一種用于森林火災救援的無人機的制作方法
1.本發明涉及一種用于森林火災救援的無人機，屬于遠程無人機救援技術領域。
背景技術：
2.通常，一旦突發森林火災需要收集火災信息、確定火災等級，啟動應急計算，然后組織指揮、建立應急通信、消防車輛調度、后勤保障和醫療服務等。通常對森林火災的救援主要是人工救援。當火災發生之后，根據火勢的發展實時調度，需要大量的有豐富經驗的人員實時調度，然而森林火災發生時，火勢發展極快，當相關人員收集完整的火災數據再進行評估、調度救援隊到達不同的地點實行火災撲滅是需要一定時間的，如何爭取火災初期黃金時間內完成人員和設備調度是亟需解決的問題。
技術實現要素：
3.本發明針對現有技術存在的不足，提供了一種用于森林火災救援的無人機，具體技術方案如下：一種用于森林火災救援的無人機，包括無人機本體、與無人機本體的中部相連接的起落架、傳感器組、數據傳輸模塊，所述無人機本體的下部設置有遠程攝像頭、紅外熱成像儀，所述無人機本體的中部下方設置有爆炸式子母滅火彈，所述爆炸式子母滅火彈與無人機本體的中部之間通過拋投器連接，所述爆炸式子母滅火彈設置在起落架的內部。
4.上述技術方案的進一步優化，所述爆炸式子母滅火彈包括橫截面為方形的方箱，所述方箱的底部設置有橫截面為v形的底倉，所述方箱的底部與底倉的頂部之間設置有橫截面為弧形的第一隔板，所述第一隔板呈向上凸起設置，所述方箱的內腔與底倉的內腔被第一隔板給隔開；所述方箱的內部設置有多個滅火彈，所述滅火彈的內部以及方箱的內腔均填充有滅火介質；所述底倉的內部填充有潛伏性爆炸液，所述方箱的內部還設置有指示型引發劑儲存組件，所述指示型引發劑儲存組件儲存有用來引發潛伏性爆炸液發生爆炸的引發劑。
5.上述技術方案的進一步優化，所述潛伏性爆炸液為氨水，氨水中氨的濃度按重量計為9~10%，氨水的液面與第一隔板之間設置有氨氣腔；所述指示型引發劑儲存組件包括用來儲存引發劑的儲存球、豎管，所述儲存球設置在方箱的內部中央區域，所述第一隔板的中央設置有向上凸起的圓臺形凸腔，所述凸腔的下端與氨氣腔連通，所述豎管的下端與凸腔的上端連通，所述豎管的上端與儲存球的內腔連通；所述豎管與凸腔的連接處設置有第一脆性隔層，所述儲存球與豎管的連接處設置有第二脆性隔層，所述豎管的內部填充有堿性指示劑，所述堿性指示劑設置在第一脆性隔層與第二脆性隔層之間。
6.上述技術方案的進一步優化，所述底倉的左右兩側分別固定安裝有多組減震器，所述減震器的下端高度低于底倉的下端高度。
7.上述技術方案的進一步優化，所述滅火彈包括球狀透明彈殼，所述透明彈殼的一側設置有第二隔板，所述第二隔板設置在透明彈殼的內部，所述透明彈殼的內腔被第二隔
板分隔為用來儲存滅火介質的滅火介質儲存腔和功能室，所述功能室的內部設置有第三脆性隔層，所述功能室被第三脆性隔層分隔為用來儲存指示劑的指示劑存儲腔和用來儲存反應液的反應液存儲腔，當反應液與指示劑接觸時發生顯反應；所述透明彈殼的另一側設置有加厚區，所述加厚區處嵌設有氣門芯；通過氣門芯向滅火介質儲存腔內充入滅火介質。
8.上述技術方案的進一步優化，所述滅火介質是七氟丙烷，滅火介質儲存腔內的氣壓為3.1bar，所述方箱內的氣壓為3.1bar。
9.上述技術方案的進一步優化，所述引發劑為異氰酸酯、乙酸乙烯酯、環氧氯丙烷中的一種。
10.上述技術方案的進一步優化，所述方箱的頂部設置有向下凹陷的凹蓋，所述凹蓋的頂部設置有氣閥一，所述方箱的頂部還設置有最少兩組吊耳。
11.一種森林火災救援方法，使用所述用于森林火災救援的無人機對森林火災進行救援，當所述用于森林火災救援的無人機在未裝載爆炸式子母滅火彈時為空載無人機，當所述用于森林火災救援的無人機在裝載有爆炸式子母滅火彈時為救援滅火無人機，救援方法包括以下步驟：步驟s1、通過空載無人機收集火災蔓延實時數據，所述火災蔓延實時數據包括風向、風速、火災中火焰溫度、火災中火焰高度；步驟s2、收集火災蔓延時的數據，計算火災蔓延速度；步驟s3、實時評估火災的火勢等級，設置火災蔓延速度閾值；步驟s4、對火場進行網格化劃區，預測火災在未來時刻的蔓延速度，當未來時刻的蔓延速度大于火災蔓延速度閾值，則判斷超出火災蔓延速度閾值所在的區域為最先滅火區域；步驟s5、派遣救援滅火無人機飛至最先滅火區域所在的上空，利用三區劃邊算法計算得到最佳被拋投區；步驟s6、根據最佳被拋投區計算得到最佳拋投區，救援滅火無人機飛至最佳拋投區后，打開拋投器，救援滅火無人機所攜帶的爆炸式子母滅火彈落到最佳被拋投區，爆炸式子母滅火彈發生爆破對最先滅火區域進行滅火作業。
