CN110064147A

CN110064147A - 自动监控跟踪的声波灭火器

Info

Publication number: CN110064147A
Application number: CN201910465519.XA
Authority: CN
Inventors: 彭思诚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2019-07-30

Abstract

本发明公开了自动监控跟踪的声波灭火器，包括控制模块和移动模块，所述控制模块包括电源、控制电路、信号发生器和功率放大器，所述电源用于给控制模块和移动模块供电，所述控制电路控制信号发生器发出信号至所述功率放大器中；所述移动模块包括活动的云台装置、用于对检测区域进行温度检测的温度传感器、用于将功率放大器所放大的信号转化为声波的扬声器和用于将所述扬声器发出的声波聚拢发射的聚音罩，所述扬声器与功率放大器电连接并安装在云台装置上，所述云台装置受控于控制电路，所述温度传感器安装在云台装置上并电连接于控制电路，所述聚音罩套合在扬声器上；本发明的装置可以应用安装在对明火有限制的场所，实现无水、无粉灭火。

Description

自动监控跟踪的声波灭火器

技术领域

本发明涉及灭火技术领域，特别涉及一种自动监控跟踪的声波灭火器。

背景技术

现阶段的声波灭火器，主要是通过手提，甚至安装在在无人机上。这类声波灭火器有需要人工寻找火源，并且需要人工将声波发生器对准火源。由于声波具有分散性，这类声波灭火器不能距离火源太远，否则声波能量分散后，灭火效果大大降低。

发明内容

本发明要解决的技术是提供一种自动监控跟踪的声波灭火器，具有自动检测火源（明火）的能力，并自动将声波发射口对准火源，无需人工操作。本发明设计的聚音罩，能提最大限度的聚拢声波，有效提高声波灭火器灭火的距离，进一步保障了设备及人员的安全。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：自动监控跟踪的声波灭火器，其特征在于包括控制模块和移动模块，所述控制模块包括电源、控制电路、信号发生器和功率放大器，所述电源用于给控制模块和移动模块供电，所述控制电路控制信号发生器发出信号至所述功率放大器中；

所述移动模块包括活动的云台装置、用于对检测区域进行温度检测的温度传感器、用于将功率放大器所放大的信号转化为声波的扬声器和用于将所述扬声器发出的声波聚拢发射的聚音罩，所述扬声器与功率放大器电连接并安装在云台装置上，所述云台装置受控于控制电路，所述温度传感器安装在云台装置上并电连接于控制电路，所述聚音罩适配安装在扬声器上。

进一步地，所述聚音罩呈圆锥形的中空结构体，其包括弧形的罩体和直管状的发射口，所述发射口的第一内腔与罩体的第二内腔连通并使所述发射口垂直连接在罩体的顶端。

进一步地，所述发射口包括第一外层和第一内层与及由第一外层和第一内层首尾两端延长相接形成密封的第一真空腔，所述罩体包括第二外层和第二内层与及由第二外层和第二内层首尾两端延长相接形成密封的第二真空腔。

进一步地，在所述罩体远离垂直连接有发射口的另一端设有用于与扬声器固定的安装凸边，所述安装凸边设有适配与扬声器固定安装的安装孔。

进一步地，所述云台装置是由转动电机和摄像机组成，所述温度传感器设于摄像机内，所述摄像机安装在转动电机上。

进一步地，所述转动电机包括水平旋转电机和垂直旋转电机。

进一步地，所述温度传感器为红外温度传感器。

进一步地，所述扬声器发出的声波频率范围是30Hz～50Hz。

进一步地，所述扬声器发出的声波频率优选为40Hz。

与现有技术相比，本发明的有益效果为。

（1）本发明是利用声波在空气传播的过程中所产生的振动，一会儿压缩空气，使其变得“稠密”；一会儿空气膨胀，变得“稀疏”，本发明就是对空气进行压缩与膨松作用，导致空气中氧气浓度的发生周期变化，其带来的结果就是氧气密度不均匀，会呈现疏密分布，当发生火灾时，本发明利用这个特性，能使得火焰区域氧气浓度降低，从而使火焰消失，在缺氧阶段实现灭火。

