CN113552282A - 一种飞火引燃实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞火引燃实验装置，包括基座、设备主体、检测装置、吹风装置以及