[发明专利]一种氢燃料电池消防救援无人机及使用方法

说明书

本发明提供了一种氢燃料电池消防救援无人机及使用方法，无人机包括机体、飞行控制器、氢燃料电池动力系统、云台、起落支架；使用方法包括单台人工遥控操作和集群自动或半自动作业。本发明一种氢燃料电池消防救援无人机相比现有消防无人机，有效载荷更大、续航时间更长，灭火及救援效能显著提升。

技术领域

本发明涉及无人机消防技术领域，具体涉及一种氢燃料电池消防救援无人机及使用方法。

背景技术

随着经济的发展，火灾发生率逐年上升，尤其是草原和森林火灾，由于火场大多地势险要或位置偏僻，人员装备难以快速到达火场，往往会错失火灾初期火势较小的有利战机；在火势猛烈蔓延阶段，人员移动速度明显落后于火焰蔓延速度，对人员安全构成极大威胁；在火灾尾声，大量分散的局部火点复燃也给人工灭火带来巨大挑战。另外，越来越多的城市高层建筑，也逐渐成为消防救援的新难点。

现有消防无人机大多以锂电池为动力源，携带小型灭火炮、消防水带等装备，通过单台人工遥控的方式进行灭火或火场勘察。由于受制于锂电池能量密度的局限，无人机续航时间短，载重小，受环境温度影响大，灭火效能较低，尤其是面对草原和森林火灾这样的大规模野外火灾或者需要长时间持续灭火时，更是束手无策。同时，人工操作的效能也受制于飞手的操作经验和当时的工作状态。

另外，航空用锂离子电池由于充放电循环次数有限，使用寿命较短，成本昂贵；而且锂电池充电时间多在6～8小时，遇突发火情或险情时，不能快速响应，长时间连续作业时需要准备大量备用电池，需要频繁更换电池，使用维护成本高、操作繁琐、便捷性不足。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种氢燃料电池消防救援无人机及使用方法，可延长续航时间、增加有效载荷、极大地提高灭火救援效能。

本发明的技术方案是，一种氢燃料电池消防救援无人机及使用方法，用于灭火及应急救援。

所述氢燃料电池消防救援无人机以氢气作为燃料，以氢燃料电池发电的方式为旋翼、控制器和其他机载设备供电，同时配备小容量电池作为辅助电源。

所述使用方法，既可以单台遥控操作，也可以多台集群自动或半自动作业。

所述氢燃料电池消防救援无人机，包括机体、飞行控制器、氢燃料电池动力系统、云台、起落支架；机体包括无人机主体结构、桨臂、驱动电机、传动轴、旋翼；飞行控制器包括驱动电机控制模块、GPS模块、导航模块、无线电通信模块；氢燃料电池动力系统包括碳纤维储氢气瓶、压力传感器、减压阀、电磁阀、氢燃料电池堆、电流转换器、控制模块、辅助电池；云台设有固定式挂载装置和可控开闭的挂载装置；起落支架为四套可伸缩的、内设减震弹簧的管状套筒组合，均匀分布于机体四周，一端与机体连接固定，另一端在起降时与地面接触。

所述氢燃料电池消防救援无人机，机体材料为碳纤维增强复合材料、钛合金、铝合金材料中的一种或几种之组合。

所述使用方法，氢燃料电池消防救援无人机执行多台集群灭火作业时，使用步骤如下：

步骤1、一台氢燃料电池消防救援无人机(监视机)升空，自主飞行至预设位置悬停或预设区域内巡逻，通过光学或红外摄像头实时回传火场视频，自动识别、确定燃烧点位置并回传位置数据；

步骤2、后续氢燃料电池消防救援无人机携带灭火弹或灭火炮依次升空或编队飞行，依据监视机提供的燃烧点位置数据，按照系统自动规划或人工规划的飞行路线，到达燃烧点附近，自动或人工释放灭火弹或灭火炮；

步骤3、每台氢燃料电池消防救援无人机携带的灭火弹或灭火炮全部释放完毕后，自动按系统规划的最优飞行路线飞回起飞点上空悬停，等待降落指令；灭火弹或灭火炮未全部释放时，氢燃料电池消防救援无人机也可一键自动返回起飞点上空悬停，等待降落信号；等待降落的无人机之间自动保持安全距离；