CN102416230A - 灾害应急保险舱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种灾害应急救生装置，尤其是一种灾害应急保险舱，包括主舱和分别设置在主舱旁边的第一副舱、第二副舱，其中，第一副舱内设置的压缩空气容器与主舱内的供气管连通，第二副舱包括散热舱和电池舱，主舱内设置半导体制冷器，其散热端通过主舱及第二副舱舱壁伸入散热舱内，电池舱内设置电池。本发明平常时作为存放贵重财物的保险柜，在灾害发生时作为避险空间，确保3-5避险人员的正常供氧5小时以上、舱内温度和气压适宜，同时保障舱内与外界通信畅通，在无外接电源的情况下仍能工作8小时以上。

Description

灾害应急保险舱

技术领域

本发明涉及一种灾害应急救生装置，尤其是一种灾害应急保险舱。

背景技术

近年来随着城市建设的快速发展，无论是在商务办公领域还是民用居住领域，大量高层、超高层建筑陆续投入使用，但应对高层灾害尤其是高层火灾的逃生方法却无法满足安全需求。目前除利用楼体内通道逃生和楼体外部逃生两种方式外，还出现了室内通过保险舱暂时避险的方式。结合保险舱恶劣的工作环境，如何安全地维持舱内温度适宜成为设计的重点之一。

半导体制冷器作为日趋成熟的制冷器件，具有体积小，重量轻，作用速度快，使用寿命长，且易于控制等优点。半导体制冷器无机械传动部分，工作中无液、气工作介质，制冷参数不受空间方向以及重力影响，在灾害尤其是火灾等恶劣条件下仍能够正常、安全地工作，十分适合应用于灾害应急救生领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种灾害应急保险舱，它将半导体制冷技术应用于灾害应急救生领域，很好地解决了在恶劣外部环境下，安全地给保险舱提供适宜温度的技术难题。

为达到上述目的，本发明提供一种灾害应急保险舱，包括主舱和分别设置在主舱旁边的第一副舱、第二副舱，其中，第一副舱内设置的压缩空气容器与主舱内的供气管连通，第二副舱包括散热舱和电池舱，主舱内设置半导体制冷器，其散热端通过主舱及第二副舱舱壁伸入散热舱内，电池舱内设置电池。

而且，第二副舱设有备用储气舱，备用储气舱内设置备用压缩空气容器，备用压缩空气容器与主舱内的备用压缩空气容器供气管连通。

而且，主舱内设置中央控制器、温度传感器和气压传感器，主舱、第一副舱和第二副舱外壁内分别设置高温传感器；主舱和散热舱通过单向排气阀连通；散热舱内设置排气泵和气压兼温度传感器，排气泵的排气端通过单向阀与外界连通。

而且，电池舱内设置另一个半导体制冷器，该半导体制冷器的散热端通过电池舱及散热舱舱壁伸入散热舱内，电池舱内设有电源监测模块和温度传感器。

而且，供气管和备用压缩空气容器供气管分别连有电磁阀和机械阀，电磁阀由中央控制器控制开闭。

而且，中央控制器包括液晶屏和键盘，键盘上设置“一键呼救”按钮和电磁呼吸阀控制开关。

而且，主舱的舱门上设置猫眼，猫眼处设置摄像头、对讲机通信天线、GSM天线，且信号端均与中央控制器联接。

而且，主舱内设有LED灯，主舱的舱门框中间设置一个控制中央控制器和LED灯启动的触头开关。

而且，主舱底部设置带空气过滤盒的舱外空气进气管。

而且，主舱、第一副舱及第二副舱顶部固定连接保险箱，且主舱、第一副舱、第二副舱和保险箱的内、外壁之间填充耐火隔热材料。

本发明平常时作为存放贵重财物的保险柜，在灾害发生时作为避险空间。工作时，中央控制器根据各种传感器采集的舱内外环境信息自动调控舱内供氧、降温，确保3-5名避险人员紧急避险5小时以上, 在无外接电源的情况下仍能工作8小时以上。采用半导体制冷技术，在灾害尤其是火灾等恶劣条件下仍能够正常、安全地给舱内降温，操作时只需通过中央控制器调节工作电流的大小，即可调节制冷速率，十分简便。并且，半导体制冷器的尺寸小、重量轻，易于装配，工作中无噪音，无液、气工作介质，因而十分环保，使用寿命更长。