12.上述技術方案的進一步優化，所述三區劃邊算法包括以下步驟：步驟s51、尋到最先滅火區域中火焰溫度最高的區域中心點，標記為最熱點；步驟s52、以最熱點為圓心，尋最熱點四周的次熱點，最熱點與次熱點之間的溫差為tc，t
min
≤tc≤tj≤t
max
，t
min
為最小設定闕值，tj為動態闕值，t
max
最大設定闕值，更改tj的大小直至只出現兩個次熱點且兩個次熱點分別與最熱點的連線不共線；兩個次熱點與最熱點的連線構成三角形狀的次熱三角區，次熱三角區的重心所在區域為次熱重心；步驟s53、重復步驟s52，尋到另外兩個次熱三角區以及對應的次熱點、次熱重心；步驟s54、對三個次熱三角區所對應的次熱重心進行連線構成初始劃邊區；步驟s55、隨機選擇相鄰的兩個次熱點與最熱點構成新次熱三角區，新次熱三角區有三個，三個新次熱三角區的次熱重心構成新劃邊區；步驟s56、重復步驟s55得到多個新劃邊區；步驟s57、將初始劃邊區以及多個新劃邊區進行并集運算即得到最佳被拋投區。
13.本發明的有益效果：所述用于森林火災救援的無人機可在火災未發生時，可用來巡邏、監測、并收集相關信息；一旦發生火災，通過加裝爆炸式子母滅火彈并按照本發明所述森林火災救援方法對火災數據進行收集、評估，對威脅大的區域通過拋投爆炸式子母滅火彈實行定向滅火，滅火時間短，滅火效果好，能快速瓦解威脅大的區域，從而抑制火災現場的火勢，爭取在火災初期的黃金時間內完成初步救援，為后續滅火人員贏得時間。
附圖說明
14.圖1為本發明所述用于森林火災救援的無人機的結構示意圖；圖2為本發明所述爆炸式子母滅火彈的結構示意圖；圖3為本發明所述底倉、指示型引發劑儲存組件的連接示意圖；圖4為本發明所述滅火彈的結構示意圖；圖5為本發明三區劃邊算法的原理圖；圖6為x
p
與dm、t的曲線圖。
具體實施方式
15.為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
16.實施例1如圖1所示，所述用于森林火災救援的無人機，包括無人機本體10、與無人機本體10的中部相連接的起落架12、傳感器組、數據傳輸模塊，所述無人機本體10的下部設置有遠程攝像頭11、紅外熱成像儀13，所述無人機本體10的中部下方設置有爆炸式子母滅火彈20，所述爆炸式子母滅火彈20與無人機本體10的中部之間通過拋投器連接，所述爆炸式子母滅火彈20設置在起落架12的內部。
17.所述傳感器組包括風速傳感器、風向傳感器，能夠用來測量風速、風向。
18.數據傳輸模塊用來傳輸數據。
19.遠程攝像頭11用來實時拍攝火災現場，用于遠程觀看火災現場的情況，尤其是可以圖像識別算法可以計算火災中火焰高度。
20.紅外熱成像儀13能夠快速測量并識別火災中火焰溫度，有助于判斷火場的情況。
21.通過拋投器能夠將安裝在無人機本體10中部的爆炸式子母滅火彈20進行拋投，至于如何進行準確拋投，該技術是成熟的現有技術，在此不再贅述。
22.爆炸式子母滅火彈20落到火場中，能夠發生二次爆炸，從而能快速對火場進行滅火，滅火效果好。
23.實施例2一種森林火災救援方法，使用實施例1所述用于森林火災救援的無人機對森林火災進行救援，當所述用于森林火災救援的無人機在未裝載爆炸式子母滅火彈20時為空載無人機，當所述用于森林火災救援的無人機在裝載有爆炸式子母滅火彈20時為救援滅火無人機，救援方法包括以下步驟：
步驟s1、通過空載無人機收集火災蔓延實時數據，所述火災蔓延實時數據包括風向、風速、火災中火焰溫度、火災中火焰高度。
24.步驟s2、收集火災蔓延時的數據，計算火災蔓延速度。
