用于弥雾无人机的灭火装置、弥雾发生器及弥雾无人机的制作方法

本发明涉及农用无人机领域，具体涉及一种用于弥雾无人机的灭火装置、弥雾发生器及弥雾无人机。

背景技术：

随着科技的进步，农用无人机在农田药物喷洒任务中得到了广泛的应用，对减轻农民负担、提高农业生产效率、减少农药用量起到了很大的作用。与此同时，当农用无人机使用不当或者发生意外的情况下，会对无人机自身以及农田造成损伤。因此，提高农用无人机的安全性能，是农用无人机的重要发展方向之一。

由于无人机采用空中作业的方式，直接喷洒药滴仅能作用到作物表层，对于农作物中的高杆作物，如果树、玉米等，由于冠层高度较高，无人机喷洒的药滴对于底层叶面的施药效果不佳。而弥雾无人机通过利用油气混合气体产生的燃爆效果，使农药经雾化后喷出，喷出的雾滴颗粒更加均匀，且能大范围弥散在农田中，作用于作物的底层叶面。此种施药方式提高了农药的利用率，也使得作物得到了全方位的防护。

但现有的弥雾无人机在降落后，其喷管内还残留未燃烧完全的燃油，在未完全冷却时会在喷管内继续燃烧并向外喷火，这种现象存在一定安全隐患，并且有可能造成农田地面的损伤，严重时还有导致火灾的可能。因此，现有弥雾无人机需要解决这一问题，保护操作人员的安全，保障农田不受损伤，防止造成火灾。

因此，如何对现有的弥雾无人机进行改进，提高其安全性能，使弥雾无人机发挥其良好喷雾功效的同时，保障弥雾无人机机身与农田的安全，防止火灾，是人们亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种智能自动、安装方便、安全性能好的用于弥雾无人机的灭火装置、弥雾发生器及弥雾无人机。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于弥雾无人机的灭火装置，包括：

罐体，用于储存灭火剂；

喷口，设于所述罐体的端部且与罐体连通；

调节阀门，设于所述喷口上，用于调节喷口打开或关闭；

灭火控制单元，用于监测弥雾无人机的飞行高度信息和温度信息，并根据飞行高度信息和温度信息控制所述调节阀门的动作。

弥雾无人机飞行时，灭火控制单元能够实时监测弥雾无人机的飞行高度信息和温度信息，尤其是弥雾发生器处的温度信息，然后根据监测的信息控制调节阀门动作，具体而言，当飞行高度信息较低无人机接近地面时，或者温度信息较高出现高温异常时，灭火控制单元控制调节阀门打开喷口，罐体内储存的带压灭火剂会喷出灭火，解决了现有的无人机载弥雾发生器降落后因残留的燃油会继续向外喷火，或者因故障导致飞行时温度过高等问题，在无人机整个飞行过程中能够及时判断是否需要进行灭火工作，有效保障了农田与无人机的安全，该灭火装置灵活小巧，方便挂载于弥雾无人机下，具有智能自动、安装方便、安全性能好等优点。

上述的用于弥雾无人机的灭火装置，优选的，所述灭火控制单元包括：

阀门控制器，用于接收弥雾无人机的飞行高度信息和温度信息，并根据接收到的飞行高度信息和温度信息控制所述调节阀门的动作；

高度传感器，用测量弥雾无人机的飞行高度信息并发送给所述阀门控制器；

温度传感器，用于测量弥雾无人机的温度信息并发送给所述阀门控制器；

所述阀门控制器、高度传感器、温度传感器和调节阀门之间电连接。

采用高度传感器和温度传感器同步判断是否需要开启调节阀门，在降落的过程中使用高度传感器判断无人机是否接近地面，在飞行过程中使用温度传感器检测温度是否异常，同时将信息汇至阀门控制器，当判断无人机接近地面或温度异常时，阀门控制器控制阀门联通打开喷口，当判断无人机正常飞行或温度正常时，阀门控制器控制阀门隔断关闭喷口。

上述的用于弥雾无人机的灭火装置，优选的，所述调节阀门包括阀门杆和用于驱动所述阀门杆旋转的驱动件，所述阀门杆上设有若干可导通所述喷口的锥形孔。驱动件可驱动阀门杆旋转，当阀门杆旋转至特定位置时，锥形孔可导通喷口，以便罐体内的带压灭火剂喷出灭火，当阀门杆旋转至其他位置时，锥形孔被外壁封闭而无法导通喷口，此时灭火剂被密封在罐体内不会喷出，锥形孔具有一定的弧度，可以起到集中气流的作用，对弥雾发生器的灭火效果更好。

