一种矿堆火灾消防预警无人机

1.本实用新型涉及无人机技术领域，具体为一种矿堆火灾消防预警无人机。


背景技术：

2.矿堆火灾事故是矿山重大灾害之一，由于矿山生产的主要特点是作业分散，面积大，高度高，作业环境复杂，自然条件恶劣，设备设施多及不安全因素等，所以矿堆火灾事故极易发生。矿山火灾不仅会产生有毒有害气体，而且会引起爆炸事故，从而损坏机械设备和危害人体生命健康安全，造成巨大的损失。
3.为解决此类事件的发生，我们首先想到的是将无人机技术运用在矿山安全领域。为了更好的满足需求，无人机需要同时满足预警监控和消防灭火两种需求。为此，我们提出一种矿堆火灾消防预警无人机。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提出一种矿堆火灾消防预警无人机，能够实现监控预警火灾的发生，同时也可以进行灭火处理。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种矿堆火灾消防预警无人机，包括机身以及安装在机身底部的悬挂底架；所述机身的顶部设置有主控器和无线信号收发器；所述机身的周围设置有旋翼臂，所述旋翼臂远离机身一端设置有飞行电机，所述飞行电机的输出转轴设置有螺旋桨；所述机身的底部设置有起落架；
7.所述悬挂底架设置有灭火单元和图像采集单元；所述灭火单元包括收纳笼以及灭火设备，所述灭火设备放置于所述收纳笼内；所述收纳笼一端安装有阻挡隔板，所述收纳笼的底部设置有固定板；所述固定板底部一端设置有释放装置，所述释放装置用于触发灭火设备的按压柄；所述固定板底部另一端设置有所述图像采集单元；所述悬挂底架的下方连接有喷管固定卡口，所述灭火设备的喷管装配于所述喷管固定卡口；
8.所述主控器分别信号连接所述无线信号收发器、所述释放装置和所述图像采集单元。
9.优选地，所述释放装置包括转动电机、摆动柄以及牵引绳；所述主控器与所述转动电机信号连接，所述摆动柄与转动电机的输出转轴相连接，所述牵引绳的一端与所述摆动柄相连接，所述牵引绳的另一端与所述灭火设备的按压柄相连接，所述牵引绳用于触发所述灭火设备的按压柄。
10.优选地，所述收纳笼设置为两个，两个收纳笼并排布置。
11.优选地，所述收纳笼内部设置有束缚带，所述束缚带缠绕所述灭火设备。
12.优选地，所述图像采集单元包括红外热成像仪以及高清摄像头。
13.优选地，所述旋翼臂以及所述螺旋桨采用六轴十二固定旋翼。
14.优选地，所述螺旋桨是由碳纤维材料制成的。
15.优选地，所述机身是由碳纤维材料制成的。
16.优选地，所述机身表面喷涂防火涂层。
17.本实用新型具有以下有益效果：
18.本实用新型搭载红外热成像仪以及高清摄像头，能对矿堆进行全方位监测，通过热成像感知物体的温度，在温度即将达到矿物燃烧温度时，进行报警处理。本实用新型通过改良悬挂底架以及收纳笼，可搭载不同尺寸的灭火设备，做到了火灾预警以及监控的同时，可以进行消防灭火处理。
附图说明
19.图1为本实用新型的前侧整体结构示意图；
20.图2为本实用新型的后侧整体结构示意图；
21.图3为本实用新型的右视图；
22.图4为本实用新型释放装置的局部放大图；
23.图5为本实用新型的后视图；
24.图6为本实用新型的仰视图；
25.图7为本实用新型的俯视图；
26.其中，1-机身，11-主控器，12-无线信号收发器，13-旋翼臂，14-飞行电机，15-螺旋桨，16-起落架，2-悬挂底架，21-收纳笼，22-阻挡隔板，23-固定板，24-喷管固定卡口，31-红外热成像仪，32-高清摄像头，4-释放装置，41-转动电机，42-摆动柄，43-牵引绳。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。
28.结合图1至图7所示，本实用新型为一种矿堆火灾消防预警无人机，其主要包括机身1以及安装在机身1底部的悬挂底架2，悬挂底架2主要用来搭载灭火单元以及图像采集单元。
29.机身1的顶部设置有主控器11和无线信号收发器12。主控器11内设置有控制模块、gps定位模块、无线图传模块、电子调速器、控制电路以及电池等。控制模块与主控器内的gps定位模块、无线图传模块、电子调速器等信号连接。控制模块搭载核心飞行控制系统superx2 rtk，并且通过与gps定位模块协同工作来自动控制方向，无人机运行过程中由专业工作人员进行远程操控，或通过手机端、电脑端设定航线，无人机将按照航线自动运行。无线信号收发器12主要用来接收来自地面工作人员发送的信号，并将信号传送给控制模块，由控制模块再具体分发给无人机上各个控制模块及释放装置4和图像采集单元。控制模块接受各个模块、释放装置4和图像采集单元反馈回来的信息，最后将反馈信息由无线信号收发器12传回到地面遥控器。
