CN104857651A

CN104857651A - 一种用于公交车辆的自动灭火抑爆系统及方法

Info

Publication number: CN104857651A
Application number: CN201510285574.2A
Authority: CN
Inventors: 李海峰; 汪晶; 郗春艳; 金亮; 王莹; 李春良; 曾建; 周礼兵; 陈莹
Original assignee: Xi'an North Electro-Optic Technology Defense Co Ltd
Current assignee: Xi'an North Electro-Optic Technology Defense Co Ltd
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2015-05-29
Publication date: 2015-08-26

Abstract

本发明涉及一种用于公交车辆的自动灭火抑爆系统及方法。该用于公交车辆的自动灭火抑爆系统，其特征是：它至少包括：喷嘴、灭火瓶、控制盒和声光报警器，所述灭火瓶通过管道与多个喷嘴连通，灭火瓶和声光报警器分别与控制盒电连接；控制盒通过内CAN总线与多个探测器电连接。本发明的整个系统实现了对整个车厢的火灾或爆炸的监测，实现了灭火剂在整个车厢的全方位的喷洒，实现了自动报警、自动驱动灭火瓶，有效的提高公交车辆的快速灭火和抑爆能力。

Description

一种用于公交车辆的自动灭火抑爆系统及方法

技术领域

本发明涉及一种公共交通工具的火灾报警系统，特别是一种用于公交车辆的自动灭火抑爆系统及方法。属于公共交通工具的火灾报警以及自动灭火领域。

背景技术

为了减少汽车尾气对大气的污染，缓解城市高峰时段道路拥堵的状况，国家倡导市民绿色出行，并不断发展与完善城市公交系统，使得公交车成为人员密集的地方，也是公共安全中需要重点关注与监测的场所。而近年来国内反恐形势日趋严峻，公交车辆人为纵火、简易爆炸物等典型威胁越来越多，群死群伤事件时常发生，造成了严重不良后果，给社会带来恐慌、不稳定等不良影响。

目前公交车辆配备的安全锤、侧窗自爆系统、灭火器等灭火防爆安全方式属于被动安全防范设施，对于紧急火灾事件由于人员的慌乱已无法起到很好的作用；而干粉灭火剂喷射后有可能会进入逃生人员的呼吸道和并且遮挡住人的视线，从而造成进一步危害；通过在发动机舱室内安装灭火弹对高温导致的自燃起作用，不能对低燃点可燃气体和闪点引起的爆燃以及远离灭火弹引爆索的自燃及时做出反应；检测冷却液温度，只能避免发动机高温工作；还有就是火灾发生前预警，以汽车进站安检方式预警，防止旅客将易燃易爆等危险物品携带上车，主要运用于大型或长途汽车站，对于公交线路站点成本非常高，不利于推广。

目前国内仅有四川成都研发出“防火公交”，已在部分公交线路应运，由装有灭火液的水箱、管路、水泵、车厢内10个喷淋头等构成，灭火控制由司机手动控制，能够在60s内扑灭车辆客舱和发动机舱内的固体和液体火灾，2min内将灭火液喷完。但该灭火系统由司机手动控制，司机在驾驶车辆的同时可能会错过灭火最佳时机；同时由于通过水泵和喷淋头喷洒灭火剂，灭火速度和效率很低，无法达到快速灭火和防爆的要求。

经过检索相关文献，了解目前国内研制的公交车灭火系统主要分为两类，一类是具有灭火功能的公交车（如专利CN1O3301587A，CN1O4307123A等），一类是对公交车安装灭火系统（如专利CN1O4147721A），它们使用的火焰探测器包括烟雾探测器（如专利CN1O3330999A、CN1O3861221A）、温度探测器（如专利CN1O3330999A）、易燃气体探测器（如专利CN1O4332026A）；这些探测器都要求温度、烟雾或气体浓度达到一定阈值时才能检测到火焰，不能起到快速探测，及时预警的目的；使用的灭火剂有液态灭火剂、干粉灭火剂和水（CN1O3861221A、CN1O4200602A）；液态灭火剂具有隔绝空气的作用，会给乘客造成窒息。干粉灭火剂会进入逃生人员的呼吸道和并且遮挡住人的视线，从而更易造成进一步危害，而水的灭火效率比较低，时间较长，当火势较大时有可能造成灭火失败，无法达到快速灭火、防爆的目的。目前上述灭火系统的灭火时间通常在十几秒以上。

