消防专用无人机、系统的制作方法

本申请涉及无人机领域，具体地，涉及消防专用无人机、系统。

背景技术：

近年来，无人机越来越多的应用于消防方面，但传统的消防无人机系统有着较大的局限性。手动操控无人机有第一视角和第三视角两种操作方式，第一视角操作方式难度较大，需要操作人员具备一定的专业水平；第三视角操作方式要求人和无人机保持较近距离，在一些危险现场无法使用。自主航路飞行消防无人机需要多个特征物体辅助定位，但在危险品爆炸现场、火灾现场等环境，事故前后现场的变化较大，不易于提供准确的特征物体。

因此，如何操控无人机在危险环境下进行消防作业并保证操作人员人身安全，是本领域技术人员目前急需解决的问题。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供消防专用无人机、系统，能够使操作人员在危险环境下进行消防作业，同时保证操作人员的人身安全。

为达到上述目的，本申请提供了一种消防专用的无人机，包括：无人机本体、云台、机载摄像机、固定于无人机本体下方的灭火装置；云台固定安装在无人机本体上，机载摄像机安装于云台上，用于拍摄图片或视频；灭火装置包括：消防干粉罐、软管、喷头以及罐体固定架；消防干粉罐活动连接在罐体固定架上，通过罐体固定架放置于无人机下方；消防干粉罐与喷头之间通过软管连接，消防干粉罐中的阀门打开后，干粉通过软管到达喷头出射。

如上的，其中，云台具有云台第一自由度、云台第二自由度和云台第三自由度。

如上的，其中，云台第一自由度按照三维坐标的y轴进行转动，转动角度为0-180°；云台第二自由度按照三维坐标的x轴进行转动，转动角度为0-130°；云台第三自由度按照三维坐标的z轴转动，转动角度为0-180°。

如上的，其中，机载摄像机固定安装在云台的具有第三自由度的平台上。

如上的，其中，罐体固定架朝向无人机底盘方向上有多个螺丝孔，螺丝穿过多个螺丝孔实现罐体固定架与无人机的固定连接。

如上的，其中，喷头与云台固定连接，喷头与在云台上固定的机载摄像机位于同一水平位置。

如上的，其中，机载摄像机安装有低空高清摄像头。

一种消防专用的无人机系统，包括：车载地面站系统和上述任一项的消防专用的无人机，车载地面站系统与消防专用的无人机通信连接。

如上的，其中，车载地面站包括地面站主机、遥控设备、用于显示图片或视频的主显示屏和用于显示路径的副显示屏；并且地面站主机、遥控设备以及主显示屏和副显示屏均为车载设备，地面站主机与无人机本体通信连接，遥控设备与地面站主机通信连接。

如上的，其中，遥控设备包括3个以上按钮或开关，和1个以上2自由度摇杆。

相对于上述背景技术，本实用新型提供的消防专用无人机、系统，能够保证操作人员在灭火时的人身安全，同时控制无人机本体进行远距离灭火，较大程度节约了人力、财力、物力，降低救援成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本申请实施例提供的消防专用的无人机系统的示意图；

图2是根据本申请实施例提供的灭火装置的立体图；

图3是根据本申请实施例提供的应用消防专用的无人机系统的消防方法的流程图。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的消防专用的无人机系统的示意图。

本申请提供了一种消防专用的无人机，如图1所示，包括无人机本体100、云台110、机载摄像机120、灭火装置130。

其中云台110固定安装在无人机本体100上，优选地通过旋转轴安装在无人机本体100的下方。

进一步地，云台110优选为具有三自由度的云台，云台110水平旋转角度应大于180°，垂直旋转角度应大于80°，水平旋转速度应大于5°/s，垂直旋转速度应大于3°/s。

具体地，云台110具有云台第一自由度、云台第二自由度和云台第三自由度。其中云台第一自由度按照三维坐标的y轴进行转动，转动角度为0-180°；云台第二自由度按照三维坐标的x轴进行转动，转动角度为0-130°；云台第三自由度按照三维坐标的z轴转动，转动角度为0-180°。

机载摄像机120固定安装在云台的具有第三自由度的平台上，以通过无人机本体100携带其飞行从而对无人机本体100飞行过程中所能观测的方位进行视频图像的拍摄。优选的，机载摄像机120安装有低空高清摄像头。

