(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無人飛行体を有してなる消火システムであって、
飛行する前記複数の無人飛行体を空中で一列に繋ぐ態様で前記各無人飛行体から吊り下げられて保持される給水ホースと、
前記各無人飛行体に設けられ、前記給水ホースを保持する保持手段と、
地上の水源から前記給水ホースに送水する給水ポンプと、
前記各保持手段に設けられ、前記給水ホース内の水を該給水ホースの放水口側へ加圧する補助ポンプと、
前記各無人飛行体に設けられ、前記無人飛行体の飛行制御及び前記補助ポンプの動作制御を行う制御手段と、
前記給水ホースと一体に形成され、前記各無人飛行体に電力を供給する給電ケーブルと、
前記給水ホースと一体に形成された有線通信ケーブルとを備え、
ここで、前記複数の無人飛行体が前記有線通信ケーブルを介して互いに通信制御可能であり、
前記各保持手段が、互いに隣接する無人飛行体との間で保持する前記給水ホースにかかるテンションを検出するテンション検出手段を更に備えており、
一の無人飛行体の制御手段が、当該無人飛行体の前記テンション検出手段により検出されたテンションに基づいて隣接する他の無人飛行体の方向を判断し、判断した方向に基づいて当該他の無人飛行体の制御手段へ飛行に関する制御信号を送信し、
当該他の無人飛行体の制御手段が、受信した前記制御信号に基づいて当該他の無人飛行体の飛行制御を行うことを特徴とする、消火システム。
【請求項２】
請求項１に記載の消火システムを利用した消火方法であって、
前記給水ポンプにより前記水源から前記給水ホースに送水するステップと、
前記複数の無人飛行体の保持手段に設けられた補助ポンプにより、前記給水ホース内の水を、前記水源から前記給水ホースの放水口側へ順次加圧送水するステップと、
先頭を飛行する無人飛行体の保持手段に設けられた補助ポンプにより、前記放水口から放水目標位置へ放水を行うステップとを含むことを特徴とする消火方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消火システム及び消火方法に関し、更に具体的には、マルチコプタなどの無人飛行体を利用した消火システム及び消火方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
山岳地帯や高層ビルなどの高所での消火活動を行う消火方法や消火システムとして、例えば、下記特許文献１に記載の技術がある。当該特許文献１の消火方法は、山や丘陵などの斜面に建てられた神社仏閣・一般住宅などの対象建築物の外部および／または内部あるいは森林に、前記斜面を通じて送ってきた消火水を、ノズルを通じて水噴射するものである。
【０００３】
また、下記特許文献２に記載の空中散布式消火装置は、飛行物体に搭載可能で、内部に消火剤が充填された密閉容器の底板の中央部に、前記消火剤の放出口を設けるとともに、この放出口を容器内部より開閉しうる弁体を、常時放出口を閉じる方向に付勢して設け、かつ一端が、容器の上面を貫通して、前記飛行物体に係止可能となっているワイヤの他端に、前記弁体を連結し、ワイヤによる張力により前記弁体を開かせるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３３７２１３号公報
【特許文献２】特開平１０−１１８２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術では、あらかじめ斜面にノズルを埋め込んでおかなくてはならず、ノズルが埋め込まれていない場所での消火はできないという課題がある。また、特許文献２に記載の技術では、一台のヘリコプタ等で消火剤を充填した容器を投下するため、運べる消火剤の量に限りがあり、大規模火災の場合には効率よく消火できないおそれがある。また、有人飛行のため、危険な場所には近づきにくく消火しづらいという課題がある。
【０００６】