上述的用于弥雾无人机的灭火装置，优选的，所述灭火装置还包括整流罩，所述整流罩覆盖于所述罐体设有所述喷口的一端，整流罩的外表面为弧面，且整流罩上设有与喷口相配合的喷嘴，所述喷嘴为楔型且突出于整流罩的外表面设置。整流罩为弧形外表面，不仅有利于减少空气阻力，其流线外形还能对喷出弥雾进行导流，喷嘴与喷口位于同一水平线，楔型的喷嘴能够加强气流，保证灭火剂能够均匀且平行地吹出，以良好地覆盖于弥雾发生器的弥雾出口，阻止残留的油气混合物继续燃烧，可有效防止发生火灾造成机身损坏，同时突出的楔型喷嘴和弧形外表面的整流罩结合作用，减小了喷出弥雾对灭火剂喷出的影响，提高灭火装置的灭火效果。

上述的用于弥雾无人机的灭火装置，优选的，罐体上还设有用于向罐体内添加灭火剂和/或注入压力的注入口，同时罐体上还设有用于测量罐体内压力的压力表。通过灭火剂/压力注入口可加入灭火剂并注入压力，压力表配合实现压力的注入，使灭火装置得以重复使用。

上述的用于弥雾无人机的灭火装置，优选的，灭火剂/压力注入口、压力表和阀门控制器上设有防护罩，防护罩套在灭火剂/压力注入口、压力表和阀门控制器外侧，且防护罩和整流罩均为透明材质，不仅能够保护内部电器元件不受喷出灭火剂的侵蚀，同时方便用户查看压力表数据，以便判断是否需要充气加压。

作为一个总的发明构思，本发明还提供了一种无人机载弥雾发生器，所述弥雾发生器上设有上述的灭火装置，所述灭火装置挂载于弥雾发生器上，且灭火装置的所述喷口正对弥雾发生器的弥雾出口设置。现有的无人机载弥雾发生器降落后因残留的燃油会继续向外喷火，设置该灭火装置后，灭火装置能够喷出灭火剂阻断外界氧气进入弥雾发生器，可有效阻止未完全燃烧的燃油继续燃烧并向外喷火，进而起到快速停火的效果，提高了无人机的安全，防止地面被损坏，有效避免引起火灾。

上述的无人机载弥雾发生器，优选的，所述喷口与所述弥雾发生器弥雾出口的端部设于同一平面上，且喷口平行喷出灭火剂的方向与弥雾发生器弥雾出口喷出弥雾的方向相互垂直。这样设置由灭火装置喷出的灭火剂能够在弥雾发生器的弥雾出口形成一层灭火阻燃层，灭火阻燃层覆盖在弥雾出口，一方面能够及时且均匀地隔绝外界氧气进入弥雾发生器，阻断燃烧，避免阻断不均匀时仍存在少量氧气进入喷管影响停火效果，另一方面垂直设置也能防止带火的残留燃油滴落流出或被吹动吹出，使其在弥雾发生器内熄灭冷却，大幅提高了安全性能。

上述的无人机载弥雾发生器，优选的，所述弥雾发生器还包括机箱、爆发管、喷管和药管，所述机箱内设有油泵和药泵，所述油泵的输出端与所述爆发管的输入端相连，所述爆发管的输出端与所述喷管相连，所述喷管的输出端作为所述弥雾发生器的弥雾出口，所述药泵的输出端与所述药管的输入端相连，所述药管的输出端与所述喷管的管腔连通。弥雾发生器工作时，由油泵将油箱中的油泵送至爆发管内，经油气混合后，将其点燃燃烧，产生高温高压气体，由药泵将药箱中的农药泵入药管，农药与高温高压气体充分混合后产生弥雾，从喷管的输出端尾管吹出。

上述的无人机载弥雾发生器，优选的，所述机箱上设有用于与所述罐体配合的卡扣，罐体卡合固定于所述机箱上。采用卡扣连接便于当罐体中灭火剂用尽时进行补充或更换。

上述的无人机载弥雾发生器，优选的，所述喷管为u型管结构，且喷管的输出端垂直于水平地面设置。具体的，u型管结构的一端与爆发管相连，而药管与u型管结构的另一端侧壁相连。u型管结构增大了弥雾在喷管内的通过距离，使弥雾在管内充分扩散，可以使农药与弥雾充分混合，喷管的输出端垂直设置于无人机机架的下方，这样设置能够使农药垂直向下喷出，并能防止弥雾喷出后附着在无人机的机架上。

