一种应用于换流阀设备的无人机自动灭火系统的制作方法

1.本实用新型涉及消防设备技术领域，特别涉及一种应用于换流阀设备的无人机自动灭火系统。


背景技术：

2.近年来，随着(特)高压直流输电技术的迅速发展，直流输电工程建设越来越多，投入运行的换流站也越来越多。目前(特)高压直流换流站的最高运行额定电压高达
±
1100kv、额定电流已达6250a，其高电压、大电流的特点决定了其对于防火及灭火的高需求、高要求，尤其是换流阀设备，作为换流站可靠稳定运行不可或缺的核心设备，其造价昂贵、结构紧凑、材料种类繁多、电磁场环境复杂，是换流站重点防火灭火的对象之一。
3.换流阀设备位于空旷且密闭良好的阀厅环境之中，均采用模块化设计，由一个或者数个模块以串联的形式组成一个阀组件，再将一个或者数个阀组件布置在一个阀层，整个阀塔就相当于由数个阀层构成。由于换流阀设备价格昂贵、作用极大，一旦出现火情，必须尽快扑灭，但目前为止，一直没有针对换流阀设备切实有效的灭火手段和方法，对换流阀设备的灭火手段主要为阀厅巡视走道手动灭火、阀厅作业车手动灭火两种。阀厅巡视走道灭火具备时效性高、流程简单、人身危害相对较小等优点；但存在灭火距离远、灭火精准度不高、灭火视角受限、灭火效果差等缺点。阀厅作业车手动灭火具备灭火距离短、灭火精度高、灭火视角可自由调整等优点；但由于正常运行情况下，阀厅大门保持上锁状态，且大门开启的流程也较为复杂，造成了灭火时效极低，耽误最好的灭火时机，且由于灭火人员距离火源较近，对人身的伤害程度也较大。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例的目的是提供一种应用于换流阀设备的无人机自动灭火系统及其控制方法，通过处于热备用状态的无人机依据火灾检测信息按照空间预设轨道移动至发生火灾的阀厅换流阀模块的预设位置，对火灾检测信息进行确认并进行灭火，具有反应时间短、灭火距离近、灭火精准及控制方式灵活等优点。
5.为解决上述技术问题，本实用新型实施例的第一方面提供了一种应用于换流阀设备的无人机自动灭火系统，包括：若干个无人机灭火装置和无线遥控装置；
6.所述无线遥控装置接收火灾检测信息并生成灭火控制指令；
7.所述无人机灭火装置依据灭火指令，沿位于阀厅内的空间预设轨道移动至与所述火灾检测信息相对应的换流阀模块预设位置，对所述火灾检测信息进行确认，并在所述火灾检测信息确认后进行灭火。
8.进一步地，所述无人机灭火装置包括：无人机、灭火单元和旋转云台；
9.所述灭火单元安装在所述无人机中心底部位置；
10.所述旋转云台位于在所述灭火单元底部的侧面，其与所述无人机底部固定连接；
11.所述旋转云台与所述无人机电连接，可依据所述无人机的控制指令沿水平方向
和/或竖直方向转动，获取与所述火灾检测信息相对应的换流阀模块图像信息，以确认所述火灾检测信息；
12.所述灭火单元的喷嘴固设于所述旋转云台上，所述喷嘴可随所述旋转云台转动。
13.进一步地，所述灭火单元除所述喷嘴外，还包括：灭火罐、电磁阀、压力表和喷射软管；
14.所述灭火罐顶部与所述无人机的底部可拆卸连接，其底部设有灭火剂出口；
15.所述电磁阀与所述无人机电连接，依据所述无人机的控制指令打开或关闭；
16.所述喷射软管一端通过所述电磁阀与所述灭火罐出口可拆卸连接，其另一端与所述喷嘴固定连接；
17.所述压力表设置于所述灭火罐出口处，其与所述无人机电连接，将所述灭火罐压力信息发送至所述无人机，进而发送至所述无线遥控装置。
18.进一步地，所述灭火罐出口处设置有手动开关。
19.进一步地，所述旋转云台包括：连接组件、旋转组件和监控组件；
20.所述连接组件一端与所述无人机底部固定连接，其另一端与所述旋转组件固定连接；
21.所述旋转组件与所述无人机电连接，依据所述无人机的控制指令带动所述喷嘴沿水平方向和/或竖直方向转动；