25.步驟s3、實時評估火災的火勢等級，設置火災蔓延速度閾值。
26.步驟s4、對火場進行網格化劃區，預測火災在未來時刻的蔓延速度，當未來時刻的蔓延速度大于火災蔓延速度閾值，則判斷超出火災蔓延速度閾值所在的區域為最先滅火區域；如此設置是為了快速有效的將火災的火勢扼殺在未來時刻附近，防止火災的火勢越燒越大，從而科學有效的進行滅火；并且為后續派遣救援滅火無人機進行滅火提高時間差。
27.步驟s5、派遣救援滅火無人機飛至最先滅火區域所在的上空，利用三區劃邊算法計算得到最佳被拋投區；步驟s6、根據最佳被拋投區計算得到最佳拋投區，救援滅火無人機飛至最佳拋投區后，打開拋投器，救援滅火無人機所攜帶的爆炸式子母滅火彈20落到最佳被拋投區，爆炸式子母滅火彈20發生爆破對最先滅火區域進行滅火作業。
28.通過對最先滅火區域進行滅火作業，能夠在短時間內將最大的威脅給先除去，從而提高救援效率。
29.實施例3在實施例2中，如圖5所示，所述三區劃邊算法包括以下步驟：步驟s51、尋到最先滅火區域中火焰溫度最高的區域中心點，標記為最熱點；步驟s52、以最熱點為圓心，尋最熱點四周的次熱點，最熱點與次熱點之間的溫差為tc，t
min
≤tc≤tj≤t
max
，t
min
為最小設定闕值，tj為動態闕值，t
max
最大設定闕值，更改tj的大小直至只出現兩個次熱點且兩個次熱點分別與最熱點的連線不共線；兩個次熱點與最熱點的連線構成三角形狀的次熱三角區，次熱三角區的重心所在區域為次熱重心；其中，最小設定闕值與最大設定闕值是事先設定，動態闕值是按照現場情況實際調整，直至篩選出合適的兩個次熱點。三角形三條中線的交點為三角形的重心，采用重心而非中心、外心、內心、垂心等，是因為采用重心的計算量最低。
30.步驟s53、重復步驟s52，尋到另外兩個次熱三角區以及對應的次熱點、次熱重心；步驟s54、對三個次熱三角區所對應的次熱重心進行連線構成初始劃邊區；步驟s55、隨機選擇相鄰的兩個次熱點與最熱點構成新次熱三角區，新次熱三角區有三個，三個新次熱三角區的次熱重心構成新劃邊區；步驟s56、重復步驟s55得到多個新劃邊區；步驟s57、將初始劃邊區以及多個新劃邊區進行并集運算即得到最佳被拋投區。
31.理論上，以最熱點為圓心（中心）劃出一塊最熱區，如果能及時將最熱區給滅掉，即可快速將滅掉此處威脅。但是，實際中研究發現：首先，最熱區的燃燒至最鼎盛時期，即使暫時不滅去，在后續也有不少的概率已經衰落至僅次于次熱區（以次熱點為中心所在區域）。
32.其次，之前的次熱區，有一定的幾率會加速燃燒從而變成新的最熱區，因此隱患最大的反而是分布更廣的次熱區。
33.因此，如何能夠確定一個區域，最大限度的囊括更多的次熱區，最好也能將最熱區
也給囊括；只要確定好該區域，使用爆炸式子母滅火彈20最先將該區域給滅掉，也就能夠快速將威脅最大的著火區域給滅掉。
34.具體在本實施例中，見圖5，初始劃邊區就囊括三個次熱三角區的最少三分之一的區域以及最熱點；然后通過將初始劃邊區以及多個新劃邊區進行并集運算即得到最佳被拋投區，最終的最佳被拋投區能夠將最熱點及其附近的次熱三角區總共將近一半的區域給囊括，此時，如果采用爆炸式子母滅火彈20發生爆破對最佳被拋投區進行滅火作業，滅火效率高。
35.其中，無論次熱三角區是銳角三角形、直角三角形還是鈍角三角形，都能用上述方法劃歸，不受三角形的形狀影響。
36.作為對比例，根據我公司多年實踐，相對于對最熱區先進行滅火作業來說，采用對最佳被拋投區先進行滅火作業，滅火效率提高近10%，節省滅火介質（以水為例）超過23%。
37.步驟s55~s57是為了最大限度消除由于初始階段的偶爾性所帶來的誤差。
38.實施例4如圖2、3所示，所述爆炸式子母滅火彈20包括橫截面為方形的方箱21，所述方箱21的底部設置有橫截面為v形的底倉22，所述方箱21的底部與底倉22的頂部之間設置有橫截面為弧形的第一隔板212，所述第一隔板212呈向上凸起設置，所述方箱21的內腔與底倉22的內腔被第一隔板212給隔開；所述方箱21的內部設置有多個滅火彈30，所述滅火彈30的內部以及方箱21的內腔均填充有滅火介質；所述底倉22的內部填充有潛伏性爆炸液40，所述方箱21的內部還設置有指示型引發劑儲存組件，所述指示型引發劑儲存組件儲存有用來引發潛伏性爆炸液40發生爆炸的引發劑。
