CN104548415A - 一种悬挂式智能移动灭火系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种悬挂式智能移动灭火系统，更具体的是涉及一种高速路上隧道用悬挂式智能移动灭火系统。该系统包括悬挂轨道、图像监控装置、消防联动装置、前端感知装置、智能型消防灭火车、无线传输网络、停车房集中控制区和远程集中控制区；图像监控装置由球型红外视频网络摄像机组成，以采集隧道内监控区域的图像信息；消防联动装置由声光报警器、语音广播器、消防联动控制器和其他联动设备组成，实现隧道内火情报警和远程语音广播；前端感知装置由火焰探测器、烟雾传感器、协议转换模块和温度探测器组成；该系统能够快速反应、及时抵达现场、对意外火情附近的人员进行有效救援、控制早期火情发展、并尽快灭火的隧道用智能移动灭火系统。

Description

一种悬挂式智能移动灭火系统

技术领域

本发明涉及一种悬挂式智能移动灭火系统，更具体的是涉及一种高速路上隧道用悬挂式智能移动灭火系统。

背景技术

随着我国公路交通事业的发展，隧道的总里程和隧道内的交通量迅速增加，隧道内火灾发生的频度也迅速上升。隧道火灾是最难扑救的火灾种类之一，其原因主要在于：隧道火灾发生时缺乏照明，烟雾浓度大，能见度低，扑救难度大，并且隧道内空间狭小，一旦发生火灾，难于自然排烟，隧道横断面小，道路狭窄，火势蔓延快，人员、车辆、物资疏散困难，救援人员难以接近着火点，消防手段无法实施。隧道火灾的危害极大。近年来发生了多起隧道火灾事故，就有不少人不幸在隧道火灾中罹难，如2014年3月1日，济晋高速公路的岩后隧道发生火灾，造成大量的人员伤亡，引起国家安全局的高度关注，数起恶性隧道火灾事故突显出隧道防火的重要性，加之我国的特长公路隧道越来越多，修建于江河与海湾之下的水下隧道也不断出现，这些新建隧道对防火提出了更高的要求。

 现有技术中的隧道用消防设施有的是固定不动的，不便于移动，在突发的火灾情势下能使用的固定消防设施非常少，隧道内按规范要求都设上述提及的固定消防体系，每个设置点均占有一定的消防资源，但隧道内的火灾通常是由一处而引发的，只有位于着火点附近的固定消防器材才有可能派上用场，而远处设置的大量的消防器材则闲置无用。大量设置的固定消防器材平时的维护费用较高，一些隧道管理部门不堪重负而难以保持其灭火时的有效性。

目前，国内外主要采用的是普通移动消防车或者消防摩托，一般配备在专业的消防机构。其特点是机动性强，服务面广，需要专业的灭火队伍，灭火能力强。缺点是救援不及时，耗时多，且需在火灾点附近提供一定的辅助消防条件（如消防水源）。特别是在火灾发生点交通不便或有障碍的情况下，消防车不能靠近着火点实施灭火，普通移动消防车难以及时赶赴隧道火灾现场，当到达现场时隧道内的烟气火势已是无法控制，特别是出现交通拥堵的情况时，给隧道内第一时间救援造成很大的阻碍；而国外在一些重要隧道，有的还配备了消防摩托，消防员常驻隧道附近的管理所，随时待命，一旦隧道内发生火情，专职消防员驾驶消防摩托迅速赶赴出事点，及时实施救援与灭火。这种隧道消防配备提高了移动灭火体系的机动性，但需消防员时刻处于紧张的戒备状态。上述现有技术中的隧道用灭火方式缺点在于：一是隧道火灾设防费用投入较大，维护成本较大；二是消防员驱车到达起火点仍需要较长的时间，特别是在隧道口出现交通拥堵时，无法进入火情发生点进行及时灭火救援；三是消防员灭火时比较危险，救援人员的自身安全难以保证。实践表明，现有技术中的隧道灭火未能在以往的隧道火灾中发挥有效作用，也难以为新建的重要隧道的防火提供可靠保障。

本发明提出的一种悬挂轨道式智能移动灭火系统，通过采用隧道用悬挂式智能移动消防灭火车来实现及时到达隧道深处火情点。具体来说，本发明提出这样一种能够快速反应、及时抵达现场、对意外火情附近的人员进行有效救援、控制早期火情发展、并尽快灭火的隧道用智能灭火系统，变隧道消防体系为智能移动式后，可以将原零散分布的灭火器等集中于多辆隧道灭火车上，当隧道内有车辆着火时，多辆隧道车通过具有悬挂式轨道结构的灭火车一起驶向着火点，于是，在着火点附近可以集结多辆隧道灭火车，从而有多个灭火器可供使用，在灭火点形成较大的灭火能力。在同样的隧道内，将灭火器集中设置于隧道车较之灭火器分散设置，可以用较少的灭火资源形成较强的灭火能力。

发明内容

本发明要求保护一种具有隧道用智能移动的灭火系统，其能够实现在确定失火后，离失火点最近的悬挂移动式救援车迅速赶到现场，通过语音系统对现场人员喊话，引导现场人员逃生和车辆疏散；视需要向逃生人员抛洒防火面具，增加成功逃生机会，减少火灾伤害；在视线模糊不清的情况下，通过移动救援车而移动声源，以声音诱导逃生。此救援方案无需外界人员直接到达失火点，从而降低了赴救人员发生意外的风险。此外，还可以借助在隧道上方或侧壁行驶的隧道车（队），实施隧道车载人逃生。减少隧道运营期的大量的防灭火人员费、材料费及设施维护费；降低隧道消防箱设置的工程建设费和消防箱引起的隧道渗漏水及冰冻的处理费。

