CN104288953B - 一种遥控灭火装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种遥控灭火装置，包括依序相连的通信模块、控制模块和机械结构模块；其中，机械结构模块包括驱动机构和由驱动机构驱动并控制开关状态的灭火器；通信模块包括发射器和接收器，用于响应用户对发射器的操作指令，通过接收器接收发射器响应及输出的操作指令后，将接收到的操作指令输出；控制模块，用于根据接收到的操作指令，驱动机械结构模块的驱动机构来控制灭火器阀门的开启或关断。实施本发明实施例，能够适用于变电设备着火情况，且体型轻便、成本低，并能够实现保护运行人员生命安全和减少事故损失的目的。

Description

一种遥控灭火装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及智能化技术领域和灭火器技术领域，尤其涉及一种遥控灭火装置及其操作方法。

背景技术

在变电设备日常运维中，由于故障、短路等问题造成设备着火爆炸的情况时有发生，多集中发生在无功补偿设备、断路器、电流互感器及变压器等高压设备上。根据变电站站内的消防配置，除电容器室和主变外均要手动灭火，但是运行人员将面临着一方面为防止火势扩大要采取紧急灭火，另一方面又担心设备随时发生爆炸伤及自身的抉择，特别是在10kV高压室发生险情时，常伴有浓烟，运行人员无法判断现场情况，贸然灭火将危及运行人员的生命安全。

根据我们的处理预案，一旦发现火情运行人员应首先将着火设备隔离，确认安全后再进行灭火，但在大电流的作用下，高压设备火势蔓延迅速，因此在事故处理过程中，会错过最佳灭火时间(隔离设备耗时往往几分钟甚至更多，火势较大情况下只能放弃灭火并等待消防部门救援)，从而加重了设备损失和扩大了事故的范围。

另外，现有的消防灭火装置大都针对消防部门设计，采取高压水炮或泡沫的灭火形式，其缺点在于：不适用于变电设备着火情况，且体型笨重携带不方便，成本高不经济。因此，从保护运行人员的生命安全和减少事故损失角度出发，急需研制一种适用于变电站的遥控灭火装置。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种遥控灭火装置及其操作方法，能够适用于变电设备着火情况，且体型轻便、成本低，并能够实现保护运行人员生命安全和减少事故损失的目的。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种遥控灭火装置，所述装置包括依序相连的通信模块、控制模块和机械结构模块；其中，

所述机械结构模块包括驱动机构和由所述驱动机构驱动并控制开关状态的灭火器；

所述通信模块包括发射器和接收器，用于响应用户对所述发射器的操作指令，通过所述接收器接收所述发射器响应及输出的操作指令后，将所述接收到的操作指令输出；

所述控制模块，用于根据所述接收到的操作指令，驱动所述机械结构模块的驱动机构来控制所述灭火器阀门的开启或关断；

其中，所述驱动机构包括底盘机构、升降及旋转云台以及灭火器喷管俯仰及阀门开闭机构；其中，

所述底盘机构，用于根据所述接收到的操作指令，承载所述灭火器达到火灾现场；

所述升降及旋转云台，其上放置有所述灭火器，用于根据所述接收到的操作指令，升降所述灭火器的高度及旋转所述灭火器喷嘴对应起火源的位置；

所述灭火器喷管俯仰及阀门开闭机构，其与所述灭火器相连，用于根据所述接收到的操作指令，调整所述灭火器喷嘴对应起火源位置的高度，以及控制所述灭火器阀门的开启或关断。

其中，所述底盘机构为轮式、履带式、履带轮式以及吸盘式其中任一所构成的小车，其包括用于同时控制所述底盘机构运动的第一直流电机和第二直流电机。

其中，所述升降及旋转云台包括升降机构、设置于所述升降机构上的云台、与所述升降机构相连且用于控制所述升降机构升降运动的第一交流电机以及与所述云台相连且用于控制所述云台旋转运动的第二交流电机。

