自动灭火组件及方法

技术领域

本发明涉及航空器技术领域，尤其涉及一种自动灭火组件及方法。

背景技术

随着经济的快速发展，新建的建筑越来越高，消防云梯难以抵达建筑的高层(如120米以上的建筑楼层)，消防员难以对高层建筑的火灾进行及时扑灭。目前，对于高层建筑的火灾，可选用多旋翼无人机进行灭火，然而，由于现有的多旋翼无人机需人工操控(包括但不仅限于操控无人机的灭火剂喷管瞄准火源)，人工操控瞄准火源耗时较长，导致无人机灭火作业航时短、消防载重量低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种自动灭火组件及方法，以解决目前的消防无人机难以快速瞄准火源的问题。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种自动灭火组件，包括飞行器；

所述飞行器上设有测距装置、热成像摄影装置、喷管、泵液装置和储液装置，所述泵液装置的两端分别连通于所述喷管和储液装置，所述测距装置、热成像摄影装置和喷管均位于所述飞行器的同一端，所述热成像摄影装置用于采集所述飞行器一端的景象影像并获取目标火源在所述景象影像中的位置，所述测距装置用于获取其与所述目标火源之间的距离信息。

在某些可选地实施例中，所述热成像摄影装置包括电连接的热成像摄像头和图像识别模块，所述热成像摄像头用于采集所述飞行器一端的景象影像，所述图像识别模块用于在所述景象影像中获取所述目标火源的位置。

在某些可选地实施例中，所述热成像摄影装置还包括跟踪处理模块，所述飞行器设有飞行控制器，所述跟踪处理模块分别电连接于所述图像识别模块和飞行控制器，所述跟踪处理模块用于检测所述喷管的轴线与目标火源之间的偏差角度并将所述偏差角度发送至所述飞行控制器。

在某些可选地实施例中，所述飞行器上设有泵液动力电机，所述泵液动力电机的主轴连接于所述泵液装置的叶轮。

在某些可选地实施例中，还包括灭火吊舱，所述灭火吊舱连接于所述飞行器的底部，所述喷管、泵液装置和储液装置均设于所述灭火吊舱。

在某些可选地实施例中，还包括地面控制设备，所述热成像摄影装置还包括第一通信模块，所述第一通信模块电连接于所述跟踪处理模块，所述第一通信模块无线通信连接于所述地面控制设备。

在某些可选地实施例中，所述飞行器上设有摄影云台，所述摄影云台包括三轴云台和相机，所述三轴云台的两端分别连接于所述相机和飞行器。

在某些可选地实施例中，所述测距装置为激光雷达。

为了解决相同的技术问题，本发明还提供了一种自动灭火方法，包括以下步骤：

步骤S10、采集火灾现场的热成像景象影像；

步骤S20、获取目标火源在所述热成像景象影像中的火源位置；

步骤S30、检测所述火源位置和飞行器的喷管之间的偏差角度，检测所述喷管的预计喷射点和所述目标火源之间的偏差距离；

步骤S40、将所述偏差角度和偏差距离输出至所述飞行器的飞行控制器；

步骤S50、若所述热成像景象影像中的所述目标火源消失，则输出停止跟踪指令。

在某些可选地实施例中，所述步骤S20还包括：

步骤S21、当所述目标火源有多个时，获取多个所述目标火源在所述热成像景象影像中的多个所述火源位置；

步骤S22、将多个所述火源位置发送至地面控制设备；

步骤S23、接收所述地面控制设备发送的优先灭火指令，所述优先灭火指令关联于其中一个所述火源位置；

在所述步骤S30中，检测与所述优先灭火指令相关联的火源位置和所述飞行器的喷管之间的所述偏差角度，检测所述预计喷射点和与所述火源位置对应的目标火源之间的所述偏差距离。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

飞行器的热成像装置在采集景象影像后获取目标火源在景象影像中的位置，测距装置获取其与目标火源之间的距离信息，为飞行器自动追踪目标火源并使喷管瞄准目标火源提供信息支持，使飞行器能够快速地瞄准目标火源，减少瞄准耗时，以增加实际灭火航时，并提高消防作业的载重量。

附图说明

图1为发明的自动灭火组件的整体结构示意图；

图中：10、飞行器；20、测距装置；30、热成像摄影装置；40、灭火吊舱；41、喷管；42、泵液装置；43、储液装置；44、泵液动力电机；50、摄影云台。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以用许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

