CN110533976A - 用于模拟高层住宅火灾的智能消防模拟训练系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于模拟典型高层住宅火灾的智能消防模拟训练系统和方法，根据设定的火灾种类以及火灾现象，启动点火装置并开启供气支路上的电磁阀和调节阀，使指定的模拟道具内的燃烧装置燃烧；实时监测液位计反馈的水量；当水量达到阈值时，改变燃烧装置的供气流量以及燃烧时间，模拟灭火训练时的火焰变化情况。本发明根据典型的高层住宅场景进行房间设计，在屋内放置不锈钢材质的道具，按照实际的典型住宅场景进行道具布置，达到模拟真实高层住宅场景的目的，以此为基础提供给消防训练人员逼真的训练环境。

Description

用于模拟高层住宅火灾的智能消防模拟训练系统和方法

技术领域

本发明属于消防模拟训练技术领域，特别是涉及一种用于模拟典型高层住宅火灾的智能化消防模拟训练系统。

背景技术

消防模拟训练已成为国内消防部队提高实战能力最有效的一种训练模式，它能够模拟真实的火灾场景，针对性强。而高层住宅火灾作为典型火灾的一种，火势蔓延快、扑救难度大，已成为消防部队需要面对的顽疾之一，有针对性的模拟高层住宅的火灾场景，使消防训练人员真实感受高层住宅内发生的不同种类的火灾以及复杂的火灾过程对消防训练意义重大。

目前国内的真火模拟训练系统一部分能够完成真火的模拟，但其模拟出的火灾过程变化少，使得训练内容单一，而且系统的自动化程度低，参训人员的安全得不到保障。

针对上述消防模拟训练系统的缺陷，设计一套智能化的高层住宅消防模拟训练系统，系统在逼真模拟真实高层住宅场景的基础上，能够智能模拟住宅内发生的不同种类的火灾，同时能够设定不同复杂程度的火灾过程，而通过系统内的安全系统能够确保训练人员的安全。

建立一套满足日常训练需要的上述系统，能够最大化的提升消防训练的效率，同时提高训练人员的实战能力，使消防员在面对真正的高层住宅火灾时能够从容应对。

发明内容

本发明目的是提供一种应用到消防模拟训练的高层住宅火灾智能燃烧系统，从而能够模拟典型的住宅火灾现场，提高消防训练人员在面对高层住宅火灾现场发生各种情况时的实战能力。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：用于模拟高层住宅火灾的智能消防模拟训练系统，包括：

燃烧装置，设置在模拟道具内部，通过供气系统输送来的燃气由点火装置点燃，用于模拟着火；

点火装置，设置在模拟道具内部，用于提供持续的电火花，点燃燃烧装置产生火焰；

液位检测装置，设于燃烧装置下方，用于检测液位检测装置内水位，并反馈信息至上位机；

上位机，用于根据设定的火灾种类以及火灾现象通过控制器控制点火装置点火、控制燃烧装置燃烧，并根据反馈信息改变输送至燃烧装置的燃气流量以及燃烧时间。

所述液位检测装置包括：

容器，上端开口，设于燃烧装置下方，用于存储灭火训练时打入燃烧装置的灭火训练射水；

液位计，设于容器内，控制器实时采集液位计的反馈信号。

模拟道具内设有一个燃烧装置和一个点火装置。

所述供气系统包括连接燃烧装置的供气支路，以及设于供气支路上的电磁阀和调节阀，所述电磁阀和调节阀与控制器连接。

用于模拟高层住宅火灾的智能消防模拟训练系统，还包括发烟装置，用于模拟火灾内的烟雾，与控制器连接。

用于模拟高层住宅火灾的智能消防模拟训练方法，根据设定的火灾种类以及火灾现象，启动点火装置并开启供气支路上的电磁阀和调节阀，使指定的模拟道具内的燃烧装置燃烧；实时监测液位计反馈的水量；当水量达到阈值时，改变燃烧装置的供气流量以及燃烧时间。

