CN112274806A - 一种智能消防救援装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能消防救援装置及其控制方法，适用于家庭衣柜、厨柜、床、餐桌等家具，所述救援装置由隔热阻燃墙体围成腔体结构，包括中央控制系统、采集传输系统、救援处理系统和动力启动系统，所述救援处理系统包括温度控制单元、新风供给单元和污害排出单元，所述中央控制系统，用于获取所述采集传输系统采集的所述环境数据和所述运行数据，根据所述环境数据和所述运行数据控制所述动力分配单元提供动力分配和控制所述救援处理系统运行。本发明的救援装置可以隔离腔体外部的高温环境，并提供新鲜空气，排出有毒气体，为受灾民众建立起紧急救援的第一道屏障，从而为消防营救工作争取宝贵的黄金时间，提高受灾生存率。

Description

一种智能消防救援装置及其控制方法

技术领域

本申请涉及消防安全领域，更具体地，涉及一种智能消防救援装置及其控制方法。

背景技术

随着政府城镇化的布局，高层建筑突飞猛进式的出现。然而，高层建筑存在居民紧急撤离困难的隐患，一旦发生火灾等灾难事故，高层居民难以撤离灾难现场，又得不到外来救援，往往会造成大量人员伤亡。因此，高层居民的第一时间及时自助救援变得尤为重要，是消防救援工作顺利展开，提高受灾人员生存率的关键所在。

高层楼房一旦发生火灾，有毒烟气往往是造成人员伤亡的头号杀手，80％以上的火灾死亡人员因之身亡。因此实施火灾自助救援时，采取相应措施避免有毒烟气对火灾现场待救人员的侵害，具有十分重要的意义。

为了防止以上情况的发生，除了贯彻实行有关消防政策、执行安全生产规则、提高民众的日常消防意识和自我救护常识外，还应预备消防救援设施，最大程度地减免由于火灾事故所造成的人员伤亡以及财产损失。然而现有的消防救援设施，主要为消防水枪，灭火器，水喷雾自动灭火系统等灭火设备，无法有效针对有害烟气进行防护。即使高楼装有防烟及排烟设施，但其救护效果也无法满足火灾安全需求。受灾人员依靠现有消防救援设施难以保障自身安全，使得消防救援时间更为紧迫，影响受灾人员生存率。

因此，如何在火灾现场为受灾民众建立起紧急救援的第一道屏障，从而为消防营救工作争取宝贵的黄金时间是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

由于现有技术中的消防救援设施存在难以保障高层建筑中的受灾人员的自身安全的技术问题，本发明提供了一种智能消防救援装置，适用于家庭衣柜、厨柜、床、餐桌等家具，所述救援装置由隔热阻燃墙体围成腔体结构，包括：

中央控制系统、采集传输系统、动力启动系统和救援处理系统；

所述采集传输系统包括环境数据采集单元和运行数据采集单元，所述环境数据采集单元用于采集表示环境状态的环境数据，所述运行数据采集单元用于采集表示所述救援装置运行状态的运行数据；

所述动力启动系统包括电源和动力分配单元，所述电源用于提供动力，所述动力分配单元用于根据所述中央控制系统的控制指令提供动力分配；

所述救援处理系统包括温度控制单元、新风供给单元和污害排出单元，所述温度控制单元用于控制所述腔体内的温度，所述新风供给单元用于采集新鲜空气，所述污害排出单元用于控制所述腔体内的毒害气体含量；

所述中央控制系统，用于获取所述采集传输系统采集的所述环境数据和所述运行数据，根据所述环境数据和所述运行数据发出所述控制指令,根据所述控制指令控制所述动力分配单元提供动力分配和控制所述救援处理系统运行。

