一种基于物联网的用于消防的智能型无人机 |
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| 申请号 | CN201710585575.8 | 申请日 | 2017-07-18 | 公开(公告)号 | CN107521691A | 公开(公告)日 | 2017-12-29 |
| 申请人 | 葛顺英; | 发明人 | 葛顺英; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种基于 物联网 的用于消防的智能型无人机，包括主体、设置在主体下方的 支撑 机构、设置在主体上方的消防机构和两个飞行单元，两个所述飞行单元分别设置在主体的两侧，所述主体上设有摄像头和除尘机构，该基于物联网的用于消防的智能型无人机通过除尘机构使清洁 块 来回移动清除摄像头上的烟灰，使摄像头恢复图像拍摄能 力 ，方便采集火灾现场图形进行消防灭火操作，不仅如此，通过消防机构带动消防喷头发生 角 度转动，使其对准火源进行灭火，由于转动花费时间少，因而提高了消防效率，使设备的实用性提高，在稳压 电路 中，保证了输出端稳定的 电压 输出，由于第二集成电路U2的型号为LT3086，使得 输出电压 稳定性 好、压差小且工作噪音小。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于物联网的用于消防的智能型无人机，其特征在于，包括主体（1）、设置在主体（1）下方的支撑机构（2）、设置在主体（1）上方的消防机构（4）和两个飞行单元（3），两个所述飞行单元（3）分别设置在主体（1）的两侧，所述主体（1）上设有摄像头（5）和除尘机构（6）； |
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| 说明书全文 | 一种基于物联网的用于消防的智能型无人机技术领域[0001] 本发明涉及无人机领域，特别涉及一种基于物联网的用于消防的智能型无人机。 背景技术[0002] 无人驾驶飞机，简称无人机（UAV），是一种处在迅速发展中的新概念武器装备，其 具有机动灵活、反应快速、无人飞行、操作要求低的优点。无人机通过搭载多类传感器，可 以实现影像实时传输、高危地区探测功能，是卫星遥感与传统航空遥感的有力补充。目前， 无人机的使用范围已经扩宽到军事、科研、民用三大领域，具体在电力、通信、气象、农业、海 洋、勘探、摄影、防灾减灾、农作物估产、缉毒缉私、边境巡逻、治安反恐等领域应用甚广。 [0003] 在消防领域中，通常将消防喷头设置在无人机上，通过与水管对接后，利用无人机将水管和消防喷头带至高处进行消防灭火，相比人为爬高消防，无人机消防更为快捷方便。但是现有的无人机在消防过程中，由于消防现场通常烟火浓烈，燃烧的烟灰容易吸附在无人机的摄像头上，导致无人机无法清除观察消防现场，从而进行相应的消防措施，不仅如此，无人机上的消防喷头通常方向固定，这样导致在对不同位置的火灾现场进行浇水灭火时，需要依靠无人机飞行后将消防喷头对准火源进行灭火，由于无人机移动飞行需要消耗一定的时间，因此固定的消防喷头将直接导致无人机消防效率低下，从而降低了设备的实用性，同时在无人机的工作电源内部，稳压电路运行时，工作噪声大，不仅影响了电压输出的稳定性，而且压差较大，使得稳压效果较差。 发明内容[0004] 本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种基于物联网的用于消防的智能型无人机。 [0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于物联网的用于消防的智能型无人机，包括主体、设置在主体下方的支撑机构、设置在主体上方的消防机构和两个飞行单元，两个所述飞行单元分别设置在主体的两侧，所述主体上设有摄像头和除尘机构；所述消防机构包括驱动单元、支撑杆、第一框架、消防喷头和支柱，所述驱动单元与支撑杆传动连接，所述支撑杆的顶端设置在第一框架内，所述第一框架一端与消防喷头固定连接，所述第一框架的另一端与支柱的顶端铰接，所述支柱的底端固定在主体上； 所述驱动单元包括第二电机、第二驱动轴和套管，所述第二电机与第二驱动轴传动连接，所述套管套设在第二驱动轴上，所述第二驱动轴的外周上设有外螺纹，所述套管内设有内螺纹，所述套管内的内螺纹与第二驱动轴上的外螺纹相匹配，所述套管与支撑杆的底端固定连接； 