CN105816978A - 矿车的自动灭火系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种矿车的自动灭火系统及方法，其中系统包括：用于进行火焰信号采集的多个火焰探测器；用于对火焰信号进行处理以得到激发电压，并根据预设阈值判断火焰信号是否为危险信号的处理器；用于存储灭火剂的多个存储器；用于打开对应的存储器的多个启动器；控制相应的启动器打开对应的存储器释放灭火剂的控制器。本发明的矿车的自动灭火系统及自动灭火方法，通过对矿车易起火部位进行火焰信号采集，并对火焰信号进行处理以判断是否为危险信号，从而可以及时发现火情，若判断为危险信号，则释放灭火剂，实现了灭火速度快，抑燃效果好，控制连爆效果明显的目的，且对设备损害低，避免了火灾扩大及次生灾害的发生，提高了安全性。

Description

矿车的自动灭火系统及方法

技术领域

本发明涉及消防设备技术领域，特别涉及一种矿车的自动灭火系统及方法。

背景技术

随着采矿技术的提高，矿车例如防爆胶轮车和机动型采掘设备得到广泛应用。然而，由于矿车工作在富含甲烷等爆炸性气体环境和可燃性粉尘环境中，一旦矿车在煤矿井下发生火灾时，因起火速度快，如果发现不及时，没能进行及时处理，将导致整个矿井面临灭顶之灾，后果不堪设想。

相关技术中，矿车通常配备手动灭火器，当矿车在煤矿井下发生火灾时，采用人工灭火的方法。然而，该方法存在三种缺陷：

第一，反应时间长。在人发现起火→停车→找到灭火器→灭火的整个过程至少需要15s，导致延误了灭火最佳时间。

第二，灭火人员必须及时判断矿车所处位置，一旦矿车所处的位置比较特殊，例如在工作巷道或在工作面，如果灭火人员进行灭火，将导致灭火人员处于危险环境，无法保证安全性，因此灭火人员只能选择逃逸。

第三，一旦发生火情，必须通知所有在煤矿井下的工作人员迅速逃逸矿井，否则，一旦引起连爆，将导致整个矿井面临灭顶之灾，损失无法估计，然而通知工作人员且工作人员及时逃离矿井都需要一定时间，无法保证安全性。

发明内容

本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题。

为此，本发明的一个目的在于提出一种能及时发现火情，并自动进行灭火的矿车的自动灭火系统。

本发明的另一个目的在于提出一种矿车的自动灭火方法。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种矿车的自动灭火系统，包括：多个火焰探测器，所述多个火焰探测器用于对所述矿车易起火部位进行火焰信号采集；处理器，所述处理器与所述多个火焰探测器中的每个火焰探测器相连，所述处理器用于对所述火焰信号进行处理以得到激发电压，并根据预设阈值判断所述火焰信号是否为危险信号，其中，若所述激发电压大于所述预设阈值，则判断所述火焰信号为危险信号；多个存储器，所述多个存储器用于存储灭火剂，其中，所述灭火剂为富含纳米分子筛材料的超细干粉；多个启动器，所述多个启动器中的每个启动器分别与所述多个存储器中的每个存储器对应相连，所述每个启动器用于打开对应的存储器；以及控制器，所述控制器分别与所述多个启动器中的每个启动器和所述处理器相连，若所述处理器判断所述火焰信号为所述危险信号，则所述控制器控制相应的启动器打开所述对应的存储器释放所述灭火剂。

根据本发明实施例提出的矿车的自动灭火系统，通过对矿车易起火部位进行火焰信号采集，并对火焰信号进行处理以判断是否为危险信号，从而可以及时发现火情，若判断火焰信号为危险信号，则释放灭火剂进行灭火、抑燃，实现了灭火速度快，抑燃效果好，控制连爆效果明显的目的，且对设备损害低，避免了火灾扩大及次生灾害的发生，提高了安全性。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述处理器包括：生成模块，所述生成模块用于获取所述火焰信号以生成激发电流；处理模块，所述处理模块与所述生成模块相连，所述处理模块对所述激发电流进行放大处理，并对所述放大处理后的激发电流进行解析以得到所述激发电压；以及判断模块，所述判断模块与所述处理模块相连，所述判断模块获取所述激发电压，并根据所述激发电压与所述预设阈值判断所述火焰信号是否为所述危险信号。

其中，在本发明的一个实施例中，所述放大处理后的激发电流与所述火焰信号的火焰照度具体关系为：

I＝A*f(q)，

其中，I为所述放大处理后的激发电流，A为放大倍数，f(q)为所述火焰信号与火焰照度关系式，f(q)＝Pm*QE*T*Ac，Pm为火焰照度，定义为单位面积光照射强度，QE为量子效率，敏感材料中光子激发电子能力，T为透光度，选取滤光片达到透射光子比率，Ac为感光面积，感光材料实际受到光照面积。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述激发电压根据以下公式得到：