22.所述监控组件设置于所述连接组件上，其与所述无人机电连接，获取火灾信息并传输至所述无人机。
23.进一步地，所述监控组件包括：红外监控器和/或视频监控器；
24.所述红外监控器和/或所述视频监控器设置于所述连接组件上，分别与所述无人机电连接。
25.进一步地，所述无线遥控装置包括：操作面板和控制模块；
26.所述操作面板包括：自动控制单元、手动控制单元、急停控制单元和显示单元；
27.所述自动控制单元、所述手动控制单元和所述急停控制单元分别与所述控制模块电连接，接收人工控制指令并传输至所述控制模块。
28.进一步地，所述无人机自动灭火系统还包括：移动智能终端；
29.所述无线遥控装置设置有无线通信接口，通过所述无线通信接口向所述移动智能终端发送火灾检测信息，并接收所述移动智能终端传输的人工控制指令。
30.相应地，本实用新型实施例的第二方面提供了一种应用于换流阀设备的无人机自动灭火系统控制方法，用于控制上述任一无人机自动灭火系统，包括如下步骤：
31.接收火灾报警信息，生成灭火控制指令；
32.依据所述灭火控制指令，控制所述无人机灭火装置由热备用位置沿空间预设轨道移动至所述火灾报警信息相对应的换流阀模块的预设位置；
33.对所述换流阀模块的火灾检测信息进行确认；
34.在确认所述火灾检测信息无误后，对所述换流阀模块进行灭火。
35.进一步地，所述接收火灾报警信息并生成灭火控制指令，包括：
36.通过无线遥控装置接收阀厅火灾检测系统的火灾报警信息，生成所述灭火控制指令；和/或
37.通过所述无线遥控装置接收人工灭火指令；和/或
38.通过所述无线遥控装置接收所述无人机灭火装置检测的火灾报警信息。
39.本实用新型实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
40.通过处于热备用状态的无人机依据火灾检测信息按照空间预设轨道移动至发生火灾的阀厅换流阀模块的预设位置，对火灾检测信息进行确认并进行灭火，具有反应时间短、灭火距离近、灭火精准及控制方式灵活等优点。
附图说明
41.图1是本实用新型实施例提供的无人机自动灭火系统原理示意图；
42.图2是本实用新型实施例提供的无人机空间预设轨道示意图；
43.图3是本实用新型实施例提供的无人机悬停位置示意图；
44.图4是本实用新型实施例提供的无人机自动灭火系统控制方法流程图；
45.图5是本实用新型实施例提供的无人机自动灭火系统控制方法逻辑示意图。
46.附图标记：
47.1、无人机，2、灭火单元，21、喷嘴，22、灭火罐，23、电磁阀，24、压力表，25、喷射软管，3、旋转云台，31、连接组件，32、旋转组件， 33、监控组件。
具体实施方式
48.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
49.图1是本实用新型实施例提供的无人机自动灭火系统原理示意图。
50.图2是本实用新型实施例提供的无人机空间预设轨道示意图。
51.图3是本实用新型实施例提供的无人机悬停位置示意图。
52.请参照图1、图2和图3，本实用新型实施例的第一方面提供了一种应用于换流阀设备的无人机自动灭火系统，包括：若干个无人机灭火装置和无线遥控装置。无线遥控装置接收火灾检测信息并生成灭火控制指令；无人机灭火装置依据灭火指令，沿位于阀厅内的空间预设轨道移动至与火灾检测信息相对应的换流阀模块预设位置，对火灾检测信息进行确认，并在火灾检测信息确认后进行灭火。
53.上述无人机自动灭火系统通过处于热备用状态的无人机依据火灾检测信息按照空间预设轨道移动至发生火灾的阀厅换流阀模块的预设位置，对火灾检测信息进行确认并进行灭火，最大程度上减少换流阀设备火灾带来的经济损失，具有反应时间短、灭火距离近、灭火精准及控制方式灵活等优点。