上述的无人机载弥雾发生器，优选的，所述机箱上设置有用于放置电池的电池架，所述电池架上设有用于防止电池脱落的电池固定装置。该结构能够将电池牢固固定，防止无人机飞行时电池脱落。

作为一个总的发明构思，本发明还提供了一种弥雾无人机，包括无人机本体，所述无人机本体上搭载有上述的弥雾发生器。弥雾发生器与无人机配合良好，在飞行时弥雾施药，喷出的雾滴颗粒均匀，能大范围弥散在农田中，同时降落时灭火装置能够将弥雾发生器的弥雾出口用灭火剂覆盖阻燃，避免因残留燃油继续喷火，消除了安全隐患，保护地面以及无人机不受到损坏。

上述的弥雾无人机，优选的，所述无人机本体上设有机架，所述弥雾发生器固定于所述机架的中间位置，所述机架上还固定有油箱和药箱，所述油箱和药箱对称设置于机架的两侧。药箱、油箱和弥雾发生器的位置设置合理，便于保持无人机飞行平衡，不影响无人机本体的飞行安全。

上述的弥雾无人机，优选的，所述弥雾发生器上设有油泵、药泵和控制器，所述弥雾无人机还包括遥控器和信号接收器，所述遥控器用于向所述信号接收器发送指令，所述信号接收器用于接收来自遥控器的指令，所述控制器用于根据指令调节控制所述油泵和药泵泵送量的大小，所述遥控器与信号接收器无线通信连接，所述信号接收器与所述控制器通信连接。遥控器可以根据实际情况发出信号指令，信号接收器收到指令后传送给控制器，控制器根据指令的内容分别调节油泵和药泵的转速从而调节各自泵送量的大小，根据需求对不同田块与不同作物采取不同的药量和弥雾量，可最大效用地利用农药，对不同环境具有良好的适应性，尤其适用于我们南方农田分布零散，大小不一，相邻田块常种植不同作物的情况。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的灭火装置灵活小巧，方便挂载在弥雾发生器上同时搭载于无人机下，在飞行过程中能够根据飞行高度信息和温度信息进行判断是否需要进行灭火工作，有效保障了农田与无人机的安全，具有智能自动、安装方便、灭火迅速及时且效果好、安全性能好等优点。

本发明的弥雾发生器可挂载配设灭火装置，且本发明的弥雾无人机可搭载该弥雾发生器，因此其能有效避免弥雾发生器喷火、燃油滴落至农田等情况，大幅提高了安全性能。

附图说明

图1是实施例的灭火装置的立体结构示意图。

图2是实施例的灭火装置侧视方向的结构示意图。

图3是实施例中调节阀门的结构示意图。

图4是实施例中阀门杆的结构示意图。

图5是实施例的弥雾无人机的立体结构示意图。

图6是实施例的弥雾无人机主视方向的结构示意图。

图7是实施例的弥雾发生器的立体结构示意图。

图8是实施例的弥雾发生器主视方向的结构示意图。

图9是实施例中信号接收器的结构示意图。

图10是实施例中遥控器的结构示意图。

图11是实施例的灭火装置的控制流程图。

图例说明：

1、无人机本体；11、机架；2、弥雾发生器；22、机箱；23、爆发管；24、喷管；25、药管；26、电池架；3、油箱；4、药箱；5、遥控器；51、信号发射器；6、信号接收器；61、保护罩；7、灭火装置；71、罐体；72、喷口；73、调节阀门；731、阀门杆；732、驱动件；733、锥形孔；74、灭火控制单元；741、阀门控制器；742、高度传感器；743、温度传感器；75、整流罩；76、喷嘴；77、注入口；78、压力表；79、防护罩。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

如图5和图6所示，本实施例的弥雾无人机，包括无人机本体1和搭载于无人机本体1上的弥雾发生器2。

本实施例中，无人机本体1上设有机架11，弥雾发生器2固定于机架11的中间位置，机架11上还固定有油箱3和药箱4，油箱3和药箱4对称设置于机架11的两侧。具体的，机架11呈等腰梯形状，弥雾发生器2固定设置于梯形机架11的底边上，油箱3和药箱4分别固定于梯形机架11的两条腰上，且油箱3与油泵相连，药箱4与药泵相连。