所述消防机构包括第三电机、齿轮、第二框架和清洁块，所述第三电机固定在主体上，所述第三电机与齿轮传动连接，所述齿轮的外周上设有若干主动齿，各主动齿均匀分布在齿轮的半圆周面上，所述齿轮设置在第二框架内，所述第二框架的内壁横向两侧设有若干从动齿，所述第二框架内的从动齿与齿轮上的主动齿啮合，所述清洁块固定在第二框架的一侧且靠近摄像头； 所述主体内设有稳压模块，所述稳压模块内设有稳压电路，所述稳压电路包括第一集成电路、第二集成电路、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容和第五电容，所述第一集成电路的型号为LT6650，所述第二集成电路的型号为LT3086，所述第一集成电路的输入端通过第一电容接地，所述第一集成电路的接地端接地，所述第一集成电路的输入端通过第三电容接地，所述第一集成电路的反馈端和第一集成电路的输出端均通过第二电容接地，所述第一集成电路的输出端与第二集成电路的设置端连接，所述第二集成电路的输入端与第一集成电路的输入端连接，所述第二集成电路的输出端通过第五电容接地，所述第二集成电路的接地端接地，所述第二集成电路的电流限制端通过第二电阻与第二集成电路的接地端连接，所述第二集成电路的电流限制端通过由第一电阻和第四电容组成的串联电路接地。 [0006] 作为优选，为了保证无人机平稳安全降落，所述支撑机构包括气管和两个支撑单元，所述支撑单元包括气缸、活塞和接触块，所述气缸固定在主体上，所述活塞的顶端设置在气缸内，所述活塞的底端与接触块固定连接，两个所述气缸通过气管连通，所述气管的下方设有通孔。 [0007] 作为优选，为了提高支撑机构的缓冲能力，所述气缸内设有弹簧，所述弹簧的顶端固定气缸内的底端，所述弹簧的另一端与活塞固定连接。 [0009] 作为优选，为了实现无人机的飞行功能，所述飞行单元包括连接支架、第一电机、第一驱动轴和若干叶片，所述连接支架的一端固定在主体上，所述第一电机固定在连接支架的另一端，所述叶片周向均匀分布在第一驱动轴的外周，所述第一电机通过第一驱动轴与叶片传动连接。 [0011] 作为优选，为了提高无人机的智能化程度，所述主体内设有中央控制装置，所述中央控制装置包括中央控制模块、与中央控制模块连接的电机控制模块和图形采集模块，所述第一电机、第二电机和第三电机均与电机控制模块电连接，所述摄像头与图形采集模块电连接。 [0012] 作为优选，利用梯形齿耐磨的特点，为了保证主动齿的使用寿命，所述主动齿为梯形齿。 [0013] 作为优选，为了保证清洁块的清洁能力，所述清洁块为魔术擦。 [0014] 作为优选，为了保证摄像头能够拍摄清晰的大范围的消防现场，所述摄像头为定焦广角镜头。 [0015] 本发明的有益效果是，该基于物联网的用于消防的智能型无人机通过除尘机构使清洁块来回移动清除摄像头上的烟灰，使摄像头恢复图像拍摄能力，从而方便采集火灾现场图形进行消防灭火操作，不仅如此，通过消防机构带动消防喷头发生角度转动，使其对准火源进行灭火，由于转动花费时间少，因而提高了消防效率，使设备的实用性提高，在稳压电路中，利用第二集成电路的电流限制端通过第二电阻与接地端连接，限制了电流的大小，保证了输出端稳定的电压输出，由于第二集成电路的型号为LT3086，使得该电路运行时输出电压稳定性好、压差小且工作噪音小。附图说明 [0016] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 [0017] 图1是本发明的基于物联网的用于消防的智能型无人机的结构示意图；图2是本发明的基于物联网的用于消防的智能型无人机的俯视图； 图3是本发明的基于物联网的用于消防的智能型无人机的消防机构的结构示意图； 图4是本发明的基于物联网的用于消防的智能型无人机的支撑机构的结构示意图； 图5是本发明的基于物联网的用于消防的智能型无人机的支撑机构的结构示意图； 图6是本发明的基于物联网的用于消防的智能型无人机的系统原理图； 图7是本发明的基于物联网的用于消防的智能型无人机的稳压电路的电路原理图； 图中：1.主体，2.支撑机构，3.飞行单元，4.消防机构，5.摄像头，6.除尘机构，7.连接支架，8.第一电机，9.第一驱动轴，10.叶片，11.第二电机，12.第二驱动轴，13.套管，14.支撑杆，15.第一框架，16.消防喷头，17.支柱，18.第三电机，19.齿轮，20.主动齿，21.从动齿， 22.第二框架，23.清洁块，24.活塞，25.接触块，26.气管，27.通孔，28.中央控制模块，29.电机控制模块，30.图像采集模块，31.气缸，32.弹簧，U1.第一集成电路，U2.