本発明は、以上のような点に着目したもので、山岳地帯や高層ビルなどの高所の火災でも効率よく消火することができる消火システム及び消火方法を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の消火システムは、空中飛行する複数の無人飛行体と、前記複数の無人飛行体により複数ヶ所が保持される給水ホースと、前記複数の無人飛行体に設けられており、前記給水ホースを保持する保持手段と、水源から前記給水ホースに送水する給水ポンプと、前記保持手段に設けられており、前記給水ホース内の水を、該給水ホースの放水口側へ加圧する補助ポンプと、前記複数の無人飛行体に設けられており、前記無人飛行体の飛行制御及び前記補助ポンプの動作制御を行う制御手段と、前記複数の無人飛行体に電力を供給する給電手段と、を備えたこととした。このため、山岳地帯や高層ビルなどの高所の火災でも効率よく消火することができる。また、無人のため危険な場所での消火活動も可能である。
【０００８】
主要な形態の一つは、前記保持手段が、前記給水ホースに連結される貯水手段を備えており、前記補助ポンプにより、前記貯水手段に貯水された水を、前記給水ホースの放水口側へ加圧送水することを特徴とする。これにより、高所での消火活動であっても、揚水圧が不足することなく確実に消火活動が可能となる。
【０００９】
他の形態の一つは、前記複数の無人飛行体が通信用の中継手段を備えるとともに、前記中継手段を介して有線通信ケーブルを接続することとしたので、複数の無人飛行体が互いに通信可能である。このため混信が生じるおそれがない。
【００１０】
更に他の形態の一つは、前記有線通信ケーブルが、前記給水ホースと一体に形成されていることを特徴とする。このため、給水ホースと一体に引き回すことができ、作業性がよい。
【００１１】
更に他の形態の一つは、前記給電手段が、給電ケーブルであることを特徴とする。このため、充電式の場合のような電力不足のおそれがない。
【００１２】
更に他の形態の一つは、前記給電ケーブルが、前記給水ホースと一体に形成されていることを特徴とする。このため、給水ホースと一体に引き回すことができ、作業性がよい。
【００１３】
更に他の形態の一つは、前記給水ホースの放水口に最も近く配置された先頭の無人飛行体の制御手段は、後続の無人飛行体の制御手段へ飛行に関する制御信号を送信し、前記制御信号を受信した後続の無人飛行体の制御手段は、前記受信した制御信号に基づいて無人飛行体の飛行制御を行うとともに、更に後続の無人飛行体がある場合には、後続の無人飛行体の制御手段へ飛行に関する制御信号を送信することとした。このため、前記先頭の無人飛行体から最後尾の無人飛行体へ向けて順次飛行制御を行うことができ、編隊制御が容易となる。
【００１４】
更に他の形態の一つは、前記保持手段は、隣接する無人飛行体との間で保持する前記給水ホースにかかるテンションを検出するテンション検出手段を備えており、前記先頭の無人飛行体の制御手段は、前記テンション検出手段により検出されたテンションに基づいて後続の無人飛行体の方向を判断し、判断した方向に基づいて後続の無人飛行体の制御手段へ飛行に関する制御信号を送信し、前記制御信号を受信した後続の無人飛行体の制御手段は、前記受信した制御信号に基づいて無人飛行体の飛行制御を行うとともに、更に後続の無人飛行体がある場合には、前記テンション検出手段により検出されたテンションに基づいて後続の無人飛行体の方向を判断し、判断した方向に基づいて後続の無人飛行体へ飛行に関する制御信号を送信することとした。このため、判断された方向に基づき、より正確な飛行制御を行うことができる。
【００１５】
更に他の形態の一つは、前記先頭の無人飛行体に設けられた無線通信手段と、前記無線通信手段を介して前記先頭の無人飛行体の飛行制御を遠隔操作する遠隔操作手段と、を備えることとした。このため、外部からの客観的な情報に基づいて、先頭の無人飛行体をより正確に飛行制御することができる。
【００１６】