$U=1/C*{\∫}_0^{t1}\mathrm{Atf}\left(q\right)\mathrm{dt},$

其中，U为所述激发电压，C为预设值，t1为预设时间的上限阈值，t为预设时间。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述矿车的自动灭火系统还包括多个监测器，所述多个监测器中的每个监测器分别与所述多个存储器中的每个存储器对应相连，所述多个监测器中的每个监测器用于监测所述对应的存储器内的压力与温度。

本发明另一方面实施例提出的一种矿车的自动灭火方法，包括以下步骤：多个火焰探测器自动对所述矿车易起火部位进行火焰信号采集；对所述火焰信号进行处理以得到激发电压，并根据预设阈值判断所述火焰信号是否为危险信号，其中，若所述激发电压大于所述预设阈值，则判断所述火焰信号为危险信号；以及若判断所述火焰信号为所述危险信号，则控制相应的启动器打开对应的存储器以释放灭火剂，其中，所述灭火剂为富含纳米分子筛材料的超细干粉。

根据本发明实施例提出的矿车的自动灭火方法，通过对矿车易起火部位进行火焰信号采集，并对火焰信号进行处理以判断是否为危险信号，从而可以及时发现火情，若判断火焰信号为危险信号，则释放灭火剂进行灭火、抑燃，实现了灭火速度快，抑燃效果好，控制连爆效果明显的目的，且对设备损害低，避免了火灾扩大及次生灾害的发生，提高了安全性。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述对所述火焰信号进行处理以得到所述激发电压，并根据预设阈值判断所述火焰信号是否为危险信号具体包括：获取所述火焰信号以生成激发电流；对所述激发电流进行放大处理，并对所述放大处理后的激发电流进行解析以得到所述激发电压；以及根据所述激发电压与所述预设阈值判断所述火焰信号是否为所述危险信号。

其中，在本发明的一个实施例中，所述激发电流与所述火焰信号的火焰照度具体关系为：

I＝A*f(q)，

其中，I为所述放大处理后的激发电流，A为放大倍数，f(q)为所述火焰信号与火焰照度关系式，f(q)＝Pm*QE*T*Ac，Pm为火焰照度，定义为单位面积光照射强度，QE为量子效率，敏感材料中光子激发电子能力，T为透光度，选取滤光片达到透射光子比率，Ac为感光面积，感光材料实际受到光照面积。

其中，在本发明的一个实施例中，所述激发电压根据以下公式得到：

$U=1/C*{\∫}_0^{t1}\mathrm{Atf}\left(q\right)\mathrm{dt},$

其中，U为所述激发电压，C为预设值，t1为预设时间的上限阈值，t为预设时间。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述矿车的自动灭火方法还包括：监测所述多个存储器中的每个存储器内的压力与温度。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的矿车的自动灭火系统的结构示意图；

图2为根据本发明一个实施例的矿车的自动灭火系统中的处理器的结构示意图；

图3为根据本发明一个实施例的抑燃剂喷头的结构示意图；

图4为根据本发明一个具体实施例的矿车的自动灭火系统的结构示意图；以及

图5为根据本发明实施例的矿车的自动灭火方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的矿车的自动灭火系统及自动灭火方法，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的矿车的自动灭火系统。

图1为根据本发明实施例的矿车的自动灭火系统的结构示意图。参照图1所示，该矿车的自动灭火系统包括：多个火焰探测器(如图1所示的火焰探测器11、火焰探测器12、…、火焰探测器1N)、处理器20、控制器30、多个启动器(如图1所示的启动器41、启动器42、…、启动器4N)和多个存储器(如图1所示的存储器51、存储器52、…、存储器5N)。

其中，多个火焰探测器用于对矿车60易起火部位进行火焰信号采集。处理器20与多个火焰探测器中的每个火焰探测器相连，处理器20用于对火焰信号进行处理以得到激发电压，并根据预设阈值判断火焰信号是否为危险信号，其中，若激发电压大于预设阈值，则判断火焰信号为危险信号。多个存储器用于存储灭火剂，其中，灭火剂为富含纳米分子筛材料的超细干粉。多个启动器中的每个启动器分别与多个存储器中的每个存储器对应相连，每个启动器用于打开对应的存储器。控制器30分别与多个启动器中的每个启动器和处理器20相连，若处理器20判断火焰信号为危险信号，则控制器30控制相应的启动器打开对应的存储器释放灭火剂。