第二集成电路，R1.第一电阻，R2.第二电阻，C1.第一电，C2.第二电容，C3.第三电容，C4.第四电容，C5.第五电容。 具体实施方式[0018] 现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。 [0019] 如图1-图7所示，一种基于物联网的用于消防的智能型无人机，包括主体1、设置在主体1下方的支撑机构2、设置在主体1上方的消防机构4和两个飞行单元3，两个所述飞行单元3分别设置在主体1的两侧，所述主体1上设有摄像头5和除尘机构6；所述消防机构4包括驱动单元、支撑杆14、第一框架15、消防喷头16和支柱17，所述驱动单元与支撑杆14传动连接，所述支撑杆14的顶端设置在第一框架15内，所述第一框架15一端与消防喷头16固定连接，所述第一框架15的另一端与支柱17的顶端铰接，所述支柱17的底端固定在主体1上； 所述驱动单元包括第二电机11、第二驱动轴12和套管13，所述第二电机11与第二驱动轴12传动连接，所述套管13套设在第二驱动轴12上，所述第二驱动轴12的外周上设有外螺纹，所述套管13内设有内螺纹，所述套管13内的内螺纹与第二驱动轴12上的外螺纹相匹配，所述套管13与支撑杆14的底端固定连接； 所述消防机构6包括第三电机18、齿轮19、第二框架22和清洁块23，所述第三电机18固定在主体2上，所述第三电机18与齿轮19传动连接，所述齿轮19的外周上设有若干主动齿 20，各主动齿20均匀分布在齿轮19的半圆周面上，所述齿轮19设置在第二框架22内，所述第二框架22的内壁横向两侧设有若干从动齿21，所述第二框架22内的从动齿21与齿轮19上的主动齿20啮合，所述清洁块18固定在第二框架22的一侧且靠近摄像头5； 所述主体1内设有稳压模块，所述稳压模块内设有稳压电路，所述稳压电路包括第一集成电路U1、第二集成电路U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5，所述第一集成电路U1的型号为LT6650，所述第二集成电路U2的型号为LT3086，所述第一集成电路U1的输入端通过第一电容C1接地，所述第一集成电路U1的接地端接地，所述第一集成电路U1的输入端通过第三电容C3接地，所述第一集成电路U1的反馈端和第一集成电路U1的输出端均通过第二电容C2接地，所述第一集成电路U1的输出端与第二集成电路U2的设置端连接，所述第二集成电路U2的输入端与第一集成电路U1的输入端连接，所述第二集成电路U2的输出端通过第五电容C5接地，所述第二集成电路U2的接地端接地，所述第二集成电路U2的电流限制端通过第二电阻R2与第二集成电路U2的接地端连接，所述第二集成电路U2的电流限制端通过由第一电阻R1和第四电容C4组成的串联电路接地。 [0020] 作为优选，为了保证无人机平稳安全降落，所述支撑机构2包括气管26和两个支撑单元，所述支撑单元包括气缸31、活塞24和接触块25，所述气缸31固定在主体1上，所述活塞24的顶端设置在气缸31内，所述活塞24的底端与接触块25固定连接，两个所述气缸31通过气管26连通，所述气管26的下方设有通孔27。 [0021] 作为优选，为了提高支撑机构2的缓冲能力，所述气缸31内设有弹簧32，所述弹簧32的顶端固定气缸31内的底端，所述弹簧32的另一端与活塞24固定连接。 [0022] 作为优选，利用长丝超轻硅酸铝防火且具有弹性的功能，为了提高支撑机构2的缓冲能力同时保证防止接触块25的防火能力，所述接触块25为长丝超轻硅酸铝块。 [0023] 作为优选，为了实现无人机的飞行功能，所述飞行单元3包括连接支架7、第一电机8、第一驱动轴9和若干叶片10，所述连接支架7的一端固定在主体1上，所述第一电机8固定在连接支架7的另一端，所述叶片10周向均匀分布在第一驱动轴9的外周，所述第一电机8通过第一驱动轴9与叶片10传动连接。 [0024] 作为优选，利用直流伺服电机驱动力强的特点，为了保证第一电机8的驱动能力，所述第一电机8为直流伺服电机。 [0025] 作为优选，为了提高无人机的智能化程度，所述主体1内设有中央控制装置，所述中央控制装置包括中央控制模块28、与中央控制模块28连接的电机控制模块29和图形采集模块30，所述第一电机8、第二电机11和第三电机18均与电机控制模块29电连接，所述摄像头5与图形采集模块30电连接。