CN112076413A - 一种智能化无人船灭火系统及灭火方法 - Google Patents

一种智能化无人船灭火系统及灭火方法 Download PDF

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Abstract

一种智能化无人船灭火系统及灭火方法，通过设置在每个甲板层的每个分区的火灾探测设备发现火灾，利用主控制器智能控制电磁阀、压力调节装置和甲板层控制器将二氧化碳存储设备中的二氧化碳气体通过输送管路释放到起火分区进行灭火，利用压力表、温度表和二氧化碳浓度传感器实时监测二氧化碳气体的状态。本发明以二氧化碳为灭火剂、结构简单、灭火效果好、可靠性高、智能化高、便于监督监控，解决了现有船舶防灭火工艺中存在的结构复杂、灭火效果有限、可靠性低、易受外界影响的问题。

Description

一种智能化无人船灭火系统及灭火方法
技术领域
本发明涉及一种智能化无人船灭火系统及灭火方法。
背景技术
众所周知，船舶是重要的水上交通工具，起着客运、货运等重要作用，在新型经济体和经济全球化的时代背景下，船舶航运的低成本贸易特点尤为突出，海上国际贸易中有90％的总运输量是通过船舶完成的。不仅在民用和商用上有着不可替代的地位，在军事上也发挥着重要作用。总之，无论是从军事、经济还是国家战略发展角度，船舶都能提供巨大的助力，保障船舶的安全更是发展的重中之重。
船舶火灾是船舶安全的主要威胁之一，根据相关统计数据，每年都有不少船舶火灾事故发生，我国年均船舶火灾事故近30起，造成了大量的经济损失，甚至人员伤亡。船舶火灾在总体船舶事故中的占比不大，但其造成的损失却是不容忽视的，因此为了保证船舶的安全，减小损失，有必要针对船舶火灾采取相应的保护措施。
为了减小船舶火灾的损失，许多船舶防灭火技术应运而生。一种手机控制船舶灭火的装置(CN201710916480.X)，该专利技术由手机、控制器、烟雾火灾报警器、第一电泵、第二电泵、柴油发电机、消防喷淋系统组成，当船上有火灾发生时，烟雾火灾报警器向手机发送警报短信，用户可以通过手机向控制器发送短信，发电抽水到船上并通过消防喷淋系统灭火，保障了船舶无人值守时的消防安全。该项专利技术使得自无人值守时也能有一定的消防防灭火能力，但也存在缺陷：通过手机短信提醒火灾警报，很容易被使用者忽略，可靠性低，且通过短信控制控制器的操作也比较复杂，操作不便，不能全面洞察火情，影响灭火效率发，不如直接设置为自动灭火，手机警报通知使用者。一种船舶灭火装置(CN20182131161.9)，该专利包括烟雾传感器、控制器、抽水泵、水管、发电机组和若干喷头，该专利能够自动感应船舶的失火情况，自动抽取海水灭火，并且通过发电机组进行发电，保持电能的供应，还可以设置蓄电池组，在发电机组进行发电时还能将多余的电能存储起来，提高能源的利用。该专利技术具有自动灭火并存储多余电力的优点，但也存在一定缺陷：自动抽取海水虽然解决了水源问题，但同时也会收到外界水流的影响，影响水泵抽水，进而影响灭火，且设备较多，结构复杂。此外，也有少量船舶采用二氧化碳进行灭火，二氧化碳灭火效率高，见效快，对设备等损害小，大气污染小，但其缺点在于会产生大量的碳排放，且释放二氧化碳前要先确认人员已全部撤离，因此可能会耽误最佳灭火时间，导致火灾蔓延。
随着科技以及航海业的发展，更为先进的智能无人船现已问世，且已成为重要的研究方向，对于这种无人船的火灾安全，也需要相应的防灭火技术及措施。目前虽然有不少用于船舶火灾的防灭火措施，也起到了一定作用，但同时也存在一些缺陷，且现有的船舶防灭火技术主要是针对有人船只，缺少无人船的防灭火技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以二氧化碳为灭火剂、结构简单、灭火效果好、可靠性高、智能化高、便于监督监控、用于智能化无人船的智能化无人船灭火系统及灭火方法，解决现有船舶防灭火工艺中存在的结构复杂、灭火效果有限、可靠性低、易受外界影响的问题。