39.首先，當爆炸式子母滅火彈20落到高溫的火場，高溫會促使潛伏性爆炸液40發生汽化、揮發，從而使得底倉22內的氣壓急劇升高，然后導致指示型引發劑儲存組件所存儲的引發劑發生泄漏流到底倉22內并與其內的潛伏性爆炸液40發生接觸、混合，在高溫的作用下，引發劑會引發潛伏性爆炸液40發生爆炸。
40.底倉22發生爆炸，會將第一隔板212給炸開，也就使得內部為高壓狀態的方箱21也隨之炸開，方箱21炸開會釋放大量的滅火介質，對方箱21附近的區域進行滅火；其次，方箱21炸開的同時，其內部的滅火彈30會四散拋出，散向四面八方的滅火彈30在遇到高溫火場時，其也會再次爆炸，滅火彈30內的滅火介質也會對滅火彈30四周的區域進行滅火。如此，通過爆炸式子母滅火彈20能夠更好的滅火，滅火范圍更廣。
41.實施例5基于實施例4，所述潛伏性爆炸液40為氨水，氨水中氨的濃度按重量計為9~10%，氨水的液面與第一隔板212之間設置有氨氣腔221；所述指示型引發劑儲存組件包括用來儲存引發劑的儲存球23、豎管27，所述儲存球23設置在方箱21的內部中央區域，所述第一隔板212的中央設置有向上凸起的圓臺形凸腔28，所述凸腔28的下端與氨氣腔221連通，所述豎管27的下端與凸腔28的上端連通，所述豎管27的上端與儲存球23的內腔連通；所述豎管27與凸腔28的連接處設置有第一脆性隔層271，所述儲存球23與豎管27的連接處設置有第二脆性隔層272，所述豎管27的內部填充有堿性指示劑，所述堿性指示劑設置在第一脆性隔層271與第二脆性隔層272之間。
42.首先，工業氨水是含氨25%～28%的水溶液。本發明所采用的含氨9%～10%的水溶
液，氨水中氨的濃度較低，安全性較高。氨水的揮發性強，隨溫度升高，揮發率急劇增加，會導致氨氣腔221內的氣壓急劇升高。過大的氣壓，會使得第一脆性隔層271和第二脆性隔層272依次被破開，儲存球23內的引發劑會落到底倉22內氨水里，在高溫下，引發劑與氨水接觸會引發距離燃燒和爆炸。
43.其次，底倉22內的氨水定期取、放，在未使用期間，如果一旦因為意外導致豎管27受到外力作用，由于所述第一脆性隔層271和第二脆性隔層272均由聚苯乙烯制成，第一脆性隔層271的厚度小于第二脆性隔層272的厚度；第一脆性隔層271會先裂開，從而使得豎管27的內部儲存的堿性指示劑會落到氨水里，從而發生變，通過氨水變，表明豎管27存在安全隱患，此時需要快速將底倉22內的氨水給抽出，避免在高溫下發生爆炸。
44.底倉22的橫截面為v形，能夠有效破開氣流帶來的影響，從而使得落地點更精準。
45.在氨水與引發劑發生爆炸之前，先進行燃燒，燃燒會進一步導致氨氣腔221內的氣壓再次急劇升高，這次會破開凸腔28，通過凸腔28處的裂口再加上儲存球23也會隨之破開，也就促使由氨水引發的爆炸會大部分在方箱21的內部（尤其是中央區域）處發生，從而能夠有效的使得方箱21內的滅火彈30能夠四散飛濺，從而造成更大范圍的滅火。
46.氨氣腔221的容積與底倉22內氨水的體積之比為1:(11~13)，優選為1:11.7。
47.實施例6基于實施例5，如圖4所示，所述滅火彈30包括球狀透明彈殼31，所述透明彈殼31的一側設置有第二隔板32，所述第二隔板32設置在透明彈殼31的內部，所述透明彈殼31的內腔被第二隔板32分隔為用來儲存滅火介質的滅火介質儲存腔38和功能室，所述功能室的內部設置有第三脆性隔層33，所述功能室被第三脆性隔層33分隔為用來儲存指示劑34的指示劑存儲腔和用來儲存反應液35的反應液存儲腔，當反應液35與指示劑34接觸時發生顯反應；所述透明彈殼31的另一側設置有加厚區36，所述加厚區36處嵌設有氣門芯37；通過氣門芯37向滅火介質儲存腔38內充入滅火介質。