为了解决上述装置中探测器灵敏度低、灭火效率低的不足，本发明采用在车厢内布置一定数量的紫红外火焰探测器，实现对整个车厢的火灾或爆炸的监测，当探测器探测到火焰后迅速将火警信号传递给控制盒，控制盒启动灭火瓶喷洒六氟丙烷灭火剂，灭火剂的喷洒方式采用管道输送及喷嘴喷洒的方式，喷洒的灭火剂可在全车均匀覆盖。整个系统采用数字技术实现自动报警、驱动灭火瓶及相关部件，从而实现对整车的快速灭火及抑爆。

本发明申请人对国内外专利文献和公开发表的期刊论文检索，国内尚未发现用于一种用于公交车辆的自动灭火抑爆系统的方法及装置，以及尚未发现与本发明相似的报道或文献。

发明内容

本发明的目的是：提供一种用于公交车辆的自动灭火抑爆系统及方法，用于迅速检测并扑灭发生在公共车厢内由于人为纵火或车辆自燃引起的火灾。本发明的整个系统实现了对整个车厢的火灾或爆炸的监测，实现了灭火剂在整个车厢的全方位的喷洒，实现了自动报警、自动驱动灭火瓶，有效的提高公交车辆的快速灭火和抑爆能力，保护乘客的生命和国家的财产安全。

本发明的技术方案是：提供一种用于公交车辆的自动灭火抑爆系统，其特征是：它至少包括：喷嘴、灭火瓶、控制盒和声光报警器，所述灭火瓶通过管道与多个喷嘴连通，灭火瓶和声光报警器分别与控制盒电连接；控制盒通过内CAN总线与多个探测器电连接。

所述的多个探测器与多个喷嘴间隔分布。

所述的探测器为紫红外火焰探测器。

所述的灭火瓶中充装了灭火剂和高压氮气，所述的高压氮气为2.5Mpa～3MPa氮气；所述的灭火剂与高压氮气的体积比是4：3。

所述的灭火瓶中用的灭火剂为六氟丙烷灭火剂。

所述的控制盒是由包括电源电路、单片机、灭火瓶驱动电路、内CAN接口、外CAN接口和显示单元组成，所述的单片机通过内CAN接口和外CAN接口分别与内CAN总线和外CAN总线电连接；单片机还分别与灭火瓶驱动电路和显示单元电连接；单片机和灭火瓶驱动电路连接处还电连接有紧急按钮；所述的单片机、显示单元和灭火瓶驱动电路均与电源电路电连接。

所述的电源电路为DC/DC电源模块；单片机为ARM单片机，显示单元为OLED显示屏，灭火瓶驱动电路是由PMOS管提供的功率驱动电路。

所述的管道是由主管和支管组成；所述的主管通过转接头与灭火瓶中高压软管连通；支管为多个，每个支管都对应连通有一个喷嘴。

一种用于公交车辆的自动灭火抑爆的方法，其特征是：当公交车车厢内发现火情时，多个探测器中的任意一探测器发现火焰后首先通过内CAN总线给控制盒上报火警信号；控制盒接收到火警信号后通过声光报警器进行声光报警并启动灭火瓶，同时通过外CAN总线向整车的信息系统上报自身工作状态和火警信息。

所述控制盒的电源电路为控制盒中的单片机、显示单元、灭火瓶驱动电路及控制盒外部的探测器供电；当控制盒的单片机接收到来自探测器或者紧急按钮发送的火警信号时，单片机输出喷瓶信号，在灭火瓶驱动电路的作用下，驱动灭火瓶喷撒灭火剂，同时启动声光报警器，对车辆和乘客进行保护；若发现故障则随时提示给司机；同时单片机对所有的输入、输出信号进行分析判断后，将处理结果通过显示单元显示、通过外CAN接口连接的外CAN总线与整车的信息系统进行信息传递；控制盒的工作模式分为自动/半自动两种，自动模式下探测器探测到火焰时，控制盒中的灭火瓶驱动电路直接驱动灭火瓶中的灭火剂进行灭火，同时启动声光报警器对乘客及周边人群进行警示；半自动工作模式下由驾驶员根据情况判断是否进行灭火操作，如需要则按下紧急按钮进行灭火操作。