如图7所示，本实施例的无人机载弥雾发生器上设有灭火装置7，灭火装置7挂载于弥雾发生器2上，且灭火装置7的喷口72正对弥雾发生器2的弥雾出口设置。

如图1至图4所示，本实施例的用于弥雾无人机的灭火装置7包括罐体71、喷口72、调节阀门73和灭火控制单元74，其中：

罐体71用于储存灭火剂，具体的，罐体71呈圆柱体状，罐体71的两端为相互平行的圆形截面，罐体71内储存的灭火剂为加压后干粉，以保证干粉能在压力作用下喷出；

喷口72设于罐体71的端部且与罐体71连通，当喷口72与外部连通时，罐体71内的干粉可在压力的作用下由喷口喷出；

调节阀门73设于喷口72上，用于调节喷口72打开或关闭；具体的，调节阀门73包括阀门杆731和用于驱动阀门杆731旋转的驱动件732，阀门杆731上设有若干可导通喷口72的锥形孔733，锥形孔733等间距且相互平行布设有多个，且为一端开口大一端开口小的锥形孔，调节阀门73为转动式电动阀门，驱动件732为电机，其可驱动阀门杆731旋转，当锥形孔733旋转至水平，接通罐体71上的喷口72，此时干粉灭火剂在罐内压力作用下喷出，当锥形孔733旋转至竖直时，切断罐体71上的喷口72。

灭火控制单元74用于监测弥雾无人机的飞行高度信息和温度信息，并根据飞行高度信息和温度信息控制调节阀门73的动作。

具体的，本实施例中，灭火控制单元74包括阀门控制器741、高度传感器742和温度传感器743，阀门控制器741、高度传感器742、温度传感器743和调节阀门73之间通过罐体71上的内置电路通信连接，其中：

阀门控制器741用于接收弥雾无人机的飞行高度信息和温度信息，并根据接收到的飞行高度信息和温度信息控制所述调节阀门73的动作；具体的，在降落过程中，当无人机高度接近地面或者温度异常时，阀门控制器741控制驱动件732动作，使驱动件732带动调节阀门73旋转连通喷口72使灭火剂喷出；

高度传感器742用测量弥雾无人机的飞行高度信息并发送同步给所述阀门控制器741，高度传感器742设于罐体71的柱体侧壁上；

温度传感器743用于测量弥雾无人机的温度信息并发送同步给所述阀门控制器741，温度传感器743设于罐体71的柱体侧壁上。

本实施例中，灭火装置7还包括整流罩75，整流罩75覆盖于罐体71设有喷口72的一端，整流罩75的外表面为弧面，且整流罩75上设有与喷口72相配合的喷嘴76，喷嘴76为楔型且突出于整流罩75的外表面设置。具体的，整流罩75的外表面为半球面形，整流罩75与罐体71螺纹连接，喷嘴76的设置位置与喷口72的位置相对应，位于同一水平线，以使安装整流罩75后喷口72能够正对于喷嘴76。

本实施例中，罐体71上还设有用于向罐体内添加灭火剂和注入压力的注入口77，同时罐体上71还设有用于测量罐体71内压力的压力表78。具体的，注入口77上设有注入口盖，注入口盖与注入口77采用螺纹连接，当旋开注入口盖时，可向罐体71内添加干粉，当旋紧注入口盖时，可密封保持罐体71内的压力。

本实施例中，注入口77、压力表78和阀门控制器741上设有防护罩79，注入口77、压力表78和阀门控制器741相邻布置于罐体71的端部，且与喷口72位于同一端，防护罩79套在注入口77、压力表78和阀门控制器741外侧，通过卡扣固定，且防护罩79和整流罩75均为透明材质。

本实施例中，喷口72与弥雾发生器2弥雾出口的端部设于同一平面上，且喷口72平行喷出灭火剂的方向与弥雾发生器2弥雾出口喷出弥雾的方向相互垂直。具体的，弥雾出口垂直向下喷出药液弥雾，而喷口72水平吹出灭火剂，虽然喷口72与喷管24的出气方向不同，但在弥雾无人机降落时，二者基本处于同一水平面上，以保证覆盖效果良好。

如图7和图8所示，本实施例中，弥雾发生器2还包括机箱22、爆发管23、喷管24和药管25，机箱22内设有油泵和药泵，油泵的输出端与爆发管23的输入端相连，爆发管23的输出端与喷管24相连，喷管24的输出端作为弥雾发生器2的弥雾出口，药泵的输出端与药管25的输入端相连，药管25的输出端与喷管24的管腔连通。具体的，机箱22上部设置有启动按钮和点火按钮，爆发管23的输入端设有点火装置，点火装置与点火按钮通过导线连接，点火按钮为控制点火装置的按钮，按动点火按钮后，点火装置开始工作。