附图说明

图1是本发明的正视图。

图2是本发明的正剖视图。

图3是本发明图1的X-X面视图。

图4是本发明图1的Y-Y面视图。

图5是本发明图1的Z-Z面视图。

图6是图2中A处放大图。

图7是图2中B处放大图。

图8是图3中C处放大图。

图9是本发明中猫眼的放大图。

图10是本发明开舱门的示意图。

其中，1、主舱，2、第一副舱，3、第二副舱，4、散热舱，5、电池舱，6、备用储气舱，7、中央控制器，8、猫眼，9、保险箱，11、供气管，12、备用压缩空气容器供气管，13、半导体制冷器，14.1~14.5、温度传感器，15.1~15.4、高温传感器，16、电磁阀，17、机械阀，18、空气过滤盒，19、舱外空气进气管，20、进气阀旋钮，21、压缩空气容器，31.1~31.2、气压传感器，41、单向排气阀，42、排气泵，43、气压兼温度传感器，44、单向阀，51、电池，52、电池舱半导体制冷器，53、电源监测模块，61、备用压缩空气容器，71、液晶屏，72、键盘， 73、“一键呼救”按钮，74、电磁呼吸阀控制开关，81、摄像头，82、对讲机通信天线，83、GSM天线，84、LED灯，85、触头开关。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

本发明提供的方案是，一种灾害应急保险舱，如图1所示，包括主舱1和分别设置在主舱1旁边的第一副舱2、第二副舱3，其中，如图2所示，第一副舱2内设置的压缩空气容器21与主舱1内的供气管11连通，第二副舱3包括散热舱4和电池舱5，主舱1内设置半导体制冷器13，其散热端通过主舱1及第二副舱3舱壁伸入散热舱4内，电池舱5内设置电池51。第一副舱2、第二副舱3与主舱1的固定连接可采用螺栓连接、扣接、燕尾槽固接等等。

第二副舱3设有备用储气舱6，备用储气舱6内设置备用压缩空气容器61，备用压缩空气容器61与主舱1内的备用压缩空气容器供气管12连通。

如图3~5所示，主舱1内设置中央控制器7、温度传感器14.1~14.4和气压传感器31.1~31.2，主舱1、第一副舱2和第二副舱3外壁内分别设置高温传感器15.1~15.4；主舱1和散热舱4通过单向排气阀41连通；散热舱4内设置排气泵42和气压兼温度传感器43，排气泵42的排气端通过单向阀44与外界连通，如图6所示。

如图2所示，电池舱5内设置电池舱半导体制冷器52，电池舱半导体制冷器52的散热端通过电池舱5及散热舱4舱壁伸入散热舱4内，电池舱5内设有电源监测模块53和温度传感器14.5。

如图3、4所示，供气管11和备用压缩空气容器供气管12分别连有电磁阀16和机械阀17，电磁阀16由中央控制器7控制开闭。

如图8所示，中央控制器7包括液晶屏71和键盘72，键盘72上设置“一键呼救”按钮73和电磁呼吸阀控制开关74。

主舱1的舱门上设置猫眼8，如图9所示，猫眼8处设置摄像头81、对讲机通信天线82、GSM天线83，且信号端均与中央控制器7联接。

主舱1内设有LED灯84，如图10所示，主舱1的舱门框中间设置一个控制中央控制器7和LED灯84启动的触头开关85。

如图7所示，主舱1底部设置带空气过滤盒18的舱外空气进气管19。

主舱1、第一副舱2及第二副舱3顶部固定连接保险箱9，且主舱1、第一副舱2、第二副舱3和保险箱9的内、外壁之间填充耐火隔热材料。比如石棉、陶瓷纤维毯等。具备防火、防冲击、防盗、防弹等功能。

主舱1内设置折叠座椅，座椅下部安装有储物框，框中备有纯净水、压缩饼干、防毒面罩及活性炭等空气净化材料。防毒面具可供避险人员在舱外温度降至正常后逃生，避免毒气的伤害。

