CN109939396A - 一种具有落点修正功能的自行走式大流量消防炮 - Google Patents

Abstract

一种具有落点修正功能的自行走式大流量消防炮,其特征在于，所述消防炮包括消防炮本体以及消防炮控制系统；所述消防炮包括：喷射头、给水装置、履带式行走机构、行走机构驱动装置；所述消防炮控制系统包括：火灾自动定位系统以及消防炮智能控制系统；所述履带式行走机构设置在所述大流量消防炮的底部，所述履带式行走机构通过行走驱动装置调节位置；所述给水装置包括设置在履带式行走机构顶部的进水管、电磁阀、水袋卷盘以及增压泵；所述喷射头设置在所述进水管的出水端。本发明利用射流落点视觉处理技术，可对消防炮射流参数进行实时反馈调整，实现精准射流；能够自动行走进入事故区域，选定适宜的灭火位置。

Description

一种具有落点修正功能的自行走式大流量消防炮

技术领域

本发明涉及一种消防设备，具体涉及一种具有落点修正功能的自行走式大流量消防炮。

背景技术

本专利主要用于石油化工装置火灾和可燃液体储罐火灾的扑救。目前我国的石油化工项目呈现大型化、集约化、深加工化的发展趋势，石油化工工艺装置区内高大反应器、塔器林立，布局相对密集，装置高度往往超过60m。此外，随着国家能源储备基地的兴建，浮顶储罐的单体容量和单个库区的总容量越来越大，一旦发生储罐全液面火灾，将会造成灾难性的后果。目前国内外针对石油化工装置火灾和可燃液体储罐火灾主要依靠移动式消防装备。国内装备的大流量泡沫消防车、举高喷射消防车等，其消防炮的流量一般为100～166L/s，其流量、射程、射高无法满足高位火灾和储罐全液面火灾的扑救需求，急需开发大流量的消防装备。

现有技术包括移动式消防炮、大流量拖车式消防炮、消防机器人、自动跟踪定位射流灭火系统等。其中移动式消防炮的流量多为30～100L/s，灭火时由消防员手抬进入着火区域，设置在前沿阵地上；大流量拖车式消防炮的流量可达400L/s，由车辆运输并人工布置于灭火阵地上；消防机器人可以通过遥控自行抵近起火区域灭火，其搭载的消防炮流量多为30～60L/s；自动跟踪定位射流灭火系统主要适用于室内大空间场所，通过红外、紫外或数字图像手段对火灾进行自动跟踪定位，消防炮流量多为5～30L/s。

移动消防炮缺点：移动消防炮炮的射程、射高不足，流量较低，对于起火点超过60m的石油化工装置高位火灾和储罐全液面火灾无能为力；移动炮需要消防人员抵近起火部位进行布置，消防人员内攻具有较高的安全风险；移动炮的流量、射流方向等关键参数需要人员现场手动或远程遥控操作，落点准确性差。

大流量拖车式消防炮的缺点：不具有火灾自动定位和落点自动修正功能，流量、射流方向等关键参数需要人员现场手动或远程遥控操作，落点准确性差。

消防机器人的缺点：灭火机器人消防炮流量小，无法满足灭火需求；本发明的智能消防炮采用多源数据融合的火灾自动定位技术，可自动控制消防炮射流的空间方向，并采用视觉落点处理技术根据实时反馈信息自动调整消防炮射流方向，实现准确射流，而灭火机器人多采用红外火灾探测或图像火灾探测技术，技术手段单一，智能化判定和落点调整功能需要遥控操纵，准确性低；本发明的智能炮具有自动行走功能，能够自动行走进入事故区域，选定适宜的灭火战位，而灭火机器人需要遥控操纵，无线遥控信号可能受到石化火灾现场恶劣火场环境的干扰。

