一种半自主远程遥控灭火装置
技术领域
本实用新型涉及灭火装置技术领域，具体来说，涉及一种半自主远程遥控灭火装置。
背景技术
目前在仓库、化工园区、变电站、地下停车场、车站、机场等很多重要场合下配备了安防巡逻机器人，但是一旦发生火灾，安防巡逻机器人并不能灭火，只能预警等待相应的救援人员赶往现场灭火。一方面很容易错过最佳灭火时机；另一方面救援人员近距离喷水灭火，有时更要冲进火圈中进行救险，近距离的救援措施更容易造成人员伤亡，给人们带来重大人员伤亡和财产损失。
现有技术中还存在以下问题：（1）自主定位射流水炮固定安装在某一室内区域上方，覆盖区域有限，全覆盖成本很高，覆盖不到的区域，目前主要通过安防巡逻机器人移动巡检，发现异常及时预警，回传图像视频信息，但不能及时进行灭火处置；（2）目前市面上有相应的消防机器人，但是自身不带灭火介质，需要配备消防车等设备提供增压水流或者泡沫才能进行灭火，同时有些电气设备灭火还不能使用水或者泡沫；（3）目前市面已有消防机器人暂不具备自主巡逻功能，不能主动发现、主动预警并及时进行灭火处置。
实用新型内容
针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型提出一种半自主远程遥控灭火装置，能够克服现有技术的上述不足。
为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种半自主远程遥控灭火装置，包括通信模块，所述通信模块与控制模块连接，所述控制模块通过控制总线与驱动模块连接；所述驱动模块与机械结构模块连接；
所述通信模块包括发射模块，所述发射模块与接收模块无线通信连接，所述接收模块与所述控制模块连接；
所述控制模块包括单片机，所述单片机与继电器连接；
所述机械结构模块包括移动机器人底盘、灭火器，所述灭火器包括灭火器罐，所述灭火器罐固定在所述移动机器人底盘上部，所述灭火器罐的一侧设有消防卡口，所述灭火器罐的上方设有红外热成像摄像头，所述红外热成像摄像头的右方设有红外高清摄像头，所述红外热成像摄像头的一侧设有差分GPS天线，所述灭火器罐的顶部通过软管与灭火器喷管的一端连接，所述灭火器喷管上设有电磁阀，所述电磁阀与所述控制模块连接，所述灭火器喷管与消防水炮喷管绑定连接，所述消防水炮喷管与消防水炮云台连接，所述消防水炮云台与所述驱动模块连接，所述控制模块前侧设有激光雷达。
进一步的，所述接收模块为与所述发射模块相配合的超再生接收头器件。
进一步的，所述发射模块包括按键编址电路，所述按键编址电路的一端与数据编码电路的一端连接，所述数据编码电路的另一端与无线发射电路连接。
进一步的，所述移动机器人底盘为轮式、履带式、履带轮式或吸盘式。
进一步的，所述移动机器人底盘包括直流电机。
本实用新型的有益效果：本实用新型的半自主远程遥控灭火装置通过设置通信模块、控制模块、驱动模块及机械结构模块，自身携带灭火介质，实现了早发现、早预警、早处置，抢占“初期火灾”灭火最佳时机，同时能代替人在高温、易燃、易爆、浓烟、有毒气体等危险环境下执行灭火等任务，极大程度地降低了人员伤亡风险和财产损失。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本实用新型实施例所述的半自主远程遥控灭火装置中下位机系统的结构示意图；
图2是根据本实用新型实施例所述的后台管理平台控制面板的局部示意图；
图3是根据本实用新型实施例所述的半自主远程遥控灭火装置中通信模块的示意图；
图4是根据本实用新型实施例所述的半自主远程遥控灭火装置的原理图；
图5是根据本实用新型实施例所述的发射模块的示意图；
图6是根据本实用新型实施例所述的接收模块的示意图；
图中：1、移动机器人底盘，2、灭火器罐，3、消防卡口，4、差分GPS天线，5、红外热成像摄像头，6、红外高清摄像头，7、电磁阀，8、水炮瞄准摄像头，9、灭火器喷管，10、消防水炮喷管；11、消防水炮云台；12、激光雷达；13、控制模块。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1-6所示，根据本实用新型实施例所述的半自主远程遥控灭火装置，该装置包括下位机系统，所述下位机系统包括通信模块，所述通信模块与控制模块13（即控制器）连接，所述控制模块13通过控制总线与驱动模块连接，所述驱动模块与机械结构模块连接。