本发明实施例的矿车的自动灭火系统在矿车易起火部位即消防布控区域内设置多个火焰探测器，多个火焰探测器用于针对车体关键部位以及影响车体安全范围内火源进行监测，由多个火焰探测器将火焰信号实时发送至处理器20，其中，多个火焰探测器探测到火源状况可以在5ms内转换成电信号即火焰信号，转换信号可以采用具有米勒效应的管来实现，处理器20在预设时间例如4ms内解算火焰信号图形、演变趋势，确认的确为火焰或危险热源即判断火焰信号为危险信号之后，在5ms内将危险信号发送至控制器30，控制器30立即控制相应的启动器打开对应的存储器释放存储器内的灭火剂即富含纳米分子筛材料的超细干粉进行灭火，即刻将矿车上的火情消灭，并在3s时间内将矿车的可燃区域用灭火剂形成均匀的火焰防护团，即控制器30可将安装在不同部位的多个火焰探测器采集的火焰信号在8ms内全部获取，并进行信息处理，以根据信息状况控制对应位置的启动器打开对应的存储器，防止外部火情进入到矿车可燃区域，起到抑制燃烧作用，有效防止火灾延伸、扩大，从而消灭火情。另外，在本发明的一个实施例中，控制器30也可以是多个火焰探测器的供电管理单元，用于多个火焰探测器进行供电管理。

具体地，在此对在本发明实施例中火焰探测器采集火焰信号作详细描述。在本发明的一个具体实施例中，首先，在火焰探测器的高纯度的封闭石英玻管内放置阴、阳电极，电极材料为半导体材质，并加入稀薄的惰性气体和猝熄气体，其次，在电极上加注高频高压，使石英玻管中的惰性气体电解为等离子态，分别以粒子团形式包裹在阴、阳两个电极四周。当发生火情时，产生火焰，火焰的辐射是具有离散光谱的气体辐射和伴有连续光谱的固体辐射，这些辐射产生的能量穿过石英玻管，使石英玻管内的高能粒子团能量发生阶跃，半导体材料激发出光子，电子迅速移向阳极，最初电离产生的电子在电场的加速下向阳极运动，同时获得能量，当能量增加到一定值时，又可使气体分子电离产生新的离子对，这些新离子对中的电子又在电场中被加速再次发生电离碰撞而产生更多的离子对。由于阳极附近很小区域内电场最强，使气体分子电离，即初电离(粒子不能直接使气体分子电离，但它在阴极上打出的光电子可使气体分子发生电离)，故阳极附近很小区域内发生电离碰撞几率最大，从而倍增出大量的电子和正离子，这个现象称为雪崩。然而，雪崩产生的大量电子很快被阳极收集，而正离子由于质量大、运动速度慢，便在阳极周围形成一层正离子鞘，阳极附近的电场随着正离子鞘的形成而逐渐减弱，使雪崩放电但猝熄气体将电子吞没，导致阳极板就在此发生电离，如此反复，就发生雪崩一样的电子偏移，促使极板电位变化，阳极电位下降，形成脉冲信号即火焰信号，火焰探测器采集火焰信号并将火焰信号输出，以证实火焰存在，发生火情。

在本发明的一个实施例中，参照图2所示，处理器20包括：生成模块21、处理模块22和判断模块23。

其中，生成模块21用于获取火焰信号以生成激发电流。处理模块22与生成模块21相连，处理模块22对激发电流进行放大处理，并对放大处理后的激发电流进行解析以得到激发电压。判断模块23与处理模块22相连，判断模块23获取激发电压，并根据激发电压与预设阈值判断火焰信号是否为危险信号。

具体地，根据爱因斯坦光电方程，当火焰信号的火焰照度大于火焰探测器阴极敏感材料激发能量时会产生激发，导致电子逸出，即产生微弱电流即激发电流i，激发电流i与火焰照度q有一定函数关系，并呈单调递增趋势，计做i＝f(q)，然而激发电流i很小，容易受到干扰、丢失等影响，导致解析得到的激发电压不准确，因此，需要通过生成模块21对火焰信号进行高精度的信号采集即获取火焰信号以生成激发电流，并且通过处理模块22对激发电流进行放大处理，并对放大处理后的激发电流进行解析以得到激发电压，使判断模块能准确判断火焰信号是否为危险信号。