本发明有益效果是：本系统选择可靠性和响应速度均较好的紫红外双光谱火焰探测器，保证探测信息具有高可靠性、高灵敏度、较强的环境适应性、体积小等特点。采用的六氟丙烷（HFC-236）灭火剂，由于它的密度是空气的5倍，喷洒后会悬浮在车厢底部，不宜从窗户流失，同时其不是窒息方式灭火，能够有效保证车内正常氧气浓度。满足环保、高效、快速、不影响人员逃生、无毒或微毒、可灭A、B、C、E类火灾，适用于公交车辆灭火抑爆的条件。贮存灭火剂使用的灭火瓶中充装了灭火剂和一定量的高压氮气，灭火剂喷洒时长小于10s，2s～5s即可完成灭火。高压氮气还具有打靶吹扫、密封、反吹、解堵的特点。

本发明能够自动/半自动两种方式启动灭火剂管路喷洒系统，本发明的紫红外火焰探测器和控制盒能够实现对公交车内发生的火灾进行快速准确的探测与识别，并启动管路喷洒系统完成灭火抑爆的操作。本发明的单片机自带多路I/O口，比较器、定时器和多路CAN，具有高效、快速的特点；本发明的控制盒的OLED显示屏能够更为直观的反应信息，便于司机更好的掌握车内情况，并进行及时处理。

附图说明

图1是本发明的公交车辆自动灭火防爆系统原理框图；

图2是本发明的公交车辆自动灭火防爆系统的控制盒原理框图；

图3是本发明的公交车辆自动灭火防爆系统的灭火管路布置图。

图中，1、管道；2、喷嘴；3、灭火瓶；4、控制盒；5、声光报警器；6、外CAN总线；7、内CAN总线；8、探测器；9、转接头；10、高压软管；11、紧急按钮；12、内CAN总线接口；13、电源电路；14、单片机；15、显示单元；16、外CAN总线接口；17、灭火瓶驱动电路；1-1、主管；1-2、支管。

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的说明，但不作为对本发明的限定。

具体实施方式

实施例1

一种用于公交车辆的自动灭火抑爆系统，它至少包括：喷嘴２、灭火瓶３、控制盒４和声光报警器５，所述灭火瓶３通过管道1与多个喷嘴2连通，灭火瓶３和声光报警器５分别与控制盒４电连接；控制盒４通过内CAN总线7与多个探测器8电连接。

实施例2

在实施例1的基础上，如图1所示，一种用于公交车辆的自动灭火抑爆系统，它至少包括：喷嘴２、灭火瓶３、控制盒４和声光报警器５，所述灭火瓶３通过管道1与6个喷嘴2连通，灭火瓶３和声光报警器５分别与控制盒４电连接；控制盒４通过内CAN总线7与5个探测器电连接。所述的5个探测器与6个喷嘴2间隔分布；所述的探测器为紫红外火焰探测器；所述的灭火瓶３中用的灭火剂为六氟丙烷灭火剂。采用六氟丙烷（HFC-236）灭火剂的密度是空气的5倍，喷洒后会悬浮在车厢底部，不宜从窗户流失，同时其不是窒息方式灭火，能够有效保证车内正常氧气浓度。满足环保、高效、快速、不影响人员逃生、无毒或微毒、可灭A、B、C、E类火灾，适用于公交车辆灭火抑爆的条件。灭火瓶中充装了灭火剂和一定量的高压氮气，灭火瓶采用电爆管打开，灭火剂喷出，其中灭火瓶阀门开启时间≤200ms，灭火剂喷洒时长小于10s，2s～5s即可完成灭火。实现对全车的火警进行探测并进行灭火抑爆操作的目的。

实施例3

在实施例2的基础上，控制盒4作为整个系统的逻辑控制核心，如图2所示，所述的控制盒４是由包括电源电路13、单片机14、灭火瓶驱动电路17、内CAN接口12、外CAN接口16和显示单元15组成，所述的单片机14通过内CAN接口12和外CAN接口16分别与内CAN总线7和外CAN总线6电连接；单片机14还分别与灭火瓶驱动电路17和显示单元15电连接；单片机14和灭火瓶驱动电路17连接处还电连接有紧急按钮11；所述的单片机14、显示单元15和灭火瓶驱动电路17均与电源电路13电连接。