其中，所述升降机构为叉剪式升降机构或承压式升降机构。

其中，所述灭火器喷管俯仰及阀门开闭机构包括机械臂、拉杆电机、拉杆以及与所述机械臂相连且用于控制所述机械臂运动的第三直流电机；其中，

所述机械臂包括固定于所述升降及旋转云台上的一端、与所述灭火器喷嘴相固定的另一端以及位于其两端之间中间部分的可活动的关节；

所述拉杆电机设置于所述机械臂其靠近所述升降及旋转云台一端的侧面上，并与所述拉杆的一端相连；

所述拉杆的另一端与所述灭火器压把相连。

其中，当所述拉杆电机带动所述拉杆朝向所述升降及旋转云台运动时，所述拉杆压下所述灭火器压把，使得所述灭火器阀门开启；当所述拉杆电机带动所述拉杆背离所述升降及旋转云台运动时，所述拉杆推动所述灭火器压把复位，使得所述灭火器阀门关断。

其中，所述发射器包括按键编址电路、数据编码电路以及无线发射电路，所述接收器为与所述发射器相配合的超再生接收头器件；其中，

所述按键编址电路的一端与所述数据编码电路的一端相连，用于响应用户对所述发射器的操作指令，并对所述发射器的按键进行操作后，生成统一编号的地址号；

所述数据编码电路的另一端与所述无线发射电路相连，用于将所述生成的统一编号的地址号进行统一编码；

所述无线发射电路，用于将所述生成的统一编码的发射给所述接收器接收。

本发明实施例还提供了一种遥控灭火装置的操作方法，其在前述的装置中实现，所述方法包括：

响应用户对所述装置中发射器的操作指令，通过所述装置中接收器接收所述发射器响应及输出的操作指令后，将所述接收到的操作指令输出；

根据所述接收到的操作指令，驱动所述装置中机械结构模块的驱动机构来控制灭火器阀门的开启或关断。

其中，所述根据所述接收到的操作指令，驱动所述装置中机械结构模块的驱动机构来控制灭火器阀门的开启或关断的具体步骤进一步包括：

当所述装置中底盘机构接收到操作指令时，则所述底盘机构承载所述灭火器达到火灾现场；

当所述装置中升降及旋转云台接收到操作指令时，则所述升降及旋转云台升降所述灭火器的高度及旋转所述灭火器喷嘴对应起火源的位置；

当所述灭火器喷管俯仰及阀门开闭机构接收到操作指令时，则所述灭火器喷管俯仰及阀门开闭机构调整所述灭火器喷嘴对应起火源位置的高度，以及控制所述灭火器阀门的开启或关断。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、在本发明实施例中，由于装置包括通信模块、控制模块和机械结构模块，其体型轻便、成本低；

2、在本发明实施例中，由于采用远端可通信的发射器与接收器，实现将操作指令传达到远端，其适用于变电设备复杂的着火情况；

3、在本发明实施例中，由于利用控制模块控制机械结构模块来控制灭火器阀门的开启或关断，因此能够实现保护运行人员生命安全和减少事故损失的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明实施例提供的遥控灭火装置的系统结构图；

图2为图1中驱动机构的装配平面结构示意图；

图3为图1中控制模块应用场景的电路结构示意图；

图4为图3中单片机控制一Relay N路电磁继电器工作的原理结构示意图；

图5为图1中通信模块的系统结构示意图；

图6为图5中发射器应用场景的平面结构示意图；

图7为图6的电路连接示意图；

图8为图5中接收器应用场景的电路连接示意图；

图9为本发明实施例提供的遥控灭火装置操作方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，为本发明实施例提供的一种遥控灭火装置，包括依序相连的通信模块、控制模块和机械结构模块；其中，

