CN108956894A - 火灾回燃预警系统及预警方法 - Google Patents

火灾回燃预警系统及预警方法 Download PDF

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梅秀娟
钟波
胡忠日
刘军军
卢国建
赵长征
冯小军
张泽江
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Abstract

本发明提供了一种火灾回燃预警系统及检测方法，该系统包括处理器，取样单元，所述取样单元包括若干样气采集组件，每个样气采集组件均包括样气采集头、紫铜冷凝管和半导体制冷器；检测单元，所述检测单元包括检测室、氧气传感器、一氧化碳传感器和碳氢化合物传感器；数据存储单元，所述数据存储单元包括存储器；显示器；报警单元，所述报警单元包括声光报警器和报警电路。该系统可对封闭环境内的气体(简称室内气体)进行检测，并判定回燃等级，以确保后期救灾能够安全有效的进行，此外，本发明还提供利用上述系统对回燃气体进行检测进而预警的方法，该方法操作简单，自动化程度高，检测速度快，不会耽误最佳救援时间。

Description

火灾回燃预警系统及预警方法
技术领域
本发明涉及环境条件检测装置，具体涉及火灾回燃预警系统及预警方法。
背景技术
发生火灾时，往往会产生大量的浓烟，浓烟中携带大量的有毒气体，尤其是在封闭环境(以下简称室内)中，火灾现场中死亡人员往往不是被烧死，而是大量浓烟导致缺氧窒息或吸入有毒气体中毒死亡，并且，还存在二次回燃甚至爆炸的可能。在这种情况下，消防员救灾时一旦操作不当，便十分危险，如突然开门会使空气流入，室内气体回燃，并且会从开门处喷发出来，包围消防员造成死亡或严重人身伤害。因此，在封闭环境中的火灾救援之前，应当先对其内的气体进行检测，判定回燃等级，然后再进行对应的救灾操作，以确保安全。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种火灾回燃预警系统，该系统可对封闭环境内的气体进行检测，并判定回燃等级，以确保后期救灾能够安全有效的进行。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
火灾回燃预警系统，包括
处理器，
取样单元，所述取样单元包括若干样气采集组件，每个样气采集组件均包括用于采样的样气采集头，设置在样气采集头出气端的紫铜冷凝管，以及设置在紫铜冷凝管出气端的半导体制冷器；所述样气采集头内设有用于检测室内气体温度的回燃气温度传感器，半导体制冷器内设有用于检测降温后的室内气体温度的检测气温度传感器，所述半导体制冷器、回燃气温度传感器和检测气温度传感器均与处理器相连；
检测单元，所述检测单元包括与取样单元中半导体制冷器出气端连通的检测室，以及设置在检测室内并均与处理器相连的若干氧气传感器、若干一氧化碳传感器和若干碳氢化合物传感器；
数据存储单元，所述数据存储单元包括至少一个与处理器相连的用于存储检测数据的存储器；
显示单元，所述显示单元包括与处理器相连的显示器；
报警单元，所述报警单元包括外部的声光报警器，以及集成在显示器上的报警电路；所述声光报警器和报警电路均与处理器相连。
电源，与处理器相连、以给整个系统供电。
具体的说，所述样气采集头包括管体，设置在管体进气端的耐高温采集头，及填充的管体内的用于对室内气体进行初步除尘过滤的泡沫铜。
本发明还提供利用上述系统对回燃气体进行检测进而预警的方法，该方法操作简单，自动化程度高，检测速度快，不会耽误最佳救援时间。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
室内气体回燃预警的方法，用于检测室内回燃气体的回燃风险，包括以下步骤：
1)采集样气：在有回燃气体的室壁面上开若干与样气采集头相匹配的取样通孔，将取样单元的样气采集头分别卡入一个取样通孔中，以采集室内气体；
2)样气处理：回燃气温度传感器检测采集到的室内气体温度，并通过处理器传输至数据存储单元存储，同时，采集到的样气经过降温处理后，作为待测样气传输至相连的检测室中；