（2）本发明为声波配备红外温度传感器和自动跟踪的云台装置，可以自动检测火源，并将声波发射口对准火源，远距离发射声波灭火。

（3）本发明的装置可以应用安装在对明火有限制的场所，对一定的区域实现远程明火监控，并实现无水、无粉、无污染灭火，对监控的范围内的生物、设施不造成任何损害。

（4）本发明中的聚音罩，能够有效聚集声波，提高远距离灭火的能力。

附图说明

图1是本发明的功能模块结构示意图。

图2是本发明关于聚音罩的立体结构示意图。

图3是本发明关于聚音罩的剖视结构图。

图4是本发明关于聚音罩与扬声器安装结构示意图。

图5是本发明关于声波的走向图。

图中：

控制模块1、移动模块2、声波4、电源10、控制电路11、信号发生器12、功率放大器13、云台装置20、温度传感器21、扬声器22、聚音罩23、密封圈25、圆弧线26、罩体230、发射口231、通孔250、第一安装孔220、第一内腔2310、第二内腔2311、第一外层2312、第一内层2313、第一真空腔2314、第二外层2300、第二内层2301、第二真空腔2304、安装凸边2302、安装孔2303。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示，自动监控跟踪的声波灭火器，包括控制模块1和移动模块2，所述控制模块1包括电源10、控制电路11、信号发生器12和功率放大器13，所述电源10用于给控制模块1和移动模块2供电，所述控制电路11控制信号发生器12发出信号输送到所述功率放大器13中，具体地，控制电路11存有控制发声的程序，保存了发声所需的波长数据和频率数据，而所述信号发生器12接收到控制电路11启动的信号后产生低频声波的模拟信号，所述功率放大器13将信号发生器12产生的低频声波模拟信号进行不失真的放大，放大后的低频声波模拟信号被扬声器22所接收，对于本领域技术人员来说应当理解。此外，控制电路11为MSP430F133单片机，MSP430F133单片机也称之为混合信号处理器，该MSP430F133单片机是将模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上。

所述移动模块2包括活动的云台装置20、用于对检测区域进行温度检测的温度传感器21、用于将功率放大器13所放大的信号转化为声波4的扬声器22和用于将所述扬声器22发出的声波4聚拢发射的聚音罩23，所述扬声器22与功率放大器13电连接并安装在云台装置20上，所述云台装置20受控于控制电路11，所述温度传感器21安装在云台装置20上并电连接于控制电路11，所述聚音罩23适配安装在扬声器22上。所述扬声器22发出的声波频率的优选范围是30Hz～50Hz，以满足低频声波灭火的条件。

由于温度传感器21、扬声器22和聚音罩23均安装在云台装置20上，即温度传感器21、扬声器22和聚音罩23可同步跟随云台装置20运动，实现对火源的监控和聚音罩23对准火源，实现灭火器的自动检测和跟踪灭火。在本实施例中，所述云台装置20采用大范围监控的电动云台，其由转动电机和摄像机组成，所述温度传感器21设于摄像机内，所述摄像机安装在转动电机上。电动的云台装置20适用于对大范围进行扫描监视，它可以扩大摄像机的监视范围。电动的云台装置20是由两台转动电机来实现传动的，电机接受来自控制电路11的信号精确地运行定位。在控制电路11的控制信号的作用下，摄像机既可自动扫描监视受控区域，也可在监控中心值班人员的操纵下跟踪监视对象。具体地，转动电机又包括水平旋转电机和垂直旋转电机，水平旋转电机和垂直旋转电机可以分别带动摄像机在水平方向上旋转（即左右摆动）和竖直方向上旋转（即上下旋转），统称为全方位云台。水平旋转电机的水平旋转角度为0°～350°，水平旋转的速度在3°～10°/s，而竖直旋转电机的垂直旋转角度为+90°，垂直旋转的速度为4°/s。由于载重的原因，垂直旋转电机在启动和运行保持时的扭矩大于水平方向的扭矩，再加上实际监控时对水平转速的要求要高于垂直转速，因此一般来说云台装置20的垂直转速要低于水平转速。其中，水平旋转电机和垂直旋转电机的工作电压决定了该云台装置20的整体工作电压，一般有交流24V、交流220V及直流12V。当接到上、下动作电压时，垂直旋转电机转动，经减速箱带动垂直传动轮盘转动；当接到左、右动作电压时，水平旋转电机转动并经减速箱带动云台装置20底部的水平齿轮盘转动，以此来实现摄像机的大范围扫描监视，本领域技术人员应当理解。在这里需要进一步说明的是，云台装置20上都设有水平、垂直的限位栓，云台装置20分别由两个微动开关实现限位功能。当转动角度达到预先设定的限位栓时，微动开关动作切断电源，云台装置20停止转动。限位装置可以位于云台装置20的外部，调整过程简单，也可以位于云台装置20的内部，通过外设的调整机构进行调整。