本发明请求保护一种隧道用悬挂式智能移动灭火系统，其特征在于：该系统包括悬挂轨道、图像监控装置、消防联动装置、前端感知装置、智能型消防灭火车、无线传输网络、停车房集中控制区和远程集中控制区；悬挂轨道由锚杆、悬挂板、链条、固定板、卡扣和轨道组成，位于隧道顶壁或侧壁上；图像监控装置由球型红外视频网络摄像机组成，以采集隧道内监控区域的图像信息；消防联动装置由声光报警器、语音广播器、消防联动控制器和其他联动设备组成，安装在隧道内侧壁上，通过无线通信网络传输联动信息，实现隧道内火情报警和远程语音广播；前端感知装置由火焰探测器、烟雾传感器、协议转换模块和温度探测器组成，所述火焰探测器通过双波段火焰探测仪来实现对火灾点的实时探测，火焰探测器和烟雾传感器采集的数据通过RS485/CAN现场总线传输到协议转换模块，然后转为TCP/IP协议通过无线传输网络传输，所述的温度探测器采用分布式光纤实现无源探测。

更进一步地，所述智能型消防灭火车包括行走机构、主控装置、车厢、感知单元、报警单元和无线通信模块，所述的行走机构主要包括主体连接架、驱动轮、弹簧控制移动箱、承重轮、导向轮、防倾斜轴，连接在悬挂轨道的工字钢上沿轨道灵活移动；车厢包括灭火车厢、载人车厢等不同类型的车厢，每种车厢一侧都设置有车厢自动对接扣，以便于车厢间相连接；所述的感知单元由测速传感器和超声波/激光测距器组成，测速传感器测量灭火车的行走速度报送灭火控制箱进行数据处理，超声波/激光测距器探测相邻行走灭火车间距离，防止碰撞发生；所述的报警单元由声光报警器、语音播报器组成，声光报警器通过继电器与消防灭火车控制器连接，以发出实施灭火行动警报，以提醒周围相关人员有火情发生，语音播报器通过TCP/IP与消防灭火车控制器连接，以实现灭火车所到区域语音广播或固定语音播报。

更进一步地，所述的停车房集中控制区位于隧道洞口外的停车房内，由车体检修区和监控设备区组成，其中，车体检修区为灭火车故障维修和定期检修区域，监控设备区由火情监控主机、集中操作盘、测温控制器、硬盘录像机、监视器组成，火情监控主机上装有消防监控软件，可以远程控制灭火车的启停、运行方向，并可查看前端感知设备探测数据，以及设置数据报警阀值和固定语音播报信息，监控主机上还连接有麦克主机，在紧急情况时实现实时语音播报，温度探测器采集数据通过分布式光纤传输到测温控制器，数据处理后在火情监控主机上安装的软件显示直观的温度曲线，超过设置的温度阀值时实施报警，硬盘录像机对采集的关键图像进行录像保存，采集的现场图像在监视器上显示。

更进一步地，所述的远程集中控制区位于监控调度中心内，由火情监控主机、硬盘录像机、视频矩阵、监控室大屏、监视器组成，火情监控主机上装有消防监控软件，可以远程控制灭火车的启停、运行方向，并可查看前端感知设备火焰、烟雾、温度的探测数据，以及设置数据报警阀值和固定语音播报信息，监控主机上还连接有麦克主机，在紧急情况时实现实时语音播报，硬盘录像机对采集的关键图像进行录像保存，监视器上显示现场图像，视频矩阵用于切换现场视频图像到监控室大屏，以便于在监控中心观察现场图像进行指挥调度。

更进一步地，所述主控装置主要由视频摄像机、驱动电机、电机调速控制器、灭火执行器、消防灭火车控制器、供电状态监控装置、现场操纵杆组成，所述视频摄像机采用网络摄像机实时采集灭火车行走区域内的图像信息，用于远程指挥调度；所述的驱动电机与行走机构连接，为行走机构提供驱动动力；所述电机调速控制器通过0/12V开关量、0~5V模拟量与消防灭火车控制器连接，以控制灭火车行走速度、行走方向以及行走距离，使行走机构快速到达火灾点；所述灭火执行器包括半自动灭火装置和全自动灭火装置两种组成；所述消防灭火车控制器用于接收火焰探测器的探测信号来进行火焰定位，并接收现场或远程控制信号、控制灭火执行器的旋转方向以及喷射时间；供电状态监控装置监测蓄电池电量信息，并向消防灭火车控制器发送电源状态；现场操纵杆通过模拟量和开关量与消防灭火车连接，用于就地控制车辆的车速以及行进后退动作。

更进一步地，所述锚杆直径不小于16mm，长度不小于1.5m，锚深不小于1.2m，锚固长度不小于0.5m，锚固力不小于20KN的锚杆，悬挂板和链条将轨道固定在锚杆上，使锚杆均匀受力。