优选的，所述隔热阻燃墙体的材质采用阻燃防火材料和隔热材料，所述隔热阻燃墙体的结构采用多层结构，所述隔热阻燃墙体中设置有静止的惰性气体层。

优选的，所述环境数据采集单元包括温度传感器、空气质量传感器和高度仪，所述采集传输系统还包括：

通讯传输单元，用于提供信息通讯；

信号显示单元，用于实时显示所述救援装置的运行状态和通讯信息。

优选的，所述新风供给单元包括抽气机、采气管和布风板，所述采气管一端装有所述高度仪，另一端与所述抽气机相连。

优选的，所述污害排出单元包括排气装置和吸附装置。

优选的，所述救援装置与日常家具组合安装。

相应的，本发明还提供了一种智能消防救援装置的控制方法，应用于上述的救援装置中，其特征在于，所述方法包括：

获取所述采集传输系统采集的所述环境数据和所述运行数据；

根据所述环境数据和所述运行数据发出控制指令；

根据所述控制指令控制所述动力分配单元提供动力分配和控制所述救援处理系统运行

优选的，根据所述环境数据和所述运行数据发出控制指令，具体为：

根据所述环境数据和所述运行数据基于神经网络模型得到控制指令，所述控制指令包括分配参数和控制参数；

其中，所述分配参数用于控制所述动力分配单元提供动力分配，所述控制参数用于控制所述救援处理系统进行运行。

优选的，根据所述环境数据和所述运行数据基于神经网络模型得到控制指令，具体为：

判断所述环境数据是否超出预设的安全阈值；

若否，根据所述环境数据和所述运行数据基于所述神经网络模型得到控制指令；

若是，根据超出的所述安全阈值和所述运行数据基于所述神经网络模型得到控制指令，同时发出安全警报。

优选的，所述环境数据包括所述腔体内的空气质量、所述腔体内的温度和空气采集高度。

本发明提供了一种智能消防救援装置及其控制方法，所述救援装置由隔热阻燃墙体围成腔体结构，包括中央控制系统、采集传输系统、救援处理系统和动力启动系统，所述隔热阻燃墙体围成腔体，用于隔离所述腔体外的高温环境；所述救援处理系统包括温度控制单元、新风供给单元和污害排出单元，所述中央控制系统，用于获取所述采集传输系统采集的所述环境数据和所述运行数据，根据所述环境数据和所述运行数据控制所述动力分配单元提供动力分配和控制所述救援处理系统运行。本发明的救援装置可以隔离腔体外部的高温环境，并提供新鲜空气，排出有毒气体，为受灾民众建立起紧急救援的第一道屏障，从而为消防营救工作争取宝贵的黄金时间，提高受灾生存率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是示出本发明实施例提出的一种智能消防救援装置的结构示意图；

图2是示出本发明实施例提出的一种智能消防救援装置的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

由于现有技术中的消防救援设施存在难以保障高层建筑中的受灾人员的自身安全的技术问题，如图1所示为本申请实施例提出的一种智能消防救援装置的结构示意图，所述救援装置由隔热阻燃墙体围成腔体结构，包括：

中央控制系统101、采集传输系统110、动力启动系统120和救援处理系统130；

所述采集传输系统110包括环境数据采集单元111和运行数据采集单元112，所述环境数据采集单元111用于采集表示环境状态的环境数据，所述运行数据采集单元112用于采集表示所述救援装置运行状态的运行数据；

所述动力启动系统120包括电源121和动力分配单元122，所述电源121用于提供动力，所述动力分配单元122用于根据所述中央控制系统101的控制指令提供动力分配；

所述救援处理系统130包括温度控制单元131、新风供给单元132和污害排出单元133，所述温度控制单元131用于控制所述腔体内的温度，所述新风供给单元132用于采集新鲜空气，所述污害排出单元133用于控制所述腔体内的毒害气体含量；

所述中央控制系统101，用于获取所述采集传输系统110采集的所述环境数据和所述运行数据，根据所述环境数据和所述运行数据控制所述动力分配单元122提供动力分配和控制所述救援处理系统130运行。

具体的，当火灾发生时，势必会出现燃烧火焰所产生的高温气氛、有毒有害气体，甚至会出现可燃气在高温下的爆燃、闪爆等现象。无论哪一种情况出现，都会对受困人员的生命造成威胁，尤其是有毒气体呼入所导致的窒息、中毒的伤害，往往先于烧伤、灼烧引起的伤害。二者的协同作用，从而导致了受困人员的致死率大大增加。故此，高温、有毒、燃烧的阻断，成为救助受困人员的首要目标。隔热阻燃墙体围成的腔体，可以容纳受困人员，通过隔离腔体外部的高温环境为受困人员提供安全保护，避免被高温烧伤。

在本申请的优选实施例中，为了保证隔热阻燃墙体的隔热阻燃性能，所述隔热阻燃墙体的材质采用阻燃防火材料和隔热材料，所述隔热阻燃墙体的结构采用多层结构，所述隔热阻燃墙体中设置有静止的惰性气体层。