预先根据不同火灾种类以及火灾现象的组合，建立训练环境模型库；训练环境模型库内包含多种火灾种类以及火灾现象的组合、以及各组合对应的火灾过程执行模块；

当选择某火灾种类以及火灾现象的组合时，在训练环境模型库内自动匹配对应的火灾过程执行模块，通过该模块发送控制命令至指定的点火装置以及燃烧装置的供气支路上的电磁阀和调节阀。

所述火灾种类以及火灾现象包括：

火灾种类：根据道具所模拟的实物种类、模拟道具的位置以及道具的组合模拟不同的火灾种类；

火灾现象：根据需要指定某燃烧装置在不同时间阶段燃烧不同时间，并且在不同时间阶段使不同模拟道具的燃烧装置燃烧。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明根据典型的高层住宅场景进行房间设计，在屋内放置不锈钢材质的道具，按照实际的典型住宅场景进行道具布置，达到模拟真实高层住宅场景的目的，以此为基础提供给消防训练人员逼真的训练环境。

2.本发明在上述场景布置的前提下，可以针对训练需要在任意道具处设置火点，通过控制系统，场景可以自动模拟不同种类的火灾以及多种火灾过程，如A类火灾、C类火灾等，同时能够模拟火势增大减小、火势蔓延、火势复燃、火势轰燃等危险现象。

3.本发明提出了一种典型的高层住宅场景的消防模拟训练场景，场景能够在保障训练人员安全的情况下实现智能化燃烧，同时能够模拟多种类、复查程度可设定的火灾情况，解决了我国现有的消防模拟训练方式单一、智能化程度低、安全系数小等现象，使消防训练人员在感受与火对抗的同时锻炼多种火灾情况下的应变能力与处置能力。

附图说明

图1是本发明的高层住宅模拟训练场景的现场布置图以及系统组成；

图2是本发明供气系统的工作原理图；

图3是本发明的多种类多过程火灾的智能设定方法；

图4是本发明的系统的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图及实例对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，场景包括客厅、厨房、生活阳台和设备间四个房间，房间内设置各类型的模拟辅助道具，模拟真实的高层住宅。场景主要由供电系统、供气系统、喷淋系统、安全系统、模拟道具、点火装置、燃烧装置、发烟装置、液位检测装置组成。

场景逼真还原高层住宅的实际布置，厅内西侧墙壁处依次放置床头柜、双人床、沙发、茶几等道具；厅内东侧放置电视、电视柜等道具；东侧房间为厨房，厨房内设置橱柜、冰箱、灶台、锅具等道具；阳台处放置垃圾桶道具；设备间放置供电系统、供气系统的设备。

所述供电系统将电气信号和控制信号通过电缆经穿线管与场景内的电动设备连接。

所述供气系统包括管道以及设置于管道上的防爆电磁阀、电动调节阀，用来提供点火及燃烧所用的液化石油气，如图2所示，电磁阀用来控制通往点火装置与燃烧装置的液化石油气是否允许通过，电动调节阀用来控制通往燃烧装置的燃气流量的大小。

所述安全系统包括环境参数检测系统、排风系统、喷淋系统、急停按钮几部分，通过传感器对现场的可燃气体、环境温度进行实时检测，当出现可燃气体泄露或者环境温度过高时，系统自动停止训练过程，终止所有设备运转，同时开启排风机排风；喷淋系统设置在着火点上方，提供水喷淋作业，保护现场装置；当现场发生异常情况时，也可通过急停按钮停止训练。

所述模拟道具均按照实际物品大小设计，材质为不锈钢，可重复使用。

所述点火装置、燃烧装置放置在各个着火点处，点火装置用于提供持续的电火花，燃烧装置(本实施例燃烧装置为槽子结构，为不锈钢制作，槽子内配有不锈钢钢管，钢管上每隔10cm开直径为2mm孔，槽子内钢管与供气支路末端连接，配合点火装置完成燃烧)，设置在模拟道具内部，通过供气系统输送来的液化石油气配合点火装置产生火焰，以此来模拟着火的真实情况。着火点处的道具较其他道具材质厚度更厚，以达到耐火耐高温的目的。

