电缆沟及高空喷射多功能灭火机器人的制作方法

本发明涉及消防领域，具体涉及一种电缆沟及高空喷射多功能灭火机器人。

背景技术：

电缆是电力传输及电气设备控制信号等传输的重要方式，电缆由绝缘芯线、绝缘护套、保护层等组成。其中，护套和保护层一般都是由塑料和橡胶材料组成，具有很强的可燃性。在变电站或发电厂内，电缆的铺设倾向于地下化，电缆沟、电缆隧道及竖井成为主要形式。

电缆过载或中间接头部位过热，会使绝缘层在短时间内脆化、老化甚至燃烧，使其失去绝缘能力，最终导致线路短路而引发火灾。电缆沟狭长，电缆着火后，顺着电缆线成线性燃烧，同时释放大量hcl、cl2、co等有毒气体，消防人员难以接近，扑救十分困难，往往造成重大经济损失。2001年上海供电局因电缆中间接头过热引起电缆隧道火灾，大量电缆被烧毁导致市区大面积停电。同年，华北电网3座主力电厂接连发生低压电缆着火，造成5台200mw机组停电。目前，电缆沟火灾不易人工施救，常见的多是采用固定式自动灭火系统，由气体、水或者干粉作为灭火剂。由于隧道内气流速度大，采用气体灭火系统难于达到灭火所需气体浓度。由于水在高温下会和可燃的电缆绝缘材料小颗粒混合，随着火势蔓延，当遇到明火时会马上燃烧起来，因此也不易采用喷水灭火。干粉灭火剂不仅灭火效率低，灭火后极易复燃。

电缆沟是用以敷设和更换电力或电讯电缆设施的地下管道，也是被敷设电缆设施的围护结构，有矩形、圆形、拱形等管道结构形式。发电厂、变电站中的电缆沟布置型式与现场设备及地形条件有关，但无论是室内还是室外电缆沟，一般都具有如下特点：(1)电缆沟为有盖板的沟道，敷设和维修电缆时都必须揭开盖板，很繁琐、不方便，沟内还容易淤积赃物、积水。(2)室外配电装置区一般都设有巡视道路，以便工作人员巡视电气设备。许多厂站通常将电缆沟盖板兼作部分巡视及操作小道。(3)电缆沟内安装有电缆支架，电缆支架通常由金属材料做成，通过焊接或用螺丝固定在沟壁上。电缆由支架托住，与沟底保持着一定的距离。(4)电缆沟中的电缆通常会采取防火措施，包括涂刷防火涂料、封堵隔离等。(5)电缆沟在进入建筑物(包括控制室和开关室)处，设有封堵隔墙，以防止电缆着火时烟火向室内蔓延扩散。当电缆沟发生电缆火灾时，由于电缆沟被盖板盖住，火点不易被确定，内部火情不容易被评估。由于电缆沟一般较长，内部高位区域和低温区域有一定温差，形成对流，加速火势的蔓延。另外，由于电缆沟内着火一段时间后，氧气被消耗掉，形成一定的真空，当盖板打开时，极易可能发生轰燃现象，造成火势在打开的盖板处迅速扩散。所以消防员在打开盖板时，有极大的危险性。

针对电缆沟灭火，现有技术中，如公开号为cn109381821a的中国发明专利申请，公开了一种变电站电缆沟灭火系统及灭火方法，包括设于电缆沟一侧的灭火控制室和集流管；灭火控制室内设动力气体瓶和灭火剂瓶，动力气体瓶顶端设第一容器阀，灭火剂瓶顶端设减压阀，第一容器阀与减压阀之间连接有输气管道，灭火剂瓶顶部设第二容器阀，第二容器阀与集流管连接，集流管包括总管、分支管，每根分支管自由端分别连接有一根喷射管，所有喷射管依次纵向铺设于电缆沟内，每根喷射管上等距分布有四个喷嘴。目前国内针对电缆火灾的灭火设备多数还停留在固定灭火系统及传统的手动操作灭火设备上。不具有移动功能，不能代替消防人员进行危险的灭火作业、灭火的效率也较为低下，且不能根据火灾的实际情况来灭火，没有遥控和探测功能。

