一种模块化无人机消防车的制作方法

本发明涉及消防救援领域，具体是一种模块化无人机消防车。

背景技术：

随着社会的不断发展高层建筑越来越多，高层建筑火灾需要及时扑灭否则影响极大，传统的消防云梯为机械伸缩式的结构，最高举升高度可达一百多米，消防人员可以站在云台的平台上进行侦查和灭火。但是城市化发展迅速、高层建筑迅猛发展，城市土地“寸土寸金”，高层建筑是城市重要地标。二三百米高的建筑，已不罕见，对于这些建筑来说，一百多米的云梯显然达不到这些高层及超高建筑的需求了。并且，随着高度的提升，机械结构也越来越复杂笨重，在出警时不能灵活的应对交通拥堵，且进到小区之后道路较窄，不便前行，延误救援时间。

无人机可以精准、直观、全面的进行勘测，能够剖释提供的火场分析数据以及救援时的地形地貌，在消防及救援领域中应用也越来越广泛。现有技术中，有消防机构利用无人机进行火场侦查监测，抛投救援物资等尝试，效果非常明显。现有技术中消防无人机大都是专机专用，使用一台无人机，在无人机上搭载红外摄像头云台，地面站通过遥控器进行通讯链路的转换传输，功能单一，利用率较低，造成较大的资源浪费。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种模块化无人机消防车，该种车载无人机消防救援系统采用模块化设计，功能多样，可以充分提升无人机的使用效率。

为解决现有技术问题，本发明公开了一种模块化无人机消防车，包括消防车主体、无人机主体和远程控制中心，在消防车主体顶部设置可开合天窗和自动停机坪，在消防车主体内设置有操控平台，所述消防车主体上还设置有控制器、信号发射接收模块、车载定位系统模块、环境感知系统全方位整机防护模块、远程通讯模块、360°监控模块和供电模块；

所述无人机主体上设置有搭载架，所述搭载架上可以搭载红外侦查模块、机械臂模块、喊话照明模块、救生圈抛投模块、灭火弹投放模块、单兵户外4g图传模块及有毒气体检测模块；

所述消防车主体内的操控平台上设置有若干控制无人机飞行指令的机械装置及屏幕显示单元，操控平台与控制器电连接，操作人员通过操控平台向控制器发出指令；

所述自动停机坪底部设置有自动升降系统，所述自动升降系统可以自消防车主体顶部的可开合天窗处升起和降落，所述自动停机坪与控制器电连接，自动停机坪根据控制器发出的信号执行升降、停机等操作；

所述供电模块与控制器电连接，控制器监测无人机主体的电量，待无人机主体电量低于阈值之后，无人机主体自动返航降落至自动停机坪上，供电模块包括机械手和充电盒，机械手为无人机主体拆、装电池，并且将拆下的电池放置到充电盒内充电；

所述消防车主体内的信号发射和接收模块，可以实现与无人机主体及远程控制中心之间信号的接收和发射；

所述消防车主体内的车载定位系统模块，采用gnss定位系统；

所述消防车主体内的环境感知系统全方位整机防护模块内集成微型六参数高集成气象站，可以检测风速、风向、雨量、温度、湿度和气压六种气象要素，环境感知系统全方位整机防护模块与控制器电连接，其将检测到的气象数据发送到控制器，并在操控平台的屏幕显示单元上进行显示；

所述远程通讯模块可以实现消防车主体与远程控制中心的远程通讯；

所述360°监控模块通过在消防车主体上设置若干摄像头，可以检测消防车主体周围的环境，其检测到的数据发送到控制器，并在操控平台的屏幕显示单元上进行显示；

所述红外侦查模块、机械臂模块、喊话照明模块、救生圈抛投模块、灭火弹投放模块、单兵户外4g图传模块及有毒气体检测模块均与控制器电连接，控制器向红外侦查模块、机械臂模块、喊话照明模块、救生圈抛投模块、灭火弹投放模块、单兵户外4g图传模块及有毒气体检测模块发出指令信号，红外侦查模块、单兵户外4g图传模块及有毒气体检测模块向控制器反馈获得信号。