本発明の消火方法は、前記いずれかに記載の消火システムを利用し、前記給水ポンプにより前記水源から前記給水ホースに送水するステップと、前記複数の無人飛行体の保持手段に設けられた補助ポンプにより、前記給水ホース内の水を、前記水源から前記給水ホースの放水口側へ順次加圧送水するステップと、前記先頭の無人飛行体の保持手段に設けられた補助ポンプにより、前記放水口から放水目標位置へ放水を行うステップと、含むこととした。このため、山岳地帯や高層ビルなどの高所の火災でも効率よく消火することができる。また、無人のため危険な場所での消火活動も可能である。
【００１７】
本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、山岳地帯や高層ビルなどの高所の火災でも効率よく消火することができる。また、無人のため危険な場所での消火活動も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】消火システムの全体構成を示す模式図である。
【図２】無人飛行体から吊り下げられた保持手段を拡大して示す斜視図である。
【図３】先頭の無人飛行体から吊り下げられた保持手段を拡大して示す斜視図である。
【図４】保持手段の構成を示す図である。
【図５】給水ホースの断面を示す図である。
【図６】消火システムを構成する、特に先頭の無人飛行体に係る機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。最初に、本発明の一実施形態による消火システム１００の全体構成の概要を説明する。本実施形態による消火システム１００は、空中飛行する複数の無人飛行体１０を用いて、山岳地帯や高層ビルなどの高所の火災を消火するものである。
【００２１】
無人飛行体１０は、例えば、マルチコプタなどが利用可能である。無人飛行体１０は、複数の回転翼５４を有しており、回転翼５４は、モータ５２に接続される（図６参照）。モータ５２を制御部５０で制御することにより、無人飛行体１０の飛行が制御される。
【００２２】
複数の無人飛行体１０には、それぞれ保持手段２０，２０´が吊下げられており、前記保持手段２０，２０´によってホース３０が保持される。すなわち、ホース３０の複数ヶ所が、無人飛行体１０によって保持されている。保持手段２０は、図４に示すように、例えば箱型に形成され、上面に設けた金具２２に、無人飛行体１０から下げられた吊下げワイヤ１２の先端の連結具１４をかけることで、全体が無人飛行体１０に吊下げられる。
【００２３】
ホース３０は、図５に示すように、給水ホース３２と、給電ケーブル３４と、通信ケーブル３６（有線ＬＡＮケーブルなど）が一体に形成されている。具体的には、給水ホース３２の外側に、給電ケーブル３４と通信ケーブル３６を配置し、これらをカバー３８で覆うことで、給水ホース３２と給電ケーブル３４及び通信ケーブル３６が一体に形成される。このように、給水ホース３２、給電ケーブル３４、通信ケーブル３６を一体にすることで、ホース３０のみを引き回すだけで給水，給電，通信のすべてが可能となり、ホースやケーブルの混線のおそれがなく、作業性がよい。
【００２４】
一方、図１に示すように、海や川などの水源４４の近傍には、給水ポンプ４０が配置され、ホース４２を介して消火用の水が汲み上げられ、前記給水ホース３２に送水する。
【００２５】
保持手段２０，２０´は、給水ホース３２内の水を放水口３２Ａ側へ加圧する補助ポンプ２６と貯水槽２４をそれぞれ備えている。高所に水を送るためには、相当の揚水圧が必要となるが、水源４４にもっとも近い場所に配置された給水ポンプ４０のみでは、放水場所に最も近い先頭の無人飛行体１０まで水を送る圧力が不足するおそれがある。
【００２６】
このため、本実施形態では、各保持手段２０に貯水槽２４及び加圧のための補助ポンプ２６を設けることで、揚水圧の不足を補い、放水口３２Ａまで確実に送水を行う。前記補助ポンプ２６には、ホース３０内の給電ケーブル３４から駆動用の電力が供給される。また、補助ポンプ２６は、無人飛行体１０の制御部５０に接続され、その駆動が制御される。
