一种复杂空间内无人机集群协作接力灭火系统

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种复杂空间内无人机集群协作接力灭火系统。

背景技术

随着经济的发展，高层建筑逐渐增多，发生火情也更加难以控制，严重威胁了人们的生命和财产安全。目前的高层灭火主要由消防员架设消防云梯进行灭火，但普通消防云梯仅能达到几十米，受限于作业高度和作业空间，难以对复杂高楼火情起到有效的控制和扑灭作用，而且一台消防云梯车往往需要几百万元。

世界各国为扑灭高楼火灾而开发出了多种无人机灭火的方案，其中一种是由无人机携带灭火材料进行高层灭火，受限于无人机载荷和电池容量，无法一次性携带足够的灭火材料进行灭火，灭火范围十分有限，且工作时间有限，无人机不得不进行多次起降携带新的灭火材料进行灭火，不但浪费时间而且扑灭的火也可能在这期间复燃。

另外一种是单台无人机拉拽水带进行灭火，同样有工作时间有限需要重复起降的问题，有无人机负载有限导致拖拽的水带尺寸过小导致灭火效果差的问题，有水带通水重力大导致飞行高度低的问题，且无人机拉拽水带跨越复杂空间时水带受障碍物牵绊而弯折打结，导致灭火剂输送中断、水带不能继续拖动。

现有的无人机灭火发明存在诸多缺陷，例如：申请号为CN209956230U的专利中，其水带与无人机的中心位置固定，导致无人机仅能沿竖直方向移动、无法在水平面上移动，无法使水带变成曲线跨过障碍灭火；每台无人机都喷水导致水量需求很大、水带尺寸很大，导致需要尺寸很大、数量很多的无人机；当局部发生爆燃危险情况时，中间无人机由于跟水带固定而无法及时撤离导致易烧毁，当中间某无人机发生故障也无法脱离水带反而成了累赘。

申请号为CN106983978A的专利中，无人机停靠在消防车顶，日晒雨淋容易损坏，并且停靠面积有限搭载不了很多无人机；喷洒平台无人机与喷枪固定，造成喷枪只能定向喷射，或只能通过无人机调整姿态带动喷枪进行小范围转动，且固定方向的喷枪后坐力容易使喷洒平台倾斜失稳难以控制，其还搭载有辅助泵送装置无疑加重了负载导致无人机尺寸增大；其管路可在辅助平台中自由移动，当管道倾斜时受重力作用管道会下滑，导致辅助平台难以承载管道；并且随着作业距离的变化，需要反复安装或拆卸距离卷筒近的辅助平台无人机，导致管道未能及时伸长或收回，又消耗了大量时间且易损坏连接机构；其每台无人机有一个遥控器控制，不但需要大量遥控人员，且各遥控员很难一起遥控各无人机保持距离；其各无人机没有自喷淋防护，容易被上窜的大火烧毁。

高楼灭火仍然是世界性难题，现有的无人机灭火概念存在诸多问题，使得其难以应用于实际火场救援，因此为了解决这一问题，设计一种复杂空间内无人机集群协作接力灭火系统是非常有必要的。

发明内容

本发明要解决现有技术中的高楼灭火难题，现有的无人机灭火概念也存在诸多问题，使得其难以应用于实际火场救援技术问题，提供一种复杂空间内无人机集群协作接力灭火系统。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种复杂空间内无人机集群协作接力灭火系统，包括：

侦察无人机，所述侦察无人机用于对火场侦察，并对火场进行三维地图构建；

破窗无人机，所述破窗无人机用于进行破窗；

水带，所述水带用于输送和喷洒灭火剂；

灭火无人机集群，所述灭火无人机集群用于夹持水带进行灭火；

总控台，所述总控台用于规划水带和灭火无人机集群的运动路径以及悬停位置坐标，并指挥控制替换侦察无人机、破窗无人机和灭火无人机集群中动力即将耗尽的无人机。

优选的，所述侦察无人机上搭载有深度相机、红外摄像头、雷达、GPS/北斗定位模块和图像传输模块，用于火场侦察、火源定位和火场三维地图构建。

优选的，所述破窗无人机上搭载有破窗装置和有用于观察的视觉摄像机。

优选的，所述水带为防火耐高温的消防水带，水带节环等间距设置在水带上，所述水带节环为环状结构，且所述水带节环外径比水带外径大，所述水带节环为可拆卸对接设计，所述前后两端的水带可在水带节环处对接或分开，水带节环周向上均匀设置多个小通孔，所述水带上设有喷枪，所述喷枪一前一后设置有两个所述水带节环；