结合图1所示，示意性地显示了本发明的一种自动灭火组件，包括飞行器10。

飞行器10上设有测距装置20、热成像摄影装置30、喷管41、泵液装置42和储液装置43。

泵液装置42的两端分别连通于喷管41和储液装置43，储液装置43内能够储存灭火溶剂或水，泵液装置42用于将储存装置内的液体从喷管41泵出，以喷射向火源或建筑。飞行器10上设有泵液动力电机44，泵液动力电机44的主轴连接于泵液装置42的叶轮。

测距装置20、热成像摄影装置30和喷管41均位于飞行器10的同一端，热成像摄影装置30用于采集飞行器10一端的景象影像并获取目标火源在景象影像中的位置，测距装置20用于获取其与目标火源之间的距离信息，为飞行器10自动追踪目标火源并使喷管41瞄准目标火源提供信息支持，使飞行器10能够快速地瞄准目标火源，减少瞄准耗时，以增加实际灭火航时，并提高消防作业的载重量。

热成像摄影装置30所采集的景象影像，能够探测出各物体的红外辐射能量分布，并转化为红外热像图。由于目标火源温度较高，因此能够在景象影像中发现目标火源。测距装置20可采用毫米波雷达或激光雷达。

具体地，热成像摄影装置30包括电连接的热成像摄像头和图像识别模块，热成像摄像头用于采集飞行器10一端的景象影像，热成像摄像头将景象影像传输至图像识别模块，图像识别模块用于在景象影像中获取目标火源的位置，图像识别模块集成于热成像摄影装置30，利用本地图像识别计算，能够比云计算的延迟更低。为了将热成像摄影装置30所采集的目标火源位置反馈至飞行器10，热成像摄影装置30还包括跟踪处理模块，飞行器10设有飞行控制器，飞行控制器能够对飞行器10的多个旋翼的动力电机进行控制，以操控飞行器10的飞行姿态。跟踪处理模块分别电连接于图像识别模块和飞行控制器，跟踪处理模块用于检测喷管41的轴线与目标火源之间的偏差角度并将偏差角度发送至飞行控制器，由于热成像摄像头、测距装置20和喷管41均正对着飞行器10的前端，因此，根据热成像摄像装置所采集的景象影像中的目标火源位置，即可判断出目标火源与喷管41之间的偏差角度。飞行控制器可基于偏差角度修正飞行器10的航向，以使飞行器10的前端正对着目标火源。

飞行器10上设有摄影云台50，摄影云台50包括三轴云台和相机，三轴云台的两端分别连接于相机和飞行器10，摄影云台50能够采集飞行器10周围的图像，并通过自身的通讯部件或飞行器10的通讯部件将图像传送至远端的控制手柄或控制中心。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：自动灭火组件还包括灭火吊舱40，灭火吊舱40连接于飞行器10的底部，喷管41、泵液装置42和储液装置43均设于灭火吊舱40。即灭火吊舱40为飞行器10的挂载。当灭火吊舱40的储液装置43中的液体被消耗殆尽，则可在飞行器10降落后更换新的灭火吊舱40，实现快速补液，飞行器10可在更短的时间内继续升空执行消防任务。

实施例3

结合图1所示，示意性地显示了本发明的一种自动灭火组件，包括飞行器10。

飞行器10上设有测距装置20、热成像摄影装置30、喷管41、泵液装置42和储液装置43。

泵液装置42的两端分别连通于喷管41和储液装置43，储液装置43内能够储存灭火溶剂或水，泵液装置42用于将储存装置内的液体从喷管41泵出，以喷射向火源或建筑。飞行器10上设有泵液动力电机44，泵液动力电机44的主轴连接于泵液装置42的叶轮。

测距装置20、热成像摄影装置30和喷管41均位于飞行器10的同一端，热成像摄影装置30用于采集飞行器10一端的景象影像并获取目标火源在景象影像中的位置，测距装置20用于获取其与目标火源之间的距离信息，为飞行器10自动追踪目标火源并使喷管41瞄准目标火源提供信息支持，使飞行器10能够快速地瞄准目标火源，减少瞄准耗时，以增加实际灭火航时，并提高消防作业的载重量。

热成像摄影装置30所采集的景象影像，能够探测出各物体的红外辐射能量分布，并转化为红外热像图。由于目标火源温度较高，因此能够在景象影像中发现目标火源。测距装置20可采用毫米波雷达或激光雷达。