所述通信模块包括发射模块，所述发射模块与接收模块无线通信连接，用于响应用户对发射模块的操作指令，通过接收模块接收发射模块响应及输出的操作指令后，接收模块将接收到的响应及操作指令输出到控制模块，控制模块将接收到的操作指令编译解码并做相应的指令输出。系统后台管理平台通过通信发射模块与下位机系统通信接收模块建立无线通信连接。
所述发射模块包括按键编址电路，所述按键编址电路的一端与数据编码电路的一端连接，用于响应用户对发射模块的操作指令，并对发射模块的按键进行操作后，生成统一编号的地址号；所述数据编码电路的另一端与无线发射电路连接，用于将生成的统一编号的地址号进行统一编码；所述无线发射电路用于将生成的统一编码发射给所述接收模块接收。
所述接收模块为与所述发射模块相配合的超再生接收头器件。所述接收模块通过接收盒的导线连接单片机F3口；所述接收模块的主要功能是将指令编码接收并输入到单片机中，经过单片机的判断运算，完成对操纵者发出指令的解码，将指令编码还原为遥控灭火装置具体动作，以此控制遥控灭火装置的机械结构模块来完成灭火要求。所述接收模块接收到的二进制编码分别通过接收盒的导线传送到单片机F3口，在电路板上编码信号不是直接输入到单片机中，而是通过光耦隔离，起到保护单片机的功能。经过单片机的解码，从指定的单片机输出端F1，F2口输出，由F1，F2口高低电平的变化触发继电器的吸合，从而控制电机的转动，来有效地完成操纵者的遥控命令。
所述控制模块13与所述接收模块连接，用于根据接收到的操作指令，驱动与机械结构模块连接的驱动模块来控制移动底盘的运动以及灭火器电磁阀阀门的开启或关断，为单片机控制继电器（Relay N路电磁继电器），若单片机与某一Relay N路电磁继电器相连的引脚输出高电平时，电源通过限流电阻使三极管T导通，电磁继电器M就处于吸合状态，若单片机与某一Relay N路电磁继电器相连的引脚输出低电平时，则三极管T截止，电磁继电器M就会断电释放。
所述机械结构模块包括灭火器，所述控制模块13与所述驱动模块连接，所述驱动模块与灭火器连接；所述机械结构模块包括移动机器人底盘1，所述灭火器包括灭火器罐2，所述灭火器罐2固定在所述移动机器人底盘1上部，所述灭火器罐2的一侧设有消防卡口3，双光谱云台包括红外热成像摄像头5与红外高清摄像头6。所述灭火器罐2的上方设有双光谱云台的红外热成像摄像头5，所述红外热成像摄像头5的右方设有双光谱云台的红外高清摄像头6，所述红外热成像摄像头5的一侧设有差分GPS天线4，所述灭火器罐2的顶部通过软管与灭火器喷管9的一端连接，所述灭火器喷管9上设有电磁阀7，所述电磁阀7与所述控制模块13连接，所述灭火器喷管9与水炮的消防水炮喷管10绑定连接，通过遥控水炮的俯仰和旋转来控制灭火器喷管的相应动作，所述消防水炮喷管10与消防水炮云台11连接，所述消防水炮云台11与所述控制模块13连接，所述控制模块13前侧设有激光雷达12。所述移动机器人底盘1为轮式、履带式、履带轮式或吸盘式，所述移动机器人底盘1包括用于同时控制移动机器人底盘1运动的直流电机，该移动机器人底盘1用于根据接收到的操作指令，承载灭火器罐2达到火灾现场；消防水炮云台11通过消防卡口3外接消防水带连接消防栓或者消防增压水泵，消防水炮的俯仰与旋转控制精准描准火源，进行二次灭火处置。
在一个具体实施例中，根据消防灭火装置的各项功能并结合消防灭火装置的具体灭火动作设计如图2所示的系统后台管理平台控制面板。控制面板右部圆圈中的四个方向，即为遥控灭火装置移动底盘机构运动的四个方向，控制面板左部圆圈中的四个方向，即为消防水炮云台旋转与俯仰的四个方向。当“上升”按钮按下时，消防水炮喷管将带动灭火器喷管进行上仰，同理，当“下降”按钮按下时，消防水炮喷管将带动灭火器喷管进行下俯。移动机器人底盘1采用四轮四驱带转向方式底盘，硬铝作为车架材料，直流电机均为48V直流电机，安装在移动机器人底盘1上，移动机器人底盘1上的灭火器罐2为水剂灭火器或超细干粉灭火器，灭火器喷管9与消防水炮喷管10绑定在一起，跟随消防水炮运动而运动；该灭火器喷管9接收到旋转和俯仰指令，先旋转灭火器喷管9到合适的方位，对准火源，再调整灭火器喷管9的喷嘴对准火源位置高度，控制电磁阀7阀门的开启或关断，灭火器电磁阀门打开后，根据水炮瞄准摄像头8观察灭火喷射流与火源的上下偏差，调节灭火器喷管9的喷嘴的俯仰角度，精准对准火源进行灭火处置。