其中，中央控制模块28，用来控制系统内的各个模块智能化运行的模块，在这里，中央控制模块28不仅是PLC，还可以是单片机，从而提高了系统运行的智能化；电机控制模块29，用以控制第一电机8、第二电机11和第三电机18的运行，第一电机8运行时，能够带动叶片10转动，实现无人机的飞行能力，第二电机11带动第二驱动轴12转动，使套管13发生平移，从而使消防喷头16和框架15以支柱17为圆心转动，从而方便消防喷头16对准火源灭火；第三电机18运行，能够带动第二框架22左右平移，使清洁块23往复移动擦除摄像头5上的烟尘，使摄像头5恢复拍摄能力；图像采集模块30，主要控制摄像头5，对火灾现场进行图像采集，对图形进行分析，确定火源位置进行消防灭火。 [0026] 作为优选，利用梯形齿耐磨的特点，为了保证主动齿20的使用寿命，所述主动齿20为梯形齿。 [0027] 作为优选，为了保证清洁块23的清洁能力，所述清洁块23为魔术擦。 [0028] 作为优选，为了保证摄像头5能够拍摄清晰的大范围的消防现场，所述摄像头5为定焦广角镜头。 [0029] 在无人机飞行消防过程中，由摄像头5采集火灾现场，并通过对采集的图像进行分析后确定火源进行消防灭火操作，当火灾现场的烟灰吸附在摄像头5导致拍摄图像不清晰时，通过摄像头5一侧的除尘机构6对摄像头5的表面进行除尘处理，除尘机构6运行时，第三电机18带动齿轮19沿其中心轴线转动，使齿轮19上的主动齿20通过与第二框架22内壁上的从动齿21啮合，从而使第二框架22左右来回移动，带动清洁块23往复移动，在清洁块23往复移动过程中，擦除了清洁块23旁边的摄像头5上的烟灰，从而使摄像头5恢复了原先的图像拍摄能力，从而方便采集火灾现场图形进行消防灭火操作。该基于物联网的用于消防的智能型无人机通过除尘机构6使清洁块23来回移动清除摄像头5上的烟灰，使摄像头5恢复图像拍摄能力，从而方便采集火灾现场图形进行消防灭火操作。 [0030] 在对不同的火灾点进行灭火时，为了提高消防效率，利用消防机构4带动消防喷头16转动，将消防喷头16直接对准火灾点进行灭火，在消防机构4运行时，第二电机11带动第二驱动轴12沿第二驱动轴12的中心轴线转动，从而使套管13在第二驱动轴12的方向上发生平移，进而带动支撑杆14在第二驱动轴12方向上移动，由于第二驱动轴12的顶端设置在第一框架15内，从而使第一框架16以支柱17为圆心转动，带动消防喷头16发生角度转动，从而方便将消防喷头16对准火源进行灭火，在此过程中，由于消防喷头16转动的时间小于之前先无人机飞行到指定地点的时间，从而提高了消防效率。该基于物联网的用于消防的智能型无人机通过消防机构4带动消防喷头16发生角度转动，使其对准火源进行灭火，由于转动花费时间少，因而提高了消防效率，使设备的实用性提高。 [0031] 在稳压电路中，第二集成电路U2的型号为LT3086，这是一款多功能、低压差、低噪声的稳压器，当运行电流在2.1A以下时，其可在一个1.4V至40V的输入电源范围内运作，在 2.1A 电流条件下的压差电压通常为330mV，通过在第二集成电路U2的电流限制端接入第二电阻R2并与第二集成电路U2的接地端连接，使第二集成电路U2的输出电压设定在0.4V至 32V的范围内，输出电压容差在整个电压、负载和温度范围内保证为±2%。LT3086在采用陶瓷输出电容器 （所需的最小值为 10μF）时保持稳定。LT3086的可编程电缆压降补偿可消除由至负载的阻性连接所引起的输出电压误差。不仅如此，在第二集成电路U2的电流限制端接入由第一电阻R1和第四电容C4组成的串联电路以提供较高的负载电流和散热量，使该电路无需使用外部镇流电阻器。该电路运行时，由于第二集成电路U2的电流限制端通过第二电阻R2与第二集成电路U2的接地端连接，从而限制了电流的大小，以此保证了第二集成电路U2的输出端稳定的电压输出，由于第二集成电路U2的型号为LT3086，使得该电路运行时压差低且工作噪音小。 [0032] 与现有技术相比，该基于物联网的用于消防的智能型无人机通过除尘机构6使清洁块23来回移动清除摄像头5上的烟灰，使摄像头5恢复图像拍摄能力，从而方便采集火灾现场图形进行消防灭火操作，不仅如此，通过消防机构4带动消防喷头16发生角度转动，使其对准火源进行灭火，由于转动花费时间少，因而提高了消防效率，使设备的实用性提高，在稳压电路中，利用第二集成电路U2的电流限制端通过第二电阻R2与接地端连接，限制了电流的大小，保证了输出端稳定的电压输出，由于第二集成电路U2的型号为LT3086，使得该电路运行时输出电压稳定性好、压差小且工作噪音小。 |
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