本發明屬于消防救援設備與無人機技術交叉領域，具體涉及一種用于200米及以上超高層建筑火災的“供水-供電-救援”一體化消防系統，尤其適用于傳統云梯無法覆蓋的超高層場景，實現精準滅火與人員安全轉移的協同作業。

背景技術：

1、隨著城市化進程加速，超高層建筑(高度＞100米)數量激增，截至2025年，我國100米以上超高層建筑已超1.2萬棟，其中200米以上建筑達1200余座，超高層火災救援已成為世界性難題。傳統消防救援手段存在顯著局限：現役最高臂架式消防車最大舉升高度僅101米，無法觸及200米以上火點；消防直升機受場地、氣流限制大，在密集城區難以高效作業。

2、典型案例中，某高層住宅火災(建筑高度210米)因火勢蔓延至18層以上，傳統云梯僅能覆蓋至12層，救援人員無法近距離滅火，被困人員多依賴室內避難等待，最終造成重大財產損失及人員傷亡。此類事故暴露出現有技術的核心痛點：

3、載重不足：常規消防無人機最大載重普遍低于50kg，無法攜帶重型救援裝備(如承重繩梯)及大流量供水系統；

4、管線干擾：水管與無人機螺旋槳易纏繞，導致作業中斷甚至設備墜毀；

5、穩定性差：高壓噴水產生的反作用力易使無人機姿態失控，無法精準懸停；

6、續航受限：電池動力無人機續航多低于30分鐘，難以支撐長時間火災撲救。

7、現有技術中，如守望者zy-xf100無人機雖能實現百米級滅火，但載重僅25kg，無法攜帶繩梯救援；系留無人機消防車雖解決續航問題，但缺乏中繼加壓機制，200米以上供水壓力衰減嚴重。因此，亟需一種兼具大載重、抗干擾、高穩定及長續航的超高層消防救援系統。

技術實現思路

1、針對200米以上超高層火災救援中“夠不著、載不動、穩不住、續不長”的難題，提供一種基于六旋翼無人機的一體化系統，實現“高壓供水+持續供電+繩梯救援”協同作業，提升超高層火災撲救效率與人員救援成功率。

2、本發明的技術方案為：一種基于六旋翼無人機的超高層消防救援一體化系統包括：

3、六旋翼主救援無人機模塊，采用“六軸十二槳+雙涵道”構型，機身主體為碳纖維-芳綸纖維復合結構，空重≤180kg，最大載重≥200kg；底部設兩組獨立快接接口(滅火接口組或救援接口組)，分別適配高壓噴水裝置與救援繩梯系統，接口插拔響應時間≤3秒，實現作業模式快速切換。此外，主救援無人機可進行改造以搭載消防員上樓輔助救援：改造后機身增設輕量化載人艙(采用航空級鋁合金材質，重量≤30kg，容納1名消防員)，同步強化機身承重結構，確保總載重提升至≥250kg；消防員需做好保護措施，包括穿戴防火阻燃服、配備應急供氧裝置及與地面調控艙實時通信的對講設備，改造后的無人機可協助消防員進入火災樓層開展火情偵察、被困人員定位等輔助救援工作。

4、2.水、電一體化臍帶纜模塊

5、僅適配滅火作業模式，采用“水管為芯、電纜為翼”的集成結構：核心為芳綸增強聚氨酯復合水管(內徑40-65mm，工作壓力≥5mpa)，外層螺旋纏繞芳綸增強硅膠電纜(4芯2.5mm2，額定電壓220v)，整體包裹聚氨酯防護套，單位重量≤380g/m，抗拉強度≥800n。臍帶纜一端通過快接接口連接專用消防車供水供電系統，另一端通過旋轉密封接頭與無人機滅火接口組連接，允許無人機姿態調整時持續傳輸水與電，接頭處設壓力傳感與防漏裝置。

6、3.反作用力平衡與雙向功能模塊

7、在滅火模式下，無人機前端設可旋轉高壓噴頭(流量100-180l/min，射程≥30m)，集成微型增壓泵(進水壓力0.8-1.2mpa，出水壓力1.5-2.0mpa)；

8、噴頭正上方安裝兩個獨立控制反作用旋槳，機身兩側設雙涵道風扇，結合六旋翼姿態微調算法(每秒1000次參數調整)，實時抵消噴水反作用力或吹風時的姿態偏移，懸停精度達±0.3m。

9、4.分層中繼無人機模塊

10、僅配屬滅火專用消防車，每80-100米部署1臺中繼無人機，采用縮小版六旋翼結構(空重120kg，載重100kg)，機身中部開設直徑30cm的貫通通道，供水管與電纜同軸穿過，徹底避免與螺旋槳纏繞，核心功能包括：①水管中繼，通過上下兩個水管快接頭，分別連接滅火無人機和消防車或者協作中繼無人機；②壓力補償，內置電動曾壓泵將水壓提升0.8-1.0mpa，補償垂直輸送壓力損失；③通信中繼，通過毫米波+5g雙模實現多機協同，定位誤差＜0.5m。

