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010 -66083178
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北京市西城区广安门
内广义街5号广益大厦
大赛作品详情

作品名称:森林防火专用小型无人机的设计与制作
学校名称:西安明德理工学院
参赛队伍:锐造长空队
队伍编号:227724
参赛学生:王铭洋 陈星宇 寇洋子 张成毅  
指导老师:乔苗苗 王刺梅  
投票日期:2025年10月10日 00:00->2025年12月15日 00:00
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详细说明

产品简介:

全球气候变暖与人类活动加剧使森林火灾频发,传统监测方式效率低、响应慢,难以满足“早发现、早处置”需求。本产品依托无人机优势,填补防控空白。

产品采用四旋翼X型结构,PLA材料3D打印而成,搭载高性能电机、飞控系统及电池,飞行稳定。集成红外火焰烟雾探测模块与便捷抛投装置,可全域巡护复杂地形,温度超45℃或烟雾浓度超3%时自动报警,0-6m高度定点抛投灭火物资。

适用于森林、草原等区域的防火巡护、火情预警与初期扑救,降低人工风险及成本,为消防指挥提供数据支撑。

设计说明

一、设计原理

“火情探测-预警-灭火”全流程协同为核心,借助四旋翼无人机的高机动性与稳定性,搭配高灵敏度探测模块捕捉火情信号,通过飞控系统精准控制飞行姿态与抛投动作,实现从发现火源到定点灭火的快速响应,适配森林复杂环境下“早发现、早处置”的防火需求。

二、设计方案

1. 机身设计:采用X型对称结构,UG软件三维建模后,以PLA环保材料3D打印一体化成型,兼顾轻量化、结构强度与低成本。

2. 动力与控制:搭载2207 1950KV电机、45A电调及22.2V 6S电池,保障稳定续航与抗风性;选用FC AT32F435飞控,精准控制飞行路径与悬停姿态。

3. 功能模块:集成STC89C52单片机控制的探测模块(MQ-2烟雾传感器+DS18B20温度传感器),超阈值自动报警;抛投装置采用舵机驱动设计,支持快速拆装与0-6m高度定点投放。

产品特色

1. 创新性:突破传统防火“监测-处置”分离模式,集成探测、预警、灭火一体化功能,实现火情全流程快速响应;采用3D打印轻量化机身与舵机驱动抛投设计,兼顾机动性与精准投放能力,技术方案贴合森林复杂场景需求。

2. 可行性:核心组件(电机、飞控、传感器)选型成熟通用,PLA材料与3D打印工艺降低制造成本;整机经过多次调试与试飞,0-10m低空悬停稳定,抛投精准度与探测灵敏度达标,可直接投入实际防火作业。

3. 完整性:覆盖从日常巡护、火情预警到初期灭火的全场景需求,温度/烟雾双参数探测避免漏报误报,抛投装置适配多种灭火物资,形成“发现-报警-处置”闭环,无需额外配套设备即可独立作业。

4. 规范性:机身建模、组件选型、调试流程均遵循行业技术标准,飞行控制与抛投操作符合安全规范;设计过程参考相关森林防火技术要求,组件接口与安装方式标准化,便于后期维护与批量生产。

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