本发明包括中央控制系统、供气系统、通讯系统、降温系统、环境监控系统和供电系统，各系统工作原理如下：

中央控制系统负责采集所有信息并将系统状态显示出来，负责决策支持和控制功能，通过GUI(Graphical User Interface)界面与用户交流。中央控制器7是一部特种舱用电脑，正面有带触摸功能的液晶屏71和键盘72，中央控制器软件GUI界面和键盘72上各有一个“一键呼救”按钮73，当按下该按钮时，中央控制器7自动进行119拨号、同时通过“对讲机模块”向同频率点的其他对讲机发起通话请求、同时向供应商的客服短信中心发送一条预设的求助短信。中央控制器7上还设有电磁呼吸阀控制开关74，用于控制供气系统的开关。主舱1门框上安装有触头开关85。主舱1门关闭时，触头开关85为关闭状态，或15分钟（用户可任意设置该时长）内没有使用触摸液晶屏71和键盘72时，中央控制器7处于休眠状态，显示屏不工作，同时LED灯84也处于关闭状态。主舱1门打开时触头开关85弹出，中央控制器7进入开启状态。另外，用户操作触摸液晶屏71或者键盘72，也可以激活中央控制器7进入开启状态。

供气系统的主要设备是图4中第一副舱2内的主压缩空气容器21。主压缩空气容器21通过供气管11给主舱1供气。供气管11在主舱1内形成一个三通管状结构，一个出气端安装机械阀17，另一个出气端安装比例电磁阀16。电磁阀16的开/关和气流量大小均由中央控制器7来控制，当用户进入主舱1后，可通过中央控制器GUI界面来设置舱内避险人员的数量，紧接着用户通过GUI界面打开电磁阀16。第一次打开电磁阀16时，中央控制器7会自动根据舱内人员数量来计算出电磁阀16的应开启度，并将当前的气流量显示出来。用户可根据舱内人员的成分（如成年人、儿童、少年等人的数量）或自身呼吸感受的情况使用中央控制器GUI来调节电磁阀16流量的大小。一般地，少年、儿童、老年人呼吸所需气量较成年人要少。当电磁阀16失效（故障或断电）时，中央控制器7会通过显示屏报告错误，此时，用户可立即通过机械阀17来手动调节供气流量，中央控制器7上有机械阀17的流量显示。

为了保险起见和给救生系统提供足够的供气余量，第二副舱3下部的备用储气舱6内还配置了一个备用压缩空气容器61。备用压缩空气容器61的供气原理同主压缩空气容器21一样。但是，主压缩空气容器21和备用压缩空气容器61两套供气系统是完全独立的，即用户可通过GUI随意控制两套供气系统的开关或流量。中央控制器屏幕会实时显示当前的气流量、主/备用压缩空气容器中的气余量及可续供的时间。当主/备用压缩空气容器中的余气到达仅能提供30分钟的呼吸时刻，中央控制器7通过GUI界面及声音发出报警，而且，可续供时间每缩短5分钟报警的声/视频提示变得越频繁、越急促。

本发明还提供一种紧急供气模式，主舱1的地板上设置了一个舱外空气进气管19，当主/备用压缩空气容器故障或压缩空气容器中空气耗尽时，用户可通过进气管上部的进气阀旋钮20手动开启进气管中间的阀门，通过舱外空气来给主舱1供气。由于火灾情况下舱外气体多含有大量有毒成分，故在舱外空气进气管19的出口前安装有空气过滤盒18，盒中填充活性炭等空气净化材料。

为了保证舱内安全和适宜的空气环境，平时状态下自然进气管19是开启的，但是气流的进出并没有经过空气净化材料。这样，若非灾害或危险情况下有未成年人或其他人员意外进入舱内时，当舱内人员由于身高较矮或不会操作等原因无法使用触摸液晶屏71和键盘72时，能确保用自然空气进行呼吸保障，既确保安全又避免无端消耗压缩空气。另外，当舱门打开时，触头开关85弹出，中央控制器7自动通过GSM模块向预设的家庭成员手机发送提示短信，以通知相关人员舱门被打开。同时，中央控制器7发出语音提示，提醒舱内人员先开启压缩空气容器供气，然后关闭底部的自然供气管19阀门。

通信系统采用双保险方案：一套是GSM(Global System of Mobile Communication)手机系统，一套是对讲机系统。

GSM系统可采用Siemens（西门子）的TC35i模块，该系统需要预先安装手机SIM(Subscriber Identity Module)卡。GSM通信模块的天线安装在猫眼8内侧，如图10所示，确保当舱体附近有手机信号时本系统的GSM模块可正常使用。GSM模块借助中央控制器触摸液晶屏71上的软件界面像使用手机一样使用，功能同目前的手机基本一致。如：可拨打/接听电话，可发/收短信息，可查阅通讯记录，可查找联系人等。