所述水带节环附近的夹持段的水带采用的是防火硬水管，所述防火硬水管关于水带节环对称；

所述水带节环上设置有GPS/北斗定位模块，所述水带节环上涂有鲜明的特殊标识颜色。

优选的，所述灭火无人机集群包括领头无人机和子无人机，所述领头无人机用于夹持喷枪和控制喷枪的喷射方向，子无人机用于夹持水带和改变水带的空间布设形态；

所述领头无人机分上领头无人机和下领头无人机；

所述上领头无人机包括：

机身和夹持装置；

所述夹持装置包括：转台、竖直支架、电推杆、电机齿轮、第一齿轮、第二齿轮、传动轴、驱动电机、电机轴、水平支架、剪刀式夹爪，夹持装置安装在机身的下方；

所述转台位于机身正下方，其顶部与机身固定，所述转台内设置有转台电机，通过所述转台电机驱动转台顶部和底部相对转动，通过所述转台的旋转控制竖直支架在水平方向上转动；所述竖直支架位于转台下方并与转台底部连接固定；所述水平支架位于竖直支架下方并与竖直支架底端铰接；所述电推杆上端与竖直支架铰接，所述电推杆下端与水平支架铰接，通过所述电推杆的伸缩控制水平支架绕竖直支架的下端铰接点在竖直方向上转动；

所述驱动电机设置在水平支架上，所述驱动电机的输出轴上设有电机轴，且所述电机轴与驱动电机输出轴固定连接，所述电机轴的另一端与设置在水平支架前侧的电机齿轮固连，所述水平支架前后两侧分别设置两个相同的第一齿轮，两个所述第一齿轮通过一根传动轴相固连，两个所述第一齿轮分别与其中一个剪刀式夹爪的一端焊接固定；所述水平支架前后两侧分别设置两个相同的第二齿轮，两个所述第二齿轮通过另一根传动轴相固连，两个所述第二齿轮同样地分别与另一个剪刀式夹爪的一端焊接固定，在水平支架前侧电机齿轮与第一齿轮啮合，第一齿轮与第二齿轮啮合，在水平支架后侧第一齿轮与第二齿轮啮合；所述驱动电机通过电机轴带动电机齿轮旋转，所述电机齿轮带动第一齿轮转动，所述第一齿轮带动第二齿轮相对转动，进而控制两个剪刀式夹爪实现开合；

所述下领头无人机的机身和夹持装置结构与上领头无人机的相同，与上领头无人机不同的是，下领头无人机的夹持装置颠倒后安装在其机身的上方，即在机身的上方对喷枪进行夹持。

优选的，所述子无人机的机身下方也设置有夹持装置，与所述上领头无人机不同的是，所述子无人机的夹持装置未设置有电推杆和转台，且竖直支架顶端与机身铰接，所述夹持装置其它结构和上领头无人机的相同；通过所述竖直支架上下两端的两个铰接的转动副，所述水平支架能在竖直平面上自由转动，在对倾斜的水带夹持过程中，所述夹持装置落下时水平支架根据水带倾角被动地自适应转动，从而使机身始终保持水平。

优选的，所述灭火无人机集群夹持水带节环位于剪刀式夹爪前后两端夹合部位之内；

所述水带节环周向上的小通孔，在灭火过程中通过小通孔喷出部分灭火剂对灭火无人机集群进行自喷淋冷却防护；

所述喷枪上的两个所述水带节环用于领头无人机夹持时进行限位；

所述防火硬水管长度大于剪刀式夹爪前后两端夹合部位距离。

优选的，所述侦察无人机、破窗无人机、灭火无人机集群都搭载有GPS/北斗定位模块和避障传感器；

所述侦察无人机、破窗无人机、灭火无人机集群均采用快速换装式动力源；

所述侦察无人机实时检测自身动力（电量/油量）剩余，在动力快要耗尽之前与新的侦察无人机进行接替；

所述破窗无人机实时检测自身动力（电量/油量）剩余，在动力快要耗尽之前派与新的破窗无人机前往接替；

所述领头无人机和子无人机实时检测自身动力（电量/油量）剩余，在动力快要耗尽之前派与新的领头无人机和子无人机前往接替；

所述灭火无人机集群搭载有视觉摄像机。

另外，利用所述侦察无人机、所述破窗无人机、所述灭火无人机集群通过所述总控台规划所述水带进行灭火的方式包括：

S1：遥控所述侦察无人机侦察火情、定位着火点、构建三维地图，即遥控侦察无人机飞往火场上空，通过所述GPS/北斗定位模块实时获取侦察无人机的高精定位坐标，对所述侦察无人机进行标定，以所述侦察无人机为原点建立相对三维坐标系o-xyz，通过所述红外摄像头识别和感知火源燃烧范围、蔓延速度、燃烧趋势，通过所述深度相机、雷达获取火场物体和火源上的特征点云相对于侦察无人机的方位和距离，由视觉算法计算得出相对于侦察无人机的相对坐标，再由坐标转换算法计算得出特征点云在地面绝对坐标系O-XYZ上的绝对坐标，实现对火场物体和火源定位，配合图像成像构建火场三维地图，侦察无人机向总控台实时传输侦察无人机高精定位坐标、火源定位坐标、火场图像视频、火场三维地图，在灭火过程中进行全程监控；