移动机器人底盘具备自主巡逻、自主导航、自主避障功能，在巡逻的过程中，通过自身携带的红外热成像摄像头5捕捉火源或者火灾隐患，及时传送图片和视频给后台进行预警，后台确认为火灾隐患后，定点巡航或者远程遥控移动终端靠近火源区域最佳位置进行灭火，可以做到早发现、早预警、早处置，很大程度降低人员伤亡和财产损失；同时消防卡口3还可以通过消防水带对外连接消防栓，通过遥控消防水炮进行二次灭火。
具体过程为，后台终端做相应的按键控制，所述通信模块响应用户对所述半自主远程遥控灭火装置中发射模块的操作指令，通过所述装置中接收模块接收所述发射模块响应及输出的操作指令后，将所述接收到的操作指令输出到控制模块，控制模块对指令进行解析，生成相应的动作指令，控制移动底盘运动到火源附近，然后控制消防水炮云台的俯仰或者旋转，对准火源处，控制电磁阀门开启，喷射水剂或干粉进行灭火处置。
当移动机器人底盘1接收到操作指令时，则移动机器人底盘1承载灭火器罐2达到火灾现场；当消防水炮装置中消防水炮（俯仰及旋转）云台11接收到操作指令时，消防水炮云台11控制灭火器喷管9的喷嘴瞄准火源的方位与俯仰消防水炮云台11控制灭火器的喷管嘴角度；电磁阀7（电磁阀阀门开闭机构）接收到操作指令时，通过控制灭火器阀门的开启或关断来控制灭火器喷射或关闭。
遥控系统过程控制中信息采集分为开和关两种状态，被控对象(即遥控灭火装置)的一些开关状态需要经开关量输入通道输入到单片机；单片机和被控对象之间信息的交互分为输入和输出两种类型：前者在单片机数据采集时，将被控对象的信息经输入通道送入单片机；后者在单片机控制时输出，如图5所示。在操纵者未发出指令前，单片机各I/O接口处于高电平，当操纵者发出指令后，与其指令相对应的I/O接口变成低电平，下面举例说明指令发射步骤：
当操纵者向所述半自主远程遥控灭火装置发出某一连续性动作指令，如首先命令遥控灭火装置前进，然后消防水炮云台上仰，最后喷射灭火剂，从图2得知，操纵者应先按下“前进”，其后按下“上升”，最后按下“电磁阀开启”按钮。
当“前进”按钮按下时，所述半自主远程遥控灭火装置经接收模块接收到“前进”动作指令，此时P1.4管脚输出为低电平（如图5所示），单片机输出端F1.1口电平为高（如图6所示），继电器开关吸合，电机正转，相反，F1.2口电平为高，继电器开关闭合，遥控灭火装置将向后运动。
待遥控灭火装置运动到最佳灭火位置时，按下“上升”按钮，此时P3.0管脚输出为低电平（如图5所示），当单片机扫描到动作指令所对应的I/O口处于低电平时，将其编码输出，从而完成该动作的编码发射，同理，可得其它动作指令编码传输过程。当火灾现场灭火器喷管过高，需要下俯时，操纵者向遥控灭火装置发出“下俯”命令，此时与之对应的回路导通，发射端的单片机P3.1管脚被置为低电平，根据低电平有效原则，单片机扫描到该开关量后，单片机将其编译成二进制编码，在单片机P1.0管脚输出，送入发射模块，这样便可将指令编码通过发射模块发射出去。接收模块接收到指令，接收模块接收到的二进制编码分别通过接收盒的导线传送到单片机F3口，经过单片机的解码，从指定的单片机输出端F2口输出，由F2口高低电平的变化触发继电器的吸合，从而控制水炮俯仰电机的运动，精确调节水炮俯仰角度，实现精确瞄准火源最佳灭火位置。
当“电磁阀开启”按钮按下时，所述半自主远程遥控灭火装置经接收模块接到“电磁阀开启”命令，单片机F2.5口将置高电平，此时继电器开关吸合，电磁阀开启打开灭火器阀门，灭火剂将向前喷出，反之则停止。当遥控灭火装置执行某一动作指令时，其对应输出端I/O口置高电平，其余输出端口必须均置低电平，避免遥控灭火装置误动作。
综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过自身携带灭火介质，实现了早发现、早预警、早处置，抢占“初期火灾”灭火最佳时机，同时能代替人在高温、易燃、易爆、浓烟、有毒气体等危险环境下执行灭火等任务，极大程度地降低了人员伤亡风险和财产损失。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
