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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 輪履兩用救援滅火小車
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 輪履兩用救援滅火小車，用于現(xiàn)場(chǎng)有毒、易燃、易爆、高溫、高輻射等工業(yè)危險(xiǎn)環(huán)境。 電力驅(qū)動(dòng)，節(jié)能環(huán)保；輪履兩用，全地形通過(guò)能力強(qiáng)；網(wǎng)絡(luò)化智能控制，滅火效率高，克服了現(xiàn)有設(shè)備機(jī)身沉重、機(jī)動(dòng)能力差、適應(yīng)環(huán)境差等弱點(diǎn)。針對(duì)不同的災(zāi)難特點(diǎn)及救援要求，依托該小車底盤(pán)裝備不同的設(shè)備可執(zhí)行多種救援任務(wù)。
- 詳細(xì)介紹：
- 繼日本地震及福島核泄漏之后，各種安全事故越來(lái)越多，如何安全且快速有效地開(kāi)展各種救援工作成為社會(huì)關(guān)注的話題。但現(xiàn)代主要消防設(shè)備比較沉重，機(jī)動(dòng)能力較差且在易爆、有毒、高溫、高輻射等危險(xiǎn)環(huán)境下的適應(yīng)能力較差，對(duì)救援人員的人身安全不能提供有效的保障。雖然現(xiàn)有較成熟的消防及救援機(jī)器人，但多為內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)，價(jià)格昂貴、體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能比較單一且控制系統(tǒng)的遙控范圍、控制精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足救援要求。 為了彌補(bǔ)當(dāng)前救援設(shè)備的主要缺點(diǎn)，特設(shè)計(jì)了一種輪履兩用救援滅火小車。在火災(zāi)時(shí)，以小車為載體帶動(dòng)消防炮進(jìn)入火場(chǎng)進(jìn)行滅火；在發(fā)生災(zāi)害時(shí)，小車可以充當(dāng)探測(cè)工具，深入危險(xiǎn)環(huán)境進(jìn)行探測(cè)。 該小車的主體設(shè)計(jì)為消防炮、車架、行走系統(tǒng)、探測(cè)滅火系統(tǒng)和控制及保護(hù)系統(tǒng)五部分，并采用電力驅(qū)動(dòng)。行走系統(tǒng)由履帶行走系統(tǒng)、輪式行走系統(tǒng)和輪履轉(zhuǎn)換系統(tǒng)組成，實(shí)現(xiàn)了輪履兩用、相互轉(zhuǎn)換，具有全地形通過(guò)能力；探測(cè)滅火系統(tǒng)由探測(cè)系統(tǒng)和消防炮驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)火場(chǎng)內(nèi)部情況的探測(cè)及消防炮的相關(guān)動(dòng)作，如通過(guò)溫度傳感器、紅外成像儀等將現(xiàn)場(chǎng)情況傳輸給控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)消防炮對(duì)準(zhǔn)著火點(diǎn)高效滅火；控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化智能控制，用手機(jī)、電腦、控制器等設(shè)備遠(yuǎn)距離無(wú)線控制各電機(jī)、制動(dòng)器、離合器的運(yùn)動(dòng)，精確實(shí)現(xiàn)小車的各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)；保護(hù)系統(tǒng)設(shè)有水幕保護(hù)裝置，保證小車在火場(chǎng)的安全。針對(duì)不同的災(zāi)難特點(diǎn)及救援要求，依托該小車底盤(pán)裝備不同的設(shè)備可執(zhí)行多種救援任務(wù)。 小車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、綠色環(huán)保、智能控制，能很好地滿足消防救災(zāi)及環(huán)境探測(cè)的需要，應(yīng)用前景廣泛。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的：隨著石化和核電等工業(yè)的高速發(fā)展，其防火防災(zāi)形勢(shì)異常嚴(yán)峻。消防炮是關(guān)鍵的輔助消防設(shè)備，目前，對(duì)于地形復(fù)雜、高危環(huán)境的滅火，仍靠消防隊(duì)員先將消防炮搬到接近火場(chǎng)處，再實(shí)施手工操作滅火。為了提高有毒、易爆、高溫、高輻射環(huán)境下的滅火及救援效率，保障消防隊(duì)員和被救人員的安全，特設(shè)計(jì)輪履兩用消防小車。 基本思路：作品采用電力驅(qū)動(dòng)，同內(nèi)燃機(jī)模式比較，綠色環(huán)保，且成本低；有輪式和履帶兩套獨(dú)立的行走系統(tǒng)，根據(jù)不同地形，可采用不同的行進(jìn)方式，實(shí)現(xiàn)了全地形通過(guò)能力；兩側(cè)履帶分別采用兩臺(tái)電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，增加了小車的機(jī)動(dòng)性。