机械结构模块包括驱动机构和由驱动机构驱动并控制开关状态的灭火器；

通信模块包括发射器和接收器，用于响应用户对发射器的操作指令，通过接收器接收发射器响应及输出的操作指令后，将接收到的操作指令输出；

控制模块，用于根据接收到的操作指令，驱动机械结构模块的驱动机构来控制灭火器阀门的开启或关断。

在本发明实施例中，如图2所示，驱动机构包括底盘机构1、升降及旋转云台2以及灭火器喷管俯仰及阀门开闭机构3；其中，

底盘机构1为轮式、履带式、履带轮式以及吸盘式其中任一所构成的小车，其包括用于同时控制底盘机构1运动的第一直流电机11和第二直流电机12，该底盘机构1用于根据接收到的操作指令，承载灭火器4达到火灾现场；作为一个例子，小车采用四轮后驱方式底盘，硬铝作为车架材料，第一直流电机11和第二直流电机12均为12V直流电机，安装在小车的底盘转轴上；

升降及旋转云台2，其上放置有灭火器4，包括升降机构21、设置于升降机构上的云台22、与升降机构21相连且用于控制升降机构21升降运动的第一交流电机23以及与云台22相连且用于控制云台22旋转运动的第二交流电机24，该升降及旋转云台2用于根据接收到的操作指令，升降灭火器4的高度及旋转灭火器4喷嘴42对应起火源的位置；应当说明的是，升降机构21可以为叉剪式升降机构或承压式升降机构；灭火器4放置在云台22上；

作为一个例子，云台使用叉剪式升降机构，通过220V交流减速电机(即第一交流电机)带动叉剪式升降机构伸缩，云台上端为旋转平台，可放置普通干粉灭火器，通过220V交流电动马达(即第二交流电机)带动上端平台旋转，以改变灭火器的喷射方向；

灭火器喷管俯仰及阀门开闭机构3，其与灭火器4相连，包括机械臂31、的拉杆电机32、拉杆33以及与机械臂31相连且用于控制机械臂31运动的第三直流电机34；其中，机械臂31包括固定于升降及旋转云台2上的一端、与灭火器4喷嘴42相固定的另一端以及位于其两端之间中间部分的可活动的关节311；拉杆电机32设置于机械臂32其靠近升降及旋转云台2一端的侧面上，并与拉杆33的一端相连；拉杆33的另一端与灭火器4压把41相连；第三直流电机34设置于机械臂31的关节311上；该灭火器喷管俯仰及阀门开闭机构3用于根据接收到的操作指令，调整灭火器4喷嘴42对应起火源位置的高度，以及控制灭火器4阀门的开启或关断。应当说明的是，拉杆电机32和第三直流电机34均为12V的直流电机。

当拉杆电机32带动拉杆33朝向升降及旋转云台2运动时，拉杆33压下灭火器4压把41，使得灭火器4阀门开启；当拉杆电机32带动拉杆33背离升降及旋转云台2运动时，拉杆33推动灭火器4压把41复位，使得灭火器4阀门关断。因此机械臂31及关节311可使灭火器4喷管42可实行俯仰操作，对着起火源位置进行精确对位，通过拉杆电机32控制灭火器4压把41的开启和关闭，以实现灭火器4阀门的自动控制。

为了实现能够控制驱动机构中的6台电机(即包括底盘机构1的2个，升降及旋转云台2的2个，以及灭火器喷管俯仰及阀门开闭机构3中的2个)，控制模块以单片机为核心器件，它提供的功能和资源对整个控制模块所需要的支持电路、接口硬件设计以及软件程序设计起着关键的作用。从满足系统要求、性价比、简化电路等方面出发。

作为一个例子，结合图3和图4所示，本发明实施例中控制模块为AT89C2051单片机，通过AT89C2051单片机控制12个电磁继电器的方式来控制这6台电机的启停，实现消防灭火功能。