自动跟踪定位射流灭火系统的缺点：自动跟踪定位射流灭火系统适用于室内大空间场所，不适用于石油化工工艺装置火灾和储罐火灾等室外场所；自动跟踪定位消防炮的流量多为5L/s～30L/s，无法满足火灾扑救需求；自动跟踪定位消防炮为固定式消防系统，易在火灾爆炸事故初期损坏；自动跟踪定位射流灭火系统通过对起火点的定位实现火灾跟踪调整射流方向，自行走式智能消防炮采用视觉落点处理技术，根据起火点和射流落点的相对位置，实时自动调整消防炮，射流落点的准确性更高。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：提供一种适用于石油化工装置火灾和可燃液体储罐火灾的一种具有落点修正功能的自行走式大流量消防炮。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种具有落点修正功能的自行走式大流量消防炮,其特征在于，所述消防炮包括消防炮本体以及消防炮控制系统；所述消防炮包括：喷射头、给水装置、履带式行走机构、行走机构驱动装置；所述消防炮控制系统包括：火灾自动定位系统以及消防炮智能控制系统；所述履带式行走机构设置在所述大流量消防炮的底部，所述履带式行走机构的顶部设置行走机构驱动装置，所述履带式行走机构通过行走驱动装置调节位置；所述给水装置包括设置在履带式行走机构顶部的进水管、电磁阀、水袋卷盘以及增压泵；所述喷射头设置在所述进水管的出水端。

进一步，所述履带行走机构为全液压履带式底盘，所述履带式底盘上安装激光避障雷达。

进一步，所述履带行走机构最大爬坡角度为30°，爬坡速度3km/h，平底最大车速5km/h。

进一步，所述行走机构驱动装置包括：发动机、燃油箱、液压油缸以及冷却水箱；所述燃油箱为所述发动机提供动力来源，所述发动机驱动液压油缸从而驱动所述履带行走机构。

进一步，所述给水装置的水带卷盘包括第一水带卷盘和第二水袋卷盘，所述水袋卷盘设置在所述履带式行走机构的两侧，使用时，所述水带卷盘上的水袋一端连接消火栓，另一端连接到进水管上；所述进水管包括第一进水管和第二进水管，所述第一进水管和第二进水管上分别设置控制水量点电磁阀，所述第一进水管和第二进水管汇聚成一个出水管，所述出水管端部连接所述喷射头。

进一步，所述喷射头包括：喷射头进水管、第一电机、第二电机、喷射腔、过度腔、以及喷射口；所述喷射头进水管一端连接在所述给水装置的出水管端部，另一端连接喷射腔，所述喷射头进水管出水端与所述喷射腔进水端法兰连接，所述喷射腔的出水端连接所述过渡腔，所述过渡腔的出水端连接所述喷射口；所述喷射头进水管上设置第一电机和第二电机，所述第一电机在水平方向上调节所述喷射头的角度，所述第二电机在竖直方向上调节所述喷射头的角度；其中，所述喷射腔的内部设置抑制水流湍动的格栅；所述过渡腔的进水端的内径大于出水端。

进一步，所述格栅由若干个格栅单元组成，所述若干个格栅单元的长度呈阶梯状分布；所述格栅单元的横断面为长方形和/或正方形。

进一步，所述火灾自动定位系统包括：红外热像仪、可见光摄像机以及激光测距仪。

进一步，所述消防炮的工作方式包括以下步骤：

启动步骤：将消防炮送达起火区域附近，使用空水带将消防炮与水源连接；

定位步骤：启动消防炮火灾智能自动定位系统，此时红外线热像仪、可见光摄像机和激光测距仪启动，将探测到的三维坐标数据、图像数据、温度信息数据实时反馈到火灾智能定位系统中，火灾智能定位系统融合接收到的多源探测数据，判断确定起火点的位置及距离；

移动步骤：根据起火点的位置和相对距离，结合消防炮的射流轨迹数据库，火灾智能自动定位系统控制消防炮的履带式底盘行走，并对起火点进行持续的定位跟踪，当行进至消防炮射程范围内时，履带式底盘停止行走；移动过程中启动消防炮智能控制系统，并将水带出水口连接在进水管上；

喷射角度调节步骤：履带式底盘停止行走后，消防炮智能控制系统根据火灾智能定位系统探测的结果实时调整防水炮的水平转角和喷射仰角，根据冷却和灭火操作所需流量的不同，打开或关闭进水管上的电磁阀，并且调节消防水泵，向消防炮供应符合压力要求的消防水，进而喷射消防水或灭火剂进行冷却、灭火；

持续监测步骤：根据实时反馈的射流落点、装置表面温度等信号，消防炮智能控制系统自动调整消防炮的射流方向，实现精准射流。

进一步，火灾自动定位系统以及消防炮智能控制系统可由手持无线遥控装置进行远程遥控。

本发明的有益效果是：

1、本发明适用于石油化工工艺装置火灾的具有落点修正功能的自行走式大流量消防炮，消防炮在400L/s流量下柱状水射流的最大射程和射高提高到160米和90米，为扑救起火高度超过60米的石化装置高位立体火灾和可燃液体储罐全液面火灾提供了有效的消防装备；将红外热成像、可见光图像、激光测距等多源数据进行融合处理，定位更准确，可根据被保护对象的空间位置智能判定消防炮的射流模式、调节消防炮流量、控制射流的空间方向；利用射流落点视觉处理技术，可对消防炮射流参数进行实时反馈调整，实现精准射流；能够自动行走进入事故区域，选定适宜的灭火位置。自行走式智能消防炮由智能化控制代替了人员内攻灭火，降低了人员的安全风险，满足了石油化工火灾的灭火作战需求。