具体的，阻燃防火材料可选择5VA级别的阻燃塑料作为隔热阻燃墙体的外装材质，其余焰和余燃可在30秒内熄灭，并且不可点燃棉花等可燃物。隔热阻燃墙体的内衬填料可采用类似防火门用的矿物玻镁防火材料，可以在800℃下耐火长达20分钟，最高耐热温度可达1500℃。隔热材料可选择多孔、热反射、真空之类的隔热材料，其导热系数在0.009W/(m·℃)～0.018W/(m·℃)之间。尤其是真空隔热材料，其隔热性能非常突出，导热系数可低至0.004W/(m·℃)。

隔热阻燃墙体的结构采用多层结构，在所述隔热阻燃墙体中设置一层静止的惰性气体层，防止因对流所引起的高温传入腔体内。也可以应用毛细管原理，预先在墙体内设置贮存水的毛细管，当温度高于某临界值时，预先贮存于毛细管内的水汽化消耗大量汽化潜热，抵消高温热量侵入。

需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方案，其他利用隔热阻燃墙体隔离高温的方式均属于本申请的保护范围。

采集传输系统110主要是用来采集和传输信息，包括若干传感器。环境数据采集单元111用各种传感器采集表示环境状态的环境数据，例如温度、CO₂浓度等。所述运行数据采集单元112用各种传感器采集表示所述救援装置运行状态的运行数据，例如当前新风抽气功率等。

在本申请的优选实施例中，为了提高受灾人员的生存率，所述环境数据采集单元111包括温度传感器、空气质量传感器和高度仪，所述采集传输系统110还包括：通讯传输单元，用于提供信息通讯；信号显示单元，用于实时显示所述救援装置的运行状态和通讯信息。

温度传感器主要是测救援装置内的空间冷热程度，传感器可以是热电偶等常规的温度指标传感器。

空气质量传感器主要是测救援装置内的空气质量，火灾燃烧所产生的有害有毒气体一般有CO、CO2、氯化物、氰化物、SO2、氨、二噁英等。火灾中80％的遇难者都是吸入这些有毒有害气体，导致窒息中毒而死的，因此需要对救援装置腔体内的空气指标进行监控。空气质量传感器包括测量氧气含量、CO₂浓度、有毒有害气体浓度等相关传感器。

高度仪主要是为新风供给单元132采集腔体外的新鲜空气提供安全距离尺度和取向角度的指标，可以采用如海拔仪之类的传感器采集数据。

传感器的触发通常有：开关式，纯机械式，单点电子式，侧撞式，应变式等。为使传感器能够方便地安装在各个需要的感应部位，使其能够正确、适时地感应碰撞，可选用磁电式传感器。该传感器不仅电子判别电路出错率低，感应碰撞信号的可信度高而准确。

另外，为了使救援人员了解受灾现场相关情况，方便受灾人员配合救援行动，采集传输系统110还设有通讯传输单元，可以通过WiFi或移动蜂窝网络对救援人员进行喊话或视频。并且相应的设有信号显示单元，用于实时显示所述救援装置的运行状态和通讯信息，使受灾人员对受灾现场情况实时掌握。具体的信号显示可以通过信号指示灯或者显示屏显示。

需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方案，其他采集传输系统采集传输信息的方式均属于本申请的保护范围。

所述救援处理系统130包括温度控制单元131、新风供给单元132和污害排出单元133，所述温度控制单元131用于控制所述腔体内的温度，可根据具体实时场景选择相应的降温隔热措施，例如使用换热装置对腔体内进行换热。

所述新风供给单元132用于采集新鲜空气，保障受灾人员的呼吸质量。在本申请的优选实施例中，所述新风供给单元132包括抽气机、采气管和布风板，所述采气管一端装有所述高度仪，另一端与所述抽气机相连。

具体的，采气管其实是一个智能机械臂，能够移动方位，其一端装有高度仪以保证所采集的空气是低于火灾现场高度的新鲜空气。抽气机可采用效率高、体积小的轴流风机。布风板为结实耐用的环保材料制成的开孔板材。还可根据具体实施需要，在采集新鲜空气的同时，加上过滤单元以确保新风的品质安全。

所述污害排出单元133用于控制所述腔体内的毒害气体含量，为了防止火灾燃烧会产生的有害有毒气体对人员造成伤害，将所述有毒气体进行无毒化处理，降低空气中有毒物的含量。在本申请的优选实施例中，所述污害排出单元133包括排气装置和吸附装置。