S2:需要时遥控所述破窗无人机对建筑的窗户玻璃进行破碎，即所述侦察无人机根据灭火顺序方案侦察各个着火点是否有窗户玻璃阻挡，如有窗户玻璃阻挡，则所述破窗无人机在所述灭火无人机集群之前飞往进行破窗，并按灭火顺序方案对其它着火点窗户玻璃依次进行破除；

S3:所述总控台规划水带和灭火无人机运动路径和悬停位置坐标、规划灭火顺序方案，总控台配合消防员计算、指挥无人机集群执行救援任务，根据所述侦察无人机回传的数据对火情变化进行分析判断，分析着火点数量、燃烧范围、蔓延速度、火势大小、燃烧趋势，并由总控台根据火势状况决定派出无人机集群内无人机的数量和决定水带的尺寸；

总控台对灭火顺序方案的规划策略为：当有多个着火点时，总控台在灭火无人机集群出发灭火前选定其中火势最大的某个着火点作为第一灭火点，根据周围着火点与当前灭火点距离关系和着火点环境对火势蔓延影响的紧急程度对着火点进行编号：根据周围着火点与当前灭火点距离由近到远分为若干梯度半径分别为R1、R2、R3……的圆域，距离当前灭火点距离最近的R1圆域范围内的着火点优先级最高，在R1内紧急程度最高的着火点优先级最高，例如R1内某着火点附近存在易燃易爆品时将此着火点优先级设为最高

S4:在地面上的灭火无人机集群夹持好水带，总控台控制开启灭火剂输送泵；

S5:灭火无人机集群夹持水带按规定路径自主飞向着火点；

S6:各灭火无人机到达着火点附近,按照预设悬停位置坐标进行悬停；

S7:领头无人机控制转台和电推杆使喷枪对准着火点灭火；

在灭火过程中，总控台根据火场变化情况实时更新灭火顺序方案，根据灭火顺序方案和灭火无人机集群所处火场三维地图中的空间位置，规划出水带对应不同着火点灭火顺序的空间布设形态和稳定空间位置，在水带拐弯处和关键位置布置一架子无人机夹持水带悬停作为夹持节点，其它夹持节点等间距设置，接着得出每个水带节环将处在的稳定坐标，进而规划水带在三维空间的曲线形状变化路径，从而得知需要移动的灭火无人机和对应的空间变化路径，并对需要移动的灭火无人机发出信号指挥其按指定的规划路径移动前往下一个着火点灭；

S8:该着火点的火被扑灭后，灭火无人机集群前往下一着火点继续灭火；

S9:各无人机在动力快耗尽时，总控台派出新无人机替换；

其中的灭火无人机一般交接过程为：各作业中的灭火无人机实时检测自身动力（电量/油量）剩余量，当剩余动力低于设定的阈值时向总控台发送请求替换的信号和自己的位置坐标，总控台规划新的灭火无人机集群飞行路径，派出新灭火无人机集群飞往需要替换的旧灭火无人机集群最近的水带节环上方，首先识别水带走向和水带节环的特殊标记颜色，接着在水平面上移动保证水带节环处在机身正下方中间位置，然后在水平面上转动使水平支架与水带走向平行，控制夹持装置张开剪刀式夹爪，随后下降至夹持装置能够稳定夹持水带为止，驱动电机带动剪刀式夹爪闭合夹紧水带，最后旧灭火无人机集群松开夹持装置返回地面。

上领头无人机动力将耗尽作为旧的灭火无人机时，与灭火无人机一般交接过程不同的是，派出的下领头无人机作为新灭火无人机从喷枪下方对喷枪进行夹持，其它过程与灭火无人机一般交接过程相同；