对讲机模块采用民用对讲机的免费频段通信，无需费用和额外设备。产品安装时，将对讲频率设置为用户小区物业管理部门正在使用的频率，这样，用户在舱内可通过中央控制器GUI界面来操作对讲机模块达到同自己小区物业管理人员通话、求救的目的。对讲机的天线亦设置在猫眼8的玻璃背面，确保通信顺畅。通过中央控制器软件GUI界面还可以设置对讲机的通信频率、扫描监听频率、调整音量等。“扫描监听频率”的作用是：在紧急时刻，若用预设的频率呼救而无人应答（物管保安正好不在、或关机、或未带对讲机…），那么可使用扫描功能搜索附近的对讲机用户，或许有邻近小区的保安、或许附近有巡逻的警察或城管队员、或许路过的其他使用对讲机的人员….总之，只要搜索到某频率点的应答信息，用户即可和对方发起通话，从而达到求救的目的。

降温系统的核心部件采用的是半导体制冷片，当给这种特殊的半导体制冷片通以一定电流后，其表现出一端为冷端，另一端为热端，即相当于将一端的热转移到了另一端。在制冷片的两端分别装上散热片和风扇，于是，冷端吹出的是凉风，起降温作用；热端吹出的是热风，起制热作用。

本系统使用了两个半导体制冷器，主舱半导体制冷器13和电池舱半导体制冷器52。两个半导体制冷器的热端都伸入散热舱4中，主舱1和散热舱4通过单向排气阀41（气流只能从主舱1流向散热舱4）连通，当主舱1内的气压传感器31.1~31.2探测到主舱1内气压超过一定阈值时，中央控制器7自动开启单向排气阀41向散热舱4排气，同时，散热舱4也有气压传感器，当散热舱4内的气压超过某一阈值时，中央控制器7自动开启排气泵42向往排气。只要主舱半导体制冷器13和电池舱半导体制冷器52中有一个在工作，那么中央控制器7也会开启排气泵42向外排气，这样确保散热舱4有良好的空气流动环境使其降温效果良好。设在排气泵42排气端的单向阀44可阻止舱外气体向舱内倒灌。

主舱1和电池舱5均有温度传感器，分别是温度传感器14.1~14.5，可使用市面上的DS18B20型温度传感器，当探测到温度高于某一预设值时，中央控制器7自动开启对应的半导体制冷器，当温度降低到另一预设值（该值低于前开启制冷器的值）时中央控制器7关闭半导体制冷器。中央控制器的软件GUI提供了主舱1和电池舱5开启半导体制冷器的温度设定界面，也提供关闭半导体制冷器的温度（该温度要低于开启温度）设定界面。同时，GUI也提供手动开、关半导体制冷器的界面，即用户可根据自身感受来手动强行开启或关闭半导体制冷器，如果手工开启半导体制冷器，还可以设定其运行时间。两个半导体制冷器的开启和关闭状态、运行信息都实时显示在中央控制器GUI上。

环境信息主要包括：舱外视频，舱外温度，主舱1内温度，电池舱5内电池温度，主舱1内气压，散热舱4内温度和气压。

舱外视频，通过安装在猫眼8内侧的高清摄像头81实时采集舱外的视频信息，视频显示在中央控制器液晶屏71上，可调整视频画面的大小。

舱外温度，通过4个量程达1200℃的高温传感器15.1~15.4来检测，4个传感器中的2个分别安装在主舱1门左右外壁的内侧（主舱1外壁为钢材料构成，是热的良导体，测量主舱1外壁内侧的温度基本可以近似舱外附近的温度），另外2个分别安装在第一、第二副舱的侧面外壁的内侧。中央控制器7界面上实时显示4个高温传感器15的测量值，当某个传感器的温度超过40℃、50℃、100℃、200℃、600℃、800℃、1000℃时分别给出视频/声频报警。

主舱1温度，通过安装在主舱1内的4个温度传感器14.1~14.4来获取舱内温度信息，如图3~5所示，前壁门框左右各一个，左右侧壁正中间各一个。这4个温度实时显示在中央控制器触摸液晶屏71上，当某一传感器的温度分别达到30℃、35℃、40℃、45℃、50℃时，中央控制器7给出声/视频报警，随着温度的升高，报警愈发急促。