为了达到上述目的，本发明提供一种智能化无人船灭火系统，包含：
二氧化碳存储设备，其位于开敞甲板的存储舱室内，用于存储灭火用的二氧化碳气体；
输送管路，其包含管路连接的主输送管路和甲板层输送管路，所述甲板层输送管路敷设在各个甲板层上，且所述甲板层输送管路包含多个分区输送管，所述主输送管路通过管路连接二氧化碳存储设备，所述分区输送管的出口敷设至各个分区；
压力调节装置，其设置在主输送管路上，用于调节输送管路中的二氧化碳气体的压力；
流量控制阀，其设置在主输送管路上，用于调节输送管路中的二氧化碳气体的流量；
多个火灾探测设备，其分别设置在每个甲板层的每个分区，用于进行火灾探测；
控制设备，其包含设置在船舶控制室内的主控制器，以及分别设置在每个甲板层输送管路上的甲板层控制器，所述主控制器通过信号线连接所述甲板层控制器、火灾探测设备、二氧化碳存储设备、压力调节装置和流量控制阀，所述控制设备用于控制整个智能化无人船灭火系统进行灭火操作。
所述主输送管路和所述分区输送管采用高压不锈钢。
所述二氧化碳存储设备的外壳设有保温层。
所述二氧化碳存储设备上安装有第一压力表和第一温度表，所述二氧化碳存储设备的出口设置有第一电磁阀，所述二氧化碳存储设备底部安装有二氧化碳浓度传感器，所述第一压力表、第一温度表、第一电磁阀和二氧化碳浓度传感器均通过信号线与主控制器相连。
所述主输送管路的入口端安装有流量控制阀、第二压力表、第二温度表，所述主输送管路连接甲板层输送管路的出口端安装有第二电磁阀、第三压力表、第三温度表，所述第二压力表、第二温度表、第二电磁阀、第三压力表和第三温度表均通过信号线与主控制器相连。
所述二氧化碳存储设备通过第一高压软管与所述压力调节装置相连；所述主输送管路的入口通过第二高压软管连接所述压力调节装置；所述主输送管路连接至各个甲板层输送管路，且所述主输送管路的出口通过第三高压软管连接所述甲板层控制器；所述分区输送管的入口通过第四高压软管连接所述甲板层控制器。
本发明还提供一种智能化无人船灭火方法，通过设置在每个甲板层的每个分区的火灾探测设备发现火灾，利用主控制器智能控制电磁阀、压力调节装置和甲板层控制器将二氧化碳存储设备中的二氧化碳气体通过输送管路释放到起火分区进行灭火，利用压力表、温度表和二氧化碳浓度传感器实时监测二氧化碳气体的状态。
预先进行输送管路密封性检查：通过主控制器打开二氧化碳存储设备出口处的第一电磁阀和流量控制阀，使得二氧化碳充满主输送管路，保压5～ 20min，通过第二压力表和第三压力表将压力数据传输至主控制器，进而观察压力变化，根据压力的变化判断系统的密封性，如果发现漏气立即查找并更换部件或者重新连接，然后再检查密封性，直至确认密封性无误后系统方可投入灭火使用。
预先进行二氧化碳存储密封性检查：通过二氧化碳浓度传感器、第一压力表和第一温度表将检测到的二氧化碳信号传输至主控制器，主控制器由此判断二氧化碳的存储状态，及时发现泄露。
所述灭火方法的具体步骤包含：初始状态下，第一电磁阀、第二电磁阀、流量控制阀均处于关闭状态，当船舶的某个分区发生火灾后，该分区的火灾探测设备探测到火灾的发生，并将火灾信号传输至主控制器，在主控制器的控制下，第一电磁阀以及起火分区对应的甲板层输送管路上的第二电磁阀打开，二氧化碳通过第一高压软管进入压力调节装置，主控制器控制压力调节装置将二氧化碳调节至灭火所需压力，然后通过第二高压软管进入主输送管路，主控制器调整流量控制阀，以调整二氧化碳的流量输出，通过第二压力表、第三压力表、第二温度表和第三温度表反馈至主控制器的信息实时监督二氧化碳状态，二氧化碳通过对应的第三高压软管进入到相应的甲板层控制器，主控制器控制甲板层控制器再次调整二氧化碳的压力，并选择相应的分区输送管，二氧化碳通过相应的分区输送管到达起火分区进行灭火，当灭火后，主控制器控制关闭第一电磁阀，通过第二压力表和第三压力表观察主输送管路内的二氧化碳气体压力，待其恢复正常后，关闭第二电磁阀和流量控制阀。