所述的电源电路13为DC/DC电源模块；单片机14为ARM单片机(LPC2194)，显示单元15为OLED显示屏，灭火瓶驱动电路17是由PMOS管提供的功率驱动电路；均属于公知技术。

控制盒主要功能是实时监测紫红外火焰探测器的火警信号、紧急开关信号、灭火瓶状态、控制盒的状态信息（自动/半自动）和系统所处的工况，并可通过OLED显示屏显示上述信息。

控制器的响应时间≤1ms（从接收到紫红外火焰探测器火警信号到输出灭火瓶启动信号）。

其中，控制盒的工作模式分为自动/半自动两种，自动模式下探测器探测到火焰时，控制盒中的灭火瓶驱动电路直接驱动灭火瓶中的灭火剂进行灭火，同时启动声光报警器对乘客及周边人群进行警示；半自动工作模式下可由司机按下紧急按钮，启动灭火瓶进行灭火操作；同时控制盒具备储电功能，断电半小时内（断电前供电时间需大于5min），紧急按钮仍起作用。

控制器中的电源电路采用DC/DC电源模块实现电源转换，为ARM单片机、显示单元、灭火瓶驱动电路及控制盒外部的5路紫红外火焰探测器、紫红外火焰探测器供电状态和内部电源管理的时时监控系统供电。控制盒的工作过程如下所述，当控制盒的ARM单片机接收到来自紫红外火焰探测器或者紧急按钮发送的火警信号时， ARM单片机输出喷瓶信号，在由PMOS管提供的功率驱动电路的作用下（功率驱动信号由PMOS管提供），驱动灭火瓶喷撒灭火剂，同时启动声光报警器，对车辆和乘客进行保护；若发现故障则随时提示给司机。

同时ARM单片机对所有的输入、输出信号进行分析判断后将处理结果通过OLED显示屏显示、通过外CAN接口连通的外CAN总线与整车的信息系统进行信息传递。其中，输入信号为5路紫红外火焰探测器供电短路、断路；5路紫红外火焰探测器火警信号输入、输入信号短路；灭火瓶的电爆管状态、紧急按钮带电输入信号和喷瓶信号等。输出信号为系统的检测信号、紫红外火焰探测器火警信号、双CAN通讯接口、OLED各种显示、控制信号。OLED显示屏作为产品对外显示接口，通过软件编程实现形象的图形显示、信息文字表示。其中，整车的信息系统是车自带的，属于公知技术这里不做详细描述。

控制盒壳体采用铸铝结构方式设计，满足机械强度、电磁兼容性、密封性、经济性等要求。

实施例4

在实施例3的基础上，紫红外火焰探测器主要包括火警指示灯、紫外光电管、红外敏感元件、整形及驱动电路和单片机，其连接结构及原理属于本领域公知技术，这里就不做过多描述。本发明的紫红外火焰探测器可检测火焰中独有的紫外和红外辐射峰值波段。在自然界中，其它的发光物体几乎不会同时产生上述两个波段的光。这样可以避免绝大部分人为干扰因素造成的火警误输出。除此之外，紫红外火焰探测器还对太阳光、氙气灯、高压钠灯、荧光灯、电弧等多种干扰源免疫，从而保证了探测器的高可靠性。

紫红外火焰探测器安装位置距离地面约2m的车厢顶部，因此需具有较高的灵敏度才能达到“快速灭火”的目的。实验表明，500ml的汽油泼洒在模拟假人或者地面，将产生高度在50cm～100cm，面积在0.1m²～0.3m²的火焰。紫红外火焰探测器在距离火焰小于1.5m的情况下，5s内可以连续报出火警。当瞬间火势较大时，报警时间小于10ms。响应光学视场角为±45°锥角，可有效覆盖车厢内部。