具体的，采用排气装置可以将有毒气体排出救援装置腔体，从而降低腔体空气中的污染程度，而难以排尽的部分毒气污染物可通过吸附装置可以对其进行化学转化或物理吸附，例如利用炭黑吸附等。从而最大程度的保障受灾人员的生命安全。

需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方案，其他利用救援处理系统的进行动态隔热、新风供给和毒气排出的方式均属于本申请的保护范围。

所述动力启动系统120包括电源121和动力分配单元122，所述电源121用于提供动力，即推动系统运行的电力能源，可采用UPS电源，由若干蓄电池构成，其电能可以预先充满备用。所述动力分配单元122用于根据所述中央控制系统101的控制指令提供动力分配。为了合理利用能源，并根据受灾现场的情况调控救援处理系统130各单元的功率，由中央控制系统101进行控制动力分配单元122进行动力分配。

中央控制系统101是救援装置的大脑，负责救援装置的所有功能的条件与控制，是实现智能控制运行的关键部分。可以采用全集成电路芯片(ECU)，获取采集传输系统110采集的环境数据和运行数据，对这些数据进行运算分析，进而对动力分配单元122和救援处理系统130进行相应的控制，以实现装置内的适宜温度、无毒气体和新风供给等运行指标的要求。在具体实时场景中，中央控制系统101还可以采用电脑，由电脑对这些信息进行加工处理分析，做出相应反应，并执行与这些信息相对应的、正确的救援程序。

为了能使所述救援装置灵活应用到家庭常备的所有家具中，在本申请的优选实施例中，所述救援装置与日常家具组合安装。

具体的，所述救援装置不仅可以单独作为一个消防救援装置使用，还可以灵活应用到家庭常备的所有家具中，例如将该消防救援装置与衣柜、茶几、床等组合安装，在平时可作为正常家具使用，在发生火灾时又能起到应急消防救援的作用，解决了救援装置在闲置时占地空间大的问题。

本发明提供了一种智能消防救援装置及其控制方法，所述救援装置由隔热阻燃墙体围成腔体结构，包括中央控制系统、采集传输系统、救援处理系统和动力启动系统，所述隔热阻燃墙体围成腔体，用于隔离所述腔体外的高温环境；所述救援处理系统包括温度控制单元、新风供给单元和污害排出单元，所述中央控制系统，用于获取所述采集传输系统采集的所述环境数据和所述运行数据，根据所述环境数据和所述运行数据控制所述动力分配单元提供动力分配和控制所述救援处理系统运行。本发明的救援装置可以隔离腔体外部的高温环境，并提供新鲜空气，排出有毒气体，为受灾民众建立起紧急救援的第一道屏障，从而为消防营救工作争取宝贵的黄金时间，提高受灾生存率。

与本申请实施例中一种智能消防救援装置相对应的，本申请还提出的一种智能消防救援装置的控制方法，如图2所示，所述方法包括：

步骤201，获取所述采集传输系统采集的所述环境数据和所述运行数据。

具体的，当发生火灾受困人员进入腔体内，可以通过参数感应或人工处置的方式启动救援装置，利用采集传输系统采集表示环境状态的环境数据和表示所述救援装置运行状态的运行数据。

在本申请的优选实施例中，所述环境数据包括所述腔体内的空气质量、所述腔体内的温度和空气采集高度。

具体的，腔体内的空气质量、腔体内的温度和空气采集高度是受灾人员生存保障的关键数据，这些数据影响救援处理系统中温度控制单元、新风供给单元与污害排出单元的具体执行效果。

步骤202，根据所述环境数据和所述运行数据发出控制指令。

具体的，通过对环境数据和运行数据进行分析运算，得到最佳运行参数，并转化为控制指令，以实现对救援装置的控制。

为了保证能够分析运算出最佳运行参数，在本申请的优选实施例中，根据所述环境数据和所述运行数据基于神经网络模型得到控制指令，所述控制指令包括分配参数和控制参数。其中，所述分配参数用于控制所述动力分配单元提供动力分配，所述控制参数用于控制所述救援处理系统进行运行。采用神经网络模型进行分析，实现救援装置控制的AI化和智能化。

在本申请的优选实施例中，判断所述环境数据是否超过预设的安全阈值；若否，根据所述环境数据和所述运行数据基于所述神经网络模型得到控制指令；若是，根据超出的所述安全阈值和所述运行数据基于所述神经网络模型得到控制指令，同时发出安全警报。

