CN110145978A - 一种数码灭火弹及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数码灭火弹及控制方法。该数码灭火弹结构由弹壳、端盖、手拉环/保险栓、灭火剂、感测仓、控制仓、引爆仓等组成；采用无极性可通信与供电的双线总线；支持通信指令集处理；支持三码（壳体码、UID码、引爆密码）绑定；支持在线时钟校准；引爆延时值可在线配置；支持总线通信、手拉环/保险栓、传感器感测三种引爆方式；支持手掷/固定/炮射/空投四种应用场景；控制方法包括信息注入，现场灭火；电子时间引信及多行业应用产品；通过上述方式本发明能够实现灭火弹：管控数字化、电子点火精准化、控制远程化、作业组网化、灭火高效化、场景多样化、流程规范化、体积小型化等，提高使用安全性，降低综合成本，助力消防器材行业数字化产业升级。

Description

一种数码灭火弹及控制方法

技术领域

本发明涉及消防技术领域，特别是涉及一种数码灭火弹及控制方法。

背景技术

随着科技发展与技术进步，预防与处理火灾的方法不断增多，消防设备与器材也在不断升级换代，灭火弹作为一种有效的消防器材已被大众熟知与消防部门认可，各种灭火弹的使用降低了火灾损失与消防人员的劳动强度，甚至避免了灭火救灾参与人员生命的付出。

灭火弹常用两种引爆方式，一种为拉发式（又称主动式），另一种为引燃式（又称被动式），上述引爆方式为物理或化学点火方式，结构复杂，不如数字化点火便捷精准高效。

灭火弹生产、储存、作业时，易发生意外引爆，特别盗劫作案的不法分子非法获取灭火弹后引爆可能造成社会危害，目前无有效控制方式避免危害的发生。

灭火弹监管手段有限，涉及人员多、工作量大，容易造成漏报 、瞒报、多报等情况，无法解决使用企业少报、不报等虚假行为发生，出现监管盲区。

灭火场景多样化，包括高层建筑/草原/森林/车辆/机房/仓库/物资灭火等，现有灭火弹不能基于各种灭火场景在线设置引爆延时，且时间精度较低，使用便捷性不足，应用场景拓展受限。

不同类型灭火弹（手掷式、固定式、炮射式、空投式等）的引爆控制部分积较大、重量重、成本较高，产品质量一致性不强。

现有灭火弹（包括电点火方式的）不能在灭火现场组网通信、充电与远程控制引爆操作。

发明内容

鉴于上述现有灭火弹所存在的不足，本发明的目的是提供一种数码灭火弹及控制方法，实现数码灭火弹管控数字化、电子点火精准化、控制远程化、作业组网化、灭火高效化、场景多样化、流程规范化、体积小型化、使用便捷化、在线充电、参数可配置等，拓展应用场景，提高灭火弹安全性，降低综合成本，助力消防器材行业数字化产业升级。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，本发明提供了一种数码灭火弹及控制方法。

（1）数码灭火弹结构

由弹壳，端盖，内含感测装置、双线总线脚线、手拉环/保险栓装置等的感测仓，内含“电子时间引信”的控制仓，内含点火头和引爆剂（气爆剂或火药）的引爆仓，灭火剂等组成，其中数码灭火弹的手拉环/保险栓、传感器感测装置根据应用场景需要进行选配。

（2）数码灭火弹支持双线总线通信，实现组网通信与远程控制

支持无极性、一主多从、异步半双工、可通信的双线总线；支持脉冲宽度调制或脉冲幅度调制方式通信；支持指令集包括“写UID码、读UID码、写引爆密码、写延时值、选中UID码、校验引爆密码、充电准备、充电允许、紧急放电、引爆、时钟校准、读写寄存器” 等。

（3）支持通过双线总线为数码灭火弹在线充电，提高使用安全性

非作业情况下，数码灭火弹不带电，便于安全存储、运输等；现场作业时支持在线充电，为灭火弹引爆灭火剂提供能量。

（4）支持三种灭火引爆方式，拓展应用场景，提高引爆成功率

支持“组网通信、手拉环/保险栓、传感器感测”三种引爆方式；

组网通信引爆：灭火弹管理终端通过双线总线广播“引爆指令”，所有并联接在总线上的数码灭火弹接收并执行“引爆指令”，引爆灭火弹后进行灭火；

手拉环/保险栓引爆：单个数码灭火弹可以通过拉起手拉环/保险栓实现直接引爆；

传感器感测引爆：单个数码灭火弹可以通过传感器（温度和烟雾传感器）感测获取周围环境的温度与烟雾信息，同预先设置阈值参数比较后决定是否自动启动引爆。

（5）支持三码绑定与信息上传下载，实现数字化管控，提高工作效率

数码灭火弹的弹壳上的壳体码，数码灭火弹内部的UID码、引爆密码（任何设备都不能从数码灭火弹读出引爆密码，灭火弹管理终端不保存引爆密码），上述三码绑定后，灭火弹管理终端把上述绑定的三码上传到专用设备（国家相关主管部门认证的设备），专用设备把三码加密成工作码/作业码后再上传消防部门的密码管理中心或类似密码管控平台，实现灭火弹可数字化管控；当需要灭火作业，灭火作业单位向上级主管部分提交灭火方案，经审核后从平台上下载工作码/作业码，通过管理终端解密后获得所使用数码灭火弹的绑定三码。

（6）点火引爆延时值可根据应用场景配置，参数可配，提高应用场景的适应性

数码灭火弹的点火引爆延时值是指点火驱动模块发出“引爆指令”进入引爆计时状态，到闭合“引爆开关”引爆灭火弹的时间；可以通过双线总线通信进行设置，延时范围可设置0秒到100s，精度1ms，根据数码灭火弹手掷/炮射/空投到目标距离的远近设置合适的延时值。