更进一步地，主体连接架主要用于安装驱动电机、行走驱动轮、导向轮、承重轮、弹簧移动箱和车厢悬挂安置座，行走驱动轮为直径40cm的金属轮，导向轮根据工16#钢材尺寸确定大小，驱动电机为2台2KW的24V或48V直流无刷电机。

更进一步地，所述的智能型消防灭火车的控制有四个级别，优先级从高到低分别是现场操纵杆、无线遥控操作器、远程集中控制区、停车房集中控制区。

更进一步地，所述主控装置还包括碟刹控制模块和紧急控制模块，碟刹控制模块通过制动位于驱动电机轴上的碟刹片来停止驱动电机的旋转，紧急制动模块位于沿轨道方向行走机构一端的工字钢上，主要用于静止状态的固定和异常时紧急刹车。

更进一步地，所述主控装置四周覆盖防火布，起到防护作用，并通过链条与行走机构相连。

更进一步地，所述主控装置还包括无线遥控操作器，其用于现场近距离遥控灭火车，遥控距离不大于100米。

更进一步地，所述半自动灭火装置由半自动控制单元和卷盘式半自动灭火器组成，其中半自动控制单元由直流永磁电机和直流永磁电机控制器组成，在大车遮挡着火点的情况下，直流永磁电机控制器控制直流永磁电机启动，从而控制半自动灭火器上的卷盘式灭火带下垂，并由人工打开灭火带总阀门，消防灭火车控制器和半自动控制单元上的永磁电机控制器通过CAN/RS485连接，灭火带下垂长度反馈回消防灭火车控制器以控制直流永磁电机的启动、停止和旋转方向，从而控制卷盘式灭火带下垂尺寸。

更进一步地，所述全自动灭火装置由自动灭火控制器、火焰探测器、自动灭火器、水平方向控制单元、垂直方向控制单元和现场操作盘组成，所述的自动灭火控制器接受火焰探测器的信号进行火焰定位，然后控制水平和垂直方向控制单元在水平、垂直方向自由度旋转喷管的转动角度，当水平、垂直方向调整好角度后，自动灭火控制器控制自动灭火器上的电动球阀打开灭火器阀门实施灭火；现场操作盘通过CAN/RS485与自动灭火控制器相连，就地控制自动灭火器的水平、垂直方向旋转角度以及自动灭火器喷射阀门的开启、闭合；水平方向控制单元由水平无刷电机和水平电机控制器组成，水平电机控制器驱动水平无刷电机使自由度旋转喷管在水平方向能旋转180度；垂直方向控制单元由垂直无刷电机和垂直电机控制器组成，垂直电机控制器驱动垂直无刷电机使自由度旋转喷管在垂直方向能旋转90度；火焰探测器采用双波段红外探测摄像仪通过RS485/CAN总线连接自动灭火控制器，在50米内快速可靠的探测到火焰位置后，自动灭火控制器控制自动灭火器实施灭火。

更进一步地，供电状态监控装置由蓄电池、蓄电池充放电管理模块和蓄电池供电状态检测模块组成，其中蓄电池采用两节12V/100AH或四节12V/60AH的免维护铅酸蓄电池串联供电，使灭火车行走距离不小于25公里。

更进一步地，所述自动灭火器和卷盘式半自动灭火器选用碳酸钠干粉作为灭火剂，卷盘式半自动灭火器通过接入卷盘式灭火带构成半自动灭火装置，灭火剂质量为35kg，有效喷射时间≥30s，喷射距离大于6m。

本发明的优点表现在以下几个方面：

（1）改变传统隧道固定消防体系为主动移动消防体系，实现隧道火灾的及时控制和扑灭。既有的隧道内按规范要求都设有固定的消防体系，每个设置点均占有一定的消防资源，但隧道内的火灾通常是由一处而引发的，只有位于着火点附近的固定消防器材才有可能派上用场，而远处设置的大量的消防器材则闲置无用。改变隧道消防体系为主动移动式，一是系统可以实现灭火车的自行移动和着火点定位，然后打开灭火剂阀门进行喷射；二是可以将原零散分布的灭火器等集中于多辆隧道车上，当隧道内有车辆着火时，多辆隧道车一起驶向着火点，于是在着火点附近可以集结多辆隧道车，从而有多个灭火器可供使用，在灭火点形成较大的灭火能力。

（2）隧道车可及时救援乃至载人逃生，最大程度上减少人员伤亡。隧道失火后，首先要设法让现场人员安全逃生，目前在现有技术中在隧道失火情况下的隧道救援。可想而知，当事人精神紧张，不知所措，慌乱中可能做出各种不当的选择。在这种情况下，本发明实现了这样一种救援方案：即在前端感知装置确定失火后，离失火点最近的智能型消防灭火车迅速赶到现场，通过语音系统对现场人员喊话，引导现场人员逃生和车辆疏散；视需要向逃生人员抛洒防火面具，增加成功逃生机会，减少火灾伤害；在视线模糊不清的情况下，通过移动救援车而移动声源，以声音诱导逃生，此救援方案无需外界人员直接到达失火点，从而降低了赴救人员发生意外的风险。此外，还可以借助在隧道上方或侧壁行驶的隧道车（队），实施隧道车载人逃生。

（3）减少隧道火灾后的洞内设施恢复费用。减少隧道运营期大量的消防灭火人员费、材料费及设施维护费；减少隧道消防箱设置的工程建设费和消防箱引起的隧道渗漏水及冰冻的处理费，提高了隧道内行车的安全性，提高了有隧道路段的道路畅通性，减少了隧道运营管理人员的工作强度。