优选的，所述自动停机坪包括停机平台和飞机传送装置，所述飞机传送装置上设置有飞机传送带，所述飞机传送带与停机平台接触，所述停机平台上也设置有传送带，所述飞机传送带和停机平台传送带均由电机带动旋转，电机由控制器控制开启或停止。

优选的，所述操控平台上设置有控制无人机飞行方向、自动停机坪启停、环境感知系统全方位整机防护模块的检测、远程通讯模块的开关、360°监控模块的开关及无人机主体上搭载的各模块的收放指令的机械装置，所述操控平台上分别有4个划区，对应4台无人机主体的操控。

优选的，所述消防车主体内可同时运载4台无人机主体。

优选的，所述红外侦查模块为红外摄像头。

优选的，所述机械臂模块采用机械抓手装置。

优选的，所述喊话照明模块包括远光射灯和扩音器，所述远光射灯和扩音器集成在一起，所述远光射灯可以360°旋转。

优选的，所述救生圈抛投模块采用消防专用救生圈。

优选的，所述无人机主体上搭载的模块可以根据应用场合的不同，进行选择。

本发明的使用方法为：当消防大队接到报警电话时，可以在出警的同时对无人机主体进行操控，在无人机主体上搭载红外侦查模块，通过观察无人机本体反馈回的图像信息等资料，便于更好的制定消防救援方案。在无人机主体起飞之前，操作人员按下操控平台上的一键起飞按钮，控制器控制360°监控模块和环境感知系统全方位整机防护模块开始工作，对消防车主体周围环境进行检测，同时对所处环境中的风速、风向、雨量、温度、湿度、气压进行检测，判断是否符合无人机主体起飞的条件。在符合起飞条件时，消防车主体车顶部的可开合天窗打开，自动停机坪的飞机传送装置将无人机主体传送至停机平台上，停机平台底部的自动升降系统上升，将无人机主体自消防车主体顶部的可开合天窗处升起，无人机主体按照指令向指定地点飞行。

根据消防应用场景的不同，在无人机主体上搭载不同的模块，

1、当应用在火灾扑火时，可以搭载红外侦查模块，红外侦查模块包括红外夜视摄像头和红外热感应摄像头，可以在夜晚进行检测，并且可以用于火场检测，利用其对整体的火灾形势进行图像的回传，便于消防人员更准确的制定消防方案，并且侦查是否有受困群众及动物，便于精准营救；还可以搭载有毒气体检测模块，可以检测现场是否有有毒气体泄漏，避免发生更大的危害；还可以搭载灭火弹投放模块，将灭火弹投放到指定位置，提高灭火效率。

2、当应用在落水救援时，可以搭载救生圈抛投模块，在接到救援电话时，可以在消防车主体上操控无人机主体飞往落水点，利用无人机主体上自带的摄像头反馈回的图像信息，当达到落水人员位置时，可以将救生圈抛落至其附近，便于其先自救。该处的救生圈均为消防营救专用游泳圈，可折叠结构，体积较小，便于无人机主题搭载，但遇水之后便会自动膨胀，便于落水人员自救；待消防人员赶到后，可以进行救援。

3、当应用在搜救失踪人员时，可以搭载喊话照明模块，在失踪范围内喊话并发出灯光扫射，便于失踪人员发现之后呼救，还可以搭载红外侦查模块，搜寻生命迹象，在发现失踪人员之后可以搭载机械臂模块投放食物等救援物资；为了配合搜救还可以搭载单兵户外4g图传模块，便于指挥中心更好的了解现场。

4、当应用在水灾救援时，可以搭载红外侦查模块，搜寻被困人员；还可以搭载机械臂模块替代抛投器向困在水中的皮筏艇等投递牵引绳，向被困人员投放救援物资等。

为保证电池的续航能力，在消防车主体上设置有供电模块，供电模块包括机械手和充电盒，机械手将无人机主体上没电的电池拆卸下来，放置到充电盒内充电；同时还可以将充电盒内充电完成的电池安装到无人机主体上，满足无人机高频次、连续性、常态化巡飞作业要求。