54.具体的，无人机1灭火装置包括：无人机1、灭火单元2和旋转云台 3。灭火单元2安装在无人机1中心底部位置；旋转云台3位于在灭火单元2底部的侧面，其与无人机1底部固定连接；旋转云台3与无人机1电连接，可依据无人机1的控制指令沿水平方向和/或竖直方向转动，获取与火灾检测信息相对应的换流阀模块图像信息，以确认火灾检测信息；灭火单元2的喷嘴21固设于旋转云台3上，喷嘴21可随旋转云台3转动。
55.具体的，灭火单元2除喷嘴21外，还包括：灭火罐22、电磁阀23、压力表24和喷射软管25。灭火罐22顶部与无人机1的底部可拆卸连接，其底部设有灭火剂出口；电磁阀23与无人机1电连接，依据无人机1的控制指令打开或关闭；喷射软管25一端通过电磁阀23与灭火罐22出口可拆卸连接，其另一端与喷嘴21固定连接；压力表24设置于灭火罐22 出口处，其与无人机1电连接，将灭火罐22压力信息发送至无人机1，进而发送至无线遥控装置。
56.灭火罐22内装有对换流阀设备无污染无毒无味的全氟己酮灭火剂，以及充入一定压力的氮气，倒立安装在无人机1中心下方；电磁阀23接收无人机1信号，能够控制开启和关断；压力表24显示灭火罐22内部压力值，在额定设计压力值时，无人机1悬停在预设位置上，能够保证灭火剂喷射水柱基本保持直线；喷射软管25用于连接电磁阀23出口与喷头。
57.此外，灭火罐22出口处设置有手动开关。灭火罐22能够快速拆卸更换，其手动阀门在拆卸前需关闭，更换完成后打开，灭火灭的喷射将由电磁阀23控制。
58.具体的，旋转云台3包括：连接组件31、旋转组件32和监控组件33。连接组件31一端与无人机1底部固定连接，其另一端与旋转组件32固定连接；旋转组件32与无人机1电连接，依据无人机1的控制指令带动喷嘴21沿水平方向和/或竖直方向转动；监控组件33设置于连接组件31上，其与无人机1电连接，获取火灾信息并传输至无人机1。
59.进一步地，监控组件33包括：红外监控器和/或视频监控器。红外监控器和/或视频监控器设置于连接组件31上，分别与无人机1电连接。
60.进一步地，无人机1采用无线通讯，能够接收无线遥控装置的控制指令，反馈实时可视和红外视频，同时能够自动控制旋转云台3的方向和电磁阀23门的开启和关闭；所述的无人机1采用室内激光雷达定位导航飞行控制系统，无人能够携带重达5kg的灭火单元2及旋转云台3，飞行时间长达20分钟以上，足够完成2-3次以上的灭火行为。
61.若红外监控可视范围内存在监控温度超过某一预设温度值时，旋转云台3将自动转动使监控范围内的最高温度点移动至监控画面的中心点，而喷头的设计喷射落点即为监控画面的中心点。无人机1悬停位置为灭火喷头距离换流阀设备外屏蔽罩的水平距离1米，距离着火阀层上表面0.5米，红外监控、可视监控范围能够覆盖整个阀层，旋转云台3上下左右转动角度的最大值可根据实际阀层面积计算得出。
62.具体的，无线遥控装置包括：操作面板和控制模块。操作面板包括：自动控制单元、手动控制单元、急停控制单元和显示单元。自动控制单元、手动控制单元和急停控制单元分别与控制模块电连接，接收人工控制指令并传输至控制模块。
63.每个单元设置有对应的功能按键，是整个灭火流程的发起端、信号的输入端。自动控制单元设置有自动灭火模式按钮；手动控制单元设置有无人机1飞行控制操作杆、灭火剂喷射和停止开关、旋转云台3的旋转控制按钮；急停控制单元设置有用于紧急停机无人机1返航的按钮；显示单元能够实时动态显示红外视频、可见视频。
64.控制模块是接收操作面板的自动灭火指令，按照现有软件逻辑执行自动灭火流程，实现与无人机1的无线通讯，接收无人机1的回馈信息，存储启动灭火后的红外视频、可见视频；同时也能够接收操作面板的手动操作指令、紧急停机指令等，继而进行手动操作或者紧急停机返航的执行逻辑。自动灭火指令可以由人工判断阀组件着火位置后给出，也可以接收阀厅火灾检测系统的火灾检测信号。
65.在本实用新型实施例的一个具体实施方式中，无人机自动灭火系统还包括：移动