（7）支持在线时钟校准，提高时钟频率精度，实现电子点火精准化。

（8）多种方式保证储能装置的安全充放电，提高灭火弹的使用安全性

可闭合与断开的开关包括：充电开关、紧急放电开关、点火引爆开关；未起爆的数码灭火弹通过外接放电回路安全放电；按照数码灭火弹控制方法进行操作，避免误操作，提高安全性；点火驱动模块采用特种BCD工艺芯片，提高抗直流电压阈值和抗静电能力；进行芯片内部状态检测，包括储能装置电压值，开关的状态，起爆放电回路的连接状态，基于状态信息进行相应处理，避免安全事故发生等。

（9）电子时间引信及多行业应用产品，实现体积小型化，灭火高效化，提高产品性价比，降低综合成本

电子时间引信包括储能装置、传感器感测模块、直接引爆模块、点火头、点火驱动模块等构成。

储能装置：由储能电容或可充电锂电池组成。

传感器感测模块：处理来自温度/烟雾度传感器物理量并输出引爆灭火弹信号。

直接引爆模块：处理来自手拉环/保险栓的直接起爆信号并输出引爆灭火弹信号。

点火头：半导体桥SCB等离子体或桥丝与引火药组成。

点火驱动模块：由单个点火驱动芯片或多芯片集成实现点火功能。

其他行业应用产品：包括数码催泪弹、数码灭虫弹、数码降雨弹、数码礼花弹等。

（10）数码灭火弹控制方法之“信息注入”

按照公安消防部门或消防行业要求进行数码灭火弹信息注入，数码灭火弹生产时，灭火弹管理（或编码）终端先扫码数码灭火弹壳体码，然后写“UID码和引爆密码”到数码灭火弹，灭火弹管理终端把绑定的三码绑定上传“专用（工作码/作业码）上传设备”，专用上传设备先对绑定的三码进行加密并生成工作码/作业码，然后上传到国家消防部门的密码管理中心平台或行业主管部门管辖的密码管控平台，进行登记或备案。

（11）数码灭火弹控制方法之现场灭火

数码灭火弹现场灭火主要包括：注册、配置与检测、充电与引爆。

数码灭火弹注册：灭火弹管理终端获取数码灭火弹壳体码与UID码的绑定信息，然后与工作码/作业码解密后的“壳体码绑定UID码”比对，如比对一致，把壳体码与UID码绑定存储，完成注册后，把数码灭火弹脚线接入双线总线；如比对不一致，排查并处理问题。

配置与检测：灭火弹管理终端对已注册数码灭火弹逐个先选中，然后为选中的数码灭火弹写入“延时值”，最后发送“校验引爆密码”指令校验引爆密码。

充电与引爆：灭火弹管理终端对所有校验“引爆密码正确”状态位为1的的数码灭火弹进行在线充电，充电完成后，基于不同应用场景进行灭火操作引爆。

A、手投掷式数码灭火弹：用手取下数码灭火弹，手拉起手拉环向“电子时间引信”发送直接引爆信号，同时把数码灭火弹投掷到目标灭火区域，经过预先设置延时值的时间后引爆灭火弹，进行灭火作业。

B、空投式数码灭火弹：一个或多个数码灭火弹在空投时，同时拔掉数码灭火弹的保险栓发出直接引爆信号，经过设置的延时值的时间后，落到目标灭火区引爆灭火弹，实现灭火作业。

C、炮射式的数码灭火弹：在专用炮射设备炮射数码灭火弹时，同时拔掉灭火弹的保险栓发出直接引爆信号，经过设置的延时值的时间后，落在目标灭火区域引爆灭火弹，实现灭火作业。

D、固定式数码灭火弹：当充电完成后，监测装置通过温度或烟雾传感器感测所处环境的温度和烟雾度值，与预设置的温度和烟雾度的阈值进行比较，如果大于阈值，设置感测引爆信号有效，经过设置的延时值的时间后引爆灭火弹，实现对所处环境的灭火作业。

（12）符合国家消防部门或行业组织制定的标准、法规等的要求，提高安全监管效率，降低综合管理成本。

从上述技术方案可以看出，本发明针对灭火实际应用场景，支持无极性双线总线通信与在线充电，支持三种灭火弹引爆方式（手拉环/保险栓引爆、传感器感测引爆、总线通信引爆），适应四种应用场景（手掷式、固定式、炮射式、空投式），通过数码灭火弹的“电子时间引信”进行指令集的处理与各种参数配置，制定规范的控制方法与作业流程，实现数码灭火弹灭火的数字化管控、点火精准化、控制远程化、作业组网化、灭火高效化、场景多样化、流程规范化、体积小型化、使用便捷化，技术应用产品多样化，具有高安全性，大大降低综合管理成本。

附图说明

图1是本发明的具体实施方式的流程图。

图2是本发明的数码灭火弹结构。

图3是本发明的数码灭火弹电子时间引信。

图4是本发明的控制方法之“信息注入”。

图5是本发明的控制方法之“现场灭火”。

具体实施方式

本发明的核心思想：

（1）电子时间引信；

（2）数码灭火弹支持双线总线通信；

（3）数码灭火弹支持在线充电；

（4）数码灭火弹支持三码（壳体码、UID码、引爆密码）绑定；

（5）数码灭火弹支持引爆延时可配置；

（6）数码灭火弹支持三种方式引爆（手动手拉环引爆/环境感测自动引爆/在线总线通信引爆），生产制造时选择合适的引爆方式；

（7）数码灭火弹支持支持在线时钟校准；

（8）数码灭火弹支持组网作业和在线远程控制引爆，适应多种应用场景；

（9）数码灭火弹结构由弹壳，端盖，内置感测装置、双线总线脚线、手拉环/保险栓装置等的感测仓，内含“电子时间引信”的控制仓，内含点火头和引爆剂（气爆剂或火药）的引爆仓，灭火剂等组成；