附图说明

图1为本发明的系统组成图。

图2为本发明智能型消防灭火车构成图。

智能型消防灭火车（1），消防灭火车控制器（1-1），行走机构（1-2），驱动电机（1-3），蓄电池（1-4），蓄电池供电状态检测模块（1-5），蓄电池充放电管理模块（1-6），全方位红外视频监控摄像机（1-7），碟刹控制模块（1-80），紧急制动模块（1-9），自动灭火控制器（1-10），水平方向控制单元（1-11），垂直方向控制单元（1-12），自动灭火器（1-13），火焰探测器（1-14），现场操作盘（1-15），半自动控制单元（1-16），卷盘式半自动灭火器（1-17），现场操纵杆（1-18），测速传感器（1-19），超声波/激光测距器（1-20），声光报警器（1-21），语音播报器（1-22），无线通信模块（1-23），电机调速控制器（1-24），车厢自动对接扣（1-25），全方位红外视频监控摄像机（2），消防联动装置（3），声光报警器（3-1），语音广播器（3-2），其他联动设备（3-3），消防联动控制器（3-4），前端感知装置（4），火焰探测器（4-1），烟雾探测器（4-2），温度探测器（4-3），协议转换控制器（4-4），无线传输网络（5），停车房集中控制区（6），车体检修区（6-1），火情监控主机（6-2），集中控制盘（6-3），测温控制器（6-4），硬盘录像机（6-5），监视器（6-6），远程集中控制区（7），火情监控主机（7-1），硬盘录像机（7-2），视频矩阵（7-3），监视器（7-4），监控室大屏（7-5）。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明包括智能型消防灭火车（1）、全方位红外视频监控摄像机（2）、消防联动装置（3）、前端感知装置（4）、无线传输网络（5）、停车房集中控制区（6）、远程集中控制区（7）。前端感知装置（4）在隧道内检测指定区域的火焰、烟雾数据，由协议转换模块转为TCP/IP协议后经无线传输网络（5）传输到集中控制区的监控主机上，并判断是否在设置阀值内，隧道内监控温度数据经分布式光纤传输到测温控制器，温度探测器判断感知数据是否在预设数值门限内，将判断结果传输到集中控制区的监控主机上，若感知数据超过设置的门限值，通过无线传输网络（5）传输到消防联动装置（3）进行声光报警、语音播报等联动。智能型消防灭火车（1）悬挂在隧道顶/侧壁上的工字钢轨道上，通过无线传输网络（5）与前端感知装置（4）、消防联动装置（3）、集中控制区通信接受监控信息，指挥灭火车的前进、后退、启动、停止等动作。全方位红外视频监控摄像机（2）采用网络摄像机，通过无线传输网络（5）将现场图像传输到集中监控区。停车房集中控制区（6）设置在隧道洞口处的停车房内，远程集中控制区（7）设置在项目部监控中心。

如图2所示，智能型消防灭火车（1）包括消防灭火车控制器（1-1），行走机构（1-2），驱动电机（1-3），蓄电池（1-4），蓄电池供电状态检测模块（1-5），蓄电池充放电管理模块（1-6），全方位红外视频监控摄像机（1-7），碟刹控制模块（1-8），紧急制动模块（1-9），自动灭火控制器（1-10），水平方向控制单元（1-11），垂直方向控制单元（1-12），自动灭火器（1-13），火焰探测器（1-14），现场操作盘（1-15），半自动控制单元（1-16），卷盘式半自动灭火器（1-17），现场操纵杆（1-18），测速传感器（1-19），超声波/激光测距器（1-20），声光报警器（1-21），语音播报器（1-22），无线通信模块（1-23），电机调速控制器（1-24），车厢自动对接扣（1-25），系统火灾预警信号发出后，至少有一台智能型消防灭火车（1）沿轨道行走至指定位置进行灭火控制操作，当有一台以上智能型消防灭火车（1）沿一条轨道行走时，通过超声波/激光测距器（1-20）探测相邻灭火车之间的距离，防止碰撞。智能型消防灭火车（1）上有灭火车厢、载人车厢等不同类型的车厢，每种车厢一侧都设置有车厢自动对接扣（1-25），使不同车厢间自动对接，这样使用方便、灵活性高。

智能型消防灭火车（1）是隧道消防系统的执行中心，沿隧道壁铺设的轨道移动，消防灭火车控制器（1-1）是智能型消防灭火车（1）的数据处理中心，即智能大脑。蓄电池（1-4）为智能型消防灭火车（1）提供电源，轨道上有若干个充电口，当智能型消防灭火车（1）移动到充电口处，蓄电池（1-4）自动充电，蓄电池充放电管理模块（1-6）控制电池充电和放电过程，控制充电和放电过程中的电流、电压大小，防止充电时过流、过压和短路，防止放电时欠压和过流。蓄电池供电状态检测模块（1-5）用来监测电池的工作状态，当电池的电压、电流、温度异常时，将发出报警信号通过消防灭火车控制器（1-1）传至集中控制中心的火情监控主机上。

