一种智能化消防救援辅助系统

技术领域

本发明涉及消防救援技术领域，具体地说是一种智能化消防救援辅助系统。

背景技术

出于施工或农业灌溉的需要，存在着一些井道。有些井道，由于没有做好防护工作，会发生人员意外落入井道的情况。现有技术中，通常采用在井口处向下续入救援绳，或者直接将消防人员倒挂进入井道内进行救援方式。这些方式，效率较低，且安全性不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能化消防救援辅助系统，用于解决对井道内被困人、物进行辅助救援的技术问题。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种智能化消防救援辅助系统，包括爬升架机构，爬升机构和拓展机构；

爬升架机构包括爬升主轴和爬升套筒，爬升套筒可转动的安装在爬升主轴上；爬升拓展机构包括拓展架和拓展油缸，拓展架的内端分别与爬升套筒铰接；拓展油缸倾斜铰接在爬升套筒上，拓展油缸的内端连接所述的拓展套筒，拓展油缸的外端与拓展架的铰接；爬升机构包括爬升轮、爬升支架和爬升电机，爬升支架设置在拓展架的外端，爬升轮采用锥形轮结构可转动的安装在爬升支架上；爬升轮的旋转轴与爬升主轴之间呈一定夹角；爬升电机对应安装在爬升支架上，爬升电机的旋转动力输出端与爬升轮的旋转动力输入端连接。

进一步的，所述爬升架机构包括套筒电磁锁和锁紧对接检测开关；爬升套筒设有多个，分别同轴可转动的上下安装在爬升主轴上；套筒电磁锁安装在爬升套筒上，锁紧对接检测开关分别安装在相邻的爬升套筒上。

进一步的，爬升拓展机构包括拓展杆、拓展套筒、拓展弹簧和拓展检测压力传感器，拓展杆的内端与拓展架的外端连接，拓展杆的外端通过拓展弹簧安装在拓展套筒内，拓展检测压力传感器设在拓展弹簧和拓展套筒的内端之间；所述爬升支架与拓展套筒的外端部铰接。

进一步的，所述爬升主轴的上端设有平衡检测仪。

进一步的，所述爬升主轴的下端设有上防滑机构，上防滑机构包括上防滑筒、上防滑驱动油缸、上防滑板、上防滑支撑油缸和上防滑压力传感器；上防滑筒设置在所述爬升主轴的下端，上防滑驱动油缸设有多个，分别倾斜铰接在上防滑筒的周向上；上防滑板铰接在上防滑驱动油缸的外端，上防滑压力传感器安装在上防滑板上；所述上防滑支撑油缸倾斜设置，其下端与上防滑筒铰接，其上端与上防滑驱动油缸铰接。

进一步的，所述上防滑筒上设有速度传感器。

进一步的，所述上防滑筒的下端设有下防滑机构，下防滑机构包括下提升油缸、下防滑筒、下防滑驱动油缸、下防滑板、下防滑支撑油缸和下防滑压力传感器；下提升油缸设置在所述上防滑筒与下防滑筒之间，下防滑驱动油缸设有多个，分别倾斜铰接在下防滑筒的周向下；下防滑板铰接在下防滑驱动油缸的外端，下防滑压力传感器安装在下防滑板上；所述下防滑支撑油缸倾斜设置，其下端与下防滑筒铰接，其上端与下防滑驱动油缸铰接。

进一步的，智能化消防救援辅助系统包括顶支撑框体机构和顶升机构；

顶支撑框体机构包括主支撑框架和框架平衡调节油缸，主支撑框架采用矩形框体结构，框架平衡调节油缸设置在主支撑框架的下端底脚处；顶升机构包括顶升架、顶升油缸、顶升接近开关、顶升截止开关和顶升套筒，顶升架设置在主支撑框架的上部两侧，顶升架的内侧设有顶升滑槽；顶升套筒采用中空的腔体结构，顶升套筒的两侧通过顶升滑块可上下移动的安装在顶升滑槽内；顶升套筒与下方的井道对应设置；顶升油缸位于两侧的所述顶升架之间，并将顶升套筒的上端与主支撑框架的上端连接；所述顶升接近开关安装在顶升套筒内的上端；所述顶升截止开关，安装在主支撑框架的上端。

进一步的，智能化消防救援辅助系统包括顶封机构，顶封机构包括顶封架、第一顶封板、第二顶封板和顶封驱动双向电杆；所述顶封架设置在主支撑框架的下部两侧，顶封架的内侧设有顶封滑槽；所述第一顶封板和第二顶封板相对可滑动的安装在顶封架上，第一顶封板和第二顶封板的外端侧可滑动的设置在顶封滑槽中；第一顶封板和第二顶封板的相对端设有凹陷的顶封豁口，顶封豁口与所述顶升套筒外侧的顶封槽对应设置；第一顶封板的顶封端侧采用空腔结构，第二顶封板顶封部的厚度小于第一顶封板顶封部的空腔尺寸；顶封驱动双向电杆安装在所述顶封架上，顶封驱动双向电杆的动力输出端分别与所述第一顶封板和第二顶封板连接。