通过上述方式实现数码灭火弹及控制方法。

现结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，首先，参见图1，对本发明所述的方法进行说明，具体包括以下步骤。

步骤11：数码灭火弹结构

参见图2，数码灭火弹由弹壳，端盖，感测仓，控制仓，引爆仓，灭火剂等组成，其中数码灭火弹的手拉环/保险栓、传感器感测装置根据应用场景需要进行选配。

弹壳：可采用工程塑料或硬纸板材料，弹壳形状可以为圆柱体、椭球体、球体等形状。

端盖：用于防尘、防水、防潮等，保护感测仓内装置不受损坏。

手拉环/保险栓：用于投掷/炮射/空投式的数码灭火弹进行灭火作业。

灭火剂：可以是干粉、二氧化碳、泡沫、水等。

感测仓：内置感测装置、双线总线脚线、手拉环/保险栓装置等的密封仓。

控制仓：内置“电子时间引信”的密封仓,参见步骤12与图3。

引爆仓：内含引爆剂（气爆剂或火药）的密闭仓。

步骤12：数码灭火弹电子时间引信

参见图3，电子时间引信是一个引爆延时可设置的点火电子控制系统，包含储能装置、传感器感测模块、直接引爆模块、点火驱动模块、点火头等组成。

（1）储能装置

由储能电容或可充电的锂电池组成，通过点火驱动模块对储能装置进行充放电管理。

（2）传感器感测模块

接收来自感测仓中感测传感器的物理量并进行处理，控制“感测引爆”信号生成。

（3）直接引爆模块

接收来自手拉环/保险栓被拉起或去掉后的手拉环/保险栓信号并处理，控制 “直接引爆信号”生成。

（4）点火头

由桥丝与引火药或半导体桥SCB点火器组成，出于引爆灭火弹的需要，点火头放置在有引爆剂的密封引爆仓中。

（5）点火驱动模块

通过双线总线与灭火弹管理终端进行通信，执行并处理通信指令，内部状态检测与信息反馈，参数配置，充放电管理等；支持指令集主要包括“写UID码、读UID码、写引爆密码、写延时值、选中UID码、校验引爆密码、充电准备、充电允许、紧急放电、点火引爆、时钟校准、读写寄存器指令”等；

接收总线引爆指令、手拉环/保险栓的直接引爆信号、传感器的感测引爆信号，三者任一个有效时，点火驱动模块都执行引爆处理，进入引爆计时状态，当计时值等于预先设定的延时值时，控制储能装置瞬间放电，通过点火头实现点燃引爆剂，再引爆灭火弹，进行灭火作业。

（6）电子时间引信的多行业应用产品

A、数码催泪弹

应用数码灭火弹的电子时间引信，灭火剂改为用于催泪物质（刺激剂和溶剂等成分组成），数码灭火弹变为数码催泪弹；产品形态有手掷式/炮射式/固定式/空投式催泪弹，满足公安、武警部队处置突发事件和进行军事训练的需要。

B、数码灭虫弹

应用数码灭火弹的电子时间引信，灭火剂改为灭虫药粉、药剂，数码灭火弹变为数码灭虫弹；使用时将数码灭虫弹手掷/炮射/空投到虫害区域，电子时间引信将数码灭虫弹引爆，向外迅速膨胀的冲击力携带着灭虫药粉或灭虫药剂向四周大面积的扩散，瞬间充满虫害区域，达到快速灭虫目的。

C、数码降雨弹

应用数码灭火弹的电子时间引信，灭火剂改为碘化银等，数码灭火弹变为数码降雨弹；使用时把数码降雨弹炮射/空投到目标降雨的高空，电子时间引信引爆数码降雨弹，爆炸把碘化银燃成烟剂撒在云中，成为云中水滴的凝聚核，水滴在其周围迅速凝聚，达到一定体积后便产生了降雨。

D、数码礼花弹

应用数码灭火弹的电子时间引信，灭火剂改为混合了发光剂和发色剂的黑火药，数码灭火弹变为数码礼花弹；使用时把数码礼花弹炮射到高空，炮射同时通过拉起保险栓，电子时间引信进入引爆计时状态，延时时间到后立即引爆数码礼花弹，黑火药爆炸后发放出放出五彩缤纷的颜色。

步骤13：控制方法之“信息注入”

参见图4，按照公安消防部门或消防行业要求进行数码灭火弹信息注入；

数码灭火弹生产时，灭火弹管理（或信息注入）终端先扫码数码灭火弹壳体码，然后发送“写UID码和引爆密码”指令到数码灭火弹，上述指令在数码灭火弹成功执行后，灭火弹管理终端进行三码（壳体码、UID码、引爆密码）绑定，并把绑定的三码上传“专用（工作码/作业码）上传设备”，专用上传设备先对绑定的三码进行加密并生成工作码/作业码，然后上传到国家消防部门的密码管理中心平台/行业的密码管控平台/企业密码管理平台，进行登记或备案,完成信息注入；灭火弹管理终端只保存绑定的“UID码与壳体码”，不允许保存引爆密码，任何设备都不能从数码灭火弹中读出引爆密码，引爆密码只能在灭火弹内部读出并进行比较。

步骤14：控制方法之“现场灭火”

参见图5，对于消防管控的数码灭火弹，“现场灭火”作业前，作业单位通过灭火弹管理终端直接或间接方式上传灭火方案（灭火弹管理终端编码、单位代码、数码灭火弹UID码、当前经纬度信息等）及其他相关信息，通过“专用适配器”向所在地省级消防网络服务平台申请，获得“专用适配器”下载的工作码/作业码，并经灭火器管理终端解密后进行验证是否符合“灭火允许范围”要求，如果符合才能进入“现场灭火”作业。