30.机身1的周围设置有旋翼臂13，分别从机身6个不同方向伸出，且各旋翼臂13均匀对称分布。旋翼臂13远离机身一端设置有飞行电机14，飞行电机14的输出转轴连接有螺旋桨15。飞行电机14其主要是能将电能转化为机械能，带动螺旋桨15旋转，从而产生推力带动
无人机飞行。旋翼臂13和螺旋桨15作为无人机产生推力的主要部件，采用的是六轴十二固定旋翼，拥有充足的上升力及稳定性，使得飞行更加稳定可靠，也能应对更加复杂的现场环境。无人机依靠地面工作人员通过遥控器远程遥控，无线信号收发器12与主控器11内电子调速器的信号连接，电子调速器与飞行电机14经信号连接，从而通过电子调速器改变飞行电机14的转速，使每个螺旋桨15产生不同的升力来进行操纵飞行。
31.机身1和螺旋桨15主要是由碳纤维材料制成的，使得整体的重量减轻，飞行更加轻便，同时更结实、坚固。机身1表面喷涂防火涂层，能保护机身1以及相关设备的正常运行。
32.机身1的底部两侧设置有起落架16，便于无人机在起飞和降落时，更具有稳定性，从而间接的保护了设备，延长无人机的使用寿命。
33.悬挂底架2安装在无人机机身1的下方，其设置有灭火单元以及图像采集单元。
34.灭火单元包括两个并排放置的收纳笼21以及的灭火设备，灭火设备布置于收纳笼21内部。收纳笼21一端安装有阻挡隔板22，灭火设备可由收纳笼无阻挡隔板22一端放入。阻挡隔板22的设置是用来防止灭火设备在飞行中，由于外力导致机身1晃动，灭火设备从一侧掉出。同时收纳笼21内部安装有束缚带，束缚带缠绕于灭火设备，可将灭火设备与收纳笼21更加稳固的连接在一起，使得无人机飞行以及在后续的灭火过程中更加稳定可靠。通过收纳笼21以及束缚带的组合形式，可搭载不同尺寸的灭火设备，做到了火灾预警以及监控的同时，可以进行消防灭火处理。
35.收纳笼21的底部设置有固定板23，其设置的目的是为了更好的承载灭火设备，使其在飞行过程中以及消防灭火过程中稳定不晃动；其次，固定板23的底部连接有释放装置4以及图像采集单元。
36.固定板23底部一端设置有释放装置4，结合图4所示，释放装置4包括转动电机41，摆动柄42以及牵引绳43。主控器11与转动电机41信号连接，摆动柄42与转动电机41的输出转轴相连接，牵引绳43的一端与摆动柄42相连接，牵引绳43的另一端与灭火设备的按压柄相绑定连接，牵引绳43可用于触发灭火设备的按压柄。
37.当地面工作人员远程操纵遥控器，无线信号收发器12捕捉到信号，向主控器11里的控制模块传输信号，经控制电路传送电信号，电信号通过控制释放装置4的转动电机41，驱动摆动柄42摆动，带动牵引绳43拉动灭火设备的按压柄，从而触发灭火设备从喷管喷射出灭火介质。
38.悬挂底架2的下方设置有喷管固定卡口24，灭火设备的喷管可放置在喷管固定卡口24内，由喷管固定卡口24固定灭火设备的喷管，使其在灭火过程中，保持灭火设备的喷管稳定，使灭火设备的喷射方向更精准的对准火源,使灭火更具精准性，提高灭火效率。
39.固定板23底部另一端设置有图像采集单元，图像采集单元其包括红外热成像仪31以及高清摄像头32。
40.本实用新型搭载的高精度红外热成像仪31，能对矿堆进行全方位监测，通过热成像感知物体的温度，在温度即将达到矿物燃烧温度时，操控人员在远程通过控制终端即可发现危险发出相应的操作指令。对矿堆温度实时监控，在夜晚时无光线对其也无影响，可做到全天随时工作。
41.本实用新型搭载的高清摄像机32可代替矿山安全人员对矿堆进行侦察，由于无人机机动性能非常好，能达到人员无法到达的地方，可以实时进行监控。
42.根据人们需要，对火灾救援现场利用无人机对重要位置进行动态跟踪，图像采集单元与主控器11里的无线图传模块相连接，可实时传输现场画面，实现对火灾重点区域的实时监控，具有非常好的时效性。本实用新型能够加强对矿堆的监控和追踪，为安全工作提供参考，有效提升矿山安全员的救援效率。
43.通过地面的工作人员远程操作遥控器，向无人机的无线信号收发器12发射信号，主控器11来控制各个模块处理不同的指令，主控器11分别信号连接无线信号收发器12、释放装置4和图像采集单元，图像采集单元实时传递现场画面以及监控火灾的发生，通过飞行电机14驱动无人机去往火灾现场，通过主控器11控制释放装置4动作，触发灭火设备的按压柄进行灭火处理，达到了火灾预警和消防灭火的目的。
44.当然，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内，理应受到本实用新型的保护。