在图3中，Relay7、Relay 8、Relay 9、Relay 10路输出的电平信号分别控制底盘机构1上的2个直流电机(即第一直流电机11和第二直流电机12)的正反转，当Relay 7路处于高电平时，电磁继电器吸合，接通电机正转回路，实现底盘机构1向前运动，Relay 8、Relay9、Relay 10路工作原理与之类似，分别实现底盘机构1后退、左转及右转操作；升降及旋转云台2上的两个交流电机23、24分别由Relay 11、Relay 12、Relay 5、Relay 6路输出的电平信号进行控制，分别对应升降机构21的上升、下降以及云台22的左转、右转功能；Relay 1、Relay 2、Relay 3、Relay 4路输出的电平信号控制灭火器喷管俯仰及阀门开闭机构3的两个直流电机，1、2路实现机械臂31的俯仰操作，3、4路实现电机推杆32驱动拉杆33上下运动，实现灭火器4阀门的开闭。

应当说明的是，如图4所示，为AT89C2051单片机控制一Relay N路电磁继电器工作的原理结构示意图，若AT89C2051单片机与某一Relay N路电磁继电器相连的引脚输出高电平时，电源通过限流电阻使三极管T导通，电磁继电器M就处于吸合状态，若AT89C2051单片机与某一Relay N路电磁继电器相连的引脚输出低电平时，则三极管T截止，电磁继电器M就会断电释放。

更进一步的，如图5所示，发射器包括按键编址电路、数据编码电路及无线发射电路，接收器为与发射器相配合的超再生接收头器件；其中，

按键编址电路的一端与数据编码电路的一端相连，用于响应用户对发射器的操作指令，并对发射器的按键进行操作后，生成统一编号的地址号；

数据编码电路的另一端与无线发射电路相连，用于将生成的统一编号的地址号进行统一编码；

无线发射电路，用于将生成的统一编码的发射给接收器接收。

如图6至图8所示，对通信模块中发射器和接收器的应用场景进一步说明：

发射器的主要功能包括对操纵者的遥控命令进行编码及发射，在本发明实施例中，根据消防灭火装置的各项功能并结合消防灭火装置的具体灭火动作设计如图6所示的控制面板。

控制面板右部圆圈中的四个方向，即为遥控灭火装置底盘机构运动的四个方向，控制面板左部圆圈中的四个方向，即为云台旋转与升降的四个方向。当“枪升”按钮按下时，机械臂将带动灭火器喷管进行上升，同理，当“枪降”按钮按下时，机械臂将带动灭火器喷管进行下降。当“喷射”按钮按下时，灭火器电磁阀开放，喷射灭火剂，反之则停止。

遥控系统过程控制中信息采集分为开和关两种状态，被控对象(即遥控灭火装置)的一些开关状态需要经开关量输入通道输入到单片机；单片机和被控对象之间信息的交互分为输入和输出两种类型：前者在单片机数据采集时，将被控对象的信息经输入通道送入单片机；后者在单片机控制时输出，如图6所示。

在操纵者未发出指令前，单片机各I/O接口处于高电平，当操纵者发出指令后，与其指令相对应的I/O接口变成低电平，下面举例说明指令发射步骤：

当火灾现场灭火器喷管过高，需要下降时，操纵者向遥控灭火装置发出“枪降”命令，将图6中“照明”按钮闭合，此时与之对应的回路导通，发射端的单片机P3.5管脚被置为低电平，根据低电平有效原则，单片机扫描到该开关量后，单片机将其编译成二进制编码，在单片机P1.0管脚输出，送入发射器，这样便可将指令编码通过发射器发射出去。

当操纵者向遥控灭火装置发出某一连续性动作指令时，如首先命令遥控灭火装置前进，然后云台上升，最后喷射灭火剂，从图6得知，操纵者应先按下“前进”，其后按下“上升”，最后按下“喷射”按钮。当“前进”按钮按下时，此时P1.4管脚输出为低电平，待遥控灭火装置运动到最佳灭火位置时，然后按下“上升”按钮，此时P3.0、P3.6管脚输出为低电平，当单片机扫描到动作指令所对应的I/O口处于低电平时，将其编码输出，从而完成该动作的编码发射，同理，可得其它动作指令编码传输过程。