在本发明的一个实施例中，放大处理后的激发电流与火焰信号的火焰照度具体关系为：

I＝A*f(q)，

其中，I为放大处理后的激发电流，A为放大倍数，f(q)为火焰信号与火焰照度关系式，f(q)＝Pm*QE*T*Ac，Pm为火焰照度，定义为单位面积光照射强度，QE为量子效率，敏感材料中光子激发电子能力，T为透光度，选取滤光片达到透射光子比率，Ac为感光面积，感光材料实际受到光照面积。其中，放大倍数A根据处理模块的电路参数和火焰信号的强度进行设计。

进一步地，在本发明实施例中，为防止火焰探测器误报导致不必要的损失，应设计合理电路及信号解析算法。具体地，将放大后的激发电流用于高精电容器充电，并在一定时间测定电容器参数，利用大量试验得到试验数据进行解析，得到危险火焰探测阈值即预设阈值，从而实现精确解析。其中，解析公式如下：

$Q={\∫}_0^{t1}\mathrm{Atf}\left(q\right)\mathrm{dt},$

其中，Q为电容器存储电量，A为放大倍数，q为火焰信号的火焰照度，且f(q)激发电流与火焰照度关系式。其中，f(q)因不同敏感材料及尺寸、结构的不同会有所不同，因此，f(q)可以通过在大量试验中采用建模或曲线回归法得到特定设计的曲线方程。t为预设时间，t1为预设时间的上限阈值。需要说明的是，因为电路无法采样电容器存储电量，所以一般需将电量转换成电压进行解析，根据公式U＝Q/C,激发电压可以由放大处理后的激发电流得到。

具体地，在本发明的一个实施例中，激发电压根据以下公式得到：

$U=1/C*{\∫}_0^{t1}\mathrm{Atf}\left(q\right)\mathrm{dt},$

其中，U为激发电压，C为预设值，即由电容器决定，采用不同的电容器预设值C会不同，t1为预设时间的上限阈值，t为预设时间。其中，例如t1为5ms时，通过上述公式可以找到在预设时间例如可以为固定时间4ms不同火焰照度的火焰进行照射，累计激发电压解析火焰或危险热度，从而设定预设阈值。本发明实施例的矿车的自动灭火系统通过上述公式对所述放大处理后的激发电流进行解析以得到激发电压，并根据激发电压与预设阈值判断火焰信号是否为危险信号，从而达到不降低火焰探测器精度、灵敏度的前提下避免误操作的目的。

进一步地，在本发明实施例中，参照图1所示，当判断火焰信号为危险信号时，控制器30控制相应的启动器打开对应的存储器释放灭火剂，例如，判断火焰探测器11在对应的矿车60易起火部位采集的火焰信号为危险信号，则控制器30控制相应的启动器41打开对应的存储器51释放存储器51内的灭火剂即富含纳米分子筛材料的超细干粉。具体地，煤矿在出现火情时情况十分特殊，矿井环境中富含CH₄、O₂、煤尘等易燃、易爆型介质，尤其危险的是瓦斯、煤尘连爆，一旦形成连爆，后果将不堪设想，因此，本发明实施例的灭火剂优选为富含纳米分子筛材料的超细干粉灭火剂。其中，富含纳米分子筛材料的超细干粉灭火剂结合了化学、物理双重灭火机理灭火，同时，由于纳米分子筛介质的介入，使灭火剂从冷却、窒息、隔离、化学抑制四个方向实现全方位灭火，实现了灭火速度快，抑燃效果好，控制连爆效果明显的目的，且对设备损害程度低。

更具体地，在本发明实施例中，富含纳米分子筛材料的超细干粉灭火剂从冷却、窒息、隔离、化学抑制四个过程实现全方位灭火，具体地：

一、冷却过程：磷酸铵盐、碳酸氢钠等灭火介质经过火焰生成氨气、磷酸、二氧化碳、氢氧化钠等无机盐难燃物质，反应均为吸热反应，使火情区域的温度降低。

二、窒息过程：活性纳米分子筛在强大的惰性气流带动下，直接布满着火空间，迅速吸附氧气、甲烷爆炸性气体，使着火空间含氧量、甲烷含量迅速下降，形成“窒息”空间。

三、隔离过程：磷酸铵盐、碳酸氢钠等灭火介质通过吸热反应，分解熔融后，在保护物表面形成一种玻璃状覆盖层，使燃烧物同空气隔绝，有效防止燃烧物复燃。

四、化学抑制过程：由于灭火剂的颗粒在临界值以下，表面积较大，能够充分同火焰接触，迅速捕捉火焰中的活性燃烧自由基，并与之发生气相抑制反应和固相化学吸附反应，大量消耗活性燃烧自由基，抑制燃烧速度和活性燃烧自由基放热反应，中断燃烧。

