shè)定目標(biāo)航線及目標(biāo)位置； 步驟2 :所述無(wú)人直升機(jī)在所述自動(dòng)駕駛儀的控制下沿著預(yù)先設(shè)定航線飛行至目標(biāo)位置上空懸停； 步驟3 :若地面顯示與操縱裝置根據(jù)實(shí)際情況改變無(wú)人直升機(jī)的航線及目標(biāo)位置，則返回步驟2 ;若不改變航線及目標(biāo)位置，則進(jìn)入步驟4 ； 步驟4 :利用水箱中的水或滅火藥劑進(jìn)行滅火； 步驟5 :當(dāng)災(zāi)情得到控制或者飛行時(shí)間告警之后，向無(wú)人直升機(jī)發(fā)送返航指令； 步驟6 :無(wú)人直升機(jī)在自動(dòng)駕駛儀的控制下返航，并降落到地面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)的施救方法，其特征在于，步驟4還包括 步驟4a:到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)后，通過(guò)所述持續(xù)給水裝置的水管?chē)婎^將水噴向火源或高溫物體，以進(jìn)行滅火及降溫； 步驟4b :若附近存在水源，所述持續(xù)給水裝置將水從地面水源汲取到空中。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)的施救方法，其特征在于，步驟2具體包括 步驟2a :怠速油門(mén)； 步驟2b :增加油門(mén)及總距至準(zhǔn)備起飛狀態(tài)； 步驟2c:增加油門(mén)及總距； 步驟2d :判斷高度，若達(dá)到目標(biāo)高度，則進(jìn)入控制程序，自主起飛結(jié)束；若未達(dá)到目標(biāo)高度，則返回步驟2c。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)的施救方法，其特征在于，步驟6具體包括 步驟6a :到達(dá)目標(biāo)位置上空降落高度，啟動(dòng)自主降落程序；步驟6b :判斷高度，若未達(dá)到目標(biāo)高度，則繼續(xù)降落；若達(dá)到目標(biāo)高度，則進(jìn)入步驟6c ； 步驟6c :判斷高度，若未達(dá)到臨界目標(biāo)高度，則繼續(xù)降落；若達(dá)到臨界目標(biāo)高度，則進(jìn)入步驟6d ； 步驟6d:快速降低油門(mén)及總距； 步驟6e :無(wú)人機(jī)安全降落至地面。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)的施救方法，其特征在于， 所述無(wú)人直升機(jī)的實(shí)際姿態(tài)通過(guò)姿態(tài)控制器控制舵機(jī)以調(diào)整機(jī)體，使所述無(wú)人直升機(jī)達(dá)到目標(biāo)姿態(tài)； 通過(guò)位置控制器控制所述無(wú)人直升機(jī)的實(shí)際位置，使所述無(wú)人直升機(jī)到達(dá)目標(biāo)位置； 通過(guò)航行控制器控制所述無(wú)人直升機(jī)的實(shí)際航線，使所述無(wú)人直升機(jī)到達(dá)目標(biāo)航線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)，包括直升機(jī)本體、持續(xù)給水裝置、探測(cè)裝置、自動(dòng)駕駛儀及地面顯示與操縱裝置，其中所述直升機(jī)本體搭載所述持續(xù)給水裝置及所述自動(dòng)駕駛儀；所述持續(xù)給水裝置一端可以連接地面水源，另一端安裝于所述直升機(jī)本體，與水箱或噴頭相連接；所述地面顯示與操縱裝置通過(guò)無(wú)線傳輸模塊接收所述探測(cè)裝置發(fā)射的信號(hào)。另外，本發(fā)明還提出一種利用持續(xù)給水空中滅火救援多用途無(wú)人機(jī)平臺(tái)的施救方法。本發(fā)明可以彌補(bǔ)消防云梯的長(zhǎng)度，以便空間地面聯(lián)合救火，可以不受地面交通擁擠限制，效率更高，有利于救援、消防人員安全，且成本較低。
文檔編號(hào)B64D1/16GK103253373SQ20121004172
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月21日
發(fā)明者吳澤邦 申請(qǐng)人:吳澤邦