具体的，在具体实施过程中受灾现场有可能超出救援装置的应急处理能力范围，采集的环境数据已经无法用来控制救援装置，因此需要提前预设一个安全阈值，当采集的环境数据超过预设的安全阈值时，说明救援装置的应急处理能力达到极限，以安全阈值的数据值继续控制救援装置，并且发出安全警报，提醒受灾人员安全状态，以配合救援人员进行逃生。

步骤203，根据所述控制指令控制所述动力分配单元提供动力分配和控制所述救援处理系统运行。

具体的，救援装置的救援处理系统执行救援任务所依赖的动力支持，全部来源于动力启动系统提供的动力分配。并在ECU的发出的控制指令下，合理地分配于温度控制单元以调节救援装置的冷热程度；分配于污害排出单元以调节救援装置的气体成分；分配于新风供给单元以调节救援装置新风采气管距离地面的高度。

而经过操作执行后的运行状态，实际上决定着救援装置的平稳运行和人员安全可否完成的保障，因此上述数据的采集并且准确传输，是必须考虑的基本问题。因此，将救援装置动作执行结果即运行状态反馈至运行数据采集单元，以确保执行结果达到。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种智能消防救援装置，其特征在于，所述救援装置由隔热阻燃墙体围成腔体结构，包括：

中央控制系统、采集传输系统、救援处理系统和动力启动系统；

所述采集传输系统包括环境数据采集单元和运行数据采集单元，所述环境数据采集单元用于采集表示环境状态的环境数据，所述运行数据采集单元用于采集表示所述救援装置运行状态的运行数据；

所述动力启动系统包括电源和动力分配单元，所述电源用于提供动力，所述动力分配单元用于根据所述中央控制系统的控制指令提供动力分配；

所述救援处理系统包括温度控制单元、新风供给单元和污害排出单元，所述温度控制单元用于控制所述腔体内的温度，所述新风供给单元用于采集新鲜空气，所述污害排出单元用于控制所述腔体内的毒害气体含量；

所述中央控制系统，用于获取所述采集传输系统采集的所述环境数据和所述运行数据，根据所述环境数据和所述运行数据控制所述动力分配单元提供动力分配和控制所述救援处理系统运行。

2.如权利要求1所述的救援装置，其特征在于，所述隔热阻燃墙体的材质采用阻燃防火材料和隔热材料，所述隔热阻燃墙体的结构采用多层结构，所述隔热阻燃墙体中设置有静止的惰性气体层。

3.如权利要求1所述的救援装置，其特征在于，所述环境数据采集单元包括温度传感器、空气质量传感器和高度仪，所述采集传输系统还包括：

通讯传输单元，用于提供信息通讯；

信号显示单元，用于实时显示所述救援装置的运行状态和通讯信息。

4.如权利要求3所述的救援装置，其特征在于，所述新风供给单元包括抽气机、采气管和布风板，所述采气管一端装有所述高度仪，另一端与所述抽气机相连。

5.如权利要求3所述的救援装置，其特征在于，所述污害排出单元包括排气装置和吸附装置。

6.如权利要求1所述的救援装置，其特征在于，所述救援装置与日常家具组合安装。

7.一种智能消防救援装置的控制方法，应用于如权利要求1-6所述的救援装置中，其特征在于，所述方法包括：

获取所述采集传输系统采集的所述环境数据和所述运行数据；

根据所述环境数据和所述运行数据发出控制指令；

根据所述控制指令控制所述动力分配单元提供动力分配和控制所述救援处理系统运行。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述环境数据和所述运行数据发出控制指令，具体为：

根据所述环境数据和所述运行数据基于神经网络模型得到控制指令，所述控制指令包括分配参数和控制参数；

其中，所述分配参数用于控制所述动力分配单元提供动力分配，所述控制参数用于控制所述救援处理系统进行运行。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述环境数据和所述运行数据基于神经网络模型得到控制指令，具体为：

判断所述环境数据是否超过预设的安全阈值；

若否，根据所述环境数据和所述运行数据基于所述神经网络模型得到控制指令；

若是，根据超出的所述安全阈值和所述运行数据基于所述神经网络模型得到控制指令，同时发出安全警报。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述环境数据包括所述腔体内的空气质量、所述腔体内的温度和空气采集高度。

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