请参阅图2，为本申请实施例提供的灭火装置130的立体图。灭火装置130固定安装在无人机本体100的下方，优选安装在无人机本体100的底盘上。

具体地，灭火装置130中包括消防干粉罐151、软管152、喷头153、罐体固定架154。

其中消防干粉罐151活动连接在罐体固定架154上，通过罐体固定架放置于无人机下方；由于消防干粉罐151可拆卸，因此在使用过程中方便更换。

优选地，罐体固定架朝向无人机底盘方向上有多个螺丝孔，螺丝穿过多个螺丝孔实现罐体固定架与无人机的固定连接。

进一步地，消防干粉罐151与喷头153之间通过软管152连接，消防干粉罐151中的阀门打开后，干粉通过软管152到达喷头153出射，实现灭火。

再进一步地，喷头152与云台110固定连接，当云台110旋转时，带动喷头5进行旋转，喷头153与机载摄像机120的旋转方向一致。

请继续参阅图1，本申请还提供了一种消防专用的无人机系统，包括车载地面站系统200和上述消防专用的无人机，车载地面站系统200与本申请实施例提供的消防专用的无人机通信连接，以控制无人机飞行并进行灭火。

车载地面站系统200包括地面站主机210、遥控设备220、用于显示图片或视频的主显示屏230和用于显示路径的副显示屏240。

优选地，遥控设备220拥有3个以上按钮或开关，和1个以上2自由度摇杆，并能以数值变化的形式向车载地面站系统200传输以上按钮、开关、摇杆的位置变化。

其中，地面站主机210、遥控设备220以及主显示屏230和副显示屏240均为车载设备，可以跟随汽车进行移动，并且地面站主机210与无人机本体100通信连接。另外，主显示屏230和副显示屏240并排设置，以便于同时观测飞行的实时环境和规划的路径，便于根据实际飞行的环境及时调整规划的路径，同时使操作人员以无人机的第一视角直观的飞行。此外，主显示屏230和副显示屏240均为高清显示器，遥控设备220则为航模遥控器。

具体的，地面站主机210与无人机本体100和遥控设备220通信连接，根据遥控设备200的动作，生成路径规划，并将其显示在副显示屏幕上、并将该路径规划信息发送到无人机本体100中，以使无人机本体100根据地面站主机210提供的路径规划信息进行飞行。遥控设备220与灭火装置130通信连接，通过按下遥控设备220中的灭火按钮，使灭火装置阀启动。

进一步地，地面站主机210还具有rtk-gps基准站，无人机本体100同样具有rtk-gps基准站，无人机本体100在飞行过程中，无人机本体100的gps接收机和地面站系统200的gps接收机同步观测gps卫星，以实时差分解算出无人机本体100的方位信息、位置信息、航向角，以用于调整路径。

由于本申请的消防专用的无人机系统的车载地面站系统为车载设备，因此车载地面站系统可以跟随无人机本体进行相应的移动，从而可以近距离操纵无人机，能够在重大事故现场如火灾现场、危险化学品爆炸现场、地震现场等环境恶劣，发生变化较大的区域进行灭火作业。还由于无人机本体与地面站主机通信连接，可以通过无人机本体可以通过地面站主机规划的航线进行飞行，从而降低了操作人员的专业要求；另外，还由于主显示屏显示拍摄的图片或视频，副显示屏用于显示地面站主机规划好的航线，因此操作人员可以更加直观的对比航线与实际的飞行环境，有利于操作人员根据实际飞行环境及时进行航线调整，例如：添加、修改、删除路径规划信息。

在上述基础上，无人机本机100上安装有通讯设备，其中通信设备包括有线通信设备和无线通信设备(数据传输单元、图像传输单元)，无线通信设备与车载地面站系统200通信连接，以接收车载收地面站系统200发送的路径规划信息和控制云台的指令，或者向车载地面站系统200发送无人机飞行过程中的实时数据、包括姿态数据和当前经纬度数据信息。

优选的，无线通讯设备、遥控设备220以及地面站主机210的通信距离均为0米～3000米。例如：可以使用4g网络、5g网络、无线局域网wlan、wifi、宽带卫星系统等无线通讯方式进行通讯。

有线通信设备与无线通信设备和机载摄像机连接，将机载摄像机拍摄的视频发送至无线通信设备，无线通信设备进一步将拍摄的视频或图片发送至车载地面站系统200，以显示在车载地面站系统200的主显示屏230上。

无人机本体100还具有控制器，控制器与无线通信设备连接，以接收规划好的路径规划信息并通过路径规划信息控制无人机本体100沿着规划好的航线进行飞行，而控制器控制无人机本体100根据规划好的航线进行飞行是无人机领域的现有技术。控制器还与云台110连接，根据车载地面站200系统发出控制云台旋转的指令，向云台110发出控制指令以控制云台110旋转。