S10:侦察无人机侦测到火源被扑灭后请求总控台关闭水带停供灭火剂；

S11:总控台规划出水带和各灭火无人机的撤退路径；

S12:灭火无人机自主飞回，对侦察无人机、破窗无人机遥控飞回。

本发明具有以下的有益效果：

利用侦察无人机进行火场侦察和火场三维地图构建，实现了火场感知为救援方案开展提供了可靠前提；利用破窗无人机进行破窗，开辟了前进通道，为灭火无人机深入楼宇或其它复杂空间内部灭火提供了可能；利用总控台对灭火无人机集群进行运动路径规划和运动指挥，为灭火无人机集群的自主运动指引了方向；利用领头无人机上的旋转平台和电推杆，实现了喷枪对灭火剂喷射方向的灵活控制、快速对准灭火，并且通过调节喷射方向使喷枪后坐力与领头无人机自身重力、旋翼产生的升力相平衡，进而实现了使喷洒平台保持平稳；利用灭火无人机上剪刀式夹持装置，实现了水带的快速夹持和分离，配合子无人机上可自由转动的水平夹持架，无论水带处于何空间状态，都保证了子无人机的机身时刻处于水平状态；利用水带/喷枪上的水带节环，不仅实现了通过灭火无人机对水带限位防止水带滑动，还实现了对灭火无人机进行自喷淋防护；利用快速换装式动力源和利用消防云梯顶部平台作为出发点，减少了需配备的灭火无人机数量，降低了成本、提高了救援效率；利用灭火无人机集群夹持水带协同工作，使水带能灵活地跨越绕过复杂障碍物对障碍物后方进行灭火、进入高楼和复杂空间内灭火，也使水带末端喷枪到达了更高的高度进行灭火、水带管径亦更大水量更多，实现了大范围、高效灭火；利用无人机接力的方法，避免了灭火无人机集群和水带反复降落起飞，实现了持续不间断灭火。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的无人机集群绕过空间障碍对高楼灭火示意图；

图2为本发明的无人机集群进入复杂空间内部灭火示意图；

图3为本发明的无人机集群灭火流程框图；

图4为本发明的在复杂空间灭火时部分无人机进行替换接力示意图；

图5为本发明的集群整体变换位置a→b改变水带空间布设形态示意图；

图6为本发明的侦察无人机执行任务程序框图；

图7为本发明的破窗无人机执行任务程序框图；

图8为本发明的灭火顺序方案规划图；

图9为本发明的总控台执行灭火顺序规划和灭火无人机路径规划任务程序框图；

图10为本发明的领头无人机夹持喷枪灭火时侧向结构视图；

图11为本发明的图10中D区域局部放大视图；

图12为本发明的领头无人机隐藏机身后张开夹爪的结构视图；

图13为本发明的领头无人机夹持喷枪灭火时后侧结构视图；

图14为本发明的下领头无人机替换上领头无人机示意图；

图15为本发明的领头无人机执行任务程序框图；

图16为本发明的子无人机夹持水平的水带时侧向仰视图；

图17为本发明的子无人机隐藏机身后闭合剪刀式夹爪的结构视图；

图18为本发明的子无人机夹持倾斜的水带时保持机身水平侧向视图；

图19为本发明的新子无人机替换动力快耗尽的旧子无人机示意图；

图20为本发明的子无人机执行任务程序框图；

图21为本发明的灭火无人机一般交接过程程序框图。

图中的附图标记表示为：

1、侦察无人机；2、破窗无人机；3、水带；31、水带节环；32、喷枪；33、防火硬水管；4、领头无人机；41、转台；42、竖直支架；43、电推杆；441、电机齿轮；442、第一齿轮；443、第二齿轮；45、传动轴；46、驱动电机；47、电机轴；48、水平支架；49、剪刀式夹爪；5、子无人机。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本发明保护的范围；需要说明的是，本申请中为了便于描述，以当前视图中“左侧”为“第一端”，“右侧”为“第二端”，“上侧”为“第一端”，“下侧”为“第二端”，如此描述的目的在于清楚的表达该技术方案，不应当理解为对本申请技术方案的不当限定。

请参照图1至图21所示，本发明的一种复杂空间内无人机集群协作接力灭火系统包括：侦察无人机1、破窗无人机2、灭火无人机集群、总控台和带有水带节环31的水带3。首先遥控搭载有深度相机和雷达的侦察无人机1进行火场侦察和三维地图构建，接着遥控破窗无人机2进行破窗，然后总控台规划出水带3和灭火无人机的运动路径和悬停位置坐标，灭火无人机集群夹持水带3绕过复杂空间到达火源附近，最后悬停在悬停位置坐标点喷射灭火剂灭火，工作中的无人机在耗尽动力前由总控台派出新的无人机进行替换。