48.首先，所述滅火介質是七氟丙烷，七氟丙烷是一種以化學滅火為主兼有物理滅火作用的潔凈氣體化學滅火劑。滅火介質儲存腔38內的氣壓為3.1bar，所述方箱21內的氣壓為3.1bar。所述方箱21、凸腔28、透明彈殼31、豎管27均由聚合物制成，優選聚氯乙烯。聚氯乙烯的玻璃化溫度為77~90℃，170℃左右開始分解。
49.滅火介質儲存腔38內的氣壓與方箱21內的氣壓相同，氣壓平衡，有助于存儲。
50.氣門芯37為單向閥，方便沖入滅火介質，同時避免后期漏氣。由于滅火介質儲存腔38內沖入的氣體不能超過某安全值，但無法在透明彈殼31處安裝氣壓表。在本實施例中，反應液35為酸性溶液或堿性溶液，指示劑34為酸性指示劑或堿性指示劑；例如，反應液35為氨水，指示劑34為溴百里酚藍或紫石蕊試液。
51.一般情況下，可通過在固定流量的氣泵充氣作用下進行充氣，充氣時間固定即可。但是如果因為誤操作或其他原因，當滅火介質儲存腔38內的氣壓超過某安全值時，第三脆性隔層33會被第二隔板32給擠裂開，從而導致反應液35與指示劑34相互接觸并發生變反應，從透明彈殼31觀察功能室附近發生變反應，即說明滅火介質儲存腔38內沖入的氣體過多，該滅火彈30需要后處理或報廢。
52.實施例7基于實施例6，在一些實施例中，所述引發劑為異氰酸酯、乙酸乙烯酯、環氧氯丙烷
中的一種。
53.在本實施例中，所述引發劑優選乙酸乙烯酯。
54.實施例8所述堿性指示劑為溴百里酚藍、紫石蕊試液中的一種，優選使用溴百里酚藍，其顯彩更易分辨，同時，比酚酞更精準。
55.所述底倉22優選為金屬材料制成，可在底倉22的一側開有透明窗，為便于觀察底倉22內氨水發生變反應；底倉22的一側還設置有進液閥。通過進液閥可向底倉22內輸送氨水，底倉22的上部還設置有氣閥二，氣閥二的出氣口是設置在底倉22的外部，方便對外排氣。氨氣腔221的初始狀態的氣壓為常壓，當向底倉22內輸送氨水時，可打開氣閥二用來平衡內外氣壓。
56.實施例9在一些實施例中，為防止落地的巨大的沖擊力導致方箱21發生破裂，所述底倉22的左右兩側分別固定安裝有多組減震器25，所述減震器25的下端高度低于底倉22的下端高度。
57.減震器25采用傾斜設置，以圖2中左側的減震器25與水平面之間的夾角為銳角，圖2中右側的減震器25與水平面之間的夾角為鈍角。減震器25能夠有效提供緩沖，從而最大限度降低落地沖擊力對方箱21的沖擊。
58.在一些實施例中，另外，為保證滅火彈30在方箱21內穩定的放置；相鄰兩個滅火彈30之間設置有隔塊31，所述隔塊31的左右兩側分別與滅火彈30的側壁相匹配。
59.在一些實施例中，所述方箱21的頂部設置有向下凹陷的凹蓋211，所述凹蓋211的頂部設置有氣閥一26，所述方箱21的頂部還設置有最少兩組吊耳24。凹蓋211、第一隔板212均由金屬材料，如鋁合金制成。凹蓋211的設置，使得方箱21最先從其兩側處爆開。氣閥一26是用來向方箱21的內部充氣的，也可用來放氣的。吊耳24的設置，用來使用繩子將其與拋投器連接。
60.實施例10《滅火對比試驗》取實施例7中所述爆炸式子母滅火彈20，標記為產品1，所述爆炸式子母滅火彈20的總重為20kg，其匹配的滅火彈30的外徑為100mm，內部的滅火彈30有20個，方箱21內的容積為21.2dm3。
61.市售天域4kg標記為市售品1，其球體直徑為215mm，凈重4kg，球體內部填充有超細干粉。
62.市售afo 0.5kg標記為市售品2，其球體直徑為110mm，凈重0.5kg，球體內部填充有超細干粉。
63.標記為對照品1的對照滅火彈，球體直徑為215mm，球體內裝有七氟丙烷，球體內的氣壓為3.1bar，凈重1.6kg。
64.標記為對照品2的對照滅火彈，球體內徑為520mm，球體內裝有七氟丙烷，球體內的氣壓為3.1bar。
65.標記為對照品3的對照滅火彈組，是將3個對照品1捆綁在一起。
66.標記為對照品4的對照滅火彈組，是將3個對照品1按照等邊三角形狀排列，相鄰兩
個對照品1之間的間距為1.2m（爆炸半徑為1.6m）。其中，如果相鄰兩個對照品1之間的間距為1.6m，可能會出現無法100%滅火的現象（在爆炸所在區域會殘存不少火苗），完全滅火的幾率不超過70%。