【００２７】
また、保持手段２０には、テンションセンサ２８が設けられる。テンションセンサ２８は、隣接する無人飛行体１０との間で保持するホース３０にかかるテンションを検出するものである。本実施形態では、後述するように、テンションセンサ２８で検出したテンションに基づいて、後続の無人飛行体１０の方向を判断し、判断した方向に基づいて後続の無人飛行体１０の制御部５０へ飛行に関する制御信号を送信する。
【００２８】
更に、ホース３０から給電ケーブルと通信ケーブルが分岐した分岐ケーブル４６が、前記無人飛行体１０に接続されている。分岐ケーブル４６によって、給電ケーブルと通信ケーブルを無人飛行体１０へ接続することで、無人飛行体１０を飛行させるための電力の供給や、無人飛行体１０間での有線通信を行うことが可能となる。
【００２９】
図６には、消火システム１００を構成する一つの無人飛行体に係る機能ブロック図が示される。同図には、先頭の無人飛行機１０が代表して示される。無人飛行体１０は、無人飛行体１０の飛行制御と補助ポンプ２６の動作制御を行う制御部５０を中心に構成される。
【００３０】
制御部５０には、補助ポンプ２６，テンションセンサ２８，モータ５２，通信部６０，記憶部７０，ＧＰＳ受信部７２，撮像装置７４が接続されている。制御部５０には、中央処理装置（ＣＰＵ）であって、前記分岐ケーブル４６を介して給電ケーブル３４に接続され、電力が供給される。
【００３１】
モータ５２は、無人飛行体１０の回転翼５４を回転させるもので、制御部５０を介して電力が供給されるとともに、前記制御部５０から指示された速度に回転が制御される。モータ５２の回転動力は前記回転翼５４に伝達され、回転翼５４を所定の回転数で回転させる。前記モータ５２は、回転翼５４と同数設けられており、複数の回転翼５４ごとに制御可能となっている。
【００３２】
制御部５０は、通信部６０を介して隣接する無人飛行体１０や、遠隔操作部８０との通信を行う。通信部６０は、通信の中継器（例えば、ルータなど）を含み、分岐ケーブル４６を介して通信ケーブル３６に接続されている。
【００３３】
仮に、複数の無人飛行体１０のすべてを、Ｗｉ−Ｆｉなどの無線通信により遠隔操作するとなると、２．４ＧＨｚ帯（ＩＳＭバンド）では混信が避けられず、隊列制御が困難である。しかしながら、本実施形態では、後述するように、放水場所に最も近い先頭の無人飛行体１０のみを遠隔制御し、後続の無人飛行体１０に向けて順次、飛行に関する制御信号を有線通信で送信することとしたので、混信の問題が生じることがない。
【００３４】
また、前記通信部６０には、無線通信を行うためのアンテナ６２が接続されている。このアンテナ６２を介して、遠隔操作部８０と無線通信を行うことで、無人飛行体１０を遠隔操作することが可能である。なお、このような遠隔操作は、全ての無人飛行機１０で可能であるが、本実施形態では、先頭の無人飛行体１０のみ遠隔操作部８０との無線通信を行うこととしている。
【００３５】
記憶部７０は、ＲＡＭやＲＯＭで構成されている。記憶部７０は、飛行に関するデータや、テンションセンサ２８で検出された検出結果や、撮像装置７４で撮像されたデータなどを記憶する。このほか、無人飛行体１０を自律制御する場合には、自律制御用のプログラムなどが記憶部７０に格納される。
【００３６】
ＧＰＳ受信部７２は、無人飛行体１０の位置情報を取得するものである。また、撮像装置７４は、画像を撮影するものである。ＧＰＳ受信部７２で受信した位置情報や撮像装置７４で撮像した画像データは、記憶部７０に格納される。また、必要に応じて、これらの記憶したデータを隣接する無人飛行体１０に有線通信により送信し、飛行制御等に利用してもよい。
【００３７】
次に、本実施形態による消火システム１００における飛行制御について説明する。なお、以降の説明では、給水ホース３２の放水口３２Ａに最も近い位置を保持する無人飛行体１０を先頭の無人飛行体といい、それ以降の無人飛行機１０を後続の無人飛行体をいい、水源４４に最も近い位置の無人飛行体１０を最後尾の無人飛行体というものとする。