3)检测样气：检测室内的氧气传感器、一氧化碳传感器和碳氢化合物传感器会对待测样气进行检测，并将检测数据通过处理器传输至数据存储单元存储；
4)样气分析：将检测结果分为1～n级，级数按室内气体的回燃概率依次递增；当处理器判定检测结果后，声光报警器即可发出声光警告，而报警电路则会通过显示器发出对应颜色的警示。
具体的说，所述检测结果分为10级，其中0级为安全级；1-3级为轻度回燃级，对应的警示色为黄色，且颜色深度随级数上升而加深；4-6级为中度回燃级，对应的颜色为橙色，且颜色深度随级数上升而加深；7-9级为高危级，对应的颜色为红色，且颜色深度随级数上升而加深。
更具体的说，所述安全级中，检测到的氧气质量分数的平均值为20％-21％，或可燃气体的体积分数的平均值为0％-2％，或室内气体温度平均值低于100℃；轻度回燃级中，检测到的氧气质量分数的平均值为15％-20％，或可燃气体的体积分数的平均值为2-6％，或室内气体温度平均值100-200℃；所述中度回燃级中，检测到的氧气质量分数的平均值为15％-19％，或可燃气体的体积分数的平均值为6％-8％，或室内气体温度平均值200-400℃；所述高危级中，检测到的氧气质量分数的平均值低于15％，或可燃气体的体积分数的平均值不低于9％，或室内气体温度平均值大于400℃；
其中，所述可燃气体为一氧化碳和碳氢化合物的混合物。
进一步的，处理器通过半导体制冷器调整取样单元输出的待测样气的温度，当检测气温度传感器检测到的温度为40-50℃时，即可将其传输至相连的检测室中。
更进一步的，所述取样通孔均匀的开设在有回燃气体的室壁面上，以确保能够对室内不同高度的室内气进行采集。
作为优选方案，所述有回燃气体的室壁面分为上、中、下三部分，所述检测单元有三个，其中一个检测单元的检测室与室壁面上部的样气采集组件连通，另一个检测单元的检测室与室壁面中部的样气采集组件连通，最后一个检测单元的检测室与室壁面下部的样气采集组件连通。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明可简便、快速的对室内气体进行检测，并根据预先设定的等级将检测数据进行处理分析并判定等级，以提示消防员该室内气体的回燃等级，以便消防人员做出相应的准备，为消防员后续的救援工作提供一定保障。
(2)本发明系统仅样气采集头处是与室内气体温度一直，即使室内气体温度高于400℃，本系统其他部位均在50℃以下，提升了操作的安全性，并且，也提高了检测精度，延长了整个系统的使用寿命。
(3)本发明还可分别对室内的上部、中、下部的回燃气体进行检测，并且每个部分均有多个采集头采集样气，再通过测得的最终结果的平均值作为回燃等级的判定标准，使得检测结果更加可靠。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
本实施例的目的是为了提供一种简便有效的火灾回燃预警系统，如图1所示，该系统包括处理器、取样单元、检测单元、数据存储单元、显示单元、报警单元和电源；其中，所述处理器采用挪威energy micro的超低耗ARM EFM32，实现信息的融合分析处理。
所述取样单元包括若干样气采集组件，每个样气采集组件均包括用于采样的样气采集头，设置在样气采集头出气端的紫铜冷凝管，以及设置在紫铜冷凝管出气端的半导体制冷器；所述样气采集头内设有用于检测室内气体温度的回燃气温度传感器，半导体制冷器内设有用于检测降温后的室内气体温度的检测气温度传感器，所述半导体制冷器、回燃气温度传感器和检测气温度传感器均与处理器相连；所述样气采集头包括管体，设置在管体进气端的耐高温采集头，及填充的管体内的用于对室内气体进行初步除尘过滤的泡沫铜；除温度传感器的位置外，其其他的具体结构均与申请人日前提交的“高温气体冷却处理系统”相同，因此，在此不再赘述。该取样单元共有两个作用，一个是可以取样，另一个则是对样气进行冷却和除去大颗粒的杂质，该设置可避免样气的高温对系统其它部位产生损害，以延长系统的实用寿命，并且还可避免高温灼伤人，此外，样气降温后再进行检测，可提高检测单元的检测稳定性和准确性。