具体地，热成像摄影装置30包括电连接的热成像摄像头和图像识别模块，热成像摄像头用于采集飞行器10一端的景象影像，热成像摄像头将景象影像传输至图像识别模块，图像识别模块用于在景象影像中获取目标火源的位置，图像识别模块集成于热成像摄影装置30，利用本地图像识别计算，能够比云计算的延迟更低。为了将热成像摄影装置30所采集的目标火源位置反馈至飞行器10，热成像摄影装置30还包括跟踪处理模块，飞行器10设有飞行控制器，飞行控制器能够对飞行器10的多个旋翼的动力电机进行控制，以操控飞行器10的飞行姿态。跟踪处理模块分别电连接于图像识别模块和飞行控制器，跟踪处理模块用于检测喷管41的轴线与目标火源之间的偏差角度并将偏差角度发送至飞行控制器，由于热成像摄像头、测距装置20和喷管41均正对着飞行器10的前端，因此，根据热成像摄像装置所采集的景象影像中的目标火源位置，即可判断出目标火源与喷管41之间的偏差角度。飞行控制器可基于偏差角度修正飞行器10的航向，以使飞行器10的前端正对着目标火源。

自动灭火组件还包括地面控制设备。热成像摄影装置30还包括第一通信模块，第一通信模块电连接于跟踪处理模块，第一通信模块无线通信连接于地面控制设备，第一通信模块能够将标记有火源位置的景象图像发送至地面控制设备，操控人员在地面控制设备上操作以确认对目标火源进行灭火作业，地面控制设备向第一通信模块发送灭火指令，第一通信模块将灭火指令发送至跟踪处理模块，跟踪处理模块随即检测喷管41的轴线与目标火源之间的偏差角度并将偏差角度发送至飞行控制器。

飞行器10上设有摄影云台50，摄影云台50包括三轴云台和相机，三轴云台的两端分别连接于相机和飞行器10，摄影云台50能够采集飞行器10周围的图像，并通过自身的通讯部件或飞行器10的通讯部件将图像传送至远端的控制手柄或控制中心。

实施例4

为了解决相同的技术问题，本实施例提供了一种自动灭火方法，包括以下步骤：

步骤S10、采集火灾现场的热成像景象影像。

步骤S20、获取目标火源在热成像景象影像中的火源位置。

步骤S30、检测火源位置和飞行器10的喷管41之间的偏差角度，检测喷管41的预计喷射点和目标火源之间的偏差距离。其中，喷管41的预计喷射点是一虚拟的点或区域，该预计喷射点是喷管41喷出的液体的最佳效果落点，预计喷射点的设定需根据实际的喷管41长度、喷管41口径、泵液装置42性能及灭火液体的特性提前经过大量试验标定的。

步骤S40、将偏差角度和偏差距离输出至飞行器10的飞行控制器，由此，飞行器10能够实时跟踪并瞄准目标火源，在此过程中，适时开启泵液装置42以将灭火溶剂或水喷向目标火源。开启泵液装置42的时机可以是飞行器10与目标火源之间的距离达到一预设距离值后立即执行，也可以是飞行器10与目标火源之间的距离达到一预设值后等待预设的时间后执行，此处不做限定。而且，飞行器10在此步骤中实时跟踪目标火源，还可以保持对火源的跟踪，以逐步扑灭一整片目标火源。

步骤S50、若热成像景象影像中的目标火源消失，则输出停止跟踪指令。当目标火源被扑灭后，热成像景象影像中观察不到目标火源，则可判定目标火源被扑灭，则输出停止跟踪指令，此时飞行器10停止跟踪目标火源。与此同时，还可输出停止泵液指令，以使泵液装置42停止泵液。

当建筑中存在多个火源时，步骤S20还包括：

步骤S21、当目标火源有多个时，获取多个目标火源在热成像景象影像中的多个火源位置；

步骤S22、将多个火源位置发送至地面控制设备；

步骤S23、接收地面控制设备发送的优先灭火指令，优先灭火指令关联于其中一个火源位置；

进一步的，在步骤S30中，检测与优先灭火指令相关联的火源位置和飞行器10的喷管41之间的偏差角度，检测预计喷射点和与火源位置对应的目标火源之间的偏差距离。

综上所述，飞行器10的热成像装置在采集景象影像后获取目标火源在景象影像中的位置，测距装置20获取其与目标火源之间的距离信息，为飞行器10自动追踪目标火源并使喷管41瞄准目标火源提供信息支持，使飞行器10能够快速地瞄准目标火源，减少瞄准耗时，以增加实际灭火航时，并提高消防作业的载重量。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。