本发明具有以下优点：
1、采用二氧化碳进行智能无人船火灾的灭火，无需考虑人员疏散，发现火灾可直接喷放二氧化碳进行灭火，反应快，效率高，灭火效果好。
2、灭火用的二氧化碳存放在开敞甲板的舱室内，意外泄漏后便于排出，且能够实时监督二氧化碳存储状态，及时发现泄露。
3、智能化高，二氧化碳准确输送至起火分区，同时可监控输送过程中的二氧化碳状态，通过控制器智能控制，更加可靠，且能够全自动灭火，效率更高。
4、结构简单，没有复杂的设备，且不受外界影响，可靠度高。
附图说明
图1是本发明提供的智能化无人船灭火系统的示意图。
具体实施方式
以下根据图1具体说明本发明的较佳实施例。
如图1所示，本发明提供一种智能化无人船灭火系统，其布置在智能化无人船上，具体包含：
二氧化碳存储设备2，其位于开敞甲板的存储舱室内，用于存储灭火用的二氧化碳气体；
输送管路，其包含管路连接的主输送管路5和甲板层输送管路，所述甲板层输送管路敷设在各个甲板层上，且所述甲板层输送管路进一步包含多个分区输送管18，所述主输送管路5管路连接二氧化碳存储设备2，所述分区输送管18的出口敷设至各个分区；所述主输送管路5和所述分区输送管18 采用高压不锈钢。
压力调节装置3，其设置在主输送管路5上，用于调节输送管路中的二氧化碳气体的压力；
流量控制阀4，其设置在主输送管路5上，用于调节输送管路中的二氧化碳气体的流量；
多个火灾探测设备19，其分别设置在每个甲板层的每个分区，用于进行火灾探测；
控制设备，其包含设置在船舶控制室内的主控制器1，以及分别设置在每个甲板层输送管路上的甲板层控制器6，所述主控制器1通过信号线连接所述甲板层控制器6、火灾探测设备19、二氧化碳存储设备2、压力调节装置3和流量控制阀4，所述控制设备用于控制整个智能化无人船灭火系统进行灭火操作。
进一步，所述二氧化碳存储设备2的外壳设有保温层。所述二氧化碳存储设备2上安装有第一压力表8和第一温度表11，所述二氧化碳存储设备2 的出口设置有第一电磁阀20，所述二氧化碳存储设备2底部安装有二氧化碳浓度传感器7，所述二氧化碳存储设备2通过第一高压软管14与所述压力调节装置3相连。所述第一压力表8、第一温度表11、第一电磁阀20和二氧化碳浓度传感器7均通过信号线与主控制器1相连。
所述主输送管路5的入口通过第二高压软管15连接所述压力调节装置3，所述主输送管路5连接至各个甲板层输送管路，且所述主输送管路5的出口通过第三高压软管16连接所述甲板层控制器6，所述主输送管路5的入口端安装有流量控制阀4、第二压力表9、第二温度表12，所述主输送管路5连接甲板层输送管路的出口端安装有第二电磁阀21、第三压力表10、第三温度表13。所述第二压力表9、第二温度表12、第二电磁阀21、第三压力表10 和第三温度表13均通过信号线与主控制器1相连。
所述分区输送管18为联通各个分区与甲板层控制器6的管路，所述分区输送管18的入口通过第四高压软管17连接所述甲板层控制器6。
所述压力调节装置3、流量控制阀4、甲板层控制器6、第一电磁阀20 和第二电磁阀21均由控制器1远程自动控制。
本发明通过火灾探测设备发现火灾，利用主控制器智能控制电磁阀、压力调节装置、甲板层控制器将二氧化碳存储设备中的二氧化碳释放到起火分区进行灭火，利用压力表、温度表、二氧化碳浓度传感器监测二氧化碳的状态。
本发明提供的一种智能化无人船灭火方法，包含以下步骤：
步骤S1、准备工作：安装连接各个设备，并关闭流量控制阀4、第一电磁阀20和第二电磁阀21；