所述检测单元包括与取样单元中半导体制冷器出气端连通的检测室，以及设置在检测室内并均与处理器相连的若干氧气传感器、若干一氧化碳传感器和若干碳氢化合物传感器；其中，处理器可以通过半导体制冷器调整取样单元输出的待测样气的温度，当检测气温度传感器检测到的温度为40-50℃时，即可将其传输至相连的检测室中。在此，考虑到室内的气体种类不同，其分子量也不同，因此，氧气会下沉、一氧化碳上浮、碳氢化合物也会高低不均，因此，本实施例将有回燃气体的室壁面分为上、中、下三部分，并且每部分分别对应一个检测单元，而每个检测单元中的检测室对应的样气采集组件则均匀分布在室壁面上，以取得尽可能多而全面的检测数据，最终以得到的平均值作为判定回燃等级的标准，使其检测结果更为可靠。本实施例中，本实施例中，回燃气温度传感器选用S型热电偶温度传感器，检测气温度传感器选用PT100温度传感器，氧气传感器选用CN62M/DGFKE-25/5电化学氧气传感，一氧化碳传感器选用TGS5042一氧化碳传感器，而碳氢化合物传感器选用SGA-700-HC智能型碳氢化合物传感器。
所述数据存储单元包括至少一个与处理器相连的用于存储检测数据的存储器，该存储器还可用于存储处理后的检测结果，以便于后期查找。
所述显示单元包括与处理器相连的显示器，该显示器采用TM023KDZ06LCD显示屏，以实现检测气体浓度以及回燃气温度、检测时间、判定后的等级以及回燃等级的颜色报警等信息的显示。
所述报警单元包括外部的声光报警器，以及集成在显示器上的报警电路；所述声光报警器和报警电路均与处理器相连。其声光报警器采用现有普通的HX-100B火灾声光警报器即可，报警电路也选用常规的报警电路即可，其不同之处仅在于，回燃等级不同，显示器上报警的颜色即不同。
所述电源与处理器相连、以给整个系统供电。
此外，若有必要，还可在本实施例处理器上通讯模块，以便于本系统与远程的PC机或移动客户端相连，传递检测信息。通讯模块可采用MAX3485实现信号的RS485输出。
本实施例的还提供了利用上述系统对回燃气体进行检测进而进行火灾预警的方法，该方法操作简单，自动化程度高，检测速度快，不会耽误最佳救援时间。
具体来说，该预警方法是通过检测检测室内回燃气体的回燃风险等级，进而进行预警的，包括以下步骤：
1)采集样气：在有回燃气体的室壁面上开若干与样气采集头相匹配的取样通孔，将取样单元的样气采集头分别卡入一个取样通孔中，以采集室内气体；
2)样气处理：回燃气温度传感器检测采集到的室内气体温度，并通过处理器传输至数据存储单元存储，同时，采集到的样气经过降温处理后，作为待测样气传输至相连的检测室中；
3)检测样气：检测室内的氧气传感器、一氧化碳传感器和碳氢化合物传感器会对待测样气进行检测，并将检测数据通过处理器传输至数据存储单元存储；
4)样气分析：将检测结果分为1～n级，级数按室内气体的回燃概率依次递增；当处理器判定检测结果后，声光报警器即可发出声光警告，而报警电路则会通过显示器发出对应颜色的警示。
其中，所述检测结果分为10级，其中0级为安全级；1-3级为轻度回燃级，对应的警示色为黄色，且颜色深度随级数上升而加深；4-6级为中度回燃级，对应的颜色为橙色，且颜色深度随级数上升而加深；7-9级为高危级，对应的颜色为红色，且颜色深度随级数上升而加深。
具体的说，所述安全级中，检测到的氧气质量分数的平均值为20％-21％，或可燃气体的体积分数的平均值为0％-2％，或室内气体温度平均值低于100℃；轻度回燃级中，检测到的氧气质量分数的平均值为15％-20％，或可燃气体的体积分数的平均值为2-6％，或室内气体温度平均值100-200℃；所述中度回燃级中，检测到的氧气质量分数的平均值为15％-19％，或可燃气体的体积分数的平均值为6％-8％，或室内气体温度平均值200-400℃；所述高危级中，检测到的氧气质量分数的平均值低于15％，或可燃气体的体积分数的平均值不低于9％，或室内气体温度平均值大于400℃；
其中，本实施例能够检测的可燃气体为一氧化碳和碳氢化合物。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.火灾回燃预警系统，其特征在于，包括