公交车辆常年连续运营，其车厢顶部长期经受当地环境温度的考验。运行路面情况各异，带来的震动和冲击十分频繁。紫红外火焰探测器壳体采用铸铝，强度高、抗电磁干扰能力强，不易因震动和冲击变形。金属外壳还能有效散热，延长电子器件寿命。窗口采用5mm加厚石英玻璃，在有效的透过火焰光谱的同时，也能保护内部器件不受损坏。内部的紫外管、红外管等关键器件，焊接完后用705透明硅胶加以固定。考虑到各地区的温度情况差异，紫红外火焰探测器工作温度为：-40℃～+55℃。

紫红外火焰探测器的紫外管采用日本滨松2868卧式安装型，有效压缩了整个探测器高度。驱动紫外管工作的高压逆变电路采用模块化处理，不仅提高了工作效率，还有效减小了焊盘尺寸和变压器噪声。紫红外火焰探测器的尺寸缩小为Φ70mm×40mm。使其具有体积小、效率高的特点。

实施例5

在实施例4的基础上，本发明的灭火剂贮存及输送管路结构如图3所示，所述的管道1是由主管1-1和支管1-2组成；所述的主管1-1通过转接头9与灭火瓶３中高压软管10连通；支管1-2为多个，本实施例为6个，每个支管1-2都对应连通有一个喷嘴2。所述的喷嘴为高压细水雾喷头，高压软管10为虹吸管。

每公斤六氟丙烷灭火剂保护容积2.2m³ (A类火)，普通公交车辆内部空间的体积一般在40m³～70m³之间，所需灭火剂剂量为18.2kg～31.82 kg。在70L管道式灭火瓶中，充装灭火剂40L（充装高压氮气30L），六氟丙烷灭火剂饱和液体密度1.376g/cm³, 40升空间可充装55kg灭火剂，考虑到公交车辆密闭性不足而造成的灭火剂损失，采用70L管道式灭火瓶能够满足整车有效灭火要求，其中，贮存高压气体的灭火瓶的生产、检验都应符合国家的相关标准。

灭火剂输送管路系统包括灭火瓶、灭火剂输送管路、高压细水雾喷头紫红外火焰探测器。根据70L灭火瓶的尺寸将灭火瓶安装支架焊接在司机座位的正后方，由于公交车一直处于颠簸的行驶状态，所以灭火瓶的启动模式采用比较抗震的电爆管模式，灭火瓶内装有适量的气体灭火剂六氟丙烷和压强为2.5Mpa～3MPa的氮气，利用氮气的压力将灭火剂从灭火瓶中输送给灭火剂输送管路。

灭火瓶连接灭火剂输送主管1-1，输送主管1-1通过异径三通连接件连接有输送支管1-2，输送支管1-2为6路支管。支管1-2与主管1-1垂直的部分管路沿车身长度方向平行安装在与灭火瓶同侧的车顶，支管1-2 与主管1-1平行的部分管路的长度应延伸到车顶中间位置，用于安装高压细水雾喷头，其中高压细水雾喷头的位置应按照车厢的尺寸均匀安装在车顶，同时紫红外火焰探测器与高压细水雾喷头间隔安装在车顶中部。控制盒安装在司机的右前方位置，便于司机实时观察灭火瓶的状态信息和在紧急情况下手动启动灭火抑爆系统。

其工作过程如下：当公交车车厢内发现火情时，任意一个紫红外火焰探测器探测到火焰时，首先通过内CAN总线给控制盒上报火警信号，控制盒接收到火警信号后，通过声光报警器进行声光报警并启动灭火瓶，同时通过外CAN总线向整车的信息系统上报自身工作状态和火警信息；引爆灭火瓶的电爆管，在瓶内氮气压力的作用下，驱动灭火剂从灭火瓶输送到灭火剂输送主管路，再从主管路输送到各个支管路，最后从各个支管上的喷头持续喷出六氟丙烷灭火剂到公交车车厢内部进行灭火。

本发明采用在车厢内布置一定数量的紫红外火焰探测器，实现对整个车厢的火灾或爆炸的监测，灭火剂的喷洒方式可将全车均匀覆盖。本发明的整个系统实现自动报警、自动驱动灭火瓶，有效的提高公交车辆的快速灭火和抑爆能力，保护乘客的生命和国家的财产安全。

