CN108325123B - 一种汽车火灾逃生自救装置及控制方法 - Google Patents

一种汽车火灾逃生自救装置及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车火灾逃生自救装置及控制方法，装置包括供电单元、检测单元、控制单元和执行单元，所述原车蓄电池分别与检测单元、控制单元和执行单元连接；所述供电单元包括顺序连接的太阳能电池、稳压模块和原车蓄电池；所述检测单元包括温度传感器、烟雾传感器、气体探测器和火焰探测器；所述控制单元包括单片机、信号过滤放大模块和用于启动车窗玻璃爆破器的启动按钮；所述执行单元包括车窗玻璃爆破器、声光报警系统和灭火系统。本发明通过温度传感器、烟雾传感器、气体探测器和火焰探测器多个传感器监测发动机起火的实时情况，提高了检测的精确度和准确性。

Description

一种汽车火灾逃生自救装置及控制方法
技术领域
本发明属于汽车安全技术领域，涉及一种汽车火灾逃生自救装置及控制方法。
背景技术
随着经济的发展，汽车成为人们生活中必不可少的交通运输工具，据中国公安部交通管理部门统计，截至2016年底中国汽车保有量己达1.94亿。据世界火灾统计资料显示，全球火灾发生总数量中交通工具火灾占21％左右，其中汽车火灾占18％左右，如当汽车发生火灾时车窗玻璃能及时爆破，为车内人员打开逃生通道，将大大降低对车内人员生命安全的威胁。汽车发生火灾事故不仅存在于运营车辆，私家车中也时有发生。车辆遭遇紧急情况，车内人员如何在逃生的黄金时间撤离尤为重要。世界汽车工业协会认为，车辆出现着火迹象后，30秒为逃生的黄金时间。
目前，汽车玻璃爆破装置的相关研究仍处于初级阶段。国内外相类似的专利已有多项，而其玻璃爆破的方式多种多样，通过不同组合能得到新的汽车玻璃爆破装置；但是这些装置结构复杂、功能繁多、安装麻烦、实用性较低。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种汽车火灾逃生自救装置及方法，提供检测的精确精确度。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明一种汽车火灾逃生自救装置，包括供电单元、检测单元、控制单元和执行单元，所述原车蓄电池分别与检测单元、控制单元和执行单元连接；所述供电单元包括顺序连接的太阳能电池、稳压模块和原车蓄电池；所述检测单元包括温度传感器、烟雾传感器、气体探测器和火焰探测器；所述控制单元包括单片机、信号过滤放大模块和用于启动车窗玻璃爆破器的启动按钮；所述执行单元包括车窗玻璃爆破器、声光报警系统和灭火系统；所述温度传感器、烟雾传感器、气体探测器和火焰探测器均与信号过滤放大模块连接，所述信号过滤放大模块连接与单片机连接，所述单片机分别与车窗玻璃爆破器、声光报警系统和灭火系统连接；所述启动按钮一端连接原车蓄电池，另一端连接车窗玻璃爆破器。
作为优选的技术方案，还包括DC/DC稳压转换器，所述原车蓄电池通过DC/DC稳压转换器与检测单元中的温度传感器、烟雾传感器、气体探测器、火焰探测器连接；所述原车蓄电池还通过DC/DC稳压转换器与控制单元中的单片机连接。
作为优选的技术方案，所述温度传感器采用DS18B20；所述烟雾传感器采用TGS202；所述气体探测器采用半导体气体传感器；所述火焰探测器采用点型火焰探测器。
作为优选的技术方案，所述单片机采用STC12C5A60S2单片机。
作为优选的技术方案，所述声光报警系统内装有发光二极管和蜂鸣器。
作为优选的技术方案，所述车窗玻璃爆破器选用通用型AN-001B4。
本发明还提供了一种汽车火灾逃生自救装置的控制方法，包括下述步骤：