【００３８】
本実施形態では、先頭の無人飛行体１０は、無線通信によって遠隔操作部８０により飛行制御されるものとする。遠隔操作部８０からの制御信号は、アンテナ６２及び通信部６０を介して制御部５０に送られ、制御部５０は、受信した制御信号に基づいてモータ５２の駆動を制御する。
【００３９】
先頭の無人飛行体１０の制御部５０は、テンションセンサ２８により検出されたテンションに基づいて、後続の無人飛行体１０の方向を判断し、判断した方向に基づいて後続の無人飛行体１０の制御部５０へ飛行に関する制御信号を、通信部６０及び通信ケーブル３６を介して送信する。
【００４０】
飛行に関する制御信号を受信した後続の無人飛行体１０の制御部５０は、受信した制御信号に基づいて無人飛行体１０の飛行制御を行う。また、更に後続の無人飛行体１０がある場合は、テンションセンサ２８により検出されたテンションに基づいて、更に後続の無人飛行体１０の方向を判断し、判断した方向に基づいて更に後続の無人飛行体１０へ、飛行に関する制御信号を、通信部６０及び通信ケーブル３６を介して送信する。以上のような制御信号の送信を、最後尾の無人飛行体１０、すなわち、水源４４の最も近くに配置された無人飛行体１０まで順次行う。
【００４１】
本実施形態の消火システム１００を利用した消火の手順を説明すると、まず、給水ポンプ４０により、水源４４から給水ホース３２に送水する。そして、水源４４に最も近い位置に配置された無人飛行体１０の保持手段２０に設けられた貯水槽２４に貯水する。次に、補助ポンプ２６により、貯水槽２４に貯水した水を、隣接する無人飛行体１０との間で保持する給水ホース３２に加圧送水する。
【００４２】
上述した加圧送水を、給水ホース３２の放水口３２Ａまで順次行い、先頭の無人飛行体１０の保持手段２０´に設けられた補助ポンプ２６により、放水口３２Ａから放水目標位置へ放水を行う。補助ポンプ２６の動作制御は、前記制御部５０により行われる。これにより、山火事のように高所での火事であっても、複数の無人飛行体１０によりホースを使った消火が可能となる。
【００４３】
このように、本実施形態の消火システムによれば、次のような有利な効果がある。
(1)空中飛行する複数の無人飛行体１０と、無人飛行体１０から吊下げられた保持手段２０，２０´により複数ヶ所が保持される給水ホース３２と、水源４４から給水ホース３２に送水する給水ポンプ４０と、保持手段２０，２０´に設けられており給水ホース３２内の水を放水口３２Ａ側へ加圧する補助ポンプ２６と、無人飛行体１０の飛行制御及び補助ポンプ２６の動作制御を行う制御部５０と、無人飛行体１０に電力を供給する給電ケーブル３４を備えることとした。このため、高所での消火活動を効率よく行うことができる。また、無人で消火活動を行うため、有人では危険のおそれがある場所での消火活動も可能である。
(2)保持手段２０，２０´に貯水槽２４を設け、補助ポンプ２６により貯水槽２４に貯水された水を、給水ホース３２の放水口３２Ａ側へ加圧送水することとしたので、高所での消火活動であっても、揚水圧不足になることがない。
(3)無人飛行体１０が通信部６０を有し、通信部６０に備えられた中継手段（ルータなど）に接続された通信ケーブル３６により、複数の無線飛行体１０が互いに通信できることとした。このため、個々の無人飛行体１０を遠隔操作せず、隣接する後続の無線飛行体１０へ順次、飛行に関する制御信号を送ることで、混信が生じることなく、複数の無人飛行体１０の隊列制御が容易となる。
(4)通信ケーブル３６が、給水ホース３２と一体に形成されているため、ホース３０を引き回すだけで、給水と通信用の配線が可能となり、混線が生じることがなく作業性がよい。
(5)給電ケーブル３４が、給水ホース３２と一体に形成されているため、ホース３０を引き回すだけで、給水と給電用の配線が可能となり、混線が生じることがなく作業性がよい。