本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims

1.一种用于公交车辆的自动灭火抑爆系统，其特征是：它至少包括：喷嘴（２）、灭火瓶（３）、控制盒（４）和声光报警器（５），所述灭火瓶（３）通过管道（1）与多个喷嘴（2）连通，灭火瓶（３）和声光报警器（５）分别与控制盒（４）电连接；控制盒（４）通过内CAN总线（7）与多个探测器（8）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于公交车辆的自动灭火抑爆系统，其特征是：所述的多个探测器（8）与多个喷嘴（2）间隔分布。

3.根据权利要求1所述的一种用于公交车辆的自动灭火抑爆系统，其特征是：所述的探测器（8）为紫红外火焰探测器。

4.根据权利要求1所述的一种用于公交车辆的自动灭火抑爆系统，其特征是：所述的灭火瓶（3）中充装了灭火剂和高压氮气，所述的高压氮气为2.5Mpa～3MPa氮气；所述的灭火剂与高压氮气的体积比是4：3。

5.根据权利要求1或4所述的一种用于公交车辆的自动灭火抑爆系统，其特征是：所述的灭火瓶（３）中用的灭火剂为六氟丙烷灭火剂。

6.根据权利要求1所述的一种用于公交车辆的自动灭火抑爆系统，其特征是：所述的控制盒（４）是由包括电源电路（13）、单片机（14）、灭火瓶驱动电路（17）、内CAN接口（12）、外CAN接口（16）和显示单元（15）组成，所述的单片机（14）通过内CAN接口（12）和外CAN接口（16）分别与内CAN总线（7）和外CAN总线（6）电连接；单片机（14）还分别与灭火瓶驱动电路（17）和显示单元（15）电连接；单片机（14）和灭火瓶驱动电路（17）连接处还电连接有紧急按钮（11）；所述的单片机（14）、显示单元（15）和灭火瓶驱动电路（17）均与电源电路（13）电连接。

7.根据权利要求6所述的一种用于公交车辆的自动灭火抑爆系统，其特征是：所述的电源电路（13）为DC/DC电源模块；单片机（14）为ARM单片机，显示单元（15）为OLED显示屏，灭火瓶驱动电路（17）是由PMOS管提供的功率驱动电路。

8.根据权利要求1所述的一种用于公交车辆的自动灭火抑爆系统，其特征是：所述的管道（1）是由主管（1-1）和支管（1-2）组成；所述的主管（1-1）通过转接头（9）与灭火瓶（３）中高压软管（10）连通；支管（1-2）为多个，每个支管（1-2）都对应连通有一个喷嘴（2）。

9.一种用于公交车辆的自动灭火抑爆的方法，其特征是：当公交车车厢内发现火情时，多个探测器（8）中的任意一探测器（8）发现火焰后首先通过内CAN总线（7）给控制盒（4）上报火警信号；控制盒（4）接收到火警信号后通过声光报警器（5）进行声光报警并启动灭火瓶（３），同时通过外CAN总线（6）向整车的信息系统上报自身工作状态和火警信息。

10.根据权利要求9所述的一种用于公交车辆的自动灭火抑爆的方法，其特征是：所述控制盒（4）的电源电路为控制盒中的单片机（14）、显示单元（15）、灭火瓶驱动电路（17）及控制盒（4）外部的探测器（8）供电；当控制盒（4）的单片机（14）接收到来自探测器（8）或者紧急按钮（11）发送的火警信号时，单片机（14）输出喷瓶信号，在灭火瓶驱动电路（17）的作用下，驱动灭火瓶（3）喷撒灭火剂，同时启动声光报警器（5），对车辆和乘客进行保护；若发现故障则随时提示给司机；同时单片机（14）对所有的输入、输出信号进行分析判断后，将处理结果通过显示单元（15）显示、通过外CAN接口（16）连接的外CAN总线（6）与整车的信息系统进行信息传递；控制盒（4）的工作模式分为自动/半自动两种，自动模式下探测器（8）探测到火焰时，控制盒（4）中的灭火瓶驱动电路（17）直接驱动灭火瓶（３）中的灭火剂进行灭火，同时启动声光报警器（5）对乘客及周边人群进行警示；半自动工作模式下由驾驶员根据情况判断是否进行灭火操作，如需要则按下紧急按钮（11）进行灭火操作。