进一步的，所述爬升主轴的下端设有拓展功能机构，所述拓展功能机构包括拓展筒、拓展功能接盘、拓展拉伸弹簧、拉力传感器；拓展筒设置在所述爬升主轴的下端，拓展功能接盘的上端连接头通过拓展拉伸弹簧设置在拓展筒的下端内腔中；拓展拉伸弹簧的上端通过拉力传感器与拓展筒连接。

发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

1、本发明申请技术方案，利用爬升轮的螺旋升降运动，可以实现系统整体沿井道升降。

2、根据拓展架外端部的拓展检测压力传感器，能够检测爬升轮是否紧贴井道内壁，以实现拓展油缸对拓展架动态驱动。

3、分别用于安装拓展架的爬升套筒设有多个，多个爬升套筒分别同轴可转动的并列安装在爬升主轴上；套筒电磁锁安装在爬升套筒上，用于实现相邻爬升套筒之间的固定连接或断开；锁紧对接检测开关分别安装在相邻的爬升套筒上；当需要锁紧时，用于检测相邻爬升套筒上的套筒电磁锁的锁舌和锁孔是否对齐。井道为等圆时，爬升套筒锁紧为统一整体；井道非等圆时，多个爬升套筒之间分离。并且根据爬升主轴上端平衡检测仪的检测结果，检测装置在升降过程中是否移动平衡；当位置失衡时，通过控制系统调节对应爬升电机的运行功率，改善运动的平稳性。

4、设有上防滑机构、下防滑机构和速度传感器，当攀爬系统因为井道壁过滑，未正常工作，导致下降失重加速下滑的情况。一方面可以调节爬升电机，调节运动情况；另一方面，上防滑机构和下防滑机构交替攀爬，辅助升降。

5、井口上设有顶支撑系统，方面装置整体进出井口。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构剖视示意图；

图2为图1中A处局部放大示意图；

图3为图1中B处局部放大示意图；

图4为本发明实施例中顶支撑框体机构和顶封机构配合关系俯视示意图；

图5为本发明实施例顶封机构中第一顶封板和第二顶封板靠近插入后配合关系剖面示意图。

图中：1、主支撑框架；2、框架平衡调节油缸；3、顶升架；4、顶升油缸；5、顶升接近开关；6、顶升截止开关；7、顶升套筒；8、顶封架；9、第一顶封板；10、第二顶封板；11、顶封驱动双向电杆；12、顶封豁口；13、爬升主轴；14、爬升套筒；15、套筒电磁锁；16、锁紧对接检测开关；17、拓展架；18、拓展油缸；19、拓展杆；20、拓展套筒；21、拓展弹簧；22、拓展检测压力传感器；23、爬升轮；24、爬升支架；25、爬升电机；26、平衡检测仪；27、上防滑筒；28、上防滑驱动油缸；29、上防滑板；30、上防滑支撑油缸；31、上防滑压力传感器；32、下提升油缸；33、下防滑筒；34、下防滑驱动油缸；35、下防滑板；36、下防滑支撑油缸；37、下防滑压力传感器；38、拓展筒；39、拓展功能接盘；40、拓展拉伸弹簧；41、拉力传感器；42、井道；43、速度传感器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至5所示，一种智能化消防救援辅助系统，包括控制系统，以及与控制系统电连接的顶支撑系统、攀爬系统、防滑系统和拓展功能机构。救援过程中，顶支撑系统安置在井口的上端，以便于攀爬系统和防滑系统进出井口；攀爬系统实现装置在井道42中的升降驱动，当井道42较滑时，防滑系统辅助实现攀爬系统的移动；所述拓展功能机构用于安装其它功能组件，如救援机械手等，实现对井底被困人员的救援。

顶支撑系统包括顶支撑框体机构，顶升机构和顶封机构。所述顶支撑框体机构包括主支撑框架1和框架平衡调节油缸2，主支撑框架1采用矩形框体结构安置在井口的上方，框架平衡调节油缸2设置在主支撑框架1的下端四个底脚处，用于调节主支撑框架1相对井口的平衡度。顶升机构包括顶升架3，顶升油缸4，顶升接近开关5、顶升截止开关6(接近开关)和顶升套筒7。顶升架3设置在主支撑框架1的上部两侧，顶升架3的内侧设有顶升滑槽；顶升套筒7采用中空的腔体结构，顶升套筒7的两侧通过顶升滑块可上下移动的安装在顶升滑槽内。顶升油缸4位于两侧的所述顶升架3之间，并将顶升套筒7的上端与主支撑框架1的上端连接；所述顶升接近开关5安装在顶升套筒7内的上端，用于检测攀爬系统；顶升套筒7的下部外侧设有顶封槽。所述顶升截止开关6，安装在主支撑框架1的上端，用于监测顶升套筒7是否上移至上端指定位置，以便于顶封机构的执行。