本发明的有益效果在于：1、功能性更强。兼顾消防人员可能应用到的各种搜救场合，兼顾到火灾救援、落水救援、水灾支援、深山搜救、应急物资投放等各种功能，避免资源的浪费，提高无人机的使用率；2、灵活性更强，可以根据应用场合的不同搭载不同的搜救模块，更加机动；3、续航能力强，消防车主体内设置有供电模块，可以为无人机主体自动充电，并且可以在无人机内置ups不间断电源和浪涌保护器，在异常供电情况下，如车载发电机故障、市电中断、浪涌、欠压、过压等情况下，提供30min以上电力续航能力保护，保障系统安全运行。4、消防车主体上可以运载4台无人机主体，并且无人机主体的各项功能可以通过消防车主体上的操控平台控制，可以同时控制多台无人机进行操作，提高作业效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的无人机主体的结构示意图；

图3是本发明各模块的连接结构示意图；

图4是本发明的流程示意图。

附图标记：

1、消防车主体；2、无人机主体；3、远程控制中心；4、可开合天窗；5、操控平台；6、自动停机坪；61、自动升降系统；62、停机平台；63、飞机传送装置；7、控制器；8、信号发射接收模块；9、车载定位系统模块；10、环境感知系统全方位整机防护模块；11、远程通讯模块；12、360°监控模块；13、供电模块；14、搭载架；15、红外侦查模块；151、红外夜视摄像头；152、红外热感应摄像头；16、机械臂模块；17、喊话照明模块；18、救生圈抛投模块；19、灭火弹投放模块；20、单兵户外4g图传模块；21、有毒气体检测模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的结构。

如说明书附图1和图2所示，一种模块化无人机消防车，包括消防车主体1、无人机主体2和远程控制中心3，在消防车主体1顶部设置有可开合天窗4和自动停机坪6，在消防车主体1内设置有操控平台5，所述消防车主体1上还设置有控制器7、信号发射接收模块8、车载定位系统模块9、环境感知系统全方位整机防护模块10、远程通讯模块11、360°监控模块12和供电模块13；

所述无人机主体2上设置有搭载架14，所述搭载架14上可以搭载红外侦查模块15、机械臂模块16、喊话照明模块17、救生圈抛投模块18、灭火弹投放模块19、单兵户外4g图传模块20及有毒气体检测模块21；

所述消防车主体1内的操控平台5上设置有若干控制无人机飞行指令的机械装置及屏幕显示单元，操控平台5与控制器7电连接，操作人员通过操控平台5向控制器7发出指令；

所述自动停机坪6底部设置有自动升降系统61，所述自动升降系统61可以自消防车主体1顶部的可开合天窗4处升起和降落，所述自动停机坪6与控制器7电连接，自动停机坪6根据控制器7发出的信号执行升降、停机等操作；

所述供电模块13与控制器7电连接，控制器7监测无人机主体2的电量，待无人机主体2电量低于阈值之后，无人机主体2降落至自动停机坪6上，供电模块13包括机械手131和充电盒132，机械手131为无人机主体2拆、装电池，并且将拆下的电池放置到充电盒132内充电；

所述消防车主体1内的信号发射接收模块8，可以实现与无人机主体2及远程控制中心3之间信号的接收和发射；

所述消防车主体1内的车载定位系统模块9，采用gnss定位系统；

所述消防车主体1内的环境感知系统全方位整机防护模块10内集成微型六参数高集成气象站，可以检测风速、风向、雨量、温度、湿度和气压六种气象要素，环境感知系统全方位整机防护模块10与控制器7电连接，其将检测到的气象数据发送到控制器7，并在操控平台5的屏幕显示单元上进行显示；

所述远程通讯模块11可以实现消防车主体1与远程控制中心3的远程通讯；

所述360°监控模块12通过在消防车主体上设置若干摄像头，可以检测消防车主体1周围的环境，其检测到的数据发送到控制器7，并在操控平台5的屏幕显示单元上进行显示；

所述红外侦查模块15、机械臂模块16、喊话照明模块17、救生圈抛投模块18、灭火弹投放模块19、单兵户外4g图传模块20及有毒气体检测模块21均与控制器7电连接，控制器7向红外侦查模块15、机械臂模块16、喊话照明模块17、救生圈抛投模块18、灭火弹投放模块19、单兵户外4g图传模块20及有毒气体检测模块21发出指令信号，红外侦查模块15、单兵户外4g图传模块20及有毒气体检测模块21向控制器7反馈获得信号。