67.產品1、市售品1~2、對照品1~4的最大滅火范圍見表1：表1名稱最大滅火范圍產品157m3市售品19m3對照品18m3對照品216m3市售品21m3對照品319m3對照品421m3由表1可知，本發明所述爆炸式子母滅火彈20落到火場中，能夠發生二次爆炸，從而能快速對火場進行滅火，滅火效果好，最大滅火范圍達到57m3，最大滅火范圍非常大，尤其適合森林火災救援。
68.比對市售品1與對照品1可知，相對于超細干粉，七氟丙烷的滅火效果略微不如。
69.比對產品1與對照品2可知，當滅火介質的體積相同，其只采用集中在球內部，即使爆開后，其滅火效果不如本發明所述爆炸式子母滅火彈20。
70.比對產品1與對照品3~4可知，當滅火介質的體積相同，無論是將體積較小的對照滅火彈捆綁在一起還是等間距擺放，其滅火效果不如本發明所述爆炸式子母滅火彈20。
71.比對對照品2~4可知，相對于滅火介質完全在大體積的滅火空間集聚來說，將其分散在若干個小體積的滅火空間，其滅火效果更好。
72.由此可知，在同等體積下，如果采用子母結構，其爆炸、滅火效果更好。如果不采用二次爆炸的技術，同等體積的滅火介質，只設置滅火彈30，其滅火效果有限。
73.對照例1本實施例與實施例7的唯一區別在于，底倉22內部沒有氨水，底倉22內部為氧氣，不設置第一脆性隔層271與第二脆性隔層272，在儲存球23內填充（調整的量，使得爆炸半徑與產品1一樣，均為2.6m）；最終其最大滅火范圍為38m3。主要原因是爆炸沖擊力太猛，導致七氟丙烷易被沖散，從而限制其滅火效果。
74.對照例2本實施例與實施例7的唯一區別在于，底倉22內部沒有氨水，底倉22內部為氧氣，不設置第一脆性隔層271與第二脆性隔層272，在儲存球23內填充（調整的量，使得爆炸半徑與產品1一樣，均為2.6m），方箱21內為二氧化碳；最終其最大滅火范圍為31m3。
75.對照例3滅火介質儲存腔38內的氣壓以及方箱21內的氣壓均為x
p
（單位bar），通過更改x
p
的值，其對應的最大滅火范圍為dm（單位m3），滅火彈30接觸明火后最短t秒后發生爆炸。隨著x
p
的更改，dm與t的數值見表2，曲線圖見圖6：
表2x
p
dmt1.1286.71.3345.91.5395.41.7434.91.9474.52.1504.12.3533.82.5573.62.7563.42.9573.43.1573.33.3563.03.5582.73.7552.23.9491.64.1411.14.3300.8由表2和圖6可知，圖6中圓點所在曲線為x
p
與dm的曲線，圖6中方點所在曲線為x
p
與t的曲線；隨著x
p
的增大，dm先增大后降低；隨著x
p
的增大，t呈整體下降的趨勢。兩條曲線的交點對應的x
p
=3.1。
76.x
p
值越大，滅火彈30接觸明火后越容易爆炸，從而影響dm值。
77.對照例4本實施例與實施例7的唯一區別在于，方箱21內部的滅火彈30為同等數量、同等體積、同等質量的空心金屬球。其中，氨氣腔221的容積與底倉22內氨水的體積之比為y
t
，方箱21接觸明火后最短n秒后發生爆炸，空心金屬球飛濺的最大距離為z（單位米）。
78.更改y
t
，所得到n與z見表3：表3y
t
nz1191.511.392.111.562.611.743.011.942.912.142.712.342.512.552.312.742.1
12.952.11362.2根據表3可知，y
t
，優選為11.7。
79.對照例5當氨水中氨的濃度按重量計低于9%時，其方箱21接觸明火后發生爆炸時間顯著提高；例如，氨水中氨的濃度按重量計為8.5%時，其方箱21接觸明火后發生爆炸時間為11秒。當氨水中氨的濃度按重量計在10~20%時，如果需要加快方箱21接觸明火后發生爆炸時間，則需要提高引發劑的用量。而當氨水中氨的濃度按重量計超過20%時，雖然會急速縮短方箱21接觸明火后發生爆炸時間，如濃度為25%時，其方箱21接觸明火后發生爆炸時間為2.2秒，但是由于該氨水濃度高，易揮發，導致第一脆性隔層271可能存在安全隱患。