所述的顶封机构包括顶封架8，第一顶封板9，第二顶封板10和顶封驱动双向电杆11。所述顶封架8设置在主支撑框架1的下部两侧，顶封架8的内侧设有顶封滑槽。所述第一顶封板9和第二顶封板10相对可滑动的安装在顶封架8上，第一顶封板9和第二顶封板10的外端侧可滑动的设置在顶封滑槽中。第一顶封板9和第二顶封板10的相对端设有凹陷的顶封豁口12，顶封豁口12与所述顶升套筒7外侧的顶封槽对应设置。第一顶封板9的顶封端侧采用空腔结构(第二顶封板10顶封部的厚度小于第一顶封板9顶封部的空腔尺寸)，当第一顶封板9和第二顶封板10相对接近移动时，第二顶封板10的顶封端可插入第一顶封板9顶封端侧的空腔内，实现第一顶封板9和第二顶封板10的相对闭合。顶封驱动双向电杆11安装在所述顶封架8上，顶封驱动双向电杆11的动力输出端分别与所述第一顶封板9和第二顶封板10连接。在入井开始阶段，顶升套筒7对接在井口上，攀爬系统、防滑系统和拖拉系统位于顶升套筒7内；第一顶封板9和第二顶封板10将顶升套筒7夹持固定。在出井结束阶段，攀爬系统、防滑系统和拖拉系统从井口内爬出进入顶升套筒7内并固定，顶升油缸4将顶升套筒7提升，第一顶封板9和第二顶封板10相对接近移动将井口封闭，防止被困人员落入井中。

攀爬系统包括爬升架机构，爬升机构，拓展机构和平衡检测机构。爬升架机构包括爬升主轴13、爬升套筒14、套筒电磁锁15和锁紧对接检测开关16(对射型光电开关)；爬升套筒14设有多个，分别同轴可转动的并列安装在爬升主轴13上。套筒电磁锁15安装在爬升套筒14上，用于实现相邻爬升套筒14之间的固定连接或断开；锁紧对接检测开关16分别安装在相邻的爬升套筒14上；当需要锁紧时，用于检测相邻爬升套筒14上的套筒电磁锁15的锁舌和锁孔是否对齐(井道42为等圆时，爬升套筒14锁紧为统一整体；井道42非等圆时，多个爬升套筒14之间分离)。爬升拓展机构包括拓展架17，拓展油缸18，拓展杆19，拓展套筒20，拓展弹簧21和拓展检测压力传感器22。拓展架17设有多个，拓展架17的内端分别与对应的爬升套筒14铰接。拓展油缸18倾斜铰接在对应的爬升套筒14上，拓展油缸18的内端连接所述的拓展套筒20，拓展油缸18的外端与拓展架17的中部铰接。拓展杆19的内端与拓展架17的外端连接，拓展杆19的外端通过拓展弹簧21安装在拓展套筒20内，拓展检测压力传感器22设在拓展弹簧21和拓展套筒20的内端之间。爬升机构包括爬升轮23、爬升支架24和爬升电机25(变频电机)，爬升支架24设置在拓展套筒20的外端，爬升轮23采用锥形轮结构可转动的安装在爬升支架24上；爬升轮23的旋转轴与爬升主轴13之间呈一定夹角(夹角大小优选30°至60°锐角；爬升主轴13与井道42同轴向)，这样爬升轮23旋转时产生螺旋升降动力，进而带动装置沿井道42升降移动。所述爬升电机25设有多个，分别对应安装在爬升支架24上；爬升电机25的旋转动力输出端与爬升轮23的旋转动力输入端连接。平衡检测机构包括平衡检测仪26和检测仪底架，平衡检测仪26通过检测仪底架安装在所述爬升主轴13的上端，用于检测装置在升降过程中是否移动平衡；当位置失衡时，通过控制系统调节对应爬升电机25的运行功率。

