CN110206577A - 隧道智能辅助消防系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种隧道智能辅助消防系统，包括控制器、用于监测隧道内是否发生火灾的监测单元、悬挂式消防机器人以及消防水管；所述监测单元，用于监测隧道内的温度和烟雾浓度信息并将监测到的信息发送至控制器；所述控制器，用于接收监测单元输出实时的温度和烟雾浓度信息，并根据温度和烟雾浓度判断隧道内是否发生火灾，如发生火灾，并判断出火灾位置，然后控制悬挂式消防机器人行走至火灾位置处；所述消防水管沿隧道的长度方向设置于隧道顶部，所述悬挂式消防机器人设置于消防水管并可沿消防水管行走，当悬挂式消防机器人行走至火灾位置处时，悬挂式消防机器人刺破消防水管并向火灾位置处喷水灭火，通过本发明，能够对隧道内的火灾状态进行实时监测，并且能够及时发现火灾所在位置并做出第一时间的灭火处理。

Description

隧道智能辅助消防系统
技术领域
本发明涉及一种消防系统，尤其涉及一种隧道智能辅助消防系统。
背景技术
随着公路交通的需求和发展，隧道的数量越来越大、长度不断增长，随之带来的是隧道消防问题。
现有的隧道消防系统存在如下问题：现有的隧道火灾监测系统监测方式单一，不能第一时间准确判断火情状况及火情位置，作出有效指令；现有灭火方式落后，一般采用人工灭火，而消防人员赶到救援现场时往往会错过最佳灭火时间，这时火势往往已经难以控制了。而且当隧道内发生险情时，极易造成行车堵塞，救火人员携带灭火设备在隧道中行进到灭火位置非常困难，在这种情况下，隧道内人员的人身安全将受到极大的威胁，也不利于公路隧道的安全运营。
因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的解决方案。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种隧道智能辅助消防系统，能够对隧道内的火灾状态进行实时监测，并且能够及时发现火灾所在位置并做出第一时间的灭火处理，从而在最佳灭火时间对火情进行遏制，避免火势扩散到其他地方而发展得更严重，为后续的灭火工作争取足够的时间，有效减小人员伤亡和财产损失，并且还能够对二次火灾做出快速反应。
本发明提供的一种隧道智能辅助消防系统，包括控制器、用于监测隧道内是否发生火灾的监测单元、悬挂式消防机器人以及消防水管；
所述监测单元，用于监测隧道内的温度和烟雾浓度信息并将监测到的信息发送至控制器；
所述控制器，用于接收监测单元输出实时的温度和烟雾浓度信息，并根据温度和烟雾浓度判断隧道内是否发生火灾，如发生火灾，并判断出火灾位置，然后控制悬挂式消防机器人行走至火灾位置处；
所述消防水管沿隧道的长度方向设置于隧道顶部，所述悬挂式消防机器人设置于消防水管并可沿消防水管行走，当悬挂式消防机器人行走至火灾位置处时，悬挂式消防机器人刺破消防水管并向火灾位置处喷水灭火。
进一步，所述监测单元包括温度传感器和烟雾传感器，所述监测单元为多组且按照设定的间距S进行布置，其中，间距S根据如下公式进行确定：
其中，a为常数，b为交通流量系数，L为隧道长度；
其中，S应满足S≤12m，当计算出的S大于12m时，则S取值为12m。
进一步，所述控制器按照如下方法判断隧道内是否发生火灾：
控制器将实时的温度T与温度阈值t进行比较且将实时的烟雾浓度F与烟雾浓度阈值f进行比较，当T＞t或者F＞f时，隧道内发生火灾，其中，温度阈值t和烟雾浓度阈值f通过如下公式进行确定：
其中，b为交通流量系数。
进一步，所述控制器根据如下方法确定火灾发生位置：
当隧道内只有一组监测单元输出的实时温度大于温度阈值或实时烟雾浓度大于烟雾浓度阈值时，则表明当前这组监测单元所在位置发生火灾；
当隧道内有x组监测单元输出的实时温度大于温度阈值或实时烟雾浓度大于烟雾浓度阈值时，则采用如下方法判断：
计算温度报警程度指标ti和烟雾报警程度指标fi：
计算隧道内监测单元i处的综合报警程度指标hi：hi＝ti+fi；
获取最大综合报警程度指标H：H＝max(h1,h2,…,hi,…,hx)；