请参照图3所示，作为优选，所述无人机集群灭火流程如下，

S1：遥控侦查无人机1侦察火情、定位着火点、构建三维地图，即遥控侦察无人机1飞往火场上空，通过GPS/北斗定位模块实时获取侦察无人机1的高精定位坐标，对侦察无人机1进行标定，以侦察无人机1为原点建立相对三维坐标系o-xyz，通过红外摄像头识别和感知火源燃烧范围、蔓延速度、燃烧趋势，通过深度相机、雷达获取火场物体和火源上的特征点云相对于侦察无人机1的方位和距离，由视觉算法计算得出相对于侦察无人机1的相对坐标，再由坐标转换算法计算得出特征点云在地面绝对坐标系O-XYZ上的绝对坐标，实现对火场物体和火源定位，配合图像成像构建火场三维地图，侦察无人机1向总控台实时传输侦察无人机1高精定位坐标、火源定位坐标、火场图像视频、火场三维地图，在灭火过程中进行全程监控；

S2:需要时遥控破窗无人机2对建筑的窗户玻璃进行破碎，即侦察无人机1根据灭火顺序方案侦察各个着火点是否有窗户玻璃阻挡，如有窗户玻璃阻挡，则破窗无人机2在灭火无人机集群之前飞往进行破窗，并按灭火顺序方案对其它着火点窗户玻璃依次进行破除；

S3:总控台规划水带3和灭火无人机运动路径和悬停位置坐标、规划灭火顺序方案，总控台配合消防员计算、指挥无人机集群执行救援任务，根据侦察无人机1回传的数据对火情变化进行分析判断，分析着火点数量、燃烧范围、蔓延速度、火势大小、燃烧趋势，并由总控台根据火势状况决定派出无人机集群内无人机的数量和决定水带3的尺寸；

总控台对灭火顺序方案的规划策略为：当有多个着火点时，总控台在灭火无人机集群出发灭火前选定其中火势最大的某个着火点作为第一灭火点，根据周围着火点与当前灭火点距离关系和着火点环境对火势蔓延影响的紧急程度对着火点进行编号：根据周围着火点与当前灭火点距离由近到远分为若干梯度半径分别为R1、R2、R3……的圆域，距离当前灭火点距离最近的R1圆域范围内的着火点优先级最高，在R1内紧急程度最高的着火点优先级最高，例如R1内某着火点附近存在易燃易爆品时将此着火点优先级设为最高

S4:在地面上的灭火无人机集群夹持好水带3，总控台控制开启灭火剂输送泵；

S5:灭火无人机集群夹持水带3按规定路径自主飞向着火点；

S6:各灭火无人机到达着火点附近,按照预设悬停位置坐标进行悬停；

S7:领头无人机4控制转台41和电推杆43使喷枪32对准着火点灭火；

在灭火过程中，总控台根据火场变化情况实时更新灭火顺序方案，根据灭火顺序方案和灭火无人机集群所处火场三维地图中的空间位置，规划出水带3对应不同着火点灭火顺序的空间布设形态和稳定空间位置，在水带3拐弯处和关键位置布置一架子无人机5夹持水带3悬停作为夹持节点，其它夹持节点等间距设置，接着得出每个水带节环31将处在的稳定坐标，进而规划水带3在三维空间的曲线形状变化路径，从而得知需要移动的灭火无人机和对应的空间变化路径，并对需要移动的灭火无人机发出信号指挥其按指定的规划路径移动前往下一个着火点灭；

S8:该着火点的火被扑灭后，灭火无人机集群前往下一着火点继续灭火；

S9:各无人机在动力快耗尽时，总控台派出新无人机替换；

其中的灭火无人机一般交接过程为：各作业中的灭火无人机实时检测自身动力电量/油量剩余量，当剩余动力低于设定的阈值时向总控台发送请求替换的信号和自己的位置坐标，总控台规划新的灭火无人机集群飞行路径，派出新灭火无人机集群飞往需要替换的旧灭火无人机集群最近的水带节环31上方，首先识别水带3走向和水带节环31的特殊标记颜色，接着在水平面上移动保证水带节环31处在机身正下方中间位置，然后在水平面上转动使水平支架48与水带3走向平行，控制夹持装置张开剪刀式夹爪49，随后下降至夹持装置能够稳定夹持水带3为止，驱动电机46带动剪刀式夹爪49闭合夹紧水带3，最后旧灭火无人机集群松开夹持装置返回地面。

上领头无人机4001动力将耗尽作为旧的灭火无人机时，与灭火无人机一般交接过程不同的是，派出的下领头无人机4作为新灭火无人机从喷枪32下方对喷枪32进行夹持，其它过程与灭火无人机一般交接过程相同;