在本发明的一个实施例中，参照图3所示，为使富含纳米分子筛材料的超细干粉灭火剂能从冷却、窒息、隔离、化学抑制四个过程实现全方位灭火，本发明实施例如图3所示的矿用特殊性抑燃剂喷头6。其中，高压惰性气体从图中上方管路1中直接进入中芯管2，从中芯管2下端出口喷出，富含纳米分子筛材料的超细干粉灭火剂从下端管3路进入外管4，且外管3同中芯管2以切线方向细口相同。因此，富含纳米分子筛材料的超细干粉在高压气体吹动下分别进入两个不同口径的管路，因外管4口径大，干粉直接雾化，形成雾面隔离层。中芯管2口径小，直接形成干粉束，扑向火焰，高强度集中的干粉直接同火焰反应，使燃烧物表面迅速降温，高压惰性气体接入将氧气隔绝。同时，通过外管4雾化后的干粉中的纳米分子筛吸附游离的氧气和瓦斯气体，使喷嘴5覆盖的区域出现低温、缺氧、少爆炸性气体的环境，从而实现快速熄灭火焰。

在本发明的一个具体实施例中，参照图4所示，本发明实施例的矿车的自动灭火系统还包括：多个监测器(如图4所示的监测器71、监测器72、…、监测器7N)。其中，多个监测器中的每个监测器分别与多个存储器中的每个存储器对应相连，多个监测器中的每个监测器用于监测对应的存储器内的压力与温度。具体地，在本发明的一个实施例中，在平时待机时，多个监测器中的每个监测器实时监测多个存储器中的每个存储器内的压力与温度，例如，监测器71监测存储器51内的压力与温度，如果监测多个存储器中的某一个存储器内的压力超过或低于预设值，或者探测温度高于预设值，则控制器启动报警，以确保安全有效，提高了安全性。

根据本发明实施例提出的矿车的自动灭火系统，通过对矿车易起火部位进行火焰信号采集，并对火焰信号进行处理以判断是否为危险信号，从而可以及时发现火情，若判断火焰信号为危险信号，则释放灭火剂进行灭火、抑燃，实现了灭火速度快，抑燃效果好，控制连爆效果明显的目的，且对设备损害低，避免了火灾扩大及次生灾害的发生，提高了安全性。另外，本发明实施例通过实验，模拟测试了油火焰、炭火等强火焰和火柴、火机等弱火焰，都能在预定时间内实现动作，保护了矿车安全，避免矿车火灾发生，动作率达到100％，并且测试了灯光、太阳光等可能误报信号，均未启动自动灭火系统，从而达到了防止误报的作用。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的一种矿车的自动灭火方法。参照图5所示，本发明实施例的矿车的自动灭火方法包括以下步骤：

S501，多个火焰探测器自动对矿车易起火部位进行火焰信号采集。

在本发明的一个具体实施例中，首先，在火焰探测器的高纯度的封闭石英玻管内放置阴、阳电极，电极材料为半导体材质，并加入稀薄的惰性气体和猝熄气体，其次，在电极上加注高频高压，使石英玻管中的惰性气体电解为等离子态，分别以粒子团形式包裹在阴、阳两个电极四周。当发生火情时，产生火焰，火焰的辐射是具有离散光谱的气体辐射和伴有连续光谱的固体辐射，这些辐射产生的能量穿过石英玻管，使石英玻管内的高能粒子团能量发生阶跃，半导体材料激发出光子，电子迅速移向阳极，最初电离产生的电子在电场的加速下向阳极运动，同时获得能量，当能量增加到一定值时，又可使气体分子电离产生新的离子对，这些新离子对中的电子又在电场中被加速再次发生电离碰撞而产生更多的离子对。由于阳极附近很小区域内电场最强，使气体分子电离，即初电离(粒子不能直接使气体分子电离，但它在阴极上打出的光电子可使气体分子发生电离)，故阳极附近很小区域内发生电离碰撞几率最大，从而倍增出大量的电子和正离子，这个现象称为雪崩。然而，雪崩产生的大量电子很快被阳极收集，而正离子由于质量大、运动速度慢，便在阳极周围形成一层正离子鞘，阳极附近的电场随着正离子鞘的形成而逐渐减弱，使雪崩放电但猝熄气体将电子吞没，导致阳极板就在此发生电离，如此反复，就发生雪崩一样的电子偏移，促使极板电位变化，阳极电位下降，形成脉冲信号即火焰信号，火焰探测器采集火焰信号并将火焰信号输出，以证实火焰存在，发生火情。