驱动电机（1-3）为智能型消防灭火车（1）提供驱动动力，通过电机调速控制器（1-24）控制驱动电机（1-3）的启动、停止和旋转速度，以控制消防灭火车行走方向、启动和停止，同时将电机调速控制器（1-24）的状态反馈到消防灭火车控制器（1-1），驱动电机（1-3）为单边轴电机，在电机轴上装有碟刹片和碟刹控制模块（1-8）连接，碟刹控制模块（1-8）与消防灭火车控制器（1-1）连接，当智能型消防灭火车（1）在轨道上运行过程中要刹车时，消防灭火车控制器（1-1）发送刹车指令给碟刹控制模块（1-8），以制止驱动电机（1-3）的旋转实现刹车。紧急制动模块（1-9）位于行走机构（1-2）一侧悬挂轨道上的工字钢上，用于灭火车静止状态的固定和异常时的紧急刹车，当灭火车与前面灭火车距离过近或者爬坡过程中出现异常情况时，通过消防灭火车控制器（1-1）发送抱闸指令给紧急制动模块（1-9）以实现紧急制动。

智能型消防灭火车（1）上有全自动灭火装置和半自动灭火装置。

全自动灭火装置包括自动灭火控制器（1-10）、水平方向控制单元（1-11）、垂直方向控制单元（1-12）、自动灭火器（1-13）、火焰探测器（1-14）、现场操作盘（1-15）。自动灭火器（1-13）由灭火器、自由度旋转喷管和电磁球阀组成。自动灭火控制器（1-10）接受火焰探测器（1-14）的信号进行火焰定位，以控制水平方向控制单元（1-11）和垂直方向控制单元（1-12）在水平、垂直方向自由度旋转喷管的转动角度，然后控制自动灭火器（1-13）上的电磁球阀打开灭火器阀门实施灭火，自动灭火控制器（1-10）与消防灭火车控制器（1-1）相连，接受消防灭火车控制器（1-1）发送的命令。现场操作盘（1-15）通过CAN/RS485与自动灭火控制器（1-10）相连，就地控制自动灭火器（1-13）的水平、垂直方向旋转角度以及自动灭火器（1-12）喷射阀门的开启、闭合。水平方向控制单元（1-11）由水平无刷电机和水平电机控制器组成，水平电机控制器驱动水平无刷电机使自由度旋转喷管在水平方向能旋转180度。垂直方向控制单元（1-12）由垂直无刷电机和垂直电机控制器组成，垂直电机控制器驱动垂直无刷电机使自由度旋转喷管在垂直方向能旋转90度。火焰探测器（1-14）通过RS485/CAN总线连接自动灭火控制器（1-10），火焰探测器（1-14）采用双波段红外探测摄像仪，在一定的距离内可快速可靠的探测到火焰位置。

半自动灭火装置包括半自动控制单元（1-16）、卷盘式半自动灭火器（1-17）。半自动控制单元(1-16)由直流永磁电机和永磁电机控制器组成。消防灭火车控制器（1-1）和半自动控制单元（1-16）上的永磁电机控制器通过CAN/RS485连接，控制直流永磁电机的启动、停止和旋转方向，直流永磁电机控制卷盘式半自动灭火器（1-17）上的卷盘式灭火带开盘、闭盘，卷盘式灭火带的状态又反馈给消防灭火车控制器（1-1），当卷盘式灭火带开盘到指定位置时，直流永磁电机停止转动，即可手动操作灭火带上的阀门打开、闭合，以实现半自动灭火。

现场操纵杆（1-18）连接消防灭火车控制器（1-1）的I/O口，可就地控制灭火车的车速、前进、后退等动作。

测速传感器（1-19）连接消防灭火车控制器（1-1）的I/O口，以测量灭火车的行走速度大小，并显示在火情监控主机上。

声光报警器（1-21）通过继电器连接到消防灭火车控制器1-1的I/O口，当智能型消防灭火车（1）接收到集中控制区发出的火情信息后，智能型消防灭火车（1）上的声光报警器（1-21）发出实施灭火行动警报，以提醒周围相关人员智能型消防灭火车（1）开始实施灭火行动。

语音播报器（1-22）由语音播报控制器和扬声器组成，通过TCP/IP与消防灭火车控制器（1-1）连接，实时播报集中控制区的语音信息，以实现远程指挥和语音播报，也可根据灭火车的行走、灭火情况实现固定语音播报。

全方位红外视频监控摄像机（1-7）通过TCP/IP与消防灭火车控制器（1-1）连接，以实时采集智能型消防灭火车（1）行走区域的图像信息，通过网络传至集中控制区域，在监视器或者监控室大屏显示，以便于远程指挥调度。

无线通信模块（1-23）实现不同灭火车之间、灭火车和集中控制中心之间数据交换，主要是由网桥组成。

全方位外红视频监控摄像机（2）、消防联动装置（3）、前端感知装置（4）位于隧道内的顶或侧壁上，具体按照隧道内消防设计规范实施。智能型消防灭火车（1）、全方位外红视频监控摄像机（2）、消防联动装置（3）、前端感知装置（4）的现场监测数据通过无线传输网络上传信息至集中控制区，集中控制区可下发指令至现场装置。

消防联动装置（3）包括声光报警器（3-1）、语音广播器（3-2）、其他联动设备（3-3）、消防联动控制器（3-4），其中声光报警器（3-1）连接消防联动控制器（3-4）的I/O口，有手动报警和接受集中控制区指令自动报警两种报警方式，语音广播器（3-2）通过TCP/IP连接消防联动控制器（3-4），无线传输网络（5）传输消防联动装置（3）数据至集中控制区，集中控制区也可通过无线传输网络（5）发指令至消防联动装置（3）。