S10:侦察无人机1侦测到火源被扑灭后请求总控台关闭水带3停供灭火剂；

S11:总控台规划出水带3和各灭火无人机的撤退路径；

S12:灭火无人机自主飞回，对侦察无人机1、破窗无人机2遥控飞回。

作为优选，所述侦察无人机1搭载有深度相机、红外摄像头、雷达、GPS/北斗定位模块和图像传输模块，用于火场侦察、火源定位和火场三维地图构建。

请参照图6所示,进一步地，任务开始后，遥控侦察无人机1飞往火场上空，通过GPS/北斗定位模块实时获取侦察无人机1的高精定位坐标，对侦察无人机1进行标定，以侦察无人机1为原点建立相对三维坐标系o-xyz，通过红外摄像头识别和感知火源燃烧范围、蔓延速度、燃烧趋势，通过深度相机、雷达获取火场物体和火源上的特征点云相对于侦察无人机1的方位和距离，由视觉算法计算得出相对于侦察无人机1的相对坐标，再由坐标转换算法计算得出特征点云在地面绝对坐标系O-XYZ上的绝对坐标，实现对火场物体和火源定位，配合图像成像构建火场三维地图。

进一步地，侦察无人机1向总控台实时传输侦察无人机1高精定位坐标、火源定位坐标、火场图像视频、火场三维地图，在灭火过程中进行全程监控。

进一步地，作业中的侦察无人机1实时检测自身动力（电量/油量）剩余，在动力快要耗尽之前派出满动力的新的侦察无人机1前往接替。

请参照图7所示，作为优选，所述破窗无人机2搭载有破窗装置用于对建筑物窗户玻璃进行破除，破窗无人机2搭载有用于观察的视觉摄像机，侦察无人机1根据灭火顺序方案侦察各个着火点是否有窗户玻璃阻挡，如有窗户玻璃阻挡，则遥控破窗无人机2在灭火无人机集群之前飞往进行破窗，并按灭火顺序方案对其它着火点窗户玻璃依次进行破除。

进一步地，作业中的破窗无人机2实时检测自身动力（电量/油量）剩余，在动力快要耗尽之前派出满动力的新的破窗无人机2前往接替。

作为优选，所述总控台用于配合消防员计算、指挥无人机集群执行救援任务，根据侦察无人机1回传的数据对火情变化进行分析判断，分析着火点数量、燃烧范围、蔓延速度、火势大小、燃烧趋势，并由总控台根据火势状况决定派出的各无人机数量和决定水带3的尺寸。

请参照图8所示，进一步地，总控台对灭火顺序方案的规划策略为：当有多个着火点时，总控台在灭火无人机集群出发灭火前选定其中火势最大的某个着火点作为第一灭火点，根据周围着火点与当前灭火点距离关系和着火点环境对火势蔓延影响的紧急程度对着火点进行编号：根据周围着火点与当前灭火点距离由近到远分为若干梯度半径分别为R1、R2、R3……的圆域，距离当前灭火点距离最近的R1圆域范围内的着火点优先级最高，在R1内紧急程度最高的着火点优先级最高，例如R1内某着火点附近存在易燃易爆品时将此着火点优先级设为最高

请参照图5、图9所示，进一步地，在灭火过程中，总控台根据火场变化情况实时更新灭火顺序方案，根据灭火顺序方案和灭火无人机集群所处火场三维地图中的空间位置，规划出水带3对应不同着火点灭火顺序的空间布设形态和稳定空间位置，在水带3拐弯处和关键位置布置一架子无人机5夹持水带3悬停作为夹持节点以引导水带3平顺地拐弯，其它夹持节点等间距设置，接着得出每个水带节环31将处在的稳定坐标，进而规划水带3在三维空间的曲线形状变化路径，从而得知需要移动的灭火无人机和对应的空间变化路径，并对需要移动的灭火无人机发出信号指挥其按指定的规划路径移动前往下一个着火点灭火。

请参照图10至图19所示，作为优选，所述水带3为防火耐高温的消防水带3，水带3上等间距设置有水带节环31，水带节环31为环状结构且外径比水带3外径大，灭火无人机夹持时水带节环31位于剪刀式夹爪49前后两端夹合部位之内，用于对灭火无人机夹持位置进行限位，防止水带3在夹持部位随便窜动失去夹持效果；水带节环31为可拆卸对接设计，前后两端水带3可在水带节环31处对接或分开，以根据不同高度和作业距离灵活地延长或缩短水带3总长度；水带节环31周向上均匀设置有小的通孔，在灭火过程中通过通孔喷出部分灭火剂对灭火无人机进行自喷淋冷却防护，水带3与喷枪32相连接，所述喷枪32也一前一后设置有用于领头无人机4夹持限位的两个水带节环31。