2、本发明的大流量消防炮具有自加压功能，并通过对消防炮流道与喷嘴结构的改进，增加了消防炮的射程，改善了射流集中性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具有落点修正功能的自行走式大流量消防炮的俯视图。

图2为本发明一种具有落点修正功能的自行走式大流量消防炮喷射头的结构示意图。

图3为本发明一种具有落点修正功能的自行走式大流量消防炮喷射头内部结构示意图。

图4为本发明一种具有落点修正功能的自行走式大流量消防炮

其中：

1、第一水带卷盘；2、第一进水管；3、第一电磁阀；4、喷射头；

5、液压油箱；6、第二进水管；7、第二水袋卷盘；8、消防水泵；

9、燃油箱；10、冷却水箱；11、发动机；41、喷射头进水管；42、第一电机；

43、第二电机；44、喷射腔；45、过渡腔；46、喷射口；441、连接法兰；

442、螺栓孔；443、格栅；

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1-4所示的，一种具有落点修正功能的自行走式大流量消防炮,其特征在于，所述消防炮包括消防炮本体以及消防炮控制系统；所述消防炮包括：喷射头、给水装置、履带式行走机构、行走机构驱动装置；所述消防炮控制系统包括：火灾自动定位系统以及消防炮智能控制系统；所述履带式行走机构设置在所述大流量消防炮的底部，所述履带式行走机构的顶部设置行走机构驱动装置，所述履带式行走机构通过行走驱动装置调节位置；所述给水装置包括设置在履带式行走机构顶部的进水管、电磁阀、水袋卷盘以及增压泵；所述喷射头设置在所述进水管的出水端。

其中，履带行走机构为全液压履带式底盘，所述履带式底盘上安装激光避障雷达；履带行走机构最大爬坡角度为30°，爬坡速度3km/h，平底最大车速5km/h；行走机构驱动装置包括：发动机、燃油箱、液压油缸以及冷却水箱；所述燃油箱为所述发动机提供动力来源，所述发动机驱动液压油缸从而驱动所述履带行走机构。

给水装置的水带卷盘包括第一水带卷盘和第二水袋卷盘，所述水袋卷盘设置在所述履带式行走机构的两侧，使用时，所述水带卷盘上的水袋一端连接消火栓，另一端连接到进水管上；所述进水管包括第一进水管和第二进水管，所述第一进水管和第二进水管上分别设置控制水量点电磁阀，所述第一进水管和第二进水管汇聚成一个出水管，所述出水管端部连接所述喷射头。

喷射头包括：喷射头进水管、第一电机、第二电机、喷射腔、过度腔、以及喷射口；所述喷射头进水管一端连接在所述给水装置的出水管端部，另一端连接喷射腔，所述喷射头进水管出水端与所述喷射腔进水端法兰连接，所述喷射腔的出水端连接所述过渡腔，所述过渡腔的出水端连接所述喷射口；所述喷射头进水管上设置第一电机和第二电机，所述第一电机在水平方向上调节所述喷射头的角度，所述第二电机在竖直方向上调节所述喷射头的角度；其中，所述喷射腔的内部设置抑制水流湍动的格栅；所述过渡腔的进水端的内径大于出水端。格栅由若干个格栅单元组成，所述若干个格栅单元的长度呈阶梯状分布；所述格栅单元的横断面为长方形和/或正方形。本发明的大流量消防炮具有自加压功能，并通过对消防炮流道与喷嘴结构的改进，增加了消防炮的射程，改善了射流集中性。

火灾自动定位系统包括：红外热像仪、可见光摄像机以及激光测距仪。消防炮的工作方式包括以下步骤：

启动步骤：将消防炮送达起火区域附近，使用空水带将消防炮与水源连接；

定位步骤：启动消防炮火灾智能自动定位系统，此时红外线热像仪、可见光摄像机和激光测距仪启动，将探测到的三维坐标数据、图像数据、温度信息数据实时反馈到火灾智能定位系统中，火灾智能定位系统融合接收到的多源探测数据，判断确定起火点的位置及距离；