技术特征：
1.一种矿堆火灾消防预警无人机，其特征在于：包括机身以及安装在机身底部的悬挂底架；所述机身的顶部设置有主控器和无线信号收发器；所述机身的周围设置有旋翼臂，所述旋翼臂远离机身一端设置有飞行电机，所述飞行电机的输出转轴设置有螺旋桨；所述机身的底部设置有起落架；所述悬挂底架设置有灭火单元和图像采集单元；所述灭火单元包括收纳笼以及灭火设备，所述灭火设备放置于所述收纳笼内；所述收纳笼一端安装有阻挡隔板，所述收纳笼的底部设置有固定板；所述固定板底部一端设置有释放装置，所述释放装置用于触发灭火设备的按压柄；所述固定板底部另一端设置有所述图像采集单元；所述悬挂底架的下方连接有喷管固定卡口，所述灭火设备的喷管装配于所述喷管固定卡口；所述主控器分别信号连接所述无线信号收发器、所述释放装置和所述图像采集单元。2.根据权利要求1所述的一种矿堆火灾消防预警无人机，其特征在于，所述释放装置包括转动电机、摆动柄以及牵引绳；所述主控器与所述转动电机信号连接，所述摆动柄与转动电机的输出转轴相连接，所述牵引绳的一端与所述摆动柄相连接，所述牵引绳的另一端与所述灭火设备的按压柄相连接，所述牵引绳用于触发所述灭火设备的按压柄。3.根据权利要求1所述的一种矿堆火灾消防预警无人机，其特征在于，所述收纳笼设置为两个，两个收纳笼并排布置。4.根据权利要求1所述的一种矿堆火灾消防预警无人机，其特征在于，所述收纳笼内部设置有束缚带，所述束缚带缠绕所述灭火设备。5.根据权利要求1所述的一种矿堆火灾消防预警无人机，其特征在于，所述图像采集单元包括红外热成像仪以及高清摄像头。6.根据权利要求1所述的一种矿堆火灾消防预警无人机，其特征在于，所述旋翼臂以及所述螺旋桨采用六轴十二固定旋翼。7.根据权利要求1所述的一种矿堆火灾消防预警无人机，其特征在于，所述螺旋桨是由碳纤维材料制成的。8.根据权利要求1所述的一种矿堆火灾消防预警无人机，其特征在于，所述机身是由碳纤维材料制成的。9.根据权利要求1所述的一种矿堆火灾消防预警无人机，其特征在于，所述机身表面喷涂防火涂层。

技术总结
本实用新型公开了一种矿堆火灾消防预警无人机，属于无人机技术领域。本实用新型包括机身以及安装在无人机底部的悬挂底架，所述机身的顶部设置有主控器和无线信号收发器；主控器内设置有控制模块、GPS定位模块、无线图传模块、电子调速器、控制电路以及电池；所述悬挂底架设置有灭火模块和图像采集模块，图像采集模块包括红外热成像仪以及高清摄像头；本实用新型通过搭载红外热成像仪以及高清摄像头，能对矿堆进行全方位监测，进行报警处理；本实用新型通过改良悬挂底架以及收纳笼，可搭载不同尺寸的灭火设备，做到了火灾预警以及监控的同时，可以进行消防灭火处理。可以进行消防灭火处理。可以进行消防灭火处理。


技术研发人员：李响 王志伟 张嘉豪 蒋儒艺
受保护的技术使用者：内蒙古科技大学
技术研发日：2023.01.06
技术公布日：2023/6/27