前端感知装置（4）包括火焰探测器（4-1）、烟雾探测器（4-2）、温度探测器（4-3）、协议转换模块（4-4），其中火焰探测器（4-1）和烟雾探测器（4-2）通过RS485/CAN总线分别连接协议转换模块（4-4），再通过无线传输网络（5）将前端感知采集数据传输给火情监控主机，而温度探测器（4-3）则采用无电气特性的分布式光纤连接到测温控制器（6-4），测温控制器（6-4）将数据传输到火情监控主机，当采集参数超过预设阀值时，会发生声光报警、语音播报、灭火车执行灭火等联动。

远程集中控制区（6）包括车体检修区（6-1）、火情监控主机（6-2）、集中操作盘（6-3）、测温控制器（6-4）、硬盘录像机（6-5）、监视器（6-6）。车体检修区（6-1）设有充电口，可对灭火车进行日常充电，另设有液压升降台，方便对车厢的脱挂维护。火情监控主机（6-2）装有火情监控软件，可以监测前端感知装置（4）上各感知参数，当感知参数超过监控软件上设置预定值时，监控软件将发送指令给消防联动装置（3）和智能消防灭火车（1），实现火情声光报警和预设语音广播，也可以通过连接在火情监控主机（6-2）上的麦克主机实时语音广播，智能消防灭火车（1）第一时间到达火灾现场，实施火灾定位、执行自动灭火动作，并在紧急时刻载人逃生。集中操作盘（6-3）通过R232串口与火情监控主机（6-2）连接，以控制多辆智能型消防灭火车（1）上自动灭火器的水平旋转角度、垂直旋转角度和喷射阀门的开启、闭合等动作。温度探测器（4-3）监测数据通过分布式光纤传至测温控制器（6-4），当探测温度超过预设数值时进行声光报警，实现消防的联动。硬盘录像机（6-5）、监视器（6-6）连接和现场摄像机一起组成图像监控装置，硬盘录像机（6-5）对接受到的现场图像进行录像存储，现场摄像机采集的图像信息显示在监视器上，观察火灾现场图像并进行录像，便于实时掌握灭火车自动灭火情况，其中现场监控摄像机包括隧道内全放位红外视频监控摄像机（2）和灭火车上的全方位红外视频监控摄像机（1-7）。

远程集中控制区（7）包括火情监控主机（7-1）、硬盘录像机（7-2）、视频矩阵（7-3）、监视器（7-4）、监控室大屏（7-5），火情监控主机（7-1）装有火情监控软件，可以监测不同隧道洞口前端感知装置（4）上感知参数，当感知参数超过监控软件上设置预定值时，监控软件将发送指令给消防联动装置（3）和智能消防灭火车（1），实现火情声光报警和预设语音广播，也可以通过连接在火情监控主机（7-1）上的麦克主机实时语音广播，灭火车实施火灾定位、执行自动灭火，并在紧急时刻载人逃生。硬盘录像机（7-2）连接视频矩阵（7-3）和监视器（7-4），视频矩阵（7-3）连接监控室大屏（7-5），硬盘录像机（7-2）对接受到的现场图像进行录像存储，现场摄像机采集的图像信息显示在监视器（7-4）上和监控室大屏（7-5）上，视频矩阵（7-3）用于切换监控室大屏（7-5）上的监控图像，其中现场监控图像包括隧道内全放位红外视频监控摄像机（2）和灭火车上的全方位红外视频监控摄像机（1-7）。远程集中控制区（7）的优先级高于停车房集中控制区（6）。

当火灾发生时，前端感知装置（4）第一时间感知到火情，促使消防联动装置（3）中的声光报警器（3-1）发生声光报警，集中控制区中的图像监控装置视频监控到报警区域的现场图像，并对火灾图像进行录像，至少一辆智能型消防灭火车（1）启动声光报警器(1-21)和语音播报器（1-22），必要时可以通过集中控制区的麦克主机实时语音通信到火灾发生区域，至少一辆智能型消防灭火车（1）沿轨道行走到着火点，火焰探测器（1-14）定位着火点，调整自动灭火器（1-13）的水平、垂直方向，精确定位着火点后，自动实施灭火；也可在智能型消防灭火车（1）上通过现场操作盘（1-15）精确定位着火点，然后实施灭火；另一种自动灭火方式是通过停车房集中控制区（6）中的集中操作盘（6-3）精确定位着火点，然后实施灭火。当特殊隐蔽区域着火时，自动灭火器（1-13）喷射着火点方向有大车遮挡时，可启动半自动灭火装置上的卷盘式半自动灭火器（1-17），卷盘带下垂到着火点位置后，手动打开灭火器卷带上的阀门实施灭火。采用车厢自动对接扣（1-25），智能型消防灭火车（1）通过采用车厢自动对接扣（1-25）可连接多节车厢，以方便灭火、载人、载物等。

本发明所涉及的无线通信设备主要由大功率2.4G/5.8G双频无线网桥及其附属设备构成，在单点连接的情况下传输距离可达10km，其主要特性如下：芯片支持-40～80℃恶劣工作环境。独有抗干扰机制，不同频率基站共存同一中心，互不影响。设备内置看门狗，杜绝死机，超强稳定。