在控制方面采用網(wǎng)絡(luò)化智能控制，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離無(wú)線遙控。小車裝有消防炮、溫度傳感器、紅外成像儀等設(shè)備用于危險(xiǎn)環(huán)境的消防滅火、環(huán)境探測(cè)等，增設(shè)的水幕裝置，保護(hù)小車在火場(chǎng)的安全。作品力求實(shí)用性更強(qiáng)，造價(jià)低，維護(hù)便捷。 創(chuàng)新點(diǎn)：1）小車實(shí)現(xiàn)輪履兩用，輪履有機(jī)結(jié)合相互轉(zhuǎn)換，具全地形通過(guò)能力。 2）通過(guò)紅外成像儀將現(xiàn)場(chǎng)情況傳輸給控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)消防炮對(duì)準(zhǔn)著火點(diǎn)，進(jìn)行高效滅火。 3）小車實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化智能控制。 技術(shù)關(guān)鍵：作品的網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其整車的技術(shù)集成。 技術(shù)指標(biāo)：體積（長(zhǎng)×寬×高）1600mm×1300mm×900mm、重量250kg、遙控距離空曠10km，復(fù)雜環(huán)境2km、牽引力1500N、轉(zhuǎn)彎半徑0.6m、履帶行駛速度0.5m/s、輪式行駛速度5m/s、消防炮旋轉(zhuǎn)角度-75°～+75°、炮筒俯仰角度15°～75°、消防炮俯仰/旋轉(zhuǎn)速度可調(diào)節(jié)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 針對(duì)目前消防炮使用中的安全隱患，提出并設(shè)計(jì)了一種新型智能化的遠(yuǎn)程遙控、電力驅(qū)動(dòng)的輪履兩用救援滅火小車，完成了作品制造。在消防隊(duì)進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果表明，在保障人員安全的前提，該小車能滿足消防炮特定場(chǎng)合滅火的各項(xiàng)要求。 該作品有機(jī)地集成了機(jī)械、控制和信息等學(xué)科的相關(guān)技術(shù),具有以下優(yōu)勢(shì)：遠(yuǎn)程遙控，安全性高；輪履兩用，通過(guò)性強(qiáng)；網(wǎng)絡(luò)化智能控制，滅火效率高；電力驅(qū)動(dòng)，節(jié)能環(huán)保；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。 針對(duì)不同災(zāi)難的救援要求，依托該小車的底盤(pán)，可執(zhí)行多種救援任務(wù)。 參考文獻(xiàn) [1]丁哲勇.四輪消防滅火機(jī)器人總體設(shè)計(jì)[D].上海交通大學(xué):上海交通大學(xué),2005 [2]曹慶峰、李琪、王立志、儀維、秦峰.智能消防機(jī)器人的研究與開(kāi)發(fā)[J].機(jī)電一體化,2008:14(9):43-46 [3]李海濤，王敏，史凌斌等．消防機(jī)器人的發(fā)展和應(yīng)用前景[J]．中國(guó)公共安全（綜合版），2007，(1)：161-164
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 榮獲2011年6月湖北省第八屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品賽特等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品 、圖紙 磁盤(pán) 、現(xiàn)場(chǎng)演示 、圖片
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 在執(zhí)行滅火過(guò)程中，首先為消防炮連接水帶，啟動(dòng)小車控制系統(tǒng)，操縱小車到達(dá)預(yù)定地點(diǎn)，進(jìn)行環(huán)境探測(cè)，實(shí)施智能滅火，并隨時(shí)優(yōu)化小車位置。在面對(duì)其它災(zāi)害時(shí)，可卸下消防炮，安裝特種裝備或儀器，將小車作為探測(cè)工具深入危險(xiǎn)環(huán)境中，收集信息或進(jìn)行救援。 該小車具有全地形通過(guò)能力，可快速到達(dá)指定地點(diǎn)實(shí)現(xiàn)智能救援滅火，代替消防隊(duì)員的近距離操作，有效保障隊(duì)員們生命安全、提高滅火效率。針對(duì)不同災(zāi)難的特點(diǎn)及救援要求，依托小車底盤(pán)，可裝備不同的設(shè)備，執(zhí)行多種救援任務(wù)。 現(xiàn)有較成熟的消防機(jī)器人，多為內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)，僅裝備輪式或履帶行走系統(tǒng)，體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴。本作品消除了當(dāng)前消防炮使用過(guò)程中的安全隱患,其輪式和履帶兩套行走系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離、全地形的快速行進(jìn)，其探測(cè)和網(wǎng)絡(luò)化智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離無(wú)線遙控定點(diǎn)滅火。與國(guó)內(nèi)外同內(nèi)作品相比，實(shí)用性強(qiáng)、綠色環(huán)保、用途廣泛、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、維護(hù)成本低的優(yōu)勢(shì)，能更好地滿足消防救災(zāi)的需要，具有良好的推廣價(jià)值和市場(chǎng)應(yīng)用前景。