最大综合报警程度指标H所对应的监测单元所在位置为火灾发生位置；
其中，i为第i个输出的实时温度大于温度阈值或实时烟雾浓度大于烟雾浓度阈值的监测单元，且1≤i≤x。
进一步，所述悬挂机器人包括行走机构、刺破机构以及喷头装置；
所述行走机构设置于消防水管并可沿消防水管往复运动，所述喷头装置固定设置于行走机构且喷头装置位于消防水管下方，所述刺破机构固定设置喷头装置内且当行走机构运动至消防水管的刺破处并对消防水管刺破。
进一步，所述喷头装置包括密封筒和旋转喷头，所述旋转喷头固定设置于密封筒的下端且与密封筒的下端密封连通，所述密封筒的上端固定设置于行走机构并且正对于消防水管。
进一步，所述刺破机构包括伸缩杆、锥刺以及伸缩电机，所述伸缩电机固定设置于密封筒内，所述伸缩杆的下端与伸缩电机的动力输出端连接，所述伸缩杆的上端与锤子同轴固定连接，所述锥刺迎向消防水管。
进一步，所述行走机构包括支撑架、动力轮、动力电机、张紧轮以及张紧伸缩杆，所述动力电机固定设置于支撑架，所述动力电机与动力轮传动连接，所述动力轮的轮面与消防水管外表面贴合，所述张紧伸缩杆竖直设置，所述张紧伸缩杆的下端与支撑架固定连接，张紧轮可转动设置于张紧伸缩杆的上端且张紧轮的轮面与消防水管外表面贴合，所述张紧伸缩杆外套有张紧弹簧。。
本发明的有益效果：通过本发明，能够对隧道内的火灾状态进行实时监测，并且能够及时发现火灾所在位置并做出第一时间的灭火处理，从而在最佳灭火时间对火情进行遏制，避免火势扩散到其他地方而发展得更严重，为后续的灭火工作争取足够的时间，有效减小人员伤亡和财产损失，并且还能够对二次火灾做出快速反应。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的消防水管结构示意图。
图3为本发明的电气原理图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明，如图所示：
本发明提供的一种隧道智能辅助消防系统，包括控制器、用于监测隧道内是否发生火灾的监测单元、悬挂式消防机器人以及消防水管；
所述监测单元，用于监测隧道内的温度和烟雾浓度信息并将监测到的信息发送至控制器；
所述控制器，用于接收监测单元输出实时的温度和烟雾浓度信息，并根据温度和烟雾浓度判断隧道内是否发生火灾，如发生火灾，并判断出火灾位置，然后控制悬挂式消防机器人行走至火灾位置处；当然，还包括无线通信模块以及远程监控中心，控制器通过无线通信模块与远程监控中心的服务器通信连接，用于将实时监测以及消防动作状态上传，让运维人员及时发现并处理消防事故，比如达到现场救援，比如更换薄膜盖等，其中，无线通信模块采用现有的移动通信模块，比如4G通信模块、5G通信模块，也可以采用ZigBee、UWB通信模块，而采用ZigBee和UWB通信，则需要搭建响应的中继平台，这些均属于现有技术，在此不加以赘述。
所述消防水管沿隧道的长度方向设置于隧道顶部，所述悬挂式消防机器人设置于消防水管并可沿消防水管行走，当悬挂式消防机器人行走至火灾位置处时，悬挂式消防机器人刺破消防水管并向火灾位置处喷水灭火，通过本发明，能够对隧道内的火灾状态进行实时监测，并且能够及时发现火灾所在位置并做出第一时间的灭火处理，从而在最佳灭火时间对火情进行遏制，避免火势扩散到其他地方而发展得更严重，为后续的灭火工作争取足够的时间，有效减小人员伤亡和财产损失，并且还能够对二次火灾做出快速反应。
本实施例中，所述监测单元包括温度传感器和烟雾传感器，所述监测单元为多组且按照设定的间距S进行布置，其中，间距S根据如下公式进行确定：
其中，a为常数，b为交通流量系数，L为隧道长度；
其中，S应满足S≤12m，当计算出的S大于12m时，则S取值为12m；通过上述方法，能够对监测单元进行合理布置，从而能够准确地对隧道内的火灾进行准确的监测，从而确保控制器能够准确地对悬挂式消防机器人进行准确控制，有效抑制火灾的继续发展，其中，交通流量系数b根据隧道设计的交通流量然后进行查表获取。
本实施例中，所述控制器按照如下方法判断隧道内是否发生火灾：