80.對照例6《方箱爆炸威力測試實驗》在該實驗中，與實施例7的唯一區別在于，方箱21內部的滅火彈30為同等數量、同等體積、同等質量的空心金屬球。方箱21接觸明火后最短n秒后發生爆炸，空心金屬球飛濺的最大距離為z。
81.組1：在實施例7中，所述引發劑為異氰酸酯。
82.組2：在實施例7中，所述引發劑為乙酸乙烯酯。
83.組3：在實施例7中，所述引發劑為環氧氯丙烷。
84.組1~3按照《方箱爆炸威力測試實驗》進行測試，結構見表4：表4nz組193.7組243組311.6因此，在實施例7中，所述引發劑優選乙酸乙烯酯。
85.在上述實施例中，本發明所述用于森林火災救援的無人機可在火災未發生時，可用來巡邏、監測、并收集相關信息；一旦發生火災，通過加裝爆炸式子母滅火彈20并按照本發明所述森林火災救援方法對火災數據進行收集、評估，對威脅大的區域通過拋投爆炸式子母滅火彈20實行定向滅火，滅火時間短，滅火效果好，能快速瓦解威脅大的區域，抑制火災現場的火勢，爭取在火災初期的黃金時間內完成初步救援，為后續滅火人員贏得時間。
86.以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
技術特征：
1.一種用于森林火災救援的無人機，包括無人機本體（10）、與無人機本體（10）的中部相連接的起落架（12）、傳感器組、數據傳輸模塊，其特征在于：所述無人機本體（10）的下部設置有遠程攝像頭（11）、紅外熱成像儀（13），所述無人機本體（10）的中部下方設置有爆炸式子母滅火彈（20），所述爆炸式子母滅火彈（20）與無人機本體（10）的中部之間通過拋投器連接，所述爆炸式子母滅火彈（20）設置在起落架（12）的內部。2.根據權利要求1所述的一種用于森林火災救援的無人機，其特征在于：所述爆炸式子母滅火彈（20）包括橫截面為方形的方箱（21），所述方箱（21）的底部設置有橫截面為v形的底倉（22），所述方箱（21）的底部與底倉（22）的頂部之間設置有橫截面為弧形的第一隔板（212），所述第一隔板（212）呈向上凸起設置，所述方箱（21）的內腔與底倉（22）的內腔被第一隔板（212）給隔開；所述方箱（21）的內部設置有多個滅火彈（30），所述滅火彈（30）的內部以及方箱（21）的內腔均填充有滅火介質；所述底倉（22）的內部填充有潛伏性爆炸液（40），所述方箱（21）的內部還設置有指示型引發劑儲存組件，所述指示型引發劑儲存組件儲存有用來引發潛伏性爆炸液（40）發生爆炸的引發劑。3.根據權利要求2所述的一種用于森林火災救援的無人機，其特征在于：所述潛伏性爆炸液（40）為氨水，氨水中氨的濃度按重量計為9~10%，氨水的液面與第一隔板（212）之間設置有氨氣腔（221）；所述指示型引發劑儲存組件包括用來儲存引發劑的儲存球（23）、豎管（27），所述儲存球（23）設置在方箱（21）的內部中央區域，所述第一隔板（212）的中央設置有向上凸起的圓臺形凸腔（28），所述凸腔（28）的下端與氨氣腔（221）連通，所述豎管（27）的下端與凸腔（28）的上端連通，所述豎管（27）的上端與儲存球（23）的內腔連通；所述豎管（27）與凸腔（28）的連接處設置有第一脆性隔層（271），所述儲存球（23）與豎管（27）的連接處設置有第二脆性隔層（272），所述豎管（27）的內部填充有堿性指示劑，所述堿性指示劑設置在第一脆性隔層（271）與第二脆性隔層（272）之間。4.根據權利要求2所述的一種用于森林火災救援的無人機，其特征在于：所述底倉（22）的左右兩側分別固定安裝有多組減震器（25），所述減震器（25）的下端高度低于底倉（22）的下端高度。5.