进一步地，为防止水带3的夹持部位被挤压而产生弯折，水带节环31附近的夹持段的水带3采用的是防火硬水管33，防火硬水管33关于水带节环31对称，且防火硬水管33长度比剪刀式夹爪49前后两端夹合部位距离要大，以保证剪刀式夹爪49始终处在防火硬水管33之内，夹持装置夹持在防火硬水管33上，实现了让水带3在夹持段平顺过度，避免了剪刀式夹爪49前后两端夹合部位集中受力导致水带3弯曲打折不通水问题。

进一步地，水带节环31上设置有GPS/北斗定位模块，用于确定水带3的空间布设形态和位置，也用于灭火无人机对水带节环31粗略定位；水带节环31上涂有鲜明的特殊标识颜色，用于灭火无人机识别、精确定位和对准水带节环31，方便快速夹持。

请参照图1至图5所示，作为优选，所述灭火无人机集群包括领头无人机4和子无人机5，其中，领头无人机4用于夹持喷枪32和控制喷枪32的喷射方向，子无人机5用于夹持水带3和改变水带3的空间布设形态。

请参照图10至图15所示，进一步地，所述领头无人机4分上领头无人机4001和下领头无人机4002，其中，上领头无人机4001包括机身和夹持装置，其中夹持装置包括：转台、竖直支架42、电推杆43、电机齿轮441、第一齿轮442、第二齿轮443、传动轴45、驱动电机46、电机轴47、水平支架48、剪刀式夹爪49，夹持装置安装在机身的下方。

将领头无人机4分为上领头无人机4001和下领头无人机4002的好处在于，减小了喷枪32上两水带节环31的距离，喷枪32长度一定的情况下保证两台领头无人机4交接时能够同时夹持，避免了两台领头无人机4处在同一侧因距离过近导致两台领头无人机4发生碰撞。

进一步地，转台位于机身正下方，其顶部与机身固定，转台内设置有转台电机，通过转台电机驱动转台顶部和底部相对转动，通过转台的旋转控制竖直支架42在水平方向上转动，从而带动喷枪32在水平面上转动，进而在水平方向上控制灭火剂的喷射方向；竖直支架42位于转台下方并与转台底部连接固定；水平支架48位于竖直支架42下方并与竖直支架42底端铰接；电推杆43上端与竖直支架42铰接，下端与水平支架48铰接，通过电推杆43的伸缩控制水平支架48绕竖直支架42的下端铰接点在竖直方向上转动，从而带动喷枪32在竖直平面上转动，进而在竖直方向上控制灭火剂的喷射方向，最终实现在三维空间内可任意改变喷枪32的喷射方向，使喷射的灭火剂始终对准着火点。

进一步地，驱动电机46设置在水平支架48上，电机轴47一端与电机的输出轴固连，另一端与设置在水平支架48前侧的电机齿轮441固连，水平支架48前后两侧分别设置两个相同的第一齿轮442，两个第一齿轮442通过一根传动轴45相固连，两个第一齿轮442分别与其中一个剪刀式夹爪49的一端焊接固定；水平支架48前后两侧分别设置两个相同的第二齿轮443，两个第二齿轮443通过另一根传动轴45相固连，两个第二齿轮443同样地分别与另一个剪刀式夹爪49的一端焊接固定；在水平支架48前侧电机齿轮441与第一齿轮442啮合、第一齿轮442与第二齿轮443啮合，在水平支架48后侧第一齿轮442与第二齿轮443啮合；故驱动电机46通过电机轴47带动电机齿轮441旋转，电机齿轮441带动第一齿轮442转动，第一齿轮442带动第二齿轮443相对转动，进而控制两个剪刀式夹爪49实现开合，从而实现对喷枪32的夹持和松脱。

请参照图14所示，进一步地，所述下领头无人机4002的机身和夹持装置结构与上领头无人机4001的相同，与上领头无人机4001不同的是，下领头无人机4002的夹持装置颠倒后安装在其机身的上方，即在机身的上方对喷枪32进行夹持。

请参照图16至图20所示，作为优选，所述子无人机5的机身下方也设置有夹持装置，与上领头无人机4001不同的是，子无人机5的夹持装置未设置有电推杆43和转台，且竖直支架42顶端与机身铰接，夹持装置其它结构和上领头无人机4001的相同；通过竖直支架42上下两端的两个铰接的转动副，水平支架48能在竖直平面上自由转动，受重力作用夹持装置保持竖直状态，在对倾斜的水带3夹持过程中，夹持装置落下时水平支架48根据水带3倾角被动地自适应转动，使剪刀式夹爪49前后两端都能夹住水带3，在灭火无人机集群夹持水带3转移到下一个着火点过程中水带3倾角不断出现大幅度改变，水平支架48会跟着水带3倾角变化自适应转动，从而使机身始终保持水平，提高了无人机飞行稳定性，并且使剪刀式夹爪49前后两端夹合部位的作用力相同，一定程度上避免了剪刀式夹爪49前后两端受水带3作用力不同导致无人机飞行不平衡问题。