电池舱5温度，通过集成在电池舱5内电池51上的温度传感器来获取舱内温度信息，该温度实时显示在中央控制器触摸液晶屏71上，当温度分别达到35℃、40℃、45℃、50℃时，中央控制器7给出声音及视频报警，随着温度的升高，报警愈发急促。

主舱1气压，通过安装在主舱1内左右侧壁正中间的2个气压传感器31.1~31.2来获取舱内气压信息，这2个气压实时显示在中央控制器触摸液晶屏71上，当某一传感器的气压分别达到1.5大气压、2大气压、2.5大气时，中央控制器给出声音及视频报警，随着气压的升高，报警愈发急促。

散热舱4温度/气压：通过安装在散热舱4顶部隔板上的1个温度兼气压传感器来测量散热舱4温度和气压值，温度和气压实时显示在中央控制器触摸液晶屏71上，当温度分别达到40℃、45℃、50℃、55℃时，当气压分别达到1.5大气压、2大气压、2.5大气时中央控制器7给出声音及视频报警，随着温度的升高，报警愈发急促。

电源系统由电池51和电源监测模块53组成，该系统提供两个功能，一是电池51为各个设备提供电力支持，保障满负荷情况下5小时电力供应；二是电源监测模块53监测电源和各用电设备的状况。电力支持，通过各种分压、适配模块为半导体制冷器、排气泵42、电磁阀16、中央控制器7、LED灯84、各种传感器以及其他用电设备提供合适的电压、电流。保障各设备满负荷状态下5小时运行。电源监测，监测电池的电力消耗和电池电量余量，估算可续航时间。监测各用电设备的电压、电流信息，计算各用电设备的功耗。将所有监测信息显示在中央控制器GUI上，当电池可续航时间缩短到30分钟时给出声/视频报警，可续航时间缩短，报警愈发急促。

Claims (10)

1.一种灾害应急保险舱，包括主舱和设在主舱旁边的第一副舱、第二副舱，其特征在于：第一副舱内设置的压缩空气容器与主舱内的供气管连通，第二副舱包括散热舱和电池舱，主舱内设置半导体制冷器，其散热端通过主舱及第二副舱舱壁伸入散热舱内，电池舱内设置电池。

2.根据权利要求1所述的一种灾害应急保险舱，其特征在于：第二副舱设有备用储气舱，备用储气舱内设置备用压缩空气容器，备用压缩空气容器与主舱内的备用压缩空气容器供气管连通。

3.根据权利要求2所述的一种灾害应急保险舱，其特征在于：主舱内设置中央控制器、温度传感器和气压传感器，主舱、第一副舱和第二副舱外壁内分别设置高温传感器；主舱和散热舱通过单向排气阀连通；散热舱内设置排气泵和气压兼温度传感器，排气泵的排气端通过单向阀与外界连通。

4.根据权利要求3所述的一种灾害应急保险舱，其特征在于：电池舱内设置另一个半导体制冷器，该半导体制冷器的散热端通过电池舱及散热舱舱壁伸入散热舱内，电池舱内设有电源监测模块和温度传感器。

5.根据权利要求3所述的一种灾害应急保险舱，其特征在于：供气管和备用供气管分别连有电磁阀和机械阀，电磁阀由中央控制器控制开闭。

6.根据权利要求5所述的一种灾害应急保险舱，其特征在于：中央控制器包括液晶屏和键盘，键盘上设置“一键呼救”按钮和电磁阀控制开关。

7.根据权利要求3所述的一种灾害应急保险舱，其特征在于：主舱的舱门上设置猫眼，猫眼处设置摄像头、对讲机通信天线、GSM天线，且信号端均与中央控制器联接。

8.根据权利要求3所述的一种灾害应急保险舱，其特征在于：主舱内设有LED灯，主舱的舱门框中间设置一个控制中央控制器和LED灯启动的触头开关。

9.根据权利要求1~8所述的一种灾害应急保险舱，其特征在于：主舱底部设置带空气过滤盒的舱外空气进气管。

10.根据权利要求1~8所述的一种灾害应急保险舱，其特征在于：主舱、第一副舱及第二副舱顶部固定连接保险箱，且主舱、第一副舱、第二副舱和保险箱的内、外壁之间填充耐火隔热材料。

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