一般电压等级较高的变电站现场还存在油浸式电流互感器等，其结构内部包含一定高度的充油金属膨胀器，大约10米左右。金属膨胀器的主体实际上是一个弹性元件，当油浸式电流互感器内变压器油的体积因温度变化而发生变化时，膨胀器主体容积发生相应的变化，起到体积补偿作用。保证油浸式电流互感器内油不与空气接触，没有空气间隙、密封好，减少变压器油老化。只要膨胀器选择得正确，在规定的量度变化范围内可以保持油浸式电流互感器内部压力基本不变，减少油浸式电流互感器事故的发生。而一旦发生事故，膨胀器内的变压器油着火就变成空中变压器油火灾。传统的电缆沟灭火装置仅能够对电缆沟以及较小高度的火情进行灭火，不具备高空灭火功能。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于：现有技术中灭火装置不兼具电缆沟及高空灭火功能的技术问题。

本发明是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种电缆沟及高空喷射多功能灭火机器人，包括移动底盘，移动底盘上设置有电缆沟盖板翻转机构、灭火系统；

所述电缆沟盖板翻转机构包括铰接设置在移动底盘前端的翻转叉，翻转叉的铰接轴沿水平方向，所述翻转叉与移动底盘之间设置有翻转叉驱动机构；

所述灭火系统包括铰接设置在移动底盘前端的大臂，大臂端部铰接设置有小臂，小臂端部铰接设置灭火喷射管，移动底盘与大臂之间的铰接轴、大臂与小臂之间的铰接轴以及灭火喷射管的铰接轴均平行于翻转叉的铰接轴；

所述移动底盘与大臂之间设置有大臂驱动机构，大臂与小臂之间设置有小臂驱动机构，小臂端部设置有灭火喷射管驱动机构。

本发明中的电缆沟及高空喷射多功能灭火机器人在实际应用时，主要有两种工作模式，首先是电缆沟灭火场景，电缆沟发生火情时，控制移动底盘移动，进而使机器人移动至相应灭火位置，移动较为方便、灵活、可靠，通过翻转叉驱动机构驱动翻转叉绕其铰接轴摆动，进而将电缆沟盖板掀开，并移至一边，随后，通过大臂驱动机构、小臂驱动机构、灭火喷射管驱动机构配合作用，调整至灭火喷射管朝向火源，大臂、小臂、灭火喷射管之间协同配合，可将灭火喷射管深入电缆沟，进而更好的进行灭火操作，灭火效果较好，还有一种工作模式是高空灭火，通过大臂驱动机构、小臂驱动机构、灭火喷射管驱动机构配合作用，调整至灭火喷射管朝向高空，进而对诸如膨胀器等发生火情的高空位置进行灭火，翻转叉翻开电缆沟或者其他杂物的同时，大臂、小臂、灭火喷射管等可以同时进行协同工作，工作效率较高，有利于快速灭火。