优选的，所述自动停机坪6包括停机平台62和飞机传送装置63，所述飞机传送装置63上设置有飞机传送带，所述飞机传送带与停机平台62接触，所述停机平台62上也设置有传送带，所述飞机传送带和停机平台62传送带均由电机带动旋转，电机由控制器7控制开启或停止。

优选的，所述操控平台5上设置有控制无人机飞行方向、自动停机坪6启停、环境感知系统全方位整机防护模块10的检测、远程通讯模块11的开关、360°监控模块12的开关及无人机主体2上搭载的各模块的收放指令的机械装置，所述操控平台5上分别有4个划区，对应4台无人机主体2的操控。

无人机主体2内可同时运载4台无人机主体2，所述红外侦查模块15为红外夜视摄像头151和红外热感应摄像头152，所述机械臂模块16采用机械抓手装置，所述喊话照明模块17包括远光射灯和扩音器，所述远光射灯和扩音器集成在一起，所述远光射灯可以360°旋转。所述救生圈抛投模块18采用消防专用救生圈，所述无人机主体2上搭载的模块可以根据应用场合的不同，进行选择。

本发明的使用方法为：当消防大队接到报警电话时，可以在出警的同时对无人机主体2进行操控，在无人机主体2上搭载红外侦查模块15，通过观察无人机本体反馈回的图像信息等资料，便于更好的制定消防救援方案。在无人机主体2起飞之前，操作人员按下操控平台5上的一键起飞按钮，控制器7控制360°监控模块12和环境感知系统全方位整机防护模块10开始工作，对消防车主体1周围环境进行检测，同时对所处环境中的风速、风向、雨量、温度、湿度、气压进行检测，判断是否符合无人机主体2起飞的条件。在符合起飞条件时，消防车主体1车顶部的可开合天窗4打开，自动停机坪6的飞机传送装置63将无人机主体2传送至停机平台62上，停机平台62底部的自动升降系统61上升，将无人机主体2自消防车主体1顶部的可开合天窗4处升起，无人机主体2按照指令向指定地点飞行。

根据消防应用场景的不同，在无人机主体2上搭载不同的模块，

1、当应用在火灾扑火时，可以搭载红外侦查模块15，红外侦查模块15包括红外夜视摄像头151和红外热感应摄像头152，可以在夜晚进行检测，并且可以用于火场检测，利用其对整体的火灾形势进行图像的回传，便于消防人员更准确地制定消防方案，并且侦查是否有受困群众及动物，便于精准营救；还可以搭载有毒气体检测模块21，可以检测现场是否有有毒气体泄漏，避免发生更大的危害；还可以搭载灭火弹投放模块19，将灭火弹投放到指定位置，提高灭火效率。

2、当应用在落水救援时，可以搭载救生圈抛投模块18，在接到救援电话时，可以在消防车主体1上操控无人机主体2飞往落水点，利用无人机主体2上自带的摄像头反馈回的图像信息，当达到落水人员位置时，可以将救生圈抛落至其附近，便于其先自救。该处的救生圈均为消防营救专用游泳圈，可折叠结构，体积较小，便于无人机主题搭载，但遇水之后便会自动膨胀，便于落水人员自救；待消防人员赶到后，可以进行救援。

3、当应用在搜救失踪人员时，可以搭载喊话照明模块17，在失踪范围内喊话并发出灯光扫射，便于失踪人员发现之后呼救，还可以搭载红外侦查模块15，搜寻生命迹象，在发现失踪人员之后可以搭载机械臂模块16投放食物、医疗、通讯等救援物资；为了配合搜救还可以搭载单兵户外4g图传模块20，便于指挥中心更好的了解现场情况。

4、当应用在水灾救援时，可以搭载红外侦查模块15，搜寻被困人员；还可以搭载机械臂模块16替代抛投器向困在水中的皮筏艇等投递牵引绳，向被困人员投放救援物资等。

为保证电池的续航能力，在消防车主体1上设置有供电模块13，供电模块13包括机械手131和充电盒132，机械手131将无人机主体2上没电的电池拆卸下来，放置到充电盒132内充电；同时还可以将充电盒132内充电完成的电池安装到无人机主体2上，满足无人机高频次、连续性、常态化巡飞作业要求。