本实施例中，喷管24为u型管结构，且喷管24的输出端垂直于水平地面设置。具体的，u型喷管24的一端与爆发管23相连，另一端的端部向下弯曲作为弥雾出口，且药管25与u型喷管24另一端的内腔连通，药管25与喷管24连通处尽量靠近u型喷管24的弯头处，以便尽可能增加农药弥雾在喷管24内的通过距离和停留时间，以使农药与弥雾充分混合。

本实施例中，机箱22上设有用于与罐体71配合的卡扣，罐体71卡合固定于机箱22上以便更换。

本实施例中，电池架26固定设置于机箱22上，电池架26用于放置电池，电池架26上设有用于防止电池脱落的电池固定装置。具体的，电池可为药泵、油泵、点火装置等供能，电池固定装置为魔术胶带，作业时，将电池粘连至魔术胶带，可防止电池在飞行中脱落。

本实施例中，弥雾发生器2的喷管24的输出端垂直于水平地面设置。具体的，喷管24的输出端与机架11底部的支撑面之间保持一定的距离，以便在弥雾发生器2预热时，尾气能够顺利排出。

如图9和图10所示，本实施例中，弥雾发生器2上设有控制器，弥雾无人机还包括遥控器5和信号接收器6，遥控器5用于向信号接收器6发送指令，信号接收器6用于接收来自遥控器5的指令，控制器用于根据指令调节控制油泵和药泵泵送量的大小，遥控器5与信号接收器6无线通信连接，信号接收器6与控制器通信连接。

本实施例中，遥控器5包括信号发射器51和多个操作器，信号发射器51用于将多个操作器的操作指令发送传递至信号接收器6。具体的，多个操作器包括喷雾开关、左摇杆、右摇杆、油泵调节滚轮和药泵调节滚轮等。

本实施例中，信号接收器6设于无人机本体1的顶端，信号接收器6的外围设有椭球形的保护罩61，起到保护信号接收器6的作用。

本实施例中，信号接收器6与控制器有线通信连接，同时控制器还通过导线与油泵、药泵、启动按钮连接，信号接收器6、控制器、油泵、药泵和启动按钮形成控制电路。启动按钮为安全按钮，按下启动按钮后，电路通电，弥雾发生器2开始预热。油泵和药泵可以通过控制电路调节油泵和药泵的转速，从而灵活调节油泵和药泵泵量的大小。

如图11所示，采用本实施例的弥雾无人机进行喷雾作业的具体过程如下：

作业前，需要先检查油箱3和药箱4内的油料和农药是否足够，若不够，则须打开油箱盖和药箱盖添加油料和农药，然后将电池粘连至电池架26，并连接好机箱22电源及信号接收器6电源，同时透过整流罩75与防护罩79观察压力表78数据是否正常，以检查灭火装置7是否有损坏，一切检查正常后，解锁遥控器5，准备起飞作业；

根据情况控制遥控器5上的操作器，信号发射器51发出相应信号，信号接收器6接收到信号后，控制弥雾无人机飞行，当无人机起飞时，高度传感器742与温度传感器743同步开启，并将数据传至阀门控制器741，具体的，推动摇杆控制弥雾无人机朝相应的方向飞行，当行进至田间恰当位置时，打开遥控器5上的喷雾开关，信号接收器6将接收到的信号传递至控制器，油泵将燃油泵入爆发管23，经油气混合后，点火装置将其点燃燃烧，产生高温高压气体，同时药泵将农药泵入药管25，农药与高温高压气体充分混合后产生弥雾，经喷管24的尾管吹出，根据无人机所处田间位置及作物类型，可适当调节油泵和药泵泵送量的大小，以适应当前的具体的位置和作物情况；

作业完成后，关闭喷雾开关，油泵和药泵停止工作，通过遥控器控制无人机缓慢飞行至空旷地带；

在飞行过程中，当温度传感器743检测到温度异常时，阀门控制器741控制调节阀门73打开接通喷口72使罐体71内的灭火剂喷出；

同时当无人机降落至接近地面时，高度传感器742检测到飞行高度较低时，阀门控制器741控制调节阀门73打开接通喷口72使罐体71内的灭火剂喷出；

当罐体71内灭火剂喷完时，阀门控制器741控制调节阀门73关闭隔断喷口72；

弥雾无人机停止运行后，关闭启动按钮和点火按钮，待弥雾无人机完全冷却后，回收无人机，当需要添加灭火剂时，还可取下灭火装置7，进行向罐体71内添加灭火剂和注入压力的操作，注入压力时可观察压力表78，当数值处于正常水平后，停止注入压力，重新安装灭火装置7以便进行下一次的飞行作业。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

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