步骤S2、输送管路密封性检查：通过主控制器1打开二氧化碳存储设备 2出口处的第一电磁阀20和流量控制阀4，使得二氧化碳充满主输送管路5，保压5～20min，通过第二压力表9和第三压力表10将压力数据传输至主控制器1，进而观察压力变化，根据压力的变化判断系统的密封性，压力下降率不超过10％为密封性良好，如果发现漏气立即查找并更换部件或者重新连接，然后再检查密封性，直至确认密封性无误后系统方可投入灭火使用；
步骤S3、二氧化碳存储密封性检查：通过二氧化碳浓度传感器7、第一压力表8和第一温度表11将检测到的二氧化碳信号传输至主控制器1，主控制器1由此判断二氧化碳的存储状态，及时发现泄露；
步骤S4、监测并灭火：初始状态下，第一电磁阀20、第二电磁阀21、流量控制阀4均处于关闭状态，当船舶的某个分区发生火灾后，该分区的火灾探测设备19探测到火灾的发生，并将火灾信号传输至主控制器1，在主控制器1的控制下，第一电磁阀20以及起火分区对应的甲板层输送管路上的第二电磁阀21打开，二氧化碳通过第一高压软管14进入压力调节装置3，主控制器1控制压力调节装置3将二氧化碳调节至灭火所需压力，然后通过第二高压软管15进入主输送管路5，主控制器1根据起火分区的灭火设计调整流量控制阀4，使得二氧化碳以一定的流量输出，通过第二压力表9、第三压力表10、第二温度表12和第三温度表13反馈至主控制器1的信息实时监督二氧化碳状态，二氧化碳通过对应的第三高压软管16进入到相应的甲板层控制器6，主控制器1根据起火分区的灭火需要，控制甲板层控制器6再次调整二氧化碳的压力，并选择相应的分区输送管18，二氧化碳通过相应的分区输送管18到达起火分区进行灭火，当二氧化碳输出达到起火分区的灭火设计要求后，主控制器1控制关闭第一电磁阀20，通过第二压力表9和第三压力表10观察主输送管路5内的二氧化碳气体压力，待其恢复正常气压后，关闭第二电磁阀21和流量控制阀4。
所述密封性检查和灭火使用中，压力调节装置3、甲板层控制器6、流量控制阀4以及第一电磁阀20和第二电磁阀21都是由主控制器1远程自动控制。
本发明具有以下优点：
1、采用二氧化碳进行智能无人船火灾的灭火，无需考虑人员疏散，发现火灾可直接喷放二氧化碳进行灭火，反应快，效率高，灭火效果好。
2、灭火用的二氧化碳存放在开敞甲板的舱室内，意外泄漏后便于排出，且能够实时监督二氧化碳存储状态，及时发现泄露。
3、智能化高，二氧化碳准确输送至起火分区，同时可监控输送过程中的二氧化碳状态，通过控制器智能控制，更加可靠，且能够全自动灭火，效率更高。
4、结构简单，没有复杂的设备，且不受外界影响，可靠度高。
需要说明的是，在本发明的实施例中，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，仅是为了便于描述实施例，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。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种智能化无人船灭火系统，其特征在于，包含：
二氧化碳存储设备，其位于开敞甲板的存储舱室内，用于存储灭火用的二氧化碳气体；
输送管路，其包含管路连接的主输送管路和甲板层输送管路，所述甲板层输送管路敷设在各个甲板层上，且所述甲板层输送管路包含多个分区输送管，所述主输送管路通过管路连接二氧化碳存储设备，所述分区输送管的出口敷设至各个分区；
压力调节装置，其设置在主输送管路上，用于调节输送管路中的二氧化碳气体的压力；
流量控制阀，其设置在主输送管路上，用于调节输送管路中的二氧化碳气体的流量；
多个火灾探测设备，其分别设置在每个甲板层的每个分区，用于进行火灾探测；
控制设备，其包含设置在船舶控制室内的主控制器，以及分别设置在每个甲板层输送管路上的甲板层控制器，所述主控制器通过信号线连接所述甲板层控制器、火灾探测设备、二氧化碳存储设备、压力调节装置和流量控制阀，所述控制设备用于控制整个智能化无人船灭火系统进行灭火操作。