具体地，其中无人机通过无人通信设备接收路径规划信息之后，控制器按照当前的路规划进行自主飞行；操作人员通过控制遥控设备，向车载地面站系统发送控制云台的命令，车载地面站系统通过无线通讯设备将该命令发送至无人机控制器，无人机控制器发出控制指令控制云台旋转，云台的旋转带动机载摄像机和喷头同步旋转，当操作人员看到的画面正对火源时，按下遥控设备上的灭火按钮，由于喷嘴和机载摄像机和的方向一致，可以扑灭火源。

本申请还提供了一种消防方法，应用上述消防专用的无人机系统，如图3所示，包括如下步骤：

步骤s310：消防专用的无人机系统启动后，控制器自动控制无人机本体起飞。

步骤s320：判断无线通讯设备是否接收到路径规划信息。

若接收到路径规划信息，则执行步骤s330。若未接收到路径规划信息，则控制器控制无人机本体继续保持悬停状态。

具体地，悬停是指无人机本体在一定高度上保持空间位置基本不变的飞行状态，此时若未接收到路径规划信息，则控制无人机本体进行悬停。

步骤s330：根据无线通讯设备接收的路径规划信息，控制器控制无人机本体开始跟踪飞行。

具体地，操控人员根据本次任务目的地，使用遥控设备在地面站主机上做出初始路径规划。然后地面站主机将该规划发送给无人机控制器，无人机控制器根据无线通讯设备接收的路径信息，控制无人机本体进行自主飞行。

其中，路径规划信息，包括了一系列坐标点构成的一整条航迹。在无人机飞行过程中，无人机通过比较自身的位置、航向角与航迹上的坐标点的距离与方向，根据无人机控制器中预先写好的算法，跟踪规划好的航迹行驶。

其中路径规划信息是车载地面站系统的地面站主机通过无线通信设备发送至无人机本体的控制器的，控制器接收到路径规划信息则控制无人机本体根据规划好的路径规划信息进行飞行。另外，还将该路径规划信息显示在车载地面站系统的副显示屏，以向操作人员直观的展示无人机本体即将飞行的路径。

步骤s340：在无人机本体飞行过程中，控制器控制无人机本体上固定安装的机载摄像机拍摄图片或视频。

由于无人机本体携带机载摄像机飞行，机载摄像机能够跟随云台旋转，因此机载摄像机可以对无人机本体飞行过程中所能观测的方位进行图片或视频的拍摄。

步骤s350：将拍摄的图片或视频通过通讯设备发送至车载地面站系统，并显示在车载地面站系统的主显示屏上。

主显示屏显示接收到的图片或者视频，并且实时进行显示，以便于操作人员实时观测到无人机本体飞行的环境，根据实时飞行环境可以及时调整规划好的飞行路径，并且将调整好的路径规划信息继续显示在车载地面站系统的副显示屏上。

步骤s360：根据无线通讯设备接收的调整后的路径规划信息，控制无人机本体继续飞行。

其中，调整后的路径规划信息是根据之前的路径规划信息和拍摄的图片或视频通过遥控设备进行的调整；车载地面站系统将遥控设备调整好的信息继续发送至无人机本体，以使无人机本体根据调整好的路径规划信息继续飞行。

步骤s370：根据调整后的路径规划信息飞行过程中，待到达目标位置后通过控制器控制无人机本体下方固定安装灭火装置开启，进行灭火。

在根据调整后的路径规划信息飞行过程中，无人机本体待达到目标位置后控制器发出控制指令控制云台旋转，从而带动摄像机和喷头旋转，此时按下遥控设备的灭火按钮发出灭火指令，灭火指令通过无线通讯设备传输至控制器，控制器控制灭火装置启动，进行灭火。

步骤s380：待完成飞行任务后，控制无人机本体悬停或返回。

本申请中，当消防专用的无人机系统处于工作状态时，操作人员不是直接对无人机本体进行控制，而是根据显示的图片或视频改变无人机本体的路径规划控制无人机本体自主飞行；并且操作人员可以根据遥控设备接收的环境信息，控制无人机本体进行远距离灭火，较大程度节约了人力、财力、物力，降低救援成本；同时其响应速度快，对专业操纵人员需求低，上手快，提高了救援效率。

虽然当前申请参考的示例被描述，其只是为了解释的目的而不是对本申请的限制，对实施方式的改变，增加和/或删除可以被做出而不脱离本申请的范围。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

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