优化的，所述移动底盘为履带式移动底盘。

优化的，所述移动底盘上设置有电池，电池能够为移动底盘、电缆沟盖板翻转机构、灭火系统供电。

优化的，所述移动底盘上设置有控制单元，所述移动底盘、电缆沟盖板翻转机构、灭火系统均由控制单元控制。

优化的，所述移动底盘上还设置遥控模块，遥控模块连接至控制单元。

优化的，所述翻转叉包括l形的摆臂，摆臂的第一端铰接在移动底盘前端，摆臂的第二端朝下，所述翻转叉驱动机构设置在摆臂与移动底盘之间；

还包括l形的叉臂，叉臂的第一端朝上，且叉臂的第一端与摆臂的第二端可拆卸连接，叉臂的第二端朝向远离移动底盘的方向。

电缆沟盖板铺设在地面电缆沟上，l形的摆臂与l形的叉臂配合连接结构，能够使叉臂落下时能够尽可能靠近地面，进而方便将电缆沟盖板掀起。

优化的，所述翻转叉驱动机构、大臂驱动机构、小臂驱动机构均采用电缸；

所述翻转叉驱动机构的两端分别铰接在翻转叉、移动底盘上，翻转叉驱动机构两端的铰接轴均平行于翻转叉的铰接轴；

大臂驱动机构的两端分别铰接在移动底盘、大臂上，大臂驱动机构两端的铰接轴均平行于移动底盘与大臂之间的铰接轴；

小臂驱动机构的两端分别铰接在大臂、小臂上，小臂驱动机构两端的铰接轴均平行于大臂与小臂之间的铰接轴。

优化的，所述小臂端部设置两个平行的安装板，所述灭火喷射管铰接设置在两安装板之间，灭火喷射管上设置有从动齿轮，从动齿轮与灭火喷射管的铰接轴同轴；

所述灭火喷射管驱动机构包括转动安装在两安装板之间的主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合，还包括设置在安装板上的电机，电机能够驱动主动齿轮转动。

优化的，所述移动底盘上设置有第一摄像头，第一摄像头镜头朝前；

所述小臂端部设置第二摄像头，第二摄像头镜头朝向小臂端部前方。

优化的，所述灭火系统还包括设置在移动底盘上的cafs混合器、混合液罐体、压缩空气瓶；

所述混合液罐体上设置有压力表、放气阀、注水口快接；

所述压缩空气瓶上设置有高压气瓶阀、减压阀，压缩空气瓶、混合液罐体、cafs混合器、灭火喷射管依次通过管路连接。

高压气瓶阀起到开启或者关闭压缩空气瓶的作用，减压阀能够将压缩空气瓶内30mpa的高压空气减低为0.8mpa的高压空气，高压空气经管路进入混合液罐体，并将其中的泡沫混合液压入cafs混合器，形成压缩空气泡沫，并最终经灭火喷射管喷射至火源进行灭火，相对于现有技术，压缩空气泡沫灭火具有灭火效率高、灭火安全等优点，另外，其比传统水泡沫系统节约水源超过50％，节省泡沫液超过30％，同时灭火性能提高30％以上，节能高效。系统适用0.1％-6％的a类、b类的国产或进口消防泡沫液，均可输出高质量的压缩空气泡沫灭火剂。预混合压缩空气泡沫灭火系统具有结构简单、使用方便等优点。

本发明的优点在于：

1.本发明中的电缆沟及高空喷射多功能灭火机器人在实际应用时，主要有两种工作模式，首先是电缆沟灭火场景，电缆沟发生火情时，控制移动底盘移动，进而使机器人移动至相应灭火位置，移动较为方便、灵活、可靠，通过翻转叉驱动机构驱动翻转叉绕其铰接轴摆动，进而将电缆沟盖板掀开，并移至一边，随后，通过大臂驱动机构、小臂驱动机构、灭火喷射管驱动机构配合作用，调整至灭火喷射管朝向火源，大臂、小臂、灭火喷射管之间协同配合，可将灭火喷射管深入电缆沟，进而更好的进行灭火操作，灭火效果较好，还有一种工作模式是高空灭火，通过大臂驱动机构、小臂驱动机构、灭火喷射管驱动机构配合作用，调整至灭火喷射管朝向高空，进而对诸如膨胀器等发生火情的高空位置进行灭火，翻转叉翻开电缆沟或者其他杂物的同时，大臂、小臂、灭火喷射管等可以同时进行协同工作，工作效率较高，有利于快速灭火。