接收器的主要功能是将指令编码接收并输入到单片机中，经过单片机的判断、运算，完成对操纵者发出指令的解码，将指令编码还原为遥控灭火装置具体动作，以此控制遥控灭火装置的机械机构模块来完成灭火要求，如图7所示。其中，底盘机构前后电机为第一直流电机，底盘机构左右电机为第二直流电机，云台升降电机为第一交流电机，云台旋转电机为第二交流电机，喷嘴俯仰电机为第三直流电机。

接收器接收到的二进制编码分别通过接收盒的导线传送到单片机P3口，在电路板上编码信号不是直接输入到单片机中，而是通过光耦相隔，起到保护单片机的功能。经过单片机的解码，从指定的单片机输出端P1，P2口输出，由P1，P2口高低电平的变化触发继电器的吸合，从而控制电机的转动，来有效地完成操纵者的遥控命令。下面举例说明指令接收步骤：

当遥控灭火装置经接收器接收到“前进”动作指令时，如命令遥控灭火装置前进，此时单片机输出端P1.1口电平为高，继电器开关吸合，电机正转，相反，P1.2口电平为低，继电器开关断开，遥控灭火装置将向前运动。若再接到灭火器喷射命令时，单片机P2.7口将置高电平，此时继电器开关吸合，拉杆电机带动拉杆向下运动打开灭火器阀门，灭火剂将向前喷出。当遥控灭火装置执行某一动作指令时，其对应输出端I/O口置高电平，其余输出端口必须均置低电平，避免遥控灭火装置误动作。

本发明实施例中的遥控灭火装置的工作原理为：通过通信模块的发射器与接收器，可实现将操作指令传达到远端，从而利用控制模块控制机械结构模块中的底盘机构将灭火器运送到火灾现场，并通过控制升降及旋转云台升降灭火器的高度及旋转灭火器喷嘴对应起火源的位置，待位置确定后，调整灭火器喷嘴对应起火源位置的高度，以及控制灭火器阀门的开启或关断，因此适用于变电设备着火情况，且体型轻便、成本低，并能够实现保护运行人员生命安全和减少事故损失的目的。

如图9所示，为本发明实施例提供的一种遥控灭火装置的操作方法，其在前述的装置中实现，所述方法包括：

步骤S101、响应用户对所述装置中发射器的操作指令，通过所述装置中接收器接收所述发射器响应及输出的操作指令后，将所述接收到的操作指令输出；

步骤S102、根据所述接收到的操作指令，驱动所述装置中机械结构模块的驱动机构来控制灭火器阀门的开启或关断。

具体过程为，当装置中底盘机构接收到操作指令时，则底盘机构承载灭火器达到火灾现场；

当装置中升降及旋转云台接收到操作指令时，则升降及旋转云台升降灭火器的高度及旋转灭火器喷嘴对应起火源的位置；

当灭火器喷管俯仰及阀门开闭机构接收到操作指令时，则灭火器喷管俯仰及阀门开闭机构调整灭火器喷嘴对应起火源位置的高度，以及控制灭火器阀门的开启或关断。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、在本发明实施例中，由于装置包括通信模块、控制模块和机械结构模块，其体型轻便、成本低；

2、在本发明实施例中，由于采用远端可通信的发射器与接收器，实现将操作指令传达到远端，其适用于变电设备复杂的着火情况；

3、在本发明实施例中，由于利用控制模块控制机械结构模块来控制灭火器阀门的开启或关断，因此能够实现保护运行人员生命安全和减少事故损失的目的。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种遥控灭火装置，其特征在于，所述装置包括依序相连的通信模块、控制模块和机械结构模块；其中，