智能终端。无线遥控装置设置有无线通信接口，通过无线通信接口向移动智能终端发送火灾检测信息，并接收移动智能终端传输的人工控制指令。
66.空间预设轨道是通过对阀厅空间及设备的扫描完成阀厅的三维建模，并在此基础上建立阀厅空间坐标系，依据路途最短、距离障碍物最远的原则，制定的一条无人机1热备用位置至各个换流阀组件悬停灭火位置的空间轨道，其起点在无人机1热备用位置，其终点在距离换流阀设备外屏蔽罩1米，距离着火阀组件上表面0.5米的中心位置。当火灾发生时，自动触发或者手动启动处于热备用状态的无人机1，携带灭火单元2通过空间预设轨道飞行至着火阀模块对应的灭火悬停位置，继而开展火情扫描和灭火施救。
67.图4是本实用新型实施例提供的无人机自动灭火系统控制方法流程图。
68.图5是本实用新型实施例提供的无人机自动灭火系统控制方法逻辑示意图。
69.相应地，请参照图4和图5，本实用新型实施例的第二方面提供了一种应用于换流阀设备的无人机自动灭火系统控制方法，用于控制上述任一无人机自动灭火系统，包括如下步骤：
70.s100，接收火灾报警信息，生成灭火控制指令。
71.s200，依据灭火控制指令，控制无人机灭火装置由热备用位置沿空间预设轨道移动至火灾报警信息相对应的换流阀模块的预设位置。
72.s300，对换流阀模块的火灾检测信息进行确认。
73.s400，在确认火灾检测信息无误后，对换流阀模块进行灭火。
74.具体的，步骤s100中，接收火灾报警信息并生成灭火控制指令，包括：
75.s110，通过无线遥控装置接收阀厅火灾检测系统的火灾报警信息，生成灭火控制指令。和/或
76.s120，通过无线遥控装置接收人工灭火指令。和/或
77.s130，通过无线遥控装置接收无人机灭火装置检测的火灾报警信息。
78.具体的，换流阀设备发生火情后，阀厅现有的消防系统会通过多种手段检测出火情的发生，并通过控制系统后台发出报警信息，同时可以将无人机自动灭火系统接入现有火灾系统以获取火情报警的具体位置信息，也可以通过运维人员将火情报警具体位置信息人工输入到无人机自动灭火系统，确认无误后手动启动无人机；若无人机灭火装置预设了自动灭火模式，即自动灭火模式有效，则无人机1执行自动灭火模式，若无人机灭火装置未预设自动灭火模式，即自动灭火模式无有效，则无人机1执行自动灭火模式，手动灭火模式可以认为操控无人机灭火装置，无人机1在自动灭火模式执行过程中，可被任意的手动操作中断并跳入手动灭火模式；无论是自动或者手动灭火灭是，其灭火执行流程基本一致，无人机1携带灭火单元2按照预设空间轨道飞至灭火悬停位置，然后开始对整个阀组件进行火情的扫描，确认是否存在火情，并瞄准具体火点，启动电磁阀23开始喷射灭火剂，完成灭火后，关闭电磁阀23，再次扫描阀组件是否有火情，如未发现火情，无人机1返航，飞回至热备用位置起点。
79.上述应用于换流阀设备的无人机自动灭火系统控制方法通过处于热备用状态的无人机依据火灾检测信息按照空间预设轨道移动至发生火灾的阀厅换流阀模块的预设位置，对火灾检测信息进行确认并进行灭火，具有反应时间短、灭火距离近、灭火精准及控制方式灵活等优点。
80.本实用新型实施例旨在保护一种应用于换流阀设备的无人机自动灭火系统及其控制方法，其中无人机自动灭火系统包括：若干个无人机灭火装置和无线遥控装置；无线遥控装置接收火灾检测信息并生成灭火控制指令；无人机灭火装置依据灭火指令，沿位于阀厅内的空间预设轨道移动至与火灾检测信息相对应的换流阀模块预设位置，对火灾检测信息进行确认，并在火灾检测信息确认后进行灭火。上述技术方案具备如下效果：
81.通过处于热备用状态的无人机依据火灾检测信息按照空间预设轨道移动至发生火灾的阀厅换流阀模块的预设位置，对火灾检测信息进行确认并进行灭火，具有反应时间短、灭火距离近、灭火精准及控制方式灵活等优点。
82.应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。