S502，对火焰信号进行处理以得到激发电压，并根据预设阈值判断火焰信号是否为危险信号，其中，若激发电压大于预设阈值，则判断火焰信号为危险信号。

具体地，根据爱因斯坦光电方程，当火焰信号的火焰照度大于火焰探测器阴极敏感材料激发能量时会产生激发，导致电子逸出，即产生微弱电流即激发电流i，激发电流i与火焰照度q有一定函数关系，并呈单调递增趋势，计做i＝f(q)，然而激发电流i很小，容易受到干扰、丢失等影响，导致解析得到的激发电压不准确，因此，需要通过生成模块21对火焰信号进行高精度的信号采集即获取火焰信号以生成激发电流，并且通过处理模块22对激发电流进行放大处理，并对放大处理后的激发电流进行解析以得到激发电压，使判断模块能准确判断火焰信号是否为危险信号。

在本发明的一个实施例中，放大处理后的激发电流与火焰信号的火焰照度具体关系为：

I＝A*f(q)，

其中，I为放大处理后的激发电流，A为放大倍数，f(q)为火焰信号与火焰照度关系式，f(q)＝Pm*QE*T*Ac，Pm为火焰照度，定义为单位面积光照射强度，QE为量子效率，敏感材料中光子激发电子能力，T为透光度，选取滤光片达到透射光子比率，Ac为感光面积，感光材料实际受到光照面积。其中，放大倍数A根据处理模块的电路参数和火焰信号的强度进行设计。

进一步地，在本发明实施例中，为防止火焰探测器误报导致不必要的损失，应设计合理电路及信号解析算法。具体地，将放大后的激发电流用于高精电容器充电，并在一定时间测定电容器参数，利用大量试验得到试验数据进行解析，得到危险火焰探测阈值即预设阈值，从而实现精确解析。其中，解析公式如下：

$Q={\∫}_0^{t1}\mathrm{Atf}\left(q\right)\mathrm{dt},$

其中，Q为电容器存储电量，A为放大倍数，q为火焰信号的火焰照度，且f(q)激发电流与火焰照度关系式。其中，f(q)因不同敏感材料及尺寸、结构的不同会有所不同，因此，f(q)可以通过在大量试验中采用建模或曲线回归法得到特定设计的曲线方程。t为预设时间，t1为预设时间的上限阈值。需要说明的是，因为电路无法采样电容器存储电量，所以一般需将电量转换成电压进行解析，根据公式U＝Q/C,激发电压可以由放大处理后的激发电流得到。

具体地，在本发明的一个实施例中，激发电压根据以下公式得到：

$U=1/C*{\∫}_0^{t1}\mathrm{Atf}\left(q\right)\mathrm{dt},$

其中，U为激发电压，C为预设值，即由电容器决定，采用不同的电容器预设值C会不同，t1为预设时间的上限阈值，t为预设时间。其中，例如t1为5ms时，通过上述公式可以找到在预设时间例如可以为固定时间4ms不同火焰照度的火焰进行照射，累计激发电压解析火焰或危险热度，从而设定预设阈值。本发明实施例的矿车的自动灭火方法通过上述公式对所述放大处理后的激发电流进行解析以得到激发电压，并根据激发电压与预设阈值判断火焰信号是否为危险信号，从而达到不降低火焰探测器精度、灵敏度的前提下避免误操作的目的。

S503，若判断火焰信号为危险信号，则控制相应的启动器打开对应的存储器以释放灭火剂，其中，灭火剂为富含纳米分子筛材料的超细干粉。

当判断火焰信号为危险信号时，控制相应的启动器打开对应的存储器释放灭火剂即灭火剂为富含纳米分子筛材料的超细干粉。具体地，煤矿在出现火情时情况十分特殊，矿井环境中富含CH₄、O₂、煤尘等易燃、易爆型介质，尤其危险的是瓦斯、煤尘连爆，一旦形成连爆，后果将不堪设想，因此，本发明实施例的灭火剂优选为富含纳米分子筛材料的超细干粉灭火剂。其中，富含纳米分子筛材料的超细干粉灭火剂结合了化学、物理双重灭火机理灭火，同时，由于纳米分子筛介质的介入，使灭火剂从冷却、窒息、隔离、化学抑制四个方向实现全方位灭火，实现了灭火速度快，抑燃效果好，控制连爆效果明显的目的，且对设备损害程度低。