所述机械结构模块包括驱动机构和由所述驱动机构驱动并控制开关状态的灭火器；

所述通信模块包括发射器和接收器，用于响应用户对所述发射器的操作指令，通过所述接收器接收所述发射器响应及输出的操作指令后，将所述接收到的操作指令输出；

所述控制模块，用于根据所述接收到的操作指令，驱动所述机械结构模块的驱动机构来控制所述灭火器阀门的开启或关断；

其中，所述驱动机构包括底盘机构、升降及旋转云台以及灭火器喷管俯仰及阀门开闭机构；其中，

所述底盘机构，用于根据所述接收到的操作指令，承载所述灭火器达到火灾现场；

所述升降及旋转云台，其上放置有所述灭火器，用于根据所述接收到的操作指令，升降所述灭火器的高度及旋转所述灭火器喷嘴对应起火源的位置；

所述灭火器喷管俯仰及阀门开闭机构，其与所述灭火器相连，用于根据所述接收到的操作指令，调整所述灭火器喷嘴对应起火源位置的高度，以及控制所述灭火器阀门的开启或关断；

其中，所述灭火器喷管俯仰及阀门开闭机构包括机械臂、拉杆电机、拉杆以及与所述机械臂相连且用于控制所述机械臂运动的第三直流电机；其中，

所述机械臂包括固定于所述升降及旋转云台上的一端、与所述灭火器喷嘴相固定的另一端以及位于其两端之间中间部分的可活动的关节；

所述拉杆电机设置于所述机械臂其靠近所述升降及旋转云台一端的侧面上，并与所述拉杆的一端相连；

所述拉杆的另一端与所述灭火器压把相连。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底盘机构为轮式、履带式、履带轮式以及吸盘式其中任一所构成的小车，其包括用于同时控制所述底盘机构运动的第一直流电机和第二直流电机。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述升降及旋转云台包括升降机构、设置于所述升降机构上的云台、与所述升降机构相连且用于控制所述升降机构升降运动的第一交流电机以及与所述云台相连且用于控制所述云台旋转运动的第二交流电机。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述升降机构为叉剪式升降机构或承压式升降机构。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述拉杆电机带动所述拉杆朝向所述升降及旋转云台运动时，所述拉杆压下所述灭火器压把，使得所述灭火器阀门开启；当所述拉杆电机带动所述拉杆背离所述升降及旋转云台运动时，所述拉杆推动所述灭火器压把复位，使得所述灭火器阀门关断。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发射器包括按键编址电路、数据编码电路以及无线发射电路，所述接收器为与所述发射器相配合的超再生接收头器件；其中，

所述按键编址电路的一端与所述数据编码电路的一端相连，用于响应用户对所述发射器的操作指令，并对所述发射器的按键进行操作后，生成统一编号的地址号；

所述数据编码电路的另一端与所述无线发射电路相连，用于将所述生成的统一编号的地址号进行统一编码；

所述无线发射电路，用于将所述生成的统一编码的发射给所述接收器接收。

7.一种遥控灭火装置的操作方法，其特征在于，其在如权利要求1至6中任一项所述的装置中实现，所述方法包括：

响应用户对所述装置中发射器的操作指令，通过所述装置中接收器接收所述发射器响应及输出的操作指令后，将所述接收到的操作指令输出；

根据所述接收到的操作指令，驱动所述装置中机械结构模块的驱动机构来控制灭火器阀门的开启或关断。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述接收到的操作指令，驱动所述装置中机械结构模块的驱动机构来控制灭火器阀门的开启或关断的具体步骤进一步包括：

当所述装置中底盘机构接收到操作指令时，则所述底盘机构承载所述灭火器达到火灾现场；

当所述装置中升降及旋转云台接收到操作指令时，则所述升降及旋转云台升降所述灭火器的高度及旋转所述灭火器喷嘴对应起火源的位置；

当所述灭火器喷管俯仰及阀门开闭机构接收到操作指令时，则所述灭火器喷管俯仰及阀门开闭机构调整所述灭火器喷嘴对应起火源位置的高度，以及控制所述灭火器阀门的开启或关断。