所述发烟装置为舞台用发烟机，模拟火灾内的烟雾发生情况，烟雾浓度可以调节。

所述液位检测装置包括容器和液位计，液位计放置在开口向上且开放的长方体不锈钢容器内，该容器与燃烧装置通过管路连接(容器上方用管路连接到燃烧装置所在模拟道具的底部，训练时，水进入燃烧装置所在道具，通过管路流入容器内)，当训练开始，装置内水位达到预先设定好的值时，系统自动调节火点处火焰大小，与训练人员的灭火动作形成互动效果。

1.场景可模拟不同种类的火灾以及不同的火灾过程：

如图3所示，场景可模拟不同种类的火灾，厅内设置床火、沙发火等火灾，模拟因一些不良习惯造成的固体火灾，此为A类火灾的模拟；厨房内设置灶台火以及煤气罐道具，模拟因煤气泄漏产生的火灾，此为C类火灾的模拟；厅内设置电视火，模拟电视因机身温度过高或者电子元件本身问题造成的电视机火灾，此为E类火灾的模拟；厨房内设置油锅火，模拟烹饪器具内由于油温过高等原因引发的油锅火，此为F类火灾的模拟。训练人员可以根据训练需要自由选择训练某一种火灾或者几种火灾，提高消防训练人员面对不同种类火灾时的处置能力。

场景同样能够对不同的火灾过程进行模拟，利用现场燃烧装置以及道具的布置情况，模拟火势的蔓延、复燃、轰燃等火灾过程，使训练环境更加真实。

火灾蔓延现象的模拟包括电视火蔓延后引发的电视柜着火以及墙面着火；油锅火蔓延后引发的灶台着火；沙发着火后引发的床面着火或者茶几着火。

火势复燃现象主要模拟火势因缺氧而趋于熄灭状态，此时开门窗使空气进入室内而形成的复燃现象，在各处火点均可模拟。

火势轰燃现象主要模拟室内温度升高到某一数值时产生的室内所有可燃物全面燃烧或者单个火点突然的火势增大现象。

根据不同火灾种类以及火灾现象的组合，在系统的下位机中建立训练环境模型库，模型库内包含多种组合后的火灾过程的执行模块，组训人员可以在人机交互界面上根据训练需要选择所要训练的火灾种类以及火灾现象，实现火灾过程的智能设定，然后系统通过匹配下位机中的训练环境模型库内的执行模块，控制器根据执行模块向现场设备发出控制命令，从而完成整个火灾过程的模拟。同时，为了使火灾过程的设定更加开放，提供单个火点处火灾过程的自定义设定，组训人员在人机交互界面通过对此处火点的燃烧熄灭、燃烧时间、熄灭时间、火势大小的设定，完成单个火点的火灾过程模拟。系统通过设定完成不同火灾过程的模拟，使训练人员的训练内容丰富，提高消防训练效率。

2.系统的工作原理：

如图4所示，系统提供场景内需要模拟的火灾种类的选择以及火灾过程的设定，然后控制器根据设定控制各设备来完成火灾过程的模拟。模拟过程中，系统实时监测液位计内水量，通过水量反馈与燃烧时间进而完成与训练人员的灭火互动。在训练过程中，出现异常情况可点击急停按钮停止设备运转；同时，安全保障系统现场采集的数据实时反馈回控制器，控制器判断其是否符合安全标准，如不符合，控制器切断所有设备运行，开启排风机及喷淋系统，保障训练人员安全。

训练开始前，操作人员选择模拟的火灾种类，然后对火灾过程进行设定，以单个火点电视火为例，可以设定火势增大或者减小、火势的蔓延以及火势的复燃。t₁时刻着火点开始着火，此时控制器控制燃气通往着火点，着火点处形成小火，此时控制燃气流量变大，火势开始增大；t₂时刻火势开始蔓延，电视处火势蔓延到电视柜及墙面上，此时开启电视柜处的火点，完成蔓延的模拟；训练人员开始向着火处射水，当液位计检测到上述长方体容器内液位达到某一高度时，控制器会控制燃气流量大小使火势逐渐变小直至熄灭；t₃时刻，火势发生复燃，控制器再次给出控制信号控制燃气的供给以及流量大小，使着火点着火，完成复燃现象的模拟。