控制器将实时的温度T与温度阈值t进行比较且将实时的烟雾浓度F与烟雾浓度阈值f进行比较，当T＞t或者F＞f时，隧道内发生火灾，其中，温度阈值t和烟雾浓度阈值f通过如下公式进行确定：
其中，b为交通流量系数，通过上述方法，能够使控制器能够准确地判断出隧道内是否发生火灾，从而能够及时做出相应的控制指令，避免火灾持续发展，降低人员的生命安全隐患以及财产损失。
本实施例中，所述控制器根据如下方法确定火灾发生位置：
当隧道内只有一组监测单元输出的实时温度大于温度阈值或实时烟雾浓度大于烟雾浓度阈值时，则表明当前这组监测单元所在位置发生火灾；
当隧道内有x组监测单元输出的实时温度大于温度阈值或实时烟雾浓度大于烟雾浓度阈值时，则采用如下方法判断：
计算温度报警程度指标ti和烟雾报警程度指标fi：
计算隧道内监测单元i处的综合报警程度指标hi：hi＝ti+fi；
获取最大综合报警程度指标H：H＝max(h1,h2,…,hi,…,hx)；
最大综合报警程度指标H所对应的监测单元所在位置为火灾发生位置；
其中，i为第i个输出的实时温度大于温度阈值或实时烟雾浓度大于烟雾浓度阈值的监测单元，且1≤i≤x，通过上述方法，能够准确的确定出隧道内火灾发生的位置，从而便于控制器及时控制悬挂式机器人到达为火灾位置处并进行及时灭火。
本实施例中，所述悬挂机器人包括行走机构、刺破机构以及喷头装置；
所述行走机构设置于消防水管14并可沿消防水管14往复运动，所述喷头装置固定设置于行走机构且喷头装置位于消防水管下方，所述刺破机构固定设置喷头装置内且当行走机构运动至消防水管的刺破处并对消防水管刺破；其中，在消防水管上设置有多个出水口15，出水口15的间距同样为S，也就是说，每一个监测单元设置于出水口处，出水口可拆卸式设置有可刺破式薄膜盖16，可刺破式薄膜盖16与出水口螺纹连接，从而方便薄膜刺破薄膜盖并使消防水管中的水流出来，而可刺破式薄膜盖采用螺纹连接的方式，则方便对刺破的薄膜盖进行更换。
本实施例中，所述喷头装置包括密封筒2和旋转喷头9，所述旋转喷头固定设置于密封筒的下端且与密封筒的下端密封连通，所述密封筒的上端固定设置于行走机构并且正对于消防水管，其中，密封筒的直径大于出水口的开口尺寸，从而能够使得水流能够全部进入到密封筒内，然后通过旋转喷头进行喷射灭火，其中，旋转喷头为现有技术，为了保证水流能够全部进入密封筒内，密封筒的上端接近于水管，但是与水管接触，这是由于出水口会具有突出部分，从而防止出水口挡住整个行走机构行走，这里的密封筒并不是完全意义的密封，其实就是一个管，只是防止水流向四周溅洒而不进入到旋转喷头。
本实施例中，所述刺破机构包括伸缩杆7、锥刺10以及伸缩电机8，所述伸缩电机固定设置于密封筒内，所述伸缩杆的下端与伸缩电机的动力输出端连接，所述伸缩杆的上端与锤子同轴固定连接，所述锥刺迎向消防水管，其中，伸缩杆与伸缩电机之间采用联轴器等现有方式进行连接从而使得伸缩电机驱动锥刺向上运动刺破薄膜盖或者驱动锥刺向下运动，从而使得锥刺原理消防水管而不阻碍整个消防机器人动作，其中，伸缩电机的控制端与控制器连接，接收控制器发送控制命令而动作。
本实施例中，所述行走机构包括支撑架11、动力轮(1,13)、动力电机(3,12)、张紧轮4以及张紧伸缩杆5，所述动力电机固定设置于支撑架，所述动力电机与动力轮传动连接，所述动力轮的轮面与消防水管外表面贴合，所述张紧伸缩杆竖直设置，所述张紧伸缩杆的下端与支撑架固定连接，张紧轮可转动设置于张紧伸缩杆的上端且张紧轮的轮面与消防水管外表面贴合，所述张紧伸缩杆外套有张紧弹簧6，其中，为了方便对整个机器人进行定位，如图1所示：动力轮、张紧轮均为两个并环绕于消防水管，其中，两个动力轮位于消防水管靠上的外表面，而张紧轮位于消防水管靠下的下表面，这里的靠上和靠下，均是以通过消防水管的轴线的水平面为参考，其中，动力电机的控制端与控制器连接，用于接收控制器的控制命令而动作；为了保证整个消防机器人能够准确运动到出水口处并刺破薄膜盖，在支撑架上和消防水管的出水口处设置有位置检测模块，其中，位置检测模块可以采用光电开关、红外收发器等，当位置检测模块具有信号输出时，则表明当前消防机器人运动到了出水口的位置，其中，位置检测模块的信号输出端与控制器的输入端连接，比如采用光电开关，光发射器设置于出水口处，光接收器设置于支撑架或者密封筒的外表面，当光接收器具有信号输出时，则表明此时刺破机构正对出水口。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种隧道智能辅助消防系统，其特征在于：包括控制器、用于监测隧道内是否发生火灾的监测单元、悬挂式消防机器人以及消防水管；