S1、当汽车发生火灾时，先由温度传感器、烟雾传感器、火焰传感器和气体传感器检测到火灾信号，经过放大、滤波处理后向单片机输入信号，单片机将传来的信号进行数据处理；
S2、单片机自动对火灾信号进行分级，实现多级预警，预警级别分别为：0级，正常运行状态；I级，预警状态，疑似火情；II级，报警状态，确认火情发生；
S3、当检测火灾信号的着火参数数值大于或者等于一级阈值但小于二级阈值时，则启动I级预警系统，发光二极管发出黄色预警信号，提示驾驶员采取适当的措施；
S4、当着火参数数值大于或等于二级阈值，则启动II级报警系统，执行部分的声光预警系统发出求救信号，发光二极管发出红色报警信号，蜂鸣器工作；与此同时，单片机向灭火系统发出执行指令，灭火干粉从多个喷口喷出，立即灭火；
S5、若车门紧闭，单片机向车窗玻璃爆破器发出执行指令，车窗玻璃爆破器启动，撞针弹出，立即爆破玻璃，为车上人员打开逃生的安全通道。
作为优选的技术方案，在步骤S5中，驾驶员在汽车发生严重火灾时，可按下中控台的启动车窗玻璃爆破器按钮，进行人为手动爆破车窗玻璃；若车门尚可打开情况下，则单片机不向车窗玻璃爆破器发出执行指令。
作为优选的技术方案，还采用红外热像仪监测发动机起火时温度的分布和变化情况，当I级预警系统启动时，红外热像仪通过光学系统将红外辐射能量聚集在红外探测器上，红外探测器把红外辐射能量转换为电信号，经过放大、数/模转换处理后通过中控台显示屏将图像显示出来，让驾驶员切实地了解火灾的实时情况及具体起火位置；与此同时，单片机将红外热图像的温度数据与发动机正常工作的温度进行对比分析，并且再次判断是否存在火灾；若确认火情已发生，II级报警系统启动时，单片机根据红外热像仪测量的过热区域进行针对性定点灭火。
作为优选的技术方案，所述红外热像仪为凝视型热像仪，所述红外探测器为非制冷焦平面探测器。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明通过温度传感器、烟雾传感器、气体探测器和火焰探测器多个传感器监测发动机起火的实时情况，提高了检测的精确度和准确性。
2、本发明采用了红外热像仪来反应整个发动机的发热及变化状况，单片机根据红外热像仪测量的过热点进行针对性定点灭火，进一步提高了火灾处理的及时性从而降低损失。
3、在发生严重火灾时，本发明提供两种爆破汽车玻璃的控制方法，分别是自动控制和手动控制，为车上人员打开逃生的安全通道。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明汽车逃生自救方法的流程图；
图3是红外凝视成像系统组成方框图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本发明一种汽车火灾逃生自救装置分为4个部分：检测单元、控制单元、执行单元和供电单元；所述控制单元与检测单元和执行单元连接，所述供电单元给检测单元、控制单元和执行单元供电。
所述检测单元包括温度传感器、烟雾传感器、气体探测器和火焰探测器，在本实施例中，采用的温度传感器型号为DS18B20，型号TGS202的烟雾传感器，分别加装在原车发动机舱内。TGS202烟雾传感器能检测CO、甲烷、丙烷、丁烷以及烟雾等多种气体；且该传感器的灵敏度高，稳定性好。所述气体探测器采用半导体气体传感器；所述火焰探测器采用点型火焰探测器。其中，半导体气体传感器的响应速度快，寿命长，成本低廉且制造简单。而点型火焰探测器可以最大程度的接收火焰产生的红外辐射，提高探测效率。当检测到二氧化碳和一氧化碳时，传感器内阻减小，输出电压上升，当浓度上升到一定程度，输出一定的电压。温度传感器和烟雾传感器、气体探测器和火焰探测器是并联，它们同时发生作用，但是不互相影响。