根據權利要求2所述的一種用于森林火災救援的無人機，其特征在于：所述滅火彈（30）包括球狀透明彈殼（31），所述透明彈殼（31）的一側設置有第二隔板（32），所述第二隔板（32）設置在透明彈殼（31）的內部，所述透明彈殼（31）的內腔被第二隔板（32）分隔為用來儲存滅火介質的滅火介質儲存腔（38）和功能室，所述功能室的內部設置有第三脆性隔層（33），所述功能室被第三脆性隔層（33）分隔為用來儲存指示劑（34）的指示劑存儲腔和用來儲存反應液（35）的反應液存儲腔，當反應液（35）與指示劑（34）接觸時發生顯反應；所述透明彈殼（31）的另一側設置有加厚區（36），所述加厚區（36）處嵌設有氣門芯（37）；通過氣門芯（37）向滅火介質儲存腔（38）內充入滅火介質。6.根據權利要求5所述的一種用于森林火災救援的無人機，其特征在于：所述滅火介質是七氟丙烷，滅火介質儲存腔（38）內的氣壓為3.1bar，所述方箱（21）內的氣壓為3.1bar。7.根據權利要求2所述的一種用于森林火災救援的無人機，其特征在于：所述引發劑為異氰酸酯、乙酸乙烯酯、環氧氯丙烷中的一種。8.根據權利要求2所述的一種用于森林火災救援的無人機，其特征在于：所述方箱（21）的頂部設置有向下凹陷的凹蓋（211），所述凹蓋（211）的頂部設置有氣閥一（26），所述方箱
（21）的頂部還設置有最少兩組吊耳（24）。9.一種森林火災救援方法，其特征在于，使用如權利要求1~8任一項所述的一種用于森林火災救援的無人機對森林火災進行救援，當所述用于森林火災救援的無人機在未裝載爆炸式子母滅火彈（20）時為空載無人機，當所述用于森林火災救援的無人機在裝載有爆炸式子母滅火彈（20）時為救援滅火無人機，救援方法包括以下步驟：步驟s1、通過空載無人機收集火災蔓延實時數據，所述火災蔓延實時數據包括風向、風速、火災中火焰溫度、火災中火焰高度；步驟s2、收集火災蔓延時的數據，計算火災蔓延速度；步驟s3、實時評估火災的火勢等級，設置火災蔓延速度閾值；步驟s4、對火場進行網格化劃區，預測火災在未來時刻的蔓延速度，當未來時刻的蔓延速度大于火災蔓延速度閾值，則判斷超出火災蔓延速度閾值所在的區域為最先滅火區域；步驟s5、派遣救援滅火無人機飛至最先滅火區域所在的上空，利用三區劃邊算法計算得到最佳被拋投區；步驟s6、根據最佳被拋投區計算得到最佳拋投區，救援滅火無人機飛至最佳拋投區后，打開拋投器，救援滅火無人機所攜帶的爆炸式子母滅火彈（20）落到最佳被拋投區，爆炸式子母滅火彈（20）發生爆破對最先滅火區域進行滅火作業。10.根據權利要求9所述的一種森林火災救援方法，其特征在于，所述三區劃邊算法包括以下步驟：步驟s51、尋到最先滅火區域中火焰溫度最高的區域中心點，標記為最熱點；步驟s52、以最熱點為圓心，尋最熱點四周的次熱點，最熱點與次熱點之間的溫差為t
c
，t
min
≤t
c
≤t
j
≤t
max
，t
min
為最小設定闕值，t
j
為動態闕值，t
max
最大設定闕值，更改t
j
的大小直至只出現兩個次熱點且兩個次熱點分別與最熱點的連線不共線；兩個次熱點與最熱點的連線構成三角形狀的次熱三角區，次熱三角區的重心所在區域為次熱重心；步驟s53、重復步驟s52，尋到另外兩個次熱三角區以及對應的次熱點、次熱重心；步驟s54、對三個次熱三角區所對應的次熱重心進行連線構成初始劃邊區；步驟s55、隨機選擇相鄰的兩個次熱點與最熱點構成新次熱三角區，新次熱三角區有三個，三個新次熱三角區的次熱重心構成新劃邊區；步驟s56、重復步驟s55得到多個新劃邊區；步驟s57、將初始劃邊區以及多個新劃邊區進行并集運算即得到最佳被拋投區。
技術總結
本發明涉及一種用于森林火災救援的無人機，包括無人機本體、起落架、傳感器組、數據傳輸模塊，無人機本體的下部設有遠程攝像頭、紅外熱成像儀，無人機本體的中部下方設置有爆炸式子母滅火彈，爆炸式子母滅火彈與無人機本體的中部之間通過拋投器連接。該用于森林火災救援的無人機可在火災未發生時，可用來巡邏、監測、并收集相關信息；一旦發生火災，通過加裝爆炸式子母滅火彈并按照本發明所述森林火災救援方法對火災數據進行收集、評估，對威脅大的區域通過拋投爆炸式子母滅火彈實行定向滅火，滅火時間短，滅火效果好，能快速瓦解威脅大的區域，從而抑制火災現場的火勢，爭取在火災初期的黃金時間內完成初步救援，為后續滅火人員贏得時間。贏得時間。贏得時間。