同類課題研究水平概述
- 如今工業(yè)建設(shè)飛快發(fā)展，消防部隊(duì)面對(duì)的火災(zāi)和應(yīng)急救援形勢(shì)相當(dāng)復(fù)雜，尤其是在高溫、有毒、易燃、易爆等特定復(fù)雜環(huán)境中，為切實(shí)增強(qiáng)消防部隊(duì)撲救大火的能力，也為更好地保護(hù)廣大官兵的生命安全，開(kāi)發(fā)智能化的消防機(jī)器人已勢(shì)在必行。國(guó)內(nèi)外相關(guān)的研發(fā)工作相當(dāng)廣泛深入。 美國(guó)和前蘇聯(lián)較早開(kāi)展消防機(jī)器人研究，稍后英、法、德、日等國(guó)也紛紛研究該類技術(shù)，目前已有多種不同功能的消防機(jī)器人用于救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。國(guó)際上對(duì)消防機(jī)器人的研究可分為三個(gè)階段(三代)：第一代是程序控制消防機(jī)器人，第二代是具有感覺(jué)功能的消防機(jī)器人，第三代是智能化消防機(jī)器人。目前，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家正在加快開(kāi)發(fā)具有不同功能的實(shí)用型的第一代、第三代（低級(jí)）消防機(jī)器人，著手研究第三代高級(jí)智能機(jī)器人。一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家把研究開(kāi)發(fā)消防機(jī)器人列入國(guó)家技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要保證手段。消防機(jī)器人能代替消防救援人員進(jìn)入易燃易爆、有毒、缺氧、濃煙等危險(xiǎn)災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、反饋，有效地解決了消防人員在上述場(chǎng)所面臨的人身安全、數(shù)據(jù)信息采集不足等問(wèn)題。 自20世紀(jì)80年代末開(kāi)始，我國(guó)消防部隊(duì)裝備研究單位公安部上海消防科學(xué)研究所，在公安部的支持下曾多次對(duì)作為滅火消防機(jī)器人重要組成部分的遠(yuǎn)控消防炮系統(tǒng)及相應(yīng)的研究試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行了立項(xiàng)研究，重點(diǎn)解決遠(yuǎn)控消防炮系統(tǒng)在油碼頭等場(chǎng)合的工程應(yīng)用問(wèn)題，目前該成果已成功地應(yīng)用于我國(guó)眾多的油碼頭、油罐區(qū)和飛機(jī)維修庫(kù)等場(chǎng)合，相關(guān)產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)占據(jù)了80%以上的市場(chǎng)份額，產(chǎn)品和工程應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)比較成熟，為我國(guó)消防機(jī)器人的研究奠定了良好的基礎(chǔ)。 現(xiàn)在的消防機(jī)器人多采用內(nèi)燃機(jī)提供動(dòng)力，僅裝備輪式或履帶行走系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)為液壓系統(tǒng)，雖性能可靠，但價(jià)格昂貴、體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。這些問(wèn)題都限制了消防機(jī)器人在抗災(zāi)救險(xiǎn)中的大規(guī)模應(yīng)用。 輪履兩用救援滅火小車采用電力驅(qū)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)輪式行走與履帶行走兩種行進(jìn)方式，通過(guò)遠(yuǎn)程遙控控制小車進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)攝像頭探測(cè)火場(chǎng)內(nèi)部情況，控制車載的消防炮進(jìn)行準(zhǔn)確的滅火救災(zāi)作業(yè)，從而盡可能地保證消防人員的人身安全，同時(shí)顯著提高了救援滅火效率。小車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、價(jià)格便宜、綠色環(huán)保，能更好地滿足消防救災(zāi)的需要，應(yīng)用前景廣泛。