2.电缆沟盖板铺设在地面电缆沟上，l形的摆臂与l形的叉臂配合连接结构，能够使叉臂落下时能够尽可能靠近地面，进而方便将电缆沟盖板掀起。

3.高压气瓶阀起到开启或者关闭压缩空气瓶的作用，减压阀能够将压缩空气瓶内30mpa的高压空气减低为0.8mpa的高压空气，高压空气经管路进入混合液罐体，并将其中的泡沫混合液压入cafs混合器，形成压缩空气泡沫，并最终经灭火喷射管喷射至火源进行灭火，相对于现有技术，压缩空气泡沫灭火具有灭火效率高、灭火安全等优点，另外，其比传统水泡沫系统节约水源超过50％，节省泡沫液超过30％，同时灭火性能提高30％以上，节能高效。系统适用0.1％-6％的a类、b类的国产或进口消防泡沫液，均可输出高质量的压缩空气泡沫灭火剂。预混合压缩空气泡沫灭火系统具有结构简单、使用方便等优点。

附图说明

图1为本发明实施例中电缆沟及高空喷射多功能灭火机器人的立体图；

图2为图1中a的局部放大图；

图3为本发明实施例中电缆沟及高空喷射多功能灭火机器人另一视角的立体图；

图4、5为本发明实施例中隐藏部分部件后的电缆沟及高空喷射多功能灭火机器人的示意图；

图6、7为本发明实施例中翻转叉、翻转叉驱动机构的示意图；

图8为本发明实施例中cafs混合器、混合液罐体的示意图；

图9为本发明实施例中压缩空气瓶的示意图；

其中，

移动底盘-1、电池-11、第一摄像头-12、保护罩-13、铰接耳-14；

电缆沟盖板翻转机构-2、翻转叉-21、翻转叉驱动机构-22、摆臂-211、叉臂-212、加强连接板-213；

灭火系统-3、大臂-31、小臂-32、灭火喷射管-33、大臂驱动机构-34、小臂驱动机构-35、灭火喷射管驱动机构-36、cafs混合器-37、混合液罐体-38、压缩空气瓶-39、安装板-321、从动齿轮-331、主动齿轮-361、电机-362、压力表-381、放气阀-382、注水口快接-383、高压气瓶阀-391、减压阀-392。

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，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。

如图1所示，一种电缆沟及高空喷射多功能灭火机器人，包括移动底盘1、电缆沟盖板翻转机构2、灭火系统3，电缆沟盖板翻转机构2、灭火系统3设置在移动底盘1上。

如图1所示，所述移动底盘1为履带式移动底盘，其为现有技术。移动底盘1通过电机来驱动实现履带底盘行走和转向功能，如图5所示，所述移动底盘1上设置有电池11，电池11采用铅酸蓄电池，电池11能够为移动底盘1、电缆沟盖板翻转机构2、灭火系统3供电。所述移动底盘1上设置有控制单元，本实施例中的控制单元采用plc，plc为现有技术，本领域技术人员根据实际需求对其进行编程，即可实现本实施例中所述的控制功能，所述移动底盘1、电缆沟盖板翻转机构2、灭火系统3均由控制单元控制。所述移动底盘1上还设置遥控模块，遥控模块为现有技术，遥控模块连接至控制单元，用以实现对移动底盘1、电缆沟盖板翻转机构2、灭火系统3的遥控。所述移动底盘1上设置有第一摄像头12，第一摄像头12镜头朝前。

具体的，如图1所示，所述移动底盘1上方设置保护罩13，电池11、控制单元、遥控模块等均位于保护罩13内部，第一摄像头12安装在保护罩13的顶部前端，用以观察机器人前方情况。