此外，云台装置20的转动角度尤其是垂直转动角度与负载（防护罩/摄像机/镜头总成）安装方式有很大关系。云台装置20的水平转动角度一般都能达到355°，因为限位栓会占用一定的角度，但会出现少许的监控死角。本发明的云台装置20改进了限位装置使其可以达到360°甚至365°（有5°的覆盖角度），以消除监控死角。用户使用时可以根据现场的实际情况进行限位设置。例如安装在墙壁上的壁装式，即使云台装置20具有360°的转动角度，实际上只需要监视云台装置20正面的180°角度，即使转动到后面方向的180°也只能看到安装面（墙壁），没有实际监控意义。因此壁装式只需要监视水平180°的范围，角装式只需监视270°的范围。这样避免云台装置20过多地转动到无需监控的位置，也提高了云台装置20的使用效率。而顶装式云台装置20的垂直转动角度一般为+30°至-90°，侧装的垂直转动角度可以达到±180°，不过正常使用时垂直转动角度在+20°至-90°即可。用户可以根据实际的场地选择壁装式或顶装式的云台装置20，但并不局限于上述两种安装方式。

所述温度传感器21，其固定在摄像机内，用于对火源的发现和测量温度高低的，温度传感器21把温度的高低实测数据转换成电信号，通过这个电信号来控制信号发生器12是否发出信号，达到信号发生器12自动开启的目的，可有效及时对物体在着火初期起到及时的扑救与报警，减少财产损失，保护人员安全。具体地，温度传感器选用MLX90616热电堆红外温度传感器作为温控元件，该元件适用于高温测量，最高可测温度为1030℃。

如图2、图3和图5所示，所述聚音罩23呈圆锥形的中空结构体，其包括弧形的罩体230和直管状的发射口231，所述发射口231的第一内腔2310与罩体230的第二内腔2311连通并使所述发射口231垂直连接在罩体230的顶端；所述发射口231包括第一外层2312和第一内层2313与及由第一外层2312和第一内层2313首尾两端延长相接形成密封的第一真空腔2314，所述罩体230包括第二外层2300和第二内层2301与及由第二外层2300和第二内层2301首尾两端延长相接形成密封的第二真空腔2304；在所述罩体230远离垂直连接有发射口231的另一端设有用于与扬声器22固定的安装凸边2302，所述安装凸边2302设有适配与扬声器22固定安装的安装孔2303，如图2所示，所述安装孔2303围绕罩体230轴中心等均设置在安装凸边2302上，对于本实施例而言，为使聚音罩23与扬声器22（图4所示）紧密连接，所述安装孔2303为四个，作为本发明进一步改善，为使聚音罩23与扬声器22连接位置处密封，在所述聚音罩23与扬声器22连接处设有密封圈25。具体而言，如图5所示，先将密封圈25紧贴在聚音罩23的安装凸边2302并使密封圈25的通孔250对准安装孔2303，然后将紧贴有的聚音罩23与扬声器22匹配并使安装孔2303、通孔250与扬声器22的第一安装孔220对准，然后使用螺栓将聚音罩23与扬声器22固定。即实现罩体230和扬声器22的连接。所述发射口231则对着监控区域。

为清楚对聚音罩23是如何实现灭火工作原理，本说明书先对聚音罩23的具体结构进行描述，上述说明书中有说到所述发射口231的第一内腔2310与罩体230的第二内腔2311连通并使所述发射口231垂直连接在罩体230的顶端；所述发射口231包括第一外层2312和第一内层2313与及由第一外层2312和第一内层2313首尾两端延长相接形成密封的第一真空腔2314，所述罩体230包括第二外层2300和第二内层2301与及由第二外层2300和第二内层2301首尾两端延长相接形成密封的第二真空腔2304；具体而言，如图3所示，对于发射口231而言，其是由第一外层2312两端延长并向内折与第一内层2313两端延长并向内折，由于第一外层2312两端向内折，与第一内层2313两端也向内折，如图3所示，使第一外层2312与第一内层2313形成一个密封的空间，而这个空间正是图3所示的第一真空腔2314；同理，按上述方工，使第二外层2300与第二内层2301形成一个密封的空间，而这个空间正是图3所示的第二真空腔2304。换言之，所述第一真空腔2314和第二真空腔2304是真空的，其设计目的是能够有效阻隔声波4通过罩体230传播，减少能量的损耗。而为了增强声波4的振动强度，所述聚音罩23呈圆锥形的中空结构体。

为更清楚描述该发明是如何利用声波灭火的，根据基于声波对周围介质分布影响的灭火原理和结合图5所示，由于罩体230呈锥形的中空结构体，所述罩体230的弧形曲面能将扬声器22所产生的声波4通过反射聚集在发射口231中，然后从发射口231中统一向外发射，以此实现声波4能量的聚拢。具体而言，所述扬声器22发出的声波4，声波4在空气中振动时，一会儿压缩空气，使其变得“稠密”，一会儿空气膨胀，使其变得“稀疏”，从而形成一系列疏、密变化的波，从而将振动能量传送出去，这种波称为纵波。我们都知道，声波的传播不是介质分子的直接位移，而是能量以波动形式扩展，并且声波随空气中的温度的变化而变化，温度越高，声波会快速向高温源头进行传播，即火源时进行传播。因此，本发明就是利用这个特性对火源进行灭火，而产生这强大的声波正是利用本发明的聚音罩23实现。