对于非消防管控的数码灭火弹，“现场灭火”作业前，作业单位从行业的密码管控平台/企业密码管理平台获取工作码/作业码，并经灭火器管理终端解密后进入“现场灭火”作业流程。

“数码灭火弹现场灭火”控制方法包括：注册、配置与检测、充电与引爆，以下描述涉及到的状态寄存器的状态位参见表1的描述。

表1 数码灭火弹的状态寄存器。

状态位名	描述
		……	……
pswd_cmp_ok	“引爆密码正确” 指示，1表示正确，0表示错误
		uid_sel_ok	“选中UID码”指示，1表示选中，0表示未选中
instr_ok	“指令成功执行”指示，1表示成功，0表示失败，反馈后自动清0

（1）注册

注册表示选中符合要求的数码灭火弹接入总线，即数码灭火弹管理终端扫码数码灭火弹壳体码并读取“电子时间引信”的UID码，然后与工作码/作业码解密后的“壳体码绑定UID码”比对，如比对一致，把壳体码与UID码绑定存储，完成注册，数码灭火弹脚线接入双线总线；如比对不一致，排查并处理问题。

（2）配置与检测

配置与检测为数码灭火弹执行“写延时值与校验引爆密码”，灭火弹管理终端通过总线广播“时钟校准”指令，接入总线的所有灭火弹完成时钟校准指令后，灭火弹管理终端根据“灭火方案中信息和已注册数码灭火弹的UID码”进行广播“选中UID码” 指令， 如果有被选中数码灭火弹，则继续为被选中的数码灭火弹发送“写入延时值和检验引爆密码” 指令，上述指令被选中的数码灭火弹执行成功后，数码灭火弹对应“引爆密码正确”寄存器位pswd_cmp_ok置1，用于允许后续“充电和引爆”操作流程；如果配置检测不通过，排查问题，如果问题不能解决，该数码灭火弹进入异常处理。

（3）充电与引爆

灭火弹管理终端按顺序先后广播“充电准备、充电允许、点火引爆”指令，每一个指令都是在前一个指令执行成功并满足等待时间后才发送，各“引爆密码正确”状态位为1（寄存器位pswd_cmp_ok为1）的数码灭火弹接收并执行前述顺序指令，当总线上出现“紧急放电”指令时，总线上所属数码灭火弹接收到“紧急放电”指令后，闭合紧急放电开关，断开其他开关（包括点火引爆开关），让用于引爆的储能装置紧急放电；同时产生数码灭火弹内部软复位信号，让数码灭火弹内部所有状态与寄存器的值复位到初始状态；灭火作业重新进入数码灭火弹“配置与检测”流程。

图1中步骤11，数码灭火弹结构，参见图2的处理过程实质如下。

数码灭火弹由数码灭火弹由弹壳，端盖，内置感测装置、双线总线脚线、手拉环/保险栓装置等的感测仓，内含“电子时间引信”的控制仓，内含点火头和引爆剂（气爆剂或火药）的引爆仓，灭火剂等组成；其中引爆剂/灭火粉的注入及倒出可以通过从感测仓直接开通孔到引爆仓或灭火剂仓。

所属结构20，手拉环/保险栓，手拉环适用于手投掷式灭火作业场景，保险栓适用于炮射式/空投式灭火作业场景；在充电完毕后，可以通过“手拉环/保险栓”实现直接引爆数码灭火弹，数码灭火弹被“投掷/炮射/空投”到目标灭火区域，经过预先设置延时值的时间后引爆灭火弹，进行灭火作业。

所属结构21，手拉环/保险栓信号，专用于手拉环/保险栓被拉起或去掉后生成输出信号，送入到“电子时间引信：的“直接引爆模块”，根据应用场景需求，也可以采用无线模块通过该输入端口进行远程控制引爆。

所属结构22，传感器感测信号，用于感测周围环境温度与烟雾度等物理量的传感器生成该输出信号，该信号输出到“电子时间引信”的“传感器检测模块”。

所属结构23，端盖，可以采用旋入式（螺纹口）或压入式（非螺纹口）盖子，用于防尘、防水、防潮等，保护感测仓中传感器、双线总线的脚线、手拉环/保险栓等不受损坏；使用哪种拧紧方式的盖子根据实际应用需要确认。

所属结构24，双线总线脚线，用于灭火弹组网管控与灭火弹管理终端间通信用，实现数码灭火弹在线充电与通信。

所属结构25，感测仓，内置感测用的传感器、双线总线脚线、手拉环/保险栓制装置等的密封仓。

所属结构26，电子时间引信，包含储能装置、传感器感测模块、直接引爆模块、点火驱动模块、点火头等构成；感测装置是可以感测周围环境温度与烟雾度的传感器组成，当传感器感测到环境温度或烟雾度产生“传感器感测信号”到“传感器处理模块”；内置双线总线脚线，灭火弹管理终端通过脚线实现与数码灭火弹的点火驱动模块进行通信和在线充电；手拉环/保险栓装置在被拉起或去掉时产生手拉环/保险栓信号到“直接引爆模块”。

所属结构27，控制仓，包含“电子时间引信”的密封仓。

所属结构28，引爆仓，内含点火头和引爆剂（气爆剂或火药）的密闭仓。

所属结构29，点火头，为桥丝与引火药或半导体桥SCB点火器组成，放置在密封的引爆仓中。

所属结构2A，灭火剂，可以是干粉、二氧化碳、泡沫、水等作为灭火剂，根据实际应用场景选中灭火剂种类制造数码灭火弹；通过端盖内的通孔装填灭火剂到引爆仓与弹壳之间。

所属结构2B，弹壳，可采用工程塑料或硬纸板材料，根据实际应用需要确定材料，形状可以是圆形、椭圆形或圆柱形等，基于应用场景进行选择，如圆柱形类似可手掷的手榴弹形状。