防滑系统包括上防滑机构、下防滑机构和速度传感器43。上防滑机构包括上防滑筒27、上防滑驱动油缸28、上防滑板29(外端设有三角形防滑垫)、上防滑支撑油缸30和上防滑压力传感器31；上防滑筒27设置在所述爬升主轴13的下端，上防滑驱动油缸28设有多个，分别倾斜铰接在上防滑筒27的周向上(上防滑驱动油缸28的内端与上防滑筒27铰接，上防滑驱动油缸28的内端高于外端)；所述上防滑板29铰接在上防滑驱动油缸28的外端，上防滑压力传感器31安装在上防滑板29上。所述上防滑支撑油缸30倾斜设置，其下端与上防滑筒27铰接，其上端与上防滑驱动油缸28铰接。下防滑机构包括下提升油缸32、下防滑筒33、下防滑驱动油缸34、下防滑板35、下防滑支撑油缸36和下防滑压力传感器37；下提升油缸32设置在所述上防滑筒27与下防滑筒33之间，下防滑驱动油缸34设有多个，分别倾斜铰接在下防滑筒33的周向下(下防滑驱动油缸34的内端与下防滑筒33铰接，下防滑驱动油缸34的内端高于外端)；所述下防滑板35铰接在下防滑驱动油缸34的外端，下防滑压力传感器37安装在下防滑板35上。所述下防滑支撑油缸36倾斜设置，其下端与下防滑筒33铰接，其上端与下防滑驱动油缸34铰接。所述速度传感器43安装在上防滑筒27上，用于监测装置在下降过程中是否速度过快(攀爬系统因为井道壁过滑，未正常工作，导致下降失重的情况)，以便于防滑系统的工作。

所述拓展功能机构包括拓展筒38、拓展功能接盘39、拓展拉伸弹簧40、拉力传感器41，拓展筒38设置在所述下防滑筒33的下端，拓展功能接盘39的上端连接头通过拓展拉伸弹簧40设置在拓展筒38的下端内腔中；拓展拉伸弹簧40的上端通过拉力传感器41与拓展筒38连接。所述拉力传感器41用于感应拓展功能接盘39上连接的拓展功能组件工作时拉力的大小，伴随拉力的检测大小，以改变所述爬升电机25的功率。

所述控制系统包括控制器(PLC)、操控板、摄像头和无线传输模块，控制器分别与相应的各控制功能部件电连接。

一种智能化消防救援辅助系统的工作方法，包括以下步骤:

S1智能化消防救援辅助系统置于井道内，拓展油缸通过驱动拓展架外展，使拓展架外端部的爬升轮紧贴井道内壁；

S2爬升电机带动爬升轮旋转，爬升轮相对井道壁做螺旋下降动作；拓展架通过拓展套筒相对爬升主轴转动；

S3智能化消防救援辅助系统在井道内下降到指定位置后，爬升电机停止对爬升轮的驱动，拓展架外端部的爬升轮紧贴井道内壁，智能化消防救援辅助系统停止下降；

S4与爬升主轴下端的拓展功能接盘连接的拓展功能组件实施救援操作；

S5爬升电机带动爬升轮旋转，爬升轮相对井道壁做螺旋上升动作，直至抵达井口。

进一步的，在上述步骤S1中，通过拓展架外端部与爬升轮之间设置的拓展弹簧以及拓展检测压力传感器，检测爬升轮是否紧贴井道内壁，以实现拓展油缸对拓展架动态驱动。

进一步的，在上述步骤S4中，通过与拓展功能接盘连接的拉力传感器检测下方拉力大小，从而调节爬升电机的工作功率。

进一步的，在上述步骤S2中，拓展套筒设有多个，分别通过套筒电磁锁上下同轴向可拆装的套装在爬升主轴上，

当井道为等圆时，多个拓展套筒通过套筒电磁锁连接为统一整体，上下相邻的拓展套筒之间设有锁紧对接检测开关；当井道为封等圆时，多个拓展套筒之间相对分离。

进一步的，爬升主轴的上端设置平衡检测仪；当智能化消防救援辅助系统位置失衡时，通过控制系统调节相应侧对应爬升电机的运行功率。

进一步的，通过爬升主轴下端部上防滑筒周向上的上防滑驱动油缸驱动上防滑板与井道内壁斜向支撑，辅助爬升轮的升降移动；并通过上防滑板上的上防滑压力传感器检测上防滑板是否与井道内壁紧贴。

进一步的，当爬升轮无法实现升降动作情况下；上防滑筒下端与下防滑筒上端之间连接的提升油缸，带动上防滑筒和下防滑筒相对升降移动；下防滑筒周向上的下防滑驱动油缸，以及上防滑筒周向上的上防滑驱动油缸交替伸缩动作；

通过速度传感器检测智能化消防救援辅助系统是否下降过快，从而判断爬升轮在下降运行过程中，是否失去功能。

进一步的，通过在井口设置主支撑框架，并通过主支撑框架上的顶升油缸带动顶升套筒相对井口升降移动，以便于智能化消防救援辅助系统出入井口；

在智能化消防救援辅助系统从井道内进入顶升套筒内后，通过顶升套筒内的顶升接近开关，检测智能化消防救援辅助系统是否上升到位。

进一步的，当主支撑框架上的顶升截止开关，检测顶升套筒提升到上端指定位置后；主支撑框架上的顶封驱动双向电杆，带动第一顶封板和第二顶封板相对靠近，将井口上方封闭。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。