进一步地，对于所有灭火无人机，剪刀式夹爪49张开时左右方向具有很宽的张开距离，夹持过程中，夹持装置与喷枪32/水带3之间在左右方向上容许有很大的错位；由于只要保证夹持后水带节环31处在剪刀式夹爪49前后两端夹合部位之间即可，因此夹持过程中，夹持装置与水带节环31之间在前后方向上容许有很大的错位，使夹持装置更容易、更快速、更准确夹持，提高了灭火无人机接替的效率。

作为优选，所述侦察无人机1、破窗无人机2、灭火无人机每台都搭载有GPS/北斗定位模块和避障传感器，对各无人机实时进行高精定位，以获取各无人机实时位置，通过避障传感器测距从而规避障碍物防止碰撞。

请参照图20所示，进一步地，在灭火无人机集群夹持水带3转移到下一个着火点过程中和灭火过程中，通过实时获取每台灭火无人机的空间定位坐标和避障传感器的应用，实时检测各灭火无人机间距是否超出设定的安全范围，如超出范围则调整子无人机5位姿改变间距到安全范围，防止两灭火无人机间距过近而发生碰撞，防止间距过近导致两者之间的水带3局部弯折让灭火剂输送中断，也防止两灭火无人机间距过远导致两者之间的水带3被过分拉扯让两灭火无人机失控。

进一步地，侦察无人机1、破窗无人机2、灭火无人机均采用快速换装式动力源，在旧无人机被替换后可快速拆卸并换装上新动力源，重新作为新无人机随时待命再次起飞执行任务，以此减少需配备的灭火无人机数量，降低了成本、减小了系统复杂度、提高了救援效率。

进一步地，所有灭火无人机均搭载有视觉摄像机，其中，领头无人机4的视觉摄像机主要用于观察当前灭火点的火势并对火源精确定位，以规划喷枪32喷射路径，从而得出转台和电推杆43的运动指令，此外该视觉摄像机也用于交接喷枪32时新领头无人机4识别和定位水带节环31上的特殊标识颜色，方便快速夹持；子无人机5的视觉摄像机则主要用于识别和定位水带节环31上的特殊标识颜色，也用于观察周围环境。

请参照图4、图14、图19、图21所示，作为优选，所述灭火无人机一般交接过程为：各作业中的灭火无人机实时检测自身动力（电量/油量）剩余量，当剩余动力低于设定的阈值时向总控台发送请求替换的信号和自己的位置坐标，总控台规划新的灭火无人机飞行路径，派出新灭火无人机飞往需要替换的旧灭火无人机最近的水带节环31上方，首先识别水带3走向和水带节环31的特殊标记颜色，接着在水平面上移动保证水带节环31处在机身正下方中间位置，然后在水平面上转动使水平支架48与水带3走向平行，控制夹持装置张开剪刀式夹爪49，随后下降至夹持装置能够稳定夹持水带3为止，驱动电机46带动剪刀式夹爪49闭合夹紧水带3，最后旧灭火无人机松开夹持装置返回地面。

请参照图14所示，进一步地，上领头无人机4001动力将耗尽作为旧的灭火无人机时，与灭火无人机一般交接过程不同的是，派出的下领头无人机4002作为新灭火无人机从喷枪32下方对喷枪32进行夹持，其它过程与灭火无人机一般交接过程相同。

请参照图1、图2所示，进一步地，通过多台灭火无人机多点夹持、协作接力，使水带3绕过复杂障碍物，保证水带3在复杂空间内平顺通水，防止水带3相堆叠、缠绕以致灭火剂输送中断；由多台灭火无人机一起分担水带3重量，使水带3能达到的高度大大提升，能负载的水带3尺寸也大大增加，管径的增加进而使灭火剂的流量增加，大大提高了灭火范围和效率。

进一步地，当发生火灾的高楼过高时，条件允许情况下结合消防云梯，先将水带3从地面连接到消防云梯顶部平台，利用消防云梯顶部平台作为灭火无人机出发平台和水带3起始平台，缩短水带3悬空长度，使水带3末端喷枪32能提高到更高的高度，也能减少所需要的灭火无人机数量。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。