所述控制单元包括STC12C5A60S2单片机、信号过滤放大模块和中控台处的启动车窗玻璃爆破器按钮。单片机通过信号过滤放大模块与检测部分的传感器逐一连接。STC12C5A60S2型是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统MCS-51系列单片机，对上述的温度传感器、烟雾传感器、气体探测器和火焰探测器进行数据处理分析，与汽车火灾情况发生设定的危险值进行对比，确认火灾情况严重程度，对执行部分发出不同的执行指令。
所述执行单元即为声光报警系统、灭火系统、汽车车窗玻璃爆破器，声光报警系统内装有发光二极管和蜂鸣器，灭火系统与单片机连接，受单片机自动化控制启动。灭火系统中的灭火装置为干粉灭火器，其多个喷口通过管道设置在发动机舱的侧壁上，不影响发动机舱其他设备的设置。汽车车窗玻璃爆破器型号为通用型AN-001B4，形状类似一个小铁盒，安装需要一个支架。装在靠近车窗的右上方。该汽车车窗玻璃爆破器爆破原理类似“自动安全锤”，当启动时，撞针就会触发，爆破玻璃。其有两种控制方式，分别是自动控制和手动控制，手动控制即为：当驾驶员发现发生火灾，就可以按下中控台的启动车窗玻璃爆破器按钮。该按钮外面有个保护罩，需取下保护罩，再按下按钮车窗玻璃爆破器才能爆破玻璃，避免车内人员的错误操作。
所述供电单元包括依次连接的太阳能电池、稳压模块、原车蓄电池。原车蓄电池通过DC/DC模块分别与控制处理单元、检测单元及执行单元连接。DC/DC模块为稳压转换器，主要用于将蓄电池输出的12V电压稳压转换后对外输出5V电压，满足检测部分和控制部分正常工作需要。
本发明汽车火灾逃生自救装置的工作原理如下，如图2所示：
第一、当汽车发生火灾时，先由温度传感器、烟雾传感器、火焰传感器和气体传感器检测到火灾信号，经过放大、滤波等处理后向单片机输入信号，单片机将传来的信号进行数据处理；
第二、单片机自动对火灾信号进行分级，实现多级预警。预警级别分别为：0级，正常运行状态；I级，预警状态，疑似火情；II级，报警状态，确认火情发生。
第三、当检测火灾信号的着火参数数值大于或者等于一级阈值但小于二级阈值时，则启动I级预警系统，发光二极管发出黄色预警信号，提示驾驶员采取适当的措施。
第四、当着火参数数值大于或等于二级阈值，则启动II级报警系统，执行部分的声光预警系统发出求救信号，发光二极管发出红色报警信号，蜂鸣器工作。与此同时，单片机向灭火系统发出执行指令，灭火干粉从多个喷口喷出，立即灭火。
第五、若车门紧闭，单片机向车窗玻璃爆破器发出执行指令，车窗玻璃爆破器启动，撞针弹出，立即爆破玻璃，为车上人员打开逃生的安全通道。需要说明的是，驾驶员在汽车发生严重火灾时，可按下中控台的启动车窗玻璃爆破器按钮，进行人为手动爆破车窗玻璃。若车门尚可打开情况下，则单片机不向车窗玻璃爆破器发出执行指令。
本发明还采用红外热像仪监测发动机起火时温度的分布和变化情况，如图3所示。本实施例中，所述红外热像仪为凝视型热像仪。当I级预警系统启动时，红外热像仪通过光学系统将红外辐射能量聚集在红外探测器上，优选地，红外探测器为非制冷焦平面探测器，其把红外辐射能量转换为电信号，经过放大、数/模转换等处理后通过中控台显示屏将图像显示出来，让驾驶员切实地了解火灾的实时情况及具体起火位置。与此同时，单片机将红外热图像的温度数据与发动机正常工作的温度进行对比分析，并且再次判断是否存在火灾。若确认火情已发生，II级报警系统启动时，单片机根据红外热像仪测量的过热区域进行针对性定点灭火。