在无电测量技术选择上，现有技术中的在一些危险场合的参数测量多采用手工测量和电子测量，这里将测量技术进行了创新，采用现场无电测量技术，实现了真正的本质安全。具体体现在：（1）反应速度快整机响应时间<2s，该项指标为光纤分布式温度监测最重要的技术指标，响应速度快，信号采集速度快，报警速度才能快，彻底消除因报警周期长而引起的安全隐患。（2）可实现单点温度测量、定位和逐点报警。发生故障，报警时，不仅能分区输出信号，也能准确定位至分布式探测光纤位置上，定位精度小于1米，有利于消防工作和检修维护的准确执行，可清楚检测到每个探测器的温度。（3）分布式连续光纤感温测量精度高。在国内，以往的分布式光纤感温测量应用一般精度可做到3～5℃，在该系统中，采用了一定的软硬件技术，将精度提高到1℃，使系统的使用更加可靠。

应该理解的是这里描述的步骤和技术本质上不涉及任何具体设备并且可以通过元件任何恰当的结合来实现。更进一步，可以根据这里描述的技术利用各种各样普通目的的设备。本发明已经结合具体实例进行了描述。其意在所有方面的示例性而非限制性。

而且，考虑这里揭示的本发明的描述和实际，本发明的其他实现方式对于本领域技术人员来说将是显然的。所描述的实施例的各个方面和/或部件可以单独利用或任一结合使用。本文意在详述和举例仅仅认为是示例性的，在本发明的精神下的替换和变更的实施方案均落入本发明的所申请保护的权利要求范围之内。

Claims (15)

1.一种隧道用悬挂式智能移动灭火系统，其特征在于：该系统包括悬挂轨道、图像监控装置、消防联动装置、前端感知装置、智能型消防灭火车、无线传输网络、停车房集中控制区和远程集中控制区；悬挂轨道由锚杆、悬挂板、链条、固定板、卡扣和轨道组成，位于隧道顶壁或侧壁上；图像监控装置由球型红外视频网络摄像机组成，以采集隧道内监控区域的图像信息；消防联动装置由声光报警器、语音广播器、消防联动控制器和其他联动设备组成，安装在隧道内侧壁上，通过无线通信网络传输联动信息，实现隧道内火情报警和远程语音广播；前端感知装置由火焰探测器、烟雾传感器、协议转换模块和温度探测器组成，所述火焰探测器通过双波段火焰探测仪来实现对火灾点的实时探测，火焰探测器和烟雾传感器采集的数据通过RS485/CAN现场总线传输到协议转换模块，然后转为TCP/IP协议通过无线传输网络传输，所述的温度探测器采用分布式光纤实现无源探测。

2.如权利要求1所述的一种灭火系统，其特征在于：所述智能型消防灭火车包括行走机构、主控装置、车厢、感知单元、报警单元和无线通信模块，所述的行走机构主要包括主体连接架、驱动轮、弹簧控制移动箱、承重轮、导向轮、防倾斜轴，连接在悬挂轨道的工字钢上沿轨道灵活移动；车厢包括灭火车厢、载人车厢等不同类型的车厢，每种车厢一侧都设置有车厢自动对接扣，以便于车厢间相连接；所述的感知单元由测速传感器和超声波/激光测距器组成，测速传感器测量灭火车的行走速度报送灭火控制箱进行数据处理，超声波/激光测距器探测相邻行走灭火车间距离，防止碰撞发生；所述的报警单元由声光报警器、语音播报器组成，声光报警器通过继电器与消防灭火车控制器连接，以发出实施灭火行动警报，以提醒周围相关人员有火情发生，语音播报器通过TCP/IP与消防灭火车控制器连接，以实现灭火车所到区域语音广播或固定语音播报。

3.如权利要求2所述的一种灭火系统，其特征在于：所述的停车房集中控制区位于隧道洞口外的停车房内，由车体检修区和监控设备区组成，其中，车体检修区为灭火车故障维修和定期检修区域，监控设备区由火情监控主机、集中操作盘、测温控制器、硬盘录像机、监视器组成，火情监控主机上装有消防监控软件，可以远程控制灭火车的启停、运行方向，并可查看前端感知设备探测数据，以及设置数据报警阀值和固定语音播报信息，监控主机上还连接有麦克主机，在紧急情况时实现实时语音播报，温度探测器采集数据通过分布式光纤传输到测温控制器，数据处理后在火情监控主机上安装的软件显示直观的温度曲线，超过设置的温度阀值时实施报警，硬盘录像机对采集的关键图像进行录像保存，采集的现场图像在监视器上显示。

4.如权利要求1-3中任意之一的灭火系统，其特征在于：所述的远程集中控制区位于监控调度中心内，由火情监控主机、硬盘录像机、视频矩阵、监控室大屏、监视器组成，火情监控主机上装有消防监控软件，可以远程控制灭火车的启停、运行方向，并可查看前端感知设备火焰、烟雾、温度的探测数据，以及设置数据报警阀值和固定语音播报信息，监控主机上还连接有麦克主机，在紧急情况时实现实时语音播报，硬盘录像机对采集的关键图像进行录像保存，监视器上显示现场图像，视频矩阵切用于切换现场视频图像到监控室大屏，以便于在监控中心观察现场图像进行指挥调度。