进一步的，如图4所示，所述移动底盘1后端上方设置有配重块15，配重块15位于保护罩13内部，用以平衡前端，防止掀起电缆沟盖板时，移动底盘1后端翘起。

如图1所示，所述保护罩13前端中间设置弧形的避让孔，所述电缆沟盖板翻转机构2包括铰接设置在移动底盘1前端的翻转叉21，铰接的位置位于保护罩13前端避让孔下方，翻转叉21的铰接轴沿水平方向，具体的，如图5所示，所述翻转叉21包括l形的摆臂211，摆臂211的第一端铰接在移动底盘1前端，摆臂211的第二端朝下，所述翻转叉驱动机构22设置在摆臂211与移动底盘1之间。

如图5所示，还包括l形的叉臂212，叉臂212的第一端朝上，且叉臂212的第一端与摆臂211的第二端可拆卸连接，叉臂212的第二端朝向远离移动底盘1的方向。

具体的，如图5所示，所述摆臂211为板状，且其板面沿竖直方向。

具体的，如图5、7所示，所述叉臂212为弯曲的板状结构，每个叉臂212上设置有一对并列的l形的加强连接板213，加强连接板213位于叉臂212的下方，且加强连接板213垂直于叉臂212板面，加强连接板213通过焊接的方式与叉臂212连接，所述加强连接板213的弯曲部位以及弯曲部位的上方设置有安装孔，所述摆臂211的第二端位于两加强连接板213之间，二者通过穿入安装孔中的螺栓以及对应的螺母实现连接。

如图5所示，所述摆臂211、叉臂212均并列设置一对，两摆臂211弯曲处之间通过横杆连接。横杆焊接在二者之间。

如图6所示，所述翻转叉21与移动底盘1之间设置有翻转叉驱动机构22；具体的，所述翻转叉驱动机构22采用电缸，所述翻转叉驱动机构22的两端分别铰接在翻转叉21、移动底盘1上，每个翻转叉21对应一个电缸，且电缸铰接在翻转叉21的弯曲处，电缸位于翻转叉21下方，翻转叉驱动机构22两端的铰接轴均平行于翻转叉21的铰接轴。

如图1、3所示，所述灭火系统3包括铰接设置在移动底盘1前端的大臂31，具体的，所述移动底盘1前端上方设置有铰接耳14，铰接耳14位于保护罩13前端避让孔中，铰接耳14为竖直的板状结构，设置一对，所述大臂31铰接设置在两铰接耳14之间。

如图1所示，所述移动底盘1与大臂31之间设置有大臂驱动机构34，大臂驱动机构34采用电缸，大臂驱动机构34的两端分别铰接在移动底盘1、大臂31上，大臂驱动机构34两端的铰接轴均平行于移动底盘1与大臂31之间的铰接轴；具体的，所述大臂驱动机构34包括一对电缸，分别设置在大臂31及铰接耳14的两侧。

如图1所示，大臂31端部铰接设置有小臂32，大臂31与小臂32之间设置有小臂驱动机构35，小臂驱动机构35采用电缸；小臂驱动机构35的两端分别铰接在大臂31、小臂32上，小臂驱动机构35两端的铰接轴均平行于大臂31与小臂32之间的铰接轴。

如图1、2所示，小臂32端部铰接设置灭火喷射管33，所述小臂32端部设置第二摄像头，第二摄像头镜头朝向小臂32端部前方。移动底盘1与大臂31之间的铰接轴、大臂31与小臂32之间的铰接轴以及灭火喷射管33的铰接轴均平行于翻转叉21的铰接轴。

如图1、2所示，小臂32端部设置有灭火喷射管驱动机构36。具体的，所述小臂32端部设置两个平行的安装板321，所述灭火喷射管33铰接设置在两安装板321之间，灭火喷射管33上设置有从动齿轮331，从动齿轮331与灭火喷射管33的铰接轴同轴；所述灭火喷射管驱动机构36包括转动安装在两安装板321之间的主动齿轮361，主动齿轮361与从动齿轮331啮合，还包括设置在安装板321上的电机362，电机362能够驱动主动齿轮361转动。所述电机362采用减速电机，如涡轮蜗杆减速电机。