针对单个火点的火势轰燃现象，控制器控制燃气流量至最大来进行模拟；整个场景的轰燃现象，控制器控制所有着火点开始最大火势的燃烧来进行模拟。

3.本发明通过控制器对现场各设备的控制，可模拟四种类型、多现象的火灾过程，针对性强；通过调节燃气流量，模拟出的火势变化效果逼真；燃烧装置及道具均为不锈钢材质制作，可满足日常训练的需求，能够重复使用。

4.上述例子为单个火点电视火的模拟过程，方法同样适用于其它火点或者多个火点同时模拟，也可根据需要增加场景内火点设置或者重新布置场景内道具，使场景更为贴近实际。

Claims (8)

1.用于模拟高层住宅火灾的智能消防模拟训练系统，其特征在于，包括：

燃烧装置，设置在模拟道具内部，通过供气系统输送来的燃气由点火装置点燃，用于模拟着火；

点火装置，设置在模拟道具内部，用于提供持续的电火花，点燃燃烧装置产生火焰；

液位检测装置，设于燃烧装置下方，用于检测液位检测装置内水位，并反馈信息至上位机；

上位机，用于根据设定的火灾种类以及火灾现象通过控制器控制点火装置点火、控制燃烧装置燃烧，并根据反馈信息改变输送至燃烧装置的燃气流量以及燃烧时间。

2.根据权利要求1所述的用于模拟高层住宅火灾的智能消防模拟训练系统，其特征在于，所述液位检测装置包括：

容器，上端开口，设于燃烧装置下方，用于存储灭火训练时打入燃烧装置的灭火训练射水；

液位计，设于容器内，控制器实时采集液位计的反馈信号。

3.根据权利要求1所述的用于模拟高层住宅火灾的智能消防模拟训练系统，其特征在于，模拟道具内设有一个燃烧装置和一个点火装置。

4.根据权利要求1所述的用于模拟高层住宅火灾的智能消防模拟训练系统，其特征在于，所述供气系统包括连接燃烧装置的供气支路，以及设于供气支路上的电磁阀和调节阀，所述电磁阀和调节阀与控制器连接。

5.根据权利要求1所述的用于模拟高层住宅火灾的智能消防模拟训练系统，其特征在于，还包括发烟装置，用于模拟火灾内的烟雾，与控制器连接。

6.用于模拟高层住宅火灾的智能消防模拟训练方法，其特征在于：

根据设定的火灾种类以及火灾现象，启动点火装置并开启供气支路上的电磁阀和调节阀，使指定的模拟道具内的燃烧装置燃烧；实时监测液位计反馈的水量；当水量达到阈值时，改变燃烧装置的供气流量以及燃烧时间。

7.根据权利要求6所述的用于模拟高层住宅火灾的智能消防模拟训练方法，其特征在于，预先根据不同火灾种类以及火灾现象的组合，建立训练环境模型库；训练环境模型库内包含多种火灾种类以及火灾现象的组合、以及各组合对应的火灾过程执行模块；

当选择某火灾种类以及火灾现象的组合时，在训练环境模型库内自动匹配对应的火灾过程执行模块，通过该模块发送控制命令至指定的点火装置以及燃烧装置的供气支路上的电磁阀和调节阀。

8.根据权利要求6所述的用于模拟高层住宅火灾的智能消防模拟训练方法，其特征在于，所述火灾种类以及火灾现象包括：

火灾种类：根据道具所模拟的实物种类、模拟道具的位置以及道具的组合模拟不同的火灾种类；

火灾现象：根据需要指定某燃烧装置在不同时间阶段燃烧不同时间，并且在不同时间阶段使不同模拟道具的燃烧装置燃烧。