移动步骤：根据起火点的位置和相对距离，结合消防炮的射流轨迹数据库，火灾智能自动定位系统控制消防炮的履带式底盘行走，并对起火点进行持续的定位跟踪，当行进至消防炮射程范围内时，履带式底盘停止行走；移动过程中启动消防炮智能控制系统，并将水带出水口连接在进水管上；

喷射角度调节步骤：履带式底盘停止行走后，消防炮智能控制系统根据火灾智能定位系统探测的结果实时调整防水炮的水平转角和喷射仰角，根据冷却和灭火操作所需流量的不同，打开或关闭进水管上的电磁阀，并且调节消防水泵，向消防炮供应符合压力要求的消防水，进而喷射消防水或灭火剂进行冷却、灭火；

持续监测步骤：根据实时反馈的射流落点、装置表面温度等信号，消防炮智能控制系统自动调整消防炮的射流方向，实现精准射流。火灾自动定位系统以及消防炮智能控制系统可由手持无线遥控装置进行远程遥控。

与现有的移动式消防炮相比，自行智能定位消防炮具有以下特点：

①自行智能定位消防炮的射程、射高参数优于普通移动式消防炮，其在100L/s流量下的柱状水射程、射高可达100m和50m，且水帘损失小，而普通移动式消防炮在100L/s流量下的柱状水射程、射高分别为90m和45m左右。

②自行智能定位消防炮配备具有雷达测距功能的热成像光电传感器，可自动定位起火点及受辐射热影响区域，判定调节消防炮流量及喷射模式、控制消防炮射流方向，其中火灾定位探测距离不小于150m，火灾定位和射流的准确性高。而传统的移动式消防炮不具备火灾定位功能，其射流方向需要依靠人员手工调整，准确性低。

③自行智能定位消防炮具有落点修正功能，可以通过对射流落点与火灾定位点的对比，自动调整消防炮的射流方向，保证落点准确性。

④自行智能定位消防炮无需提供压力水源，可由多种渠道获得常压消防水(如天然水源、消火栓供水管网、远程供水和消防水罐车等)，再由自身配备的柴油机拖动的消防泵加压后满足消防炮入口的压力要求，供水压力稳定。而传统的移动式消防炮需由消防车供给压力水，一旦供水压力出现波动，移动炮的射流轨迹会发生较大变化，无法保证射流准确性。

⑤智能消防炮模块机动性强，体积小，行进速度可达5km/h，最大爬坡角度30°，爬坡速度3km/h，可以替代消防员深入起火装置区内部。

工作方式:

消防炮的工作方式包括以下步骤：

启动步骤：将消防炮送达起火区域附近，使用空水带将消防炮与水源连接；

定位步骤：启动消防炮火灾智能自动定位系统，此时红外线热像仪、可见光摄像机和激光测距仪启动，将探测到的三维坐标数据、图像数据、温度信息数据实时反馈到火灾智能定位系统中，火灾智能定位系统融合接收到的多源探测数据，判断确定起火点的位置及距离；

移动步骤：根据起火点的位置和相对距离，结合消防炮的射流轨迹数据库，火灾智能自动定位系统控制消防炮的履带式底盘行走，并对起火点进行持续的定位跟踪，当行进至消防炮射程范围内时，履带式底盘停止行走；移动过程中启动消防炮智能控制系统，并将水带出水口连接在进水管上；

喷射角度调节步骤：履带式底盘停止行走后，消防炮智能控制系统根据火灾智能定位系统探测的结果实时调整防水炮的水平转角和喷射仰角，根据冷却和灭火操作所需流量的不同，打开或关闭进水管上的电磁阀，并且调节消防水泵，向消防炮供应符合压力要求的消防水，进而喷射消防水或灭火剂进行冷却、灭火；

持续监测步骤：根据实时反馈的射流落点、装置表面温度等信号，消防炮智能控制系统自动调整消防炮的射流方向，实现精准射流。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种具有落点修正功能的自行走式大流量消防炮,其特征在于，所述消防炮包括消防炮本体以及消防炮控制系统；所述消防炮包括：喷射头、给水装置、履带式行走机构、行走机构驱动装置；所述消防炮控制系统包括：火灾自动定位系统以及消防炮智能控制系统；所述履带式行走机构设置在所述大流量消防炮的底部，所述履带式行走机构的顶部设置行走机构驱动装置，所述履带式行走机构通过行走驱动装置调节位置；所述给水装置包括设置在履带式行走机构顶部的进水管、电磁阀、水袋卷盘以及增压泵；所述喷射头设置在所述进水管的出水端。