如图5所示，聚音罩23的第二内层2301每个位置的圆弧线26可以将平行方向的入射声波4进行反射，反射后的声波4聚集在发射口231并从发射口231直线射出，对于本实施例而言，所述扬声器22发出的声波频率范围是30Hz～50Hz，优选40Hz的矩形信号。此外，聚音罩23的发射口231采用直管设计，可以提高聚音罩23对火源瞄准的准确度。作为改进，聚音罩23的外部设有一层防火材料，该防火材料为了保证在发生火灾时，聚音罩23不被火烧毁，延长了聚音罩23的使用寿命。

本发明的工作原理：温度传感器21由控制电路11控制，处于常通电状态，对检测区域进行温度检测。一旦检测到警戒以上的温度或火焰，控制电路11就会记录高温区域坐标，并发出圆周位移指令，控制云台装置20进行水平及垂直方向的转动，使得聚音罩23的发射口231对准高温或火焰坐标区域。然后控制电路11还控制信号发生器12发出40Hz的矩形信号，然后通过功率放大器13将信号不失真地放大，再将放大后的信号输送至扬声器22中，扬声器22接收后将放大的信号转化为声波4，并通过已经对准高温区域或火焰区域的聚音罩23将声波4进行聚拢发射。声波4的波峰、波谷的交替变换，对空气产生压缩、膨胀的效果，导致空气中的氧气浓度发生变化，火源在氧气低浓度的周期，燃烧（氧化反应）的程度降低，而逐步失去温度，最终使得燃烧（氧化反应）终止，从而实现了灭火。

综上所述，本发明为各种禁止明火的场合提供了自动监控并追踪灭火的解决方案，而且本灭火方案无水、无粉、无污染，不会对任何生物或设备、家具造成损坏。

Claims

1.自动监控跟踪的声波灭火器，其特征在于：包括控制模块（1）和移动模块（2），所述控制模块（1）包括电源（10）、控制电路（11）、信号发生器（12）和功率放大器（13），所述电源（10）用于给控制模块（1）和移动模块（2）供电，所述控制电路（11）控制信号发生器（12）发出信号至所述功率放大器（13）中；

所述移动模块（2）包括活动的云台装置（20）、用于对检测区域进行温度检测的温度传感器（21）、用于将功率放大器（13）所放大的信号转化为声波（4）的扬声器（22）和用于将所述扬声器（22）发出的声波（4）聚拢发射的聚音罩（23），所述扬声器（22）与功率放大器（13）电连接并安装在云台装置（20）上，所述云台装置（20）受控于控制电路（11），所述温度传感器（21）安装在云台装置（20）上并电连接于控制电路（11），所述聚音罩（23）适配安装在扬声器（22）上。

2.根据权利要求1所述的自动监控跟踪的声波灭火器，其特征在于：所述聚音罩（23）呈圆锥形的中空结构体，其包括弧形的罩体（230）和直管状的发射口（231），所述发射口（231）的第一内腔（2310）与罩体（230）的第二内腔（2311）连通并使所述发射口（231）垂直连接在罩体（230）的顶端。

3.根据权利要求2所述的自动监控跟踪的声波灭火器，其特征在于：所述发射口（231）包括第一外层（2312）和第一内层（2313）与及由第一外层（2312）和第一内层（2313）首尾两端延长相接形成密封的第一真空腔（2314），所述罩体（230）包括第二外层（2300）和第二内层（2301）与及由第二外层（2300）和第二内层（2301）首尾两端延长相接形成密封的第二真空腔（2304）。

4.根据权利要求3所述的自动监控跟踪的声波灭火器，其特征在于：在所述罩体（230）远离垂直连接有发射口（231）的另一端设有用于与扬声器（22）固定的安装凸边（2302），所述安装凸边（2302）设有适配与扬声器（22）固定安装的安装孔（2303）。

5.根据权利要求1所述的自动监控跟踪的声波灭火器，其特征在于：所述云台装置（20）是由转动电机和摄像机组成，所述温度传感器（21）设于摄像机内，所述摄像机安装在转动电机上。

6.根据权利要求5所述的自动监控跟踪的声波灭火器，其特征在于：所述转动电机包括水平旋转电机和垂直旋转电机。

7.根据权利要求1至6任一项权利要求所述的自动监控跟踪的声波灭火器，其特征在于：所述温度传感器（21）为红外温度传感器。

8.根据权利要求7所述的自动监控跟踪的声波灭火器，其特征在于：所述扬声器（22）发出的声波频率范围是30Hz～50Hz。

9.根据权利要求8所述的自动监控跟踪的声波灭火器，其特征在于：所述扬声器（22）发出的声波频率优选为40Hz。