更具体地，在本发明实施例中，富含纳米分子筛材料的超细干粉灭火剂从冷却、窒息、隔离、化学抑制四个过程实现全方位灭火，具体地：

一、冷却过程：磷酸铵盐、碳酸氢钠等灭火介质经过火焰生成氨气、磷酸、二氧化碳、氢氧化钠等无机盐难燃物质，反应均为吸热反应，使火情区域的温度降低。

二、窒息过程：活性纳米分子筛在强大的惰性气流带动下，直接布满着火空间，迅速吸附氧气、甲烷爆炸性气体，使着火空间含氧量、甲烷含量迅速下降，形成“窒息”空间。

三、隔离过程：磷酸铵盐、碳酸氢钠等灭火介质通过吸热反应，分解熔融后，在保护物表面形成一种玻璃状覆盖层，使燃烧物同空气隔绝，有效防止燃烧物复燃。

四、化学抑制过程：由于灭火剂的颗粒在临界值以下，表面积较大，能够充分同火焰接触，迅速捕捉火焰中的活性燃烧自由基，并与之发生气相抑制反应和固相化学吸附反应，大量消耗活性燃烧自由基，抑制燃烧速度和活性燃烧自由基放热反应，中断燃烧。

在本发明的一个实施例中，参照图3所示，为使富含纳米分子筛材料的超细干粉灭火剂能从冷却、窒息、隔离、化学抑制四个过程实现全方位灭火，本发明实施例如图3所示的矿用特殊性抑燃剂喷头6。其中，高压惰性气体从图中上方管路1中直接进入中芯管2，从中芯管2下端出口喷出，富含纳米分子筛材料的超细干粉灭火剂从下端管3路进入外管4，且外管3同中芯管2以切线方向细口相同。因此，富含纳米分子筛材料的超细干粉在高压气体吹动下分别进入两个不同口径的管路，因外管4口径大，干粉直接雾化，形成雾面隔离层。中芯管2口径小，直接形成干粉束，扑向火焰，高强度集中的干粉直接同火焰反应，使燃烧物表面迅速降温，高压惰性气体接入将氧气隔绝。同时，通过外管4雾化后的干粉中的纳米分子筛吸附游离的氧气和瓦斯气体，使喷嘴5覆盖的区域出现低温、缺氧、少爆炸性气体的环境，从而实现快速熄灭火焰。

本发明实施例的矿车的自动灭火方法在矿车易起火部位即消防布控区域内设置多个火焰探测器，多个火焰探测器用于针对车体关键部位以及影响车体安全范围内火源进行监测，由多个火焰探测器将火焰信号实时发送至处理器，其中，多个火焰探测器探测到火源状况可以在5ms内转换成电信号即火焰信号，转换信号可以采用具有米勒效应的管来实现，处理器在预设时间例如4ms内解算火焰信号图形、演变趋势，确认的确为火焰或危险热源即判断火焰信号为危险信号之后，在5ms内将危险信号发送至控制器，控制器立即控制相应的启动器打开对应的存储器释放存储器内的灭火剂即富含纳米分子筛材料的超细干粉进行灭火，即刻将矿车上的火情消灭，并在3s时间内将矿车的可燃区域用灭火剂形成均匀的火焰防护团，即控制器可将安装在不同部位的多个火焰探测器采集的火焰信号在8ms内全部获取，并进行信息处理，以根据信息状况控制对应位置的启动器打开对应的存储器，防止外部火情进入到矿车可燃区域，起到抑制燃烧作用，有效防止火灾延伸、扩大，从而消灭火情。另外，在本发明的一个实施例中，控制器也可以是多个火焰探测器的供电管理单元，用于多个火焰探测器进行供电管理。

在本发明的一个具体实施例中，上述的矿车的自动灭火方法还包括：监测多个存储器中的每个存储器内的压力与温度。具体地，在本发明的一个实施例中，在平时待机时，实时监测多个存储器中的每个存储器内的压力与温度，如果监测多个存储器中的某一个存储器内的压力超过或低于预设值，或者探测温度高于预设值，则启动报警，以确保安全有效，提高了安全性。

根据本发明实施例提出的矿车的自动灭火方法，通过对矿车易起火部位进行火焰信号采集，并对火焰信号进行处理以判断是否为危险信号，从而可以及时发现火情，若判断火焰信号为危险信号，则释放灭火剂进行灭火、抑燃，实现了灭火速度快，抑燃效果好，控制连爆效果明显的目的，且对设备损害低，避免了火灾扩大及次生灾害的发生，提高了安全性。另外，本发明实施例通过实验，模拟测试了油火焰、炭火等强火焰和火柴、火机等弱火焰，都能在预定时间内实现动作，保护了矿车安全，避免矿车火灾发生，动作率达到100％，并且测试了灯光、太阳光等可能误报信号，均未启动自动灭火系统，从而达到了防止误报的作用。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种矿车的自动灭火系统，其特征在于，包括：