所述监测单元，用于监测隧道内的温度和烟雾浓度信息并将监测到的信息发送至控制器；
所述控制器，用于接收监测单元输出实时的温度和烟雾浓度信息，并根据温度和烟雾浓度判断隧道内是否发生火灾，如发生火灾，并判断出火灾位置，然后控制悬挂式消防机器人行走至火灾位置处；
所述消防水管沿隧道的长度方向设置于隧道顶部，所述悬挂式消防机器人设置于消防水管并可沿消防水管行走，当悬挂式消防机器人行走至火灾位置处时，悬挂式消防机器人刺破消防水管并向火灾位置处喷水灭火。
2.根据权利要求1所述隧道智能辅助消防系统，其特征在于：所述监测单元包括温度传感器和烟雾传感器，所述监测单元为多组且按照设定的间距S进行布置，其中，间距S根据如下公式进行确定：
其中，a为常数，b为交通流量系数，L为隧道长度；
其中，S应满足S≤12m，当计算出的S大于12m时，则S取值为12m。
3.根据权利要求1或2所述隧道智能辅助消防系统，其特征在于：所述控制器按照如下方法判断隧道内是否发生火灾：
控制器将实时的温度T与温度阈值t进行比较且将实时的烟雾浓度F与烟雾浓度阈值f进行比较，当T＞t或者F＞f时，隧道内发生火灾，其中，温度阈值t和烟雾浓度阈值f通过如下公式进行确定：
其中，b为交通流量系数。
4.根据权利要求3所述隧道智能辅助消防系统，其特征在于：所述控制器根据如下方法确定火灾发生位置：
当隧道内只有一组监测单元输出的实时温度大于温度阈值或实时烟雾浓度大于烟雾浓度阈值时，则表明当前这组监测单元所在位置发生火灾；
当隧道内有x组监测单元输出的实时温度大于温度阈值或实时烟雾浓度大于烟雾浓度阈值时，则采用如下方法判断：
计算温度报警程度指标ti和烟雾报警程度指标fi：
计算隧道内监测单元i处的综合报警程度指标hi：hi＝ti+fi；
获取最大综合报警程度指标H：H＝max(h1,h2,…,hi,…,hx)；
最大综合报警程度指标H所对应的监测单元所在位置为火灾发生位置；
其中，i为第i个输出的实时温度大于温度阈值或实时烟雾浓度大于烟雾浓度阈值的监测单元，且1≤i≤x。
5.根据权利要求1所述隧道智能辅助消防系统，其特征在于：所述悬挂机器人包括行走机构、刺破机构以及喷头装置；
所述行走机构设置于消防水管并可沿消防水管往复运动，所述喷头装置固定设置于行走机构且喷头装置位于消防水管下方，所述刺破机构固定设置喷头装置内且当行走机构运动至消防水管的刺破处并对消防水管刺破。
6.根据权利要求5所述隧道智能辅助消防系统，其特征在于：所述喷头装置包括密封筒和旋转喷头，所述旋转喷头固定设置于密封筒的下端且与密封筒的下端密封连通，所述密封筒的上端固定设置于行走机构并且正对于消防水管。
7.根据权利要求6所述隧道智能辅助消防系统，其特征在于：所述刺破机构包括伸缩杆、锥刺以及伸缩电机，所述伸缩电机固定设置于密封筒内，所述伸缩杆的下端与伸缩电机的动力输出端连接，所述伸缩杆的上端与锤子同轴固定连接，所述锥刺迎向消防水管。
8.根据权利要求5所述隧道智能辅助消防系统，其特征在于：所述行走机构包括支撑架、动力轮、动力电机、张紧轮以及张紧伸缩杆，所述动力电机固定设置于支撑架，所述动力电机与动力轮传动连接，所述动力轮的轮面与消防水管外表面贴合，所述张紧伸缩杆竖直设置，所述张紧伸缩杆的下端与支撑架固定连接，张紧轮可转动设置于张紧伸缩杆的上端且张紧轮的轮面与消防水管外表面贴合，所述张紧伸缩杆外套有张紧弹簧。
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