图1中步骤12，数码灭火弹电子时间引信，参见图3的处理过程实质如下。

电子时间引信包含储能装置、传感器感测模块、直接引爆模块、点火头（包括半导体桥SCB点火器或桥丝与引火药）、点火驱动模块等构成。

所属模块30，储能装置，用于储存能量的储能电容或充电锂电池等，通过点火驱动模块控制从总线上取电，并给储能装置充电，点火驱动模块执行“点火引爆指令”时，控制储能装置通过点火头放电并引爆灭火剂进行灭火。

所属模块31，传感器感测模块，接收来自感测仓中传感器感测温度或烟雾度的物理量并进行处理，如果温度或烟雾度超过预先设定的阈值时设置“感测引爆”信号有效，否则该信号无效。

所属模块32，直接引爆模块：接收来自手拉环/保险栓拉掉或拉起后手拉环/保险栓的输入信号并处理，设置“直接引爆”信号有效，否则该信号无效。

所属模块33，点火头，由桥丝与引火药或半导体桥SCB点火器组成，通过点火模块控制“储能装置放电”来使点火头发火来引爆灭火弹，放置在密封的引爆仓中。

所属模块34，点火驱动模块，可采用单芯片解决方案或多芯片集成方案实现；如专用点火驱动芯片的单芯片方案，对于相同体积的数码灭火弹节省的空间可以装更多的灭火剂，单个数码灭火弹的性价比更好，效能更好。

执行并处理通信指令，内部状态检测与信息反馈，参数配置，存储装置的充放电管理等

各种安全保障措施防止灭火弹误报、不爆，如多种控制开关（充电开关、引爆开关、紧急放电开关）实现不带电操作数码灭火弹，采用引爆密码避免非法操作，安全放电回路缓慢放电等。

支持通信指令集主要包括：写UID码、读UID码、写引爆密码、写延时值、选中UID码、校验引爆密码、充电准备、充电允许、紧急放电、点火引爆、时钟校准、读写寄存器指令等。

支持三种引爆方式：执行引爆指令、手拉环/保险栓的直接引爆信号、传感器的感测控制信号，上述三种引爆方式任一个有效时，点火驱动模块都执行引爆处理，进入引爆计时状态，当计时值等于预先设定的延时值时，使能储能装置瞬间放电，通过点火头实现点燃引爆剂，进行灭火作业。

图1中步骤13，控制方法之“信息注入，参见图4的处理过程实质如下。

按照公安消防部门或消防行业要求进行数码灭火弹信息注入，灭火弹管理终端可以对应1个或多个数码灭火弹，通过分时复用或串行方式逐一对数码灭火弹进行信息注入。

步骤40，准备工作：准备数码灭火弹（以下简称“灭火弹”）、专用（工作码/作业码）设备、灭火弹管理终端（以下简称“终端”），灭火弹通过脚线连接到终端上，然后执行步骤41。

步骤41，终端发送检测“灭火弹状态”信号，并接收灭火弹的反馈信息，如UID码注入、指令成功执行等状态位，然后执行步骤42。

步骤42，终端判断灭火弹反馈的状态信息是否正常，如果正常就继续执行步骤44，不正常就执行步骤43。

步骤43，如果排查问题解决，则继续执行步骤41，如果问题未能解决，则执行步骤4B。

步骤44，终端发送 “写UID码”指令，并接收灭火弹的反馈信息

如果反馈信息中“指令成功执行”状态位为1，则管理终端发送“选中UID”指令，等待灭火弹的反馈信息，继续执行步骤45；

如果“写UID码”执行失败，排查问题，如解决则继续执行步骤44，否则进入异常处理，执行步骤4B。

步骤45，终端发送“选中UID码”指令后接收灭火弹反馈信息“指令成功执行、UID码选中”指示位是否都为1，如果都为1则继续执行步骤47，否则执行步骤46。

步骤46，排查问题并解决问题，如果解决了问题，则执行步骤44，否则执行步骤4B。

步骤47，终端发送“写引爆密码”后接收灭火弹的反馈信息，如果灭火弹反馈信息“指令成功执行”状态位为1，则管理终端继续发送“校验引爆密码”指令，等待灭火弹执行指令后的反馈信息，继续执行步骤48；如果灭火弹执行“校验引爆密码”指令执行失败，则排查问题并解决后继续执行步骤47，否则执行步骤4B，特别说明数码灭火弹的引爆密码任何设备都不能读出，只能在数码灭火弹内部比较使用。

步骤48，终端接收灭火弹执行“校验引爆密码”指令后的反馈信息，如果“指令成功执行、引爆密码正确”状态位都为1，则执行步骤4A,否则执行步骤49。

步骤49，排查问题并解决，则执行步骤47，否则执行步骤4B。

步骤4A,终端上传信息到专用设备，由专用上传设备加密处理终端上传的三码（灭火弹壳体码、UID码、引爆密码）信息，并把相关信息上传国家/行业/企业监管平台，终端不保存灭火弹的引爆密码，上传信息到专用设备自动清除内存中的引爆密码信息，然后进入下一个步骤4C。