多个火焰探测器，所述多个火焰探测器用于对所述矿车易起火部位进行火焰信号采集；

处理器，所述处理器与所述多个火焰探测器中的每个火焰探测器相连，所述处理器用于对所述火焰信号进行处理以得到激发电压，并根据预设阈值判断所述火焰信号是否为危险信号，其中，若所述激发电压大于所述预设阈值，则判断所述火焰信号为危险信号；

多个存储器，所述多个存储器用于存储灭火剂，其中，所述灭火剂为富含纳米分子筛材料的超细干粉；

多个启动器，所述多个启动器中的每个启动器分别与所述多个存储器中的每个存储器对应相连，所述每个启动器用于打开对应的存储器；以及

控制器，所述控制器分别与所述多个启动器中的每个启动器和所述处理器相连，若所述处理器判断所述火焰信号为所述危险信号，则所述控制器控制相应的启动器打开所述对应的存储器释放所述灭火剂。

2.如权利要求1所述的矿车的自动灭火系统，其特征在于，所述处理器包括：

生成模块，所述生成模块用于获取所述火焰信号以生成激发电流；

处理模块，所述处理模块与所述生成模块相连，所述处理模块对所述激发电流进行放大处理，并对所述放大处理后的激发电流进行解析以得到所述激发电压；以及

判断模块，所述判断模块与所述处理模块相连，所述判断模块获取所述激发电压，并根据所述激发电压与所述预设阈值判断所述火焰信号是否为所述危险信号。

3.如权利要求2所述的矿车的自动灭火系统，其特征在于，所述放大处理后的激发电流与所述火焰信号的火焰照度具体关系为：

I＝A*f(q)，

其中，I为所述放大处理后的激发电流，A为放大倍数，f(q)为所述火焰信号与火焰照度关系式，f(q)＝Pm*QE*T*Ac，Pm为火焰照度，定义为单位面积光照射强度，QE为量子效率，敏感材料中光子激发电子能力，T为透光度，选取滤光片达到透射光子比率，Ac为感光面积，感光材料实际受到光照面积。

4.如权利要求3所述的矿车的自动灭火系统，其特征在于，所述激发电压根据以下公式得到：

$U=1/C*{\∫}_0^{t1}\mathrm{Atf}\left(q\right)\mathrm{dt},$

其中，U为所述激发电压，C为预设值，t1为预设时间的上限阈值，t为预设时间。

5.如权利要求1所述的矿车的自动灭火系统，其特征在于，还包括：

多个监测器，所述多个监测器中的每个监测器分别与所述多个存储器中的每个存储器对应相连，所述多个监测器中的每个监测器用于监测所述对应的存储器内的压力与温度。

6.一种矿车的自动灭火方法，其特征在于，包括以下步骤：

多个火焰探测器自动对所述矿车易起火部位进行火焰信号采集；

对所述火焰信号进行处理以得到激发电压，并根据预设阈值判断所述火焰信号是否为危险信号，其中，若所述激发电压大于所述预设阈值，则判断所述火焰信号为危险信号；以及

若判断所述火焰信号为所述危险信号，则控制相应的启动器打开对应的存储器以释放灭火剂，其中，所述灭火剂为富含纳米分子筛材料的超细干粉。

7.如权利要求6所述的矿车的自动灭火方法，其特征在于，所述对所述火焰信号进行处理以得到所述激发电压，并根据预设阈值判断所述火焰信号是否为危险信号具体包括：

获取所述火焰信号以生成激发电流；

对所述激发电流进行放大处理，并对所述放大处理后的激发电流进行解析以得到所述激发电压；以及

根据所述激发电压与所述预设阈值判断所述火焰信号是否为所述危险信号。

8.如权利要求7所述的矿车的自动灭火方法，其特征在于，所述放大处理后的激发电流与所述火焰信号的火焰照度具体关系为：

I＝A*f(q)，

其中，I为所述放大处理后的激发电流，A为放大倍数，f(q)为所述火焰信号与火焰照度关系式，f(q)＝Pm*QE*T*Ac，Pm为火焰照度，定义为单位面积光照射强度，QE为量子效率，敏感材料中光子激发电子能力，T为透光度，选取滤光片达到透射光子比率，Ac为感光面积，感光材料实际受到光照面积。

9.如权利要求8所述的矿车的自动灭火方法，其特征在于，所述激发电压根据以下公式得到：

$U=1/C*{\∫}_0^{t1}\mathrm{Atf}\left(q\right)\mathrm{dt},$

其中，U为所述激发电压，C为预设值，t1为预设时间的上限阈值，t为预设时间。

10.如权利要求6所述的矿车的自动灭火方法，其特征在于，还包括：

监测所述多个存储器中的每个存储器内的压力与温度。