如图8、9所示，所述灭火系统3还包括设置在移动底盘1上的cafs混合器37、混合液罐体38、压缩空气瓶39，cafs混合器37为现有技术，市购即可。

如图8、9所示，所述混合液罐体38上设置有压力表381、放气阀382、注水口快接383；当混合液罐体38内部压力过高时，放气阀382用以放气，降低内部压力。注水口快接383为一快接头，市购接口，用于快速与管路连接，进而向内部注入介质，注水口快接383与混合液罐上的注水口螺纹管连接。所述混合液罐体38上还设置有放水阀，压力表381、放气阀382、放水阀通过螺纹连接的方式安装在混合液罐体38上。

如图9所示，所述压缩空气瓶39上设置有高压气瓶阀391、减压阀392，高压气瓶阀391用以控制压缩空气瓶39的开启或者关闭，减压阀392用以将压缩空气瓶39内部较高压力的气体减压至特定压力，以满足工作需求。

所述cafs混合器37、混合液罐体38均设置在保护罩13内部，所述压缩空气瓶39设置在保护罩13后端上方，用管卡固定。压缩空气瓶39、混合液罐体38、cafs混合器37、灭火喷射管33依次通过管路连接。

除上述的与灭火喷射管33连接的灭火系统之外，还可采用现有技术中其他的灭火系统与灭火喷射管33连接进而喷射其他灭火介质，以实现灭火目的。

工作原理：

如图1所示，本发明中的电缆沟及高空喷射多功能灭火机器人在实际应用时，主要有两种工作模式，首先是电缆沟灭火场景，电缆沟发生火情时，控制移动底盘1移动，进而使机器人移动至相应灭火位置，移动较为方便、灵活、可靠，通过翻转叉驱动机构22驱动翻转叉21绕其铰接轴摆动，进而将电缆沟盖板掀开，并移至一边，随后，通过大臂驱动机构34、小臂驱动机构35、灭火喷射管驱动机构36配合作用，调整至灭火喷射管33朝向火源，大臂31、小臂32、灭火喷射管33之间协同配合，可将灭火喷射管33深入电缆沟，进而更好的进行灭火操作，灭火效果较好，还有一种工作模式是高空灭火，通过大臂驱动机构34、小臂驱动机构35、灭火喷射管驱动机构36配合作用，调整至灭火喷射管33朝向高空，进而对诸如膨胀器等发生火情的高空位置进行灭火，翻转叉21翻开电缆沟或者其他杂物的同时，大臂31、小臂32、灭火喷射管33等可以同时进行协同工作，工作效率较高，有利于快速灭火。具有灭火效率高、易操作、低造价、反应快速的优点。适合配套于各大变电所的电缆沟、电缆隧道等场所，能够在接到火灾报警后，快速机动布置，迅速扑灭火灾，最大程度降低火灾造成的损失。

电缆沟盖板铺设在地面电缆沟上，l形的摆臂211与l形的叉臂212配合连接结构，能够使叉臂212落下时能够尽可能靠近地面，进而方便将电缆沟盖板掀起。高压气瓶阀391起到开启或者关闭压缩空气瓶39的作用，减压阀392能够将压缩空气瓶39内30mpa的高压空气减低为0.8mpa的高压空气，高压空气经管路进入混合液罐体38，并将其中的泡沫混合液压入cafs混合器37，形成压缩空气泡沫，并最终经灭火喷射管33喷射至火源进行灭火，相对于现有技术，压缩空气泡沫灭火具有灭火效率高、灭火安全等优点，另外，其比传统水泡沫系统节约水源超过50％，节省泡沫液超过30％，同时灭火性能提高30％以上，节能高效。系统适用0.1％-6％的a类、b类的国产或进口消防泡沫液，均可输出高质量的压缩空气泡沫灭火剂。预混合压缩空气泡沫灭火系统具有结构简单、使用方便等优点。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。