2.如权利要求1所述的智能化无人船灭火系统，其特征在于，所述主输送管路和所述分区输送管采用高压不锈钢。
3.如权利要求1所述的智能化无人船灭火系统，其特征在于，所述二氧化碳存储设备的外壳设有保温层。
4.如权利要求1所述的智能化无人船灭火系统，其特征在于，所述二氧化碳存储设备上安装有第一压力表和第一温度表，所述二氧化碳存储设备的出口设置有第一电磁阀，所述二氧化碳存储设备底部安装有二氧化碳浓度传感器，所述第一压力表、第一温度表、第一电磁阀和二氧化碳浓度传感器均通过信号线与主控制器相连。
5.如权利要求1所述的智能化无人船灭火系统，其特征在于，所述主输送管路的入口端安装有流量控制阀、第二压力表、第二温度表，所述主输送管路连接甲板层输送管路的出口端安装有第二电磁阀、第三压力表、第三温度表，所述第二压力表、第二温度表、第二电磁阀、第三压力表和第三温度表均通过信号线与主控制器相连。
6.如权利要求1所述的智能化无人船灭火系统，其特征在于，所述二氧化碳存储设备通过第一高压软管与所述压力调节装置相连；所述主输送管路的入口通过第二高压软管连接所述压力调节装置；所述主输送管路连接至各个甲板层输送管路，且所述主输送管路的出口通过第三高压软管连接所述甲板层控制器；所述分区输送管的入口通过第四高压软管连接所述甲板层控制器。
7.一种利用如权利要求1-6中任意一项所述的智能化无人船灭火系统进行的智能化无人船灭火方法，其特征在于，通过设置在每个甲板层的每个分区的火灾探测设备发现火灾，利用主控制器智能控制电磁阀、压力调节装置和甲板层控制器将二氧化碳存储设备中的二氧化碳气体通过输送管路释放到起火分区进行灭火，利用压力表、温度表和二氧化碳浓度传感器实时监测二氧化碳气体的状态。
8.如权利要求7所述的智能化无人船灭火方法，其特征在于，预先进行输送管路密封性检查：通过主控制器打开二氧化碳存储设备出口处的第一电磁阀和流量控制阀，使得二氧化碳充满主输送管路，保压5～20min，通过第二压力表和第三压力表将压力数据传输至主控制器，进而观察压力变化，根据压力的变化判断系统的密封性，如果发现漏气立即查找并更换部件或者重新连接，然后再检查密封性，直至确认密封性无误后系统方可投入灭火使用。
9.如权利要求7所述的智能化无人船灭火方法，其特征在于，预先进行二氧化碳存储密封性检查：通过二氧化碳浓度传感器、第一压力表和第一温度表将检测到的二氧化碳信号传输至主控制器，主控制器由此判断二氧化碳的存储状态，及时发现泄露。
10.如权利要求7所述的智能化无人船灭火方法，其特征在于，所述灭火方法的具体步骤包含：初始状态下，第一电磁阀、第二电磁阀、流量控制阀均处于关闭状态，当船舶的某个分区发生火灾后，该分区的火灾探测设备探测到火灾的发生，并将火灾信号传输至主控制器，在主控制器的控制下，第一电磁阀以及起火分区对应的甲板层输送管路上的第二电磁阀打开，二氧化碳通过第一高压软管进入压力调节装置，主控制器控制压力调节装置将二氧化碳调节至灭火所需压力，然后通过第二高压软管进入主输送管路，主控制器调整流量控制阀，以调整二氧化碳的流量输出，通过第二压力表、第三压力表、第二温度表和第三温度表反馈至主控制器的信息实时监督二氧化碳状态，二氧化碳通过对应的第三高压软管进入到相应的甲板层控制器，主控制器控制甲板层控制器再次调整二氧化碳的压力，并选择相应的分区输送管，二氧化碳通过相应的分区输送管到达起火分区进行灭火，当灭火后，主控制器控制关闭第一电磁阀，通过第二压力表和第三压力表观察主输送管路内的二氧化碳气体压力，待其恢复正常后，关闭第二电磁阀和流量控制阀。
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