5.如权利要求4所述的一种灭火系统，其特征在于：所述主控装置主要由视频摄像机、驱动电机、电机调速控制器、灭火执行器、消防灭火车控制器、供电状态监控装置、现场操纵杆组成，所述视频摄像机采用网络摄像机实时采集灭火车行走区域内的图像信息，用于远程指挥调度；所述的驱动电机与行走机构连接，为行走机构提供驱动动力；所述电机调速控制器通过0/12开关量、0~5V模拟量与消防灭火车控制器连接，以控制灭火车行走速度、行走方向以及行走距离，使行走机构快速到达火灾点；所述灭火执行器包括半自动灭火装置和全自动灭火装置两种组成；所述消防灭火车控制器用于接收火焰探测器的探测信号来进行火焰定位，并接收现场或远程控制信号、控制灭火执行器的旋转方向以及喷射时间；供电状态监控装置监测蓄电池电量信息，并向消防灭火车控制器发送电源状态；现场操纵杆过模拟量和开关量与消防灭火车连接，用于就地控制车辆的车速以及行进后退动作。

6.如权利要求5所述的一种灭火系统，其特征在于：所述锚杆直径不小于16mm，长度不小于1.5m，锚深不小于1.2m，锚固长度不小于0.5m，锚固力不小于20KN的锚杆，悬挂板和链条将轨道固定在锚杆上，使锚杆均匀受力。

7.如权利要求1-3中任意之一的灭火系统，其特征在于：主体连接架主要用于安装驱动电机、行走驱动轮、导向轮、承重轮、弹簧移动箱和车厢悬挂安置座，行走驱动轮为直径40cm的金属轮，导向轮根据工16#钢材尺寸确定大小，驱动电机为2台2KW的24V或48V直流无刷电机。

8.如权利要求7所述的一种灭火系统，其特征在于：所述的智能型消防灭火车的控制有四个级别，优先级从高到低分别是现场操纵杆、无线遥控操作器、远程集中控制区、停车房集中控制区。

9.如权利要求8所述的一种灭火系统，其特征在于：所述主控装置还包括碟刹控制模块和紧急控制模块，碟刹控制模块通过制动位于驱动电机轴上的碟刹片来停止驱动电机的旋转，紧急制动模块位于沿轨道方向行走机构一端的工字钢上，主要用于静止状态的固定和异常时紧急刹车。

10.如权利要求9所述的一种灭火系统，其特征在于：所述主控装置四周覆盖防火布，起到防护作用，并通过链条与行走机构相连。

11.如权利要求10所述的一种灭火系统,其特征在于：所述主控装置还包括无线遥控操作器，其用于现场近距离遥控灭火车，遥控距离不大于100米。

12.如权利要求1-3任意之一所述的一种灭火系统，其特征在于：所述半自动灭火装置由半自动控制单元和卷盘式半自动灭火器组成，其中半自动控制单元由直流永磁电机和直流永磁电机控制器组成，在大车遮挡着火点的情况下，直流永磁电机控制器控制直流永磁电机启动，从而控制半自动灭火器上的卷盘式灭火带下垂，并由人工打开灭火带总阀门，消防灭火车控制器和半自动控制单元上的永磁电机控制器通过CAN/RS485连接，灭火带下垂长度反馈回消防灭火车控制器以控制直流永磁电机的启动、停止和旋转方向，从而控制卷盘式灭火带下垂尺寸。

13.如权利要求12所述的一种灭火系统，其特征在于：所述全自动灭火装置由自动灭火控制器、火焰探测器、自动灭火器、水平方向控制单元、垂直方向控制单元和现场操作盘组成，所述的自动灭火控制器接受火焰探测器的信号进行火焰定位，然后控制水平和垂直方向控制单元在水平、垂直方向自由度旋转喷管的转动角度，当水平、垂直方向调整好角度后，自动灭火控制器控制自动灭火器上的电动球阀打开灭火器阀门实施灭火；现场操作盘通过CAN/RS485与自动灭火控制器相连，就地控制自动灭火器的水平、垂直方向旋转角度以及自动灭火器喷射阀门的开启、闭合；水平方向控制单元由水平无刷电机和水平电机控制器组成，水平电机控制器驱动水平无刷电机使自由度旋转喷管在水平方向能旋转180度；垂直方向控制单元由垂直无刷电机和垂直电机控制器组成，垂直电机控制器驱动垂直无刷电机使自由度旋转喷管在垂直方向能旋转90度；火焰探测器采用双波段红外探测摄像仪通过RS485/CAN总线连接自动灭火控制器，在50米内快速可靠的探测到火焰位置后，自动灭火控制器控制自动灭火器实施灭火。

14.如权利要求13所述的一种灭火系统，其特征在于：供电状态监控装置由蓄电池、蓄电池充放电管理模块和蓄电池供电状态检测模块组成，其中蓄电池采用两节12V/100AH或四节12V/60AH的免维护铅酸蓄电池串联供电，使灭火车行走距离不小于25公里。

15.如权利要求14所述的一种灭火系统，其特征在于：所述自动灭火器和卷盘式半自动灭火器选用碳酸钠干粉作为灭火剂，卷盘式半自动灭火器通过接入卷盘式灭火带构成半自动灭火装置，灭火剂质量为35kg，有效喷射时间≥30s，喷射距离大于6m。