(6)給水ホース３２の給水口３２Ａに最も近く配置された先頭の無人飛行体１０の制御部５０が、後続の無人飛行体の制御部５０へ飛行に関する制御信号を送信し、当該制御信号を受信した後続の無人飛行体１０の制御部５０は、受信した制御信号に基づいて無人飛行体１０の飛行制御を行うとともに、更に後続の無人飛行体１０がある場合には、後続の無人飛行体１０の制御部５０へ飛行に関する制御信号を送信することとした。このため、先頭の無人飛行体１０から最後尾の無人飛行体へ向けて順次飛行制御を行うことが可能となる。すなわち、先頭の無人飛行体１０のみを遠隔操作又は自立制御により操作すればよいため、無線通信の混信等をおこさずに、容易に隊列制御をすることができる。
(7)保持手段２０，２０´にテンションセンサ２８を設け、当該テンションセンサ２８により検出されたテンションに基づいて後続の無人飛行体１０の方向を判断し、判断した方向に基づいて後続の無人飛行体１０へ飛行に関する制御信号を順次送信することとしたので、より正確な飛行制御が可能となる。
【００４４】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施形態では、給電ケーブル３４を用いた有線給電としたが、これも一例であり、無線給電とすることを妨げるものではない。
(2)前記実施形態では、ホース３０から分岐ケーブル４６により各無人飛行体１０へ給電ケーブル３４と通信ケーブル３６を接続するバス型としたが、これも一例であり、バス型に限られるものではない。
(3)前記実施形態では、先頭の無人飛行体１０を遠隔操作部８０との無線通信により遠隔操作することとしたが、これも一例であり、自律制御とすることを妨げるものではない。
(4)前記実施形態では、テンションセンサ２８により後続の無人飛行体１０の方向を把握して飛行制御を行うこととしたが、これも一例であり、ＧＰＳ受信部７２により取得した位置情報に基づいて飛行制御を行うようにしても。また、撮像装置７４により取得した画像をもとに飛行制御を行うようにしてもよい。むろん、これらの飛行制御を組み合わせるようにしてもよい。
(5)前記実施形態では、先頭の無人飛行体１０から最後尾の無人飛行体１０へ向けて順次飛行制御信号を送信することとしたが、各無人飛行体１０を個別に制御することを妨げるものではない。また、このような個別の飛行制御と、前記実施形態に示したリレー式の飛行制御を切り替え可能な構成としてもよい。
(6)先頭の無人飛行体１０の撮像手段７４で撮影された画像を遠隔操作装置８０へ送信し、遠隔操作部８０側で受信した画像を確認しながら、先頭の無人飛行体１０の位置を制御するようにすることで、より正確な消火活動を行うようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明によれば、複数の無人飛行体により給水ホースを保持し、各無人飛行体に設けられた補助ポンプを用いて放水口まで加圧送水することしたので、消火システムの用途に好適である。特に、山岳地帯や高層ビルなの高所での火災や、人が立ち入りにくい場所での消火活動に好適である。
【符号の説明】
【００４６】
１０：無人飛行体
１２：吊下げワイヤ
１４：連結具
２０：保持手段
２２：金具
２４：貯水槽
２６：補助ポンプ
２８：テンションセンサ
３０：ホース
３２：給水ホース
３２Ａ：放水口
３４：給電ケーブル
３６：通信ケーブル
３８：カバー
４０：給水ポンプ
４２：ホース
４４：水源
４６：分岐ケーブル
５０：制御部
５２：モータ
５４：回転翼
６０：通信部
６２：アンテナ
７０：記憶部
７２：ＧＰＳ受信部
７４：撮像装置
８０：遠隔操作部
１００：消火システム
【図１】
0006987446.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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