2.如权利要求1所述的一种具有落点修正功能的自行走式大流量消防炮，其特征在于：所述履带行走机构为全液压履带式底盘，所述履带式底盘上安装激光避障雷达。

3.如权利要求2所述的一种具有落点修正功能的自行走式大流量消防炮，其特征在于：所述履带行走机构最大爬坡角度为30°，爬坡速度3km/h，平底最大车速5km/h。

4.如权利要求1所述的一种具有落点修正功能的自行走式大流量消防炮，其特征在于：所述行走机构驱动装置包括：发动机、燃油箱、液压油缸以及冷却水箱；所述燃油箱为所述发动机提供动力来源，所述发动机驱动液压油缸从而驱动所述履带行走机构。

5.如权利要求1所述的一种具有落点修正功能的自行走式大流量消防炮，其特征在于：所述给水装置的水带卷盘包括第一水带卷盘和第二水袋卷盘，所述水袋卷盘设置在所述履带式行走机构的两侧，使用时，所述水带卷盘上的水袋一端连接消火栓，另一端连接到进水管上；所述进水管包括第一进水管和第二进水管，所述第一进水管和第二进水管上分别设置控制水量点电磁阀，所述第一进水管和第二进水管汇聚成一个出水管，所述出水管端部连接所述喷射头。

6.如权利要求1所述的一种具有落点修正功能的自行走式大流量消防炮，其特征在于：所述喷射头包括：喷射头进水管、第一电机、第二电机、喷射腔、过度腔、以及喷射口；所述喷射头进水管一端连接在所述给水装置的出水管端部，另一端连接喷射腔，所述喷射头进水管出水端与所述喷射腔进水端法兰连接，所述喷射腔的出水端连接所述过渡腔，所述过渡腔的出水端连接所述喷射口；所述喷射头进水管上设置第一电机和第二电机，所述第一电机在水平方向上调节所述喷射头的角度，所述第二电机在竖直方向上调节所述喷射头的角度；其中，所述喷射腔的内部设置抑制水流湍动的格栅；所述过渡腔的进水端的内径大于出水端。

7.如权利要求6所述的一种具有落点修正功能的自行走式大流量消防炮，其特征在于：所述格栅由若干个格栅单元组成，所述若干个格栅单元的长度呈阶梯状分布；所述格栅单元的横断面为长方形和/或正方形。

8.如权利要求1所述的一种具有落点修正功能的自行走式大流量消防炮，其特征在于：所述火灾自动定位系统包括：红外热像仪、可见光摄像机以及激光测距仪。

9.如权利要求1所述的一种具有落点修正功能的自行走式大流量消防炮，其特征在于：所述消防炮的工作方式包括以下步骤：

启动步骤：将消防炮送达起火区域附近，使用空水带将消防炮与水源连接；

定位步骤：启动消防炮火灾智能自动定位系统，此时红外线热像仪、可见光摄像机和激光测距仪启动，将探测到的三维坐标数据、图像数据、温度信息数据实时反馈到火灾智能定位系统中，火灾智能定位系统融合接收到的多源探测数据，判断确定起火点的位置及距离；

移动步骤：根据起火点的位置和相对距离，结合消防炮的射流轨迹数据库，火灾智能自动定位系统控制消防炮的履带式底盘行走，并对起火点进行持续的定位跟踪，当行进至消防炮射程范围内时，履带式底盘停止行走；移动过程中启动消防炮智能控制系统，并将水带出水口连接在进水管上；

喷射角度调节步骤：履带式底盘停止行走后，消防炮智能控制系统根据火灾智能定位系统探测的结果实时调整防水炮的水平转角和喷射仰角，根据冷却和灭火操作所需流量的不同，打开或关闭进水管上的电磁阀，并且调节消防水泵，向消防炮供应符合压力要求的消防水，进而喷射消防水或灭火剂进行冷却、灭火；

持续监测步骤：根据实时反馈的射流落点、装置表面温度等信号，消防炮智能控制系统自动调整消防炮的射流方向，实现精准射流。

10.如权利要求9所述的一种具有落点修正功能的自行走式大流量消防炮，其特征在于：火灾自动定位系统以及消防炮智能控制系统可由手持无线遥控装置进行远程遥控。