在本发明中，无人机主体2采用的是大疆的djim300，其可以满足各种被搜救现场的应用，消防车主体1采用依维柯v45改装而成。

如说明书附图3和说明书附图4所示，控制器7控制整个系统的运行，控制器7通过信号发射接收装置8与远程控制中心3及无人机主体2及其搭载的各模块之间进行通信，控制器7和远程控制中心3之间还设置有远程通讯模块11，使二者之间在信号发射接收装置8的支持下能够实现自由通讯；控制器7对消防车主体1上部件的控制主要为：(1)将环境感知系统全方位整机防护模块10采集的数据信号与预置的数据阈值进行比较，在数据阈值之上时，控制器7判定气象环境符合飞行要求；(2)360°监控模块12是在消防车主体1上安装有多个摄像头，通过其反馈的图像信号控制器7判定车体周围是否存在障碍、飞行器等物体，当反馈图像中没有限制起飞的条件时，控制器7发出无人机主体2起飞信号；(3)控制器7控制自动停机坪6的飞机传送装置63将无人机主体2向停机平台62处传送，当无人机主体2在停机平台62上就位时，控制器7收到反馈信号，控制器7控制停机平台62下方的自动升降系统61上升，可开合天窗4打开，无人机主体2升至可开合天窗4上部，无人机主体2旋翼旋转，无人机主体2起飞。控制器7对无人机主体2的控制主要为：(1)控制无人机主体2的飞行方向，对无人机主体2反馈的图像信号进行保存；(2)若有远程通讯要求时，将图像信号反馈至远程控制中心3；(3)对无人机主体2搭载的模块进行识别，进而切换到对应的操控指令模式下，进行操控，目前是通过对不同的模块进行预置编号，如编号1为红外侦查模块，编号2为机械臂模块等等，当不同的模块搭载到无人机主体2并与无人机主体2电连接之后，控制器7进行分析，确定其是哪个模块，将操作模式切换到对应模块模式下；(4)结合无人机主体2反馈的3维坐标下的现场情况决定无人机主体2的行进方向及其搭载模块的具体动作。

本发明的有益效果在于：1、功能性更强。兼顾消防人员可能应用到的各种搜救场合，兼顾到火灾救援、落水救援、水灾支援、深山搜救、应急物资投放等各种功能，避免资源的浪费，提高无人机的使用率；2、灵活性更强，可以根据应用场合的不同搭载不同的搜救模块，更加机动；3、续航能力强，消防车主体1内设置有供电模块13，可以为无人机主体2自动充电，并且可以在无人机内置ups不间断电源和浪涌保护器，在异常供电情况下，如车载发电机故障、市电中断、浪涌、欠压、过压等情况下，提供30min以上电力续航能力保护，保障系统安全运行。4、消防车主体1上可以运载4台无人机主体2，并且无人机主体2的各项功能可以通过消防车主体1上的操控平台5控制，可以同时控制多台无人机进行操作，提高作业效率。

显然的，该发明所涉及的救援系统内容庞杂，涉及的机械结构、软件控制及二者结合的地方颇多，鉴于篇幅限制及技术特征的简洁性，诸多在现有技术中有成熟技术应用的技术并没有详述。比如，可开合天窗4的开合方式及其在操控平台5按键的控制下自动实现开合便于无人机主体2的进出这一技术方案，在现有车辆技术中已成熟应用，故没有详述。另外，还有供电模块13中机械手131对无人机主体2的电池的拆装、回放等操作的实现，在诸多电气自动化领域已应用多年，故没有详述；另外，无人机主体2搭载的各模块上显然应当具有和无人机主体2搭载架上配合的机械挂载装置及电气连接装置，这些技术在现有无人机的应用中均有成熟技术可以借鉴，故申请人没有详述。像供电模块13、无人机主体2搭载的装置连接、自动停机坪等无人机技术在上海复亚智能科技有限公司、北京云圣智能科技有限责任公司均有成熟的技术，且产品均已成熟应用，可以直接应用。在说明书附图2中红外侦查模块15是通过螺钉固定的方式挂载在无人机主体2的挂载架14上，显然可以通过别的方式来固定；自动停机坪对飞机的运载、定位、升降等的机械结构，也有成熟技术可以直接应用，故此处没有赘述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

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