处理器，
取样单元，所述取样单元包括若干样气采集组件，每个样气采集组件均包括用于采样的样气采集头，设置在样气采集头出气端的紫铜冷凝管，以及设置在紫铜冷凝管出气端的半导体制冷器；所述样气采集头内设有用于检测室内气体温度的回燃气温度传感器，半导体制冷器内设有用于检测降温后的室内气体温度的检测气温度传感器，所述半导体制冷器、回燃气温度传感器和检测气温度传感器均与处理器相连；
检测单元，所述检测单元包括与取样单元中半导体制冷器出气端连通的检测室，以及设置在检测室内并均与处理器相连的若干氧气传感器、若干一氧化碳传感器和若干碳氢化合物传感器；
数据存储单元，所述数据存储单元包括至少一个与处理器相连的用于存储检测数据的存储器；
显示单元，所述显示单元包括与处理器相连的显示器；
报警单元，所述报警单元包括外部的声光报警器，以及集成在显示器上的报警电路；所述声光报警器和报警电路均与处理器相连。
电源，与处理器相连、以给整个系统供电。
2.根据权利要求1所述的火灾回燃预警系统，其特征在于，所述样气采集头包括管体，设置在管体进气端的耐高温采集头，及填充的管体内的用于对室内气体进行初步除尘过滤的泡沫铜。
3.利用权利要求2所述系统进行火灾预警的方法，其特征在于，用于检测室内回燃气体的回燃风险，包括以下步骤：
1)采集样气：在有回燃气体的室壁面上开若干与样气采集头相匹配的取样通孔，将取样单元的样气采集头分别卡入一个取样通孔中，以采集室内气体；
2)样气处理：回燃气温度传感器检测采集到的室内气体温度，并通过处理器传输至数据存储单元存储，同时，采集到的样气经过降温处理后，作为待测样气传输至相连的检测室中；
3)检测样气：检测室内的氧气传感器、一氧化碳传感器和碳氢化合物传感器会对待测样气进行检测，并将检测数据通过处理器传输至数据存储单元存储；
4)样气分析：将检测结果分为1～n级，级数按室内气体的回燃概率依次递增；当处理器判定检测结果后，声光报警器即可发出声光警告，而报警电路则会通过显示器发出对应颜色的警示。
4.根据权利要求3所述的火灾预警方法，其特征在于，所述检测结果分为10级，其中0级为安全级；1-3级为轻度回燃级，对应的警示色为黄色，且颜色深度随级数上升而加深；4-6级为中度回燃级，对应的颜色为橙色，且颜色深度随级数上升而加深；7-9级为高危级，对应的颜色为红色，且颜色深度随级数上升而加深。
5.根据权利要求4所述的火灾预警方法，其特征在于，所述安全级中，检测到的氧气质量分数的平均值为20％-21％，或可燃气体的体积分数的平均值为0％-2％，或室内气体温度平均值低于100℃；轻度回燃级中，检测到的氧气质量分数的平均值为15％-20％，或可燃气体的体积分数的平均值为2-6％，或室内气体温度平均值100-200℃；所述中度回燃级中，检测到的氧气质量分数的平均值为15％-19％，或可燃气体的体积分数的平均值为6％-8％，或室内气体温度平均值200-400℃；所述高危级中，检测到的氧气质量分数的平均值低于15％，或可燃气体的体积分数的平均值不低于9％，或室内气体温度平均值大于400℃；
其中，所述可燃气体为一氧化碳和碳氢化合物的混合物。
6.根据权利要求5所述的火灾预警方法，其特征在于，所述步骤1)中，处理器通过半导体制冷器调整取样单元输出的待测样气的温度，当检测气温度传感器检测到的温度为40-50℃时，即可将其传输至相连的检测室中。
7.根据权利要求6所述的火灾预警方法，其特征在于，所述取样通孔均匀的开设在有回燃气体的室壁面上，以确保能够对室内不同高度的室内气进行采集。
8.根据权利要求5～7任意一项所述的火灾预警方法，其特征在于，所述有回燃气体的室壁面分为上、中、下三部分，所述检测单元有三个，其中一个检测单元的检测室与室壁面上部的样气采集组件连通，另一个检测单元的检测室与室壁面中部的样气采集组件连通，最后一个检测单元的检测室与室壁面下部的样气采集组件连通。
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