步骤4B,记录当前未能排查出或无法解决问题的灭火弹相关信息，进行异常处理，继续执行步骤4C。

步骤4C,完成当前灭火弹的信息注入。

上述异常处理：收集异常数码灭火弹送回生产厂家统一处理，包括：维修后可再使用的进行维修；无法维修与使用的进行销毁与报废处理。

图1中步骤14，控制方法之“现场灭火”，参见图5的处理过程实质如下。

步骤50，灭火现场准备工作，包括准备好数码灭火弹（以下简称灭火弹，根据实际应用场景选择手掷式/固定式/炮射式/空投式数码灭火弹），灭火弹管理终端（以下简称“终端”），以及向相关管理部门申报灭火方案或灭火需求，从而获得所要使用灭火弹对应绑定的三码（壳体码、UID码、引爆密码）等，采用组网方式进行引爆前准备工作，继续执行步骤51。

步骤51，完成现场“灭火弹注册与充电组网”任务，即充电及之前的所有准备工作既可以在灭火现场，也可以在非灭火现场的作业车间进行，正常完成则执行步骤52，否则如注册出现异常且排查无法解决，则按异常处理。

步骤52，终端通过总线广播“时钟校准”指令，接入总线的灭火弹执行“时钟校准”指令后，继续执行步骤53；对于时钟精度要求不高的应用场景，该步骤可以省略。

步骤53，终端通过总线广播“选中UID码”指令，被选中的灭火弹反馈信息（包含指令成功执行、选中UID码等状态位都为1），继续执行步骤54。

步骤54，终端判断接收到被选中UID码的灭火弹的反馈信息中“指令成功执行、选中UID码”状态位都为1，则继续执行步骤55，否则排查原因并执行步骤53。

步骤55，终端为被选中的灭火弹发送“写延时值与校验引爆密码” 指令，灭火弹的引爆密码在管理终端上不可见，继续执行步骤56。

步骤56，终端判断灭火弹反馈信息中“引爆密码正确”状态位是否为1，为1表示引爆密码正确，继续执行步骤58，否则执行步骤57。

步骤57，问题并排查解决了，则执行步骤55，无法解决进入异常处理。

步骤58，完成总线上所有灭火弹“写入延时值与校验引爆密码”，如果全部完成，则执行步骤59，否则继续执行步骤55。

步骤59，终端通过总线广播“充电指令”，所有灭火弹进行充电，继续执行步骤5A。

步骤5A，某种突发情况下，管理终端通过双线总线广播“紧急放电指令”，继续执行步骤5B，否则执行步骤5C。

步骤5B，总线上所有灭火弹进行紧急放电并复位到初始状态，重新执行步骤53。

步骤5C，总线上所有灭火弹进行在线充电，如果全完成，则根据实际应用场景执行步骤5D/5E/5F/5G，如果未全部完成，则继续执行步骤59。

步骤5D,场景为手投掷式，手拉动手拉环后把灭火弹投掷到目标灭火区域进行灭火，所有灭火弹投掷完成后，完成本次灭火现场作业，继续执行步骤5H。

步骤5E,场景为固定式，管理终端通过组网方式发送“点火引爆指令”或通过灭火弹自带的传感器感测装置（温度或烟雾度传感器）控制灭火弹引爆，实现灭火弹所在区域引爆后进行灭火，继续执行步骤5H。

步骤5F，场景为炮射式，已充电的灭火弹放在专用炮射装置中，灭火弹炮射出去的同时打开灭火弹保险拴使直接引爆信号有效，把灭火弹炮射到目标灭火区域引爆进行灭火，炮射完所有灭火弹后，完成本次灭火现场作业，继续执行步骤5H。

步骤5G,场景为空投式，空投设备（专业飞机或无人机）飞到目标灭火区域上空，打开灭火弹保险拴使直接引爆信号有效，并把灭火弹空投到目标区域引爆进行灭火，空投完所有灭火弹后，完成本次灭火现场作业，继续执行步骤5H。

步骤5H，检查灭火作业现场，记录位置、时间、实际已使用灭火弹数量及对应UID码，未使用的灭火弹进行异常处理，继续执行步骤5I。

步骤5I，完成本次灭火弹现场灭火作业。

上述异常处理：收集异常数码灭火弹送回生产厂家统一处理，包括：维修后可再使用的进行维修；无法维修与使用的进行销毁与报废处理。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内，包括但不限于“电子时间引信”及控制方法技术应用的数码催泪弹、数码灭虫弹、数码降雨弹、数码礼花弹。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种数码灭火弹及控制方法，其特征在于，该数码灭火弹结构由弹壳，端盖，内置感测装置、双线总线脚线、手拉环/保险栓装置的感测仓，内含“电子时间引信”的控制仓，内含点火头和引爆剂（气爆剂或火药）的引爆仓，灭火剂等组成；支持无极性可通信与供电的双线总线；支持通信指令集处理；支持三码（壳体码、UID码、引爆密码）绑定；支持在线时钟校准；引爆延时值可在线配置；支持总线通信、手拉环/保险栓、传感器感测三种引爆方式；支持手掷/固定/炮射/空投四种应用场景；控制方法包括信息注入，现场灭火；电子时间引信及多行业应用产品；

通过上述方式，本发明能够实现灭火弹：管控数字化、电子点火精准化、控制远程化、作业组网化、灭火高效化、场景多样化、流程规范化、体积小型化、使用便捷化等，提高使用安全性，降低综合成本，助力消防器材行业数字化产业升级；实现电子引信技术拓展行业应用。

2.根据权利要求1所述“数码灭火弹结构”，其特征在于：

（1）弹壳，数码灭火弹最外层，材质可为工程塑料或硬纸板，弹壳形状可以为圆柱体、椭球体、球体等；

（2）端盖，数码灭火弹最上端，可为旋入式（螺纹口）或压入式（非螺纹口）盖子，用于防尘、防水，保护感测仓中的双线总线的脚线，手拉环/保险栓等不受损坏；

（3）感测仓，由可在线充电与通信的双脚线（连接“电子时间引信”的双总线）、手拉环/保险栓（直接发点火引爆命令）、传感器感测装置组成；

（4）控制仓，内置“电子时间引信”的密封仓，“电子时间引信”由储能装置、传感器感测模块、直接引爆模块、点火驱动模块、点火头（半导体桥SCB点火器或者桥丝与引火药）等组成；