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种汽车火灾逃生自救装置的控制方法，其特征在于，所述汽车火灾逃生自救装置包括供电单元、检测单元、控制单元和执行单元；所述供电单元包括顺序连接的太阳能电池、稳压模块和原车蓄电池，所述原车蓄电池分别与检测单元、控制单元和执行单元连接；所述检测单元包括温度传感器、烟雾传感器、气体探测器和火焰探测器；所述控制单元包括单片机、信号过滤放大模块和用于启动车窗玻璃爆破器的启动按钮；所述执行单元包括车窗玻璃爆破器、声光报警系统和灭火系统；所述温度传感器、烟雾传感器、气体探测器和火焰探测器均与信号过滤放大模块连接，所述信号过滤放大模块连接与单片机连接，所述单片机分别与车窗玻璃爆破器、声光报警系统和灭火系统连接；所述启动按钮一端连接原车蓄电池，另一端连接车窗玻璃爆破器，所述控制方法包括下述步骤：
S1、当汽车发生火灾时，先由温度传感器、烟雾传感器、火焰传感器和气体传感器检测到火灾信号，经过放大、滤波处理后向单片机输入信号，单片机将传来的信号进行数据处理；
S2、单片机自动对火灾信号进行分级，实现多级预警，预警级别分别为：0级，正常运行状态；I级，预警状态，疑似火情；II级，报警状态，确认火情发生；
S3、当检测火灾信号的着火参数数值大于或者等于一级阈值但小于二级阈值时，则启动I级预警系统，发光二极管发出黄色预警信号，提示驾驶员采取适当的措施；
S4、当着火参数数值大于或等于二级阈值，则启动II级报警系统，执行部分的声光预警系统发出求救信号，发光二极管发出红色报警信号，蜂鸣器工作；与此同时，单片机向灭火系统发出执行指令，灭火干粉从多个喷口喷出，立即灭火；
S5、若车门紧闭，单片机向车窗玻璃爆破器发出执行指令，车窗玻璃爆破器启动，撞针弹出，立即爆破玻璃，为车上人员打开逃生的安全通道；在步骤S5中，驾驶员在汽车发生严重火灾时，按下中控台的启动车窗玻璃爆破器按钮，进行人为手动爆破车窗玻璃；若车门尚可打开情况下，则单片机不向车窗玻璃爆破器发出执行指令。
2.根据权利要求1所述汽车火灾逃生自救装置的控制方法，其特征在于，还采用红外热像仪监测发动机起火时温度的分布和变化情况，当I级预警系统启动时，红外热像仪通过光学系统将红外辐射能量聚集在红外探测器上，红外探测器把红外辐射能量转换为电信号，经过放大、数/模转换处理后通过中控台显示屏将图像显示出来，让驾驶员切实地了解火灾的实时情况及具体起火位置；与此同时，单片机将红外热图像的温度数据与发动机正常工作的温度进行对比分析，并且再次判断是否存在火灾；若确认火情已发生，II级报警系统启动时，单片机根据红外热像仪测量的过热区域进行针对性定点灭火。
3.根据权利要求2所述汽车火灾逃生自救装置的控制方法，其特征在于，所述红外热像仪为凝视型热像仪，所述红外探测器为非制冷焦平面探测器。
4.根据权利要求1所述汽车火灾逃生自救装置的控制方法，其特征在于，还包括DC/DC稳压转换器，所述原车蓄电池通过DC/DC稳压转换器与检测单元中的温度传感器、烟雾传感器、气体探测器、火焰探测器连接；所述原车蓄电池还通过DC/DC稳压转换器与控制单元中的单片机连接。
5.根据权利要求1所述汽车火灾逃生自救装置的控制方法，其特征在于，所述温度传感器采用DS18B20；所述烟雾传感器采用TGS202；所述气体探测器采用半导体气体传感器；所述火焰探测器采用点型火焰探测器。
6.根据权利要求1所述汽车火灾逃生自救装置的控制方法，其特征在于，所述单片机采用STC12C5A60S2单片机。
7.根据权利要求1所述汽车火灾逃生自救装置的控制方法，其特征在于，所述声光报警系统内装有发光二极管和蜂鸣器。
8.根据权利要求1所述汽车火灾逃生自救装置的控制方法，其特征在于，所述车窗玻璃爆破器选用通用型AN-001B4。
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