11、5.短距離救援繩梯模塊

12、適配被困人員窗口救援場景，繩梯長度為50米，徹底降低無人機負載，具體設計：

13、結構參數：采用凱夫拉纖維+鋼絲編織(鋼絲可選304不銹鋼/316l不銹鋼，單根承重≥300kg)，梯級間距30cm，每級梯級設防滑膠墊(材質丁腈橡膠)；收縮后直徑≤30cm，重量≤8kg；單次救援承載1-2人(總載重≤350kg，預留50kg冗余)，每個梯級配備1個可拆卸式安全鎖扣(材質航空級鋁合金，承重≥500kg)。

14、送達輔助設計：繩梯頂端與無人機救援接口組剛性連接，底端設重量≥1.5kg的導向墜(確保繩梯自然下垂不纏繞)；導向墜外側包裹軟質橡膠，避免碰撞建筑玻璃；繩梯中段設三條熒光標識帶，便于夜間識別。

15、操作配合：無人機懸停于樓頂處，調整位置，當繩梯進入人員可觸及范圍(≤1米)時，機載攝像頭捕捉人員抓握動作，實時反饋至地面控制臺，無人機同步微調懸停位置，保持繩梯穩定。在被困人員沿繩梯向下撤離時，地面需提前在撤離落點區域展開充氣緩沖墊(緩沖墊展開面積≥10㎡，厚度≥0.5m，可承受≤350kg沖擊載荷)，減少人員落地時的受傷概率；同時，急救車需在現場待命，確保人員撤離后可第一時間接受醫療檢查與應急救治，提升救援安全性。

16、6.專用消防車模塊

17、為適配六旋翼無人機作業，設計超高層消防救援專用消防車，集成無人機全流程保障功能，單車載重≥25噸，車身長度≤12米，滿足城市道路通行需求，核心組件及設計如下：

18、無人機起落平臺：設于車身中部，采用液壓升降式設計，平臺面積≥8㎡(4m×2m)，承重≥500kg；表面鋪設防滑橡膠墊，邊緣設15cm高防撞護欄；配備激光定位引導裝置，定位精度±5cm，確保無人機在強風(≤6級)及夜間環境下精準起降；平臺下方設收納艙，可容納1臺折疊狀態的主救援無人機及2-4臺中繼無人機。并可根據救援場景高度動態調整攜帶無人機數目：針對200-300米建筑，攜帶1臺主救援無人機+2臺中繼無人機；針對300-500米建筑，可增加至1臺主救援無人機+4臺中繼無人機，適配不同高度救援需求。

19、大型儲水與供水系統：車身后部設不銹鋼水箱，容積≥8m3，配備雙級加壓水泵(一級泵壓力0.8-1.2mpa，二級泵壓力2.0-3.0mpa)；水箱內置水質過濾裝置(過濾精度≤0.1mm)，防止雜質堵塞無人機噴頭；供水接口采用快插式設計，可同時連接2路一體化臍帶纜，支持雙無人機并行供水。

20、無人機專屬供電裝置：集成120kw柴油發電機及48v/1000ah鋰電池組備用系統；供電輸出端設電壓穩定模塊(波動范圍≤±2％)，配備6路獨立供電接口，可同時為2臺主無人機、3臺中繼無人機及地面調控系統供電；鋰電池組支持無人機應急快充，15分鐘可補充80％電量。

21、一體化調控系統：車身前部設操控艙，配備多屏顯控臺，集成無人機飛控、供水壓力調節、繩梯救援監測、紅外熱成像火情探測等功能；支持毫米波+5g雙模通信，控制距離≥3km，可同時調度4臺無人機協同作業；系統內置應急預案庫，可根據建筑高度、火情等級自動生成作業方案。

22、輔助功能組件：車身兩側設液壓支腿(展開后穩定力矩≥100kn·m)，防止作業時車身傾斜；配備2噸級吊臂，用于無人機及設備裝卸；設應急照明與警示系統，滿足夜間及復雜環境作業需求。

23、本發明一種基于六旋翼無人機的超高層消防救援一體化系統，其優點和有益效果有：

24、1.突破高度限制：通過中繼協同機制，系統可覆蓋500米以上超高層，200米處出水壓力≥0.5mpa，滿足滅火需求，解決傳統裝備“夠不著”問題；

25、2.優化載重適配：繩梯設計使救援模式無人機總重≤300kg，滅火模式總重≤450kg，避免超載風險，單任務可靠性提升60％；

26、3.專用保障升級：專用消防車提供穩定水電氣供給與無人機收納保障，雙車協同使部署時間縮短至5分鐘內，解決“續不長、調不動”問題；

27、4.消除管線干擾：中部貫通通道+一體化臍帶纜設計，徹底避免管線與螺旋槳纏繞，作業故障率降低90％；

28、5.保障穩定續航：滅火模式系留供電實現無限續航，救援模式備用電池支持40分鐘作業，反作用力平衡系統確保高空姿態穩定，懸停精度達±0.3m。