（5）引爆仓，由点火头、引爆剂（气爆剂或火药）组成密闭仓；

（6）灭火剂，填充在弹壳与引爆仓之间，可以选择干粉、泡沫、二氧化碳等灭火剂。

3.根据权利要求1所述“支持无极性可通信与供电的双线总线”，其特征在于：

（1）数码灭火弹支持“无极性、一主多从、异步半双工”的双线总线，实现总线取电与通信；

（2）数码灭火弹支持脉冲宽度调制或脉冲幅度调制方式通信；

（3）数码灭火弹有灭火作业需要时，通过双线总线实现在线充电，非作业情况下，数码灭火弹不带电，便于安全生产、储存、运输与流通等。

4.根据权利要求1所述“支持通信指令集处理”，其特征在于：

数码灭火弹支持“写UID码、读UID码、写引爆密码、写延时值、选中UID码、校验引爆密码、充电准备、充电允许、紧急放电、引爆、时钟校准、读写寄存器” 等通信指令集的执行与处理。

5.根据权利要求1所述“支持三码（壳体码、UID码、引爆密码）绑定”, 其特征在于：

数码灭火弹外壳上的壳体码，存储在“电子时间引信”内存中“UID码和引爆密码”，上述三码绑定，引爆密码可以是随机数，任何设备都不能读出引爆密码；根据国家管控需要，通过专用设备把上述绑定的三码加密成特定的工作码/作业码后，再上传到国家消防部门的密码管理中心平台或类似密码管控平台，实现数码灭火弹统一数字化管控。

6.根据权利要求1所述“支持在线时钟校准”, 其特征在于：

受电压、温度、湿度、振动、压力等多种环境因素影响，“电子时间引信”时钟精度不高，数码灭火弹支持“时钟校准”指令，执行该时钟校准指令后，可提高时钟精度，实现点火引爆精准化。

7.根据权利要求1所述“引爆延时值可在线配置”, 其特征在于：

数码灭火弹的引爆延时值是指“发出引爆命令”到“点火驱动模块点火引爆”之间的时间差值；灭火弹管理终端发送“写延时值”指令到被选中的数码灭火弹，被选中数码灭火弹执行“写延时值”指令并把延时值写入相应的寄存器，延时范围可设置0秒到20s，精度1ms，根据数码灭火弹投掷或炮射或空投到目标距离的远近设置合适的延时值。

8.根据权利要求1所述“支持总线通信、手拉环/保险栓、传感器感测三种引爆方式”，其特征在于：

所有并联接在双线总线上的数码灭火弹，灭火弹管理终端通过总线广播“引爆指令”来引爆各个数码灭火弹；单个数码灭火弹可以通过拉开手拉环/保险栓实现直接引爆；单个数码灭火弹可以通过传感器感测（温度和烟雾传感器感测）获取周围环境的温度与烟雾信息，同预先设置阈值参数比较后决定是否自动启动引爆。

9.根据权利要求1所述“支持手掷/固定/炮射/空投四种应用场景”, 其特征在于：

A、手投掷式数码灭火弹：用手取下已完成充电的数码灭火弹，手拉动手拉环/保险栓发送直接引爆命令，同时手把数码灭火弹投掷到目标灭火区域，经过预先设置延时值的时间后引爆灭火弹，进行灭火作业；

B、空投式数码灭火弹：一个或多个已完成充电的数码灭火弹在空投开始时，去掉保险栓发出直接引爆命令，经过等待引爆延时值的时间后，落到目标灭火区引爆灭火弹，进行灭火作业；

C、炮射式的数码灭火弹：在炮射已完成充电的数码灭火弹，同时去掉保险栓发送直接引爆命令，经过等待引爆延时值的时间后，落在目标灭火区域引爆灭火弹，进行灭火作业；

D、固定式数码灭火弹：当充电完成后，传感器感测装置通过温度或烟雾传感器感测所处环境的温度和烟雾度值，与预设置的温度和烟雾度的阈值进行比较，如果大于阈值，启动引爆命令，经过设置的延时值的时间后引爆灭火弹，实现对所处环境的灭火作业；如果组网，可以通过总线远程发送“引爆指令”，控制总线上各数码灭火弹引爆灭火。

10.根据权利要求1所述控制方法之“信息注入”，其特征在于：

按照公安消防部门或消防行业要求进行数码灭火弹信息注入，数码灭火弹生产时，灭火弹管理（或信息注入）终端先扫码数码灭火弹壳体码，然后发送“写UID码和引爆密码”指令到数码灭火弹，上述指令在数码灭火弹成功执行后，灭火弹管理终端进行三码绑定与存储，并把绑定的三码上传“专用（工作码/作业码）上传设备”，专用上传设备先对绑定的三码进行加密并生成工作码/作业码，然后上传到国家消防部门的密码管理中心平台或行业主管部门管辖的密码管控平台，进行登记或备案，上传完成后灭火弹管理终端自动删除内存中绑定三码中的引爆密码。

11.根据权利要求1所述控制方法之“现场灭火”，其特征在于：

数码灭火弹“现场灭火”控制方法主要包括：注册、配置与检测、充电与引爆；

注册：

注册表示选中符合要求的数码灭火弹接入总线，即灭火弹管理终端扫码数码灭火弹壳体码并读取“电子时间引信”的UID码，然后与工作码/作业码解密后的“壳体码绑定UID码”比对，如比对一致，灭火弹管理终端把壳体码与UID码绑定存储，完成注册，数码灭火弹脚线接入双线总线；如比对不一致，排查并处理问题；

（2）配置与检测

配置与检测为数码灭火弹执行“写延时值与校验引爆密码”，即灭火弹管理终端根据“引爆方案的信息和已注册数码灭火弹UID码”进行广播“选中UID码” 指令， 如果有被选中数码灭火弹，则继续为被选中的数码灭火弹发送“写入延时值”指令和“检验引爆密码”指令，上述指令被选中的数码灭火弹执行成功后，数码灭火弹内部状态寄存器 “引爆密码正确”位置1，用于允许后续“充电与引爆”操作流程；

（3）充电与引爆

A、充电

完成所有数码灭火弹的“校验引爆密码”后，灭火弹管理终端通过双线总线为接入的所有数码灭火弹广播“充电指令”，只有“引爆密码”校验正确（即状态寄存器中“引爆密码正确”状态位置1）的数码灭火弹执行充电指令；

充电过程中，当总线上出现“紧急放电”指令时，总线上所有数码灭火弹识别到“紧急放电”指令后， “电子时间引信”闭合紧急放电开关，断开其他开关，让用于引爆放电的储能装置紧急放电，同时产生软复位，“电子时间引信”所有状态与寄存器的值复位到初始值，引爆作业重新进入数码灭火弹执行“写延时值与校验引爆密码”流程；

B、引爆

所有数码灭火弹完成充电后，基于四种应用场景（手掷/固定/炮射/空投）按需要组合三种引爆方式（总线通信、手动、传感器感测）；对于目标灭火区域有一定距离，需手掷数码灭火弹，可以手拉环/保险栓直接引爆灭火弹，数码灭火弹落到目标灭火区域还没有引爆，传感器感测引爆灭火弹，双重保证灭火弹在目标灭火区域引爆；数码灭火弹固定在潜在灭火区域，当出现火情时，传感器感测到并自动判断是否引爆灭火弹，如果传感器感测失灵，且数码灭火弹接入总线，则可通过总线通信方式广播“引爆指令”进行引爆灭火弹来灭火；对于炮射/空投的数码灭火弹可以使用任一种引爆方式（总线通信/保险栓）在炮射/空投时启动引爆灭火弹，落到目标灭火区域后，如果数码灭火弹有传感器感测引爆，则可双重保证灭火弹在目标灭火区域引爆。

12.根据权利要求1所述“电子时间引信及多行业应用产品”, 其特征在于：

数码灭火弹的“电子时间引信”包括储能装置、传感器感测模块、直接引爆模块、点火驱动模块、点火头（包括半导体桥SCB点火器或桥丝与引火药）等组成；

（1）储能装置：储能电容或可充电的锂电池，通过点火驱动模块控制从总线上取电，并给储能装置充电，点火驱动模块执行“点火引爆指令”时，控制储能装置通过点火头放电并引爆灭火剂进行灭火；

（2）传感器感测模块：接收来自感测仓中传感器感测温度或烟雾度的物理量并进行处理，如果温度或烟雾度超过预先设定的阈值（可以通过总线通信和点火驱动模块在线设置，也可以把阈值固化在内存中）时设置“感测引爆”信号有效，否则该信号无效；

（3）直接引爆模块：接收来自手拉环/保险栓被拉起或去掉后的手拉环/保险栓信号并处理，设置 “直接引爆信号”有效，否则该信号无效；

（4）点火头：由半导体桥SCB点火器或桥丝与引火药组成，通过“点火驱动模块”控制“储能装置放电”来使点火头发火（桥丝发热点燃引火药，或半导体桥SCB点火器发火，再引爆引爆仓中的引爆剂）来引爆灭火弹，点火头放置在有引爆剂的密封引爆仓中；

（5）点火驱动模块：通过双线总线与灭火弹管理终端进行通信，执行并处理通信指令，内部状态检测与信息反馈，充放电管理等；支持指令集主要包括写UID码、读UID码、写引爆密码、写延时值、选中UID码、校验引爆密码、充电准备、充电允许、紧急放电、点火引爆、时钟校准、读写寄存器指令等；

（6）电子时间引信的多行业应用产品

A、数码催泪弹

应用数码灭火弹的电子时间引信，灭火剂改为用于催泪物质（刺激剂和溶剂等成分组成），数码灭火弹变为数码催泪弹；产品形态有手掷式/炮射式/固定式/空投式催泪弹，满足公安、武警部队处置突发事件和进行军事训练的需要；

B、数码灭虫弹

应用数码灭火弹的电子时间引信，灭火剂改为灭虫药粉、药剂，数码灭火弹变为数码灭虫弹；使用时将数码灭虫弹手掷/炮射/空投到虫害区域，电子时间引信将数码灭虫弹引爆，向外迅速膨胀的冲击力携带着灭虫药粉或灭虫药剂向四周大面积的扩散，瞬间充满虫害区域，达到快速灭虫目的；

C、数码降雨弹

应用数码灭火弹的电子时间引信，灭火剂改为碘化银等，数码灭火弹变为数码降雨弹；使用时把数码降雨弹炮射/空投到目标降雨的高空，电子时间引信引爆数码降雨弹，爆炸把碘化银燃成烟剂撒在云中，成为云中水滴的凝聚核，水滴在其周围迅速凝聚，达到一定体积后便产生了降雨；

D、数码礼花弹

应用数码灭火弹的电子时间引信，灭火剂改为混合了发光剂和发色剂的黑火药，数码灭火弹变为数码礼花弹；使用时把数码礼花弹炮射到高空，炮射同时通过拉起保险栓，电子时间引信进入引爆计时状态，延时时间到后立即引爆数码礼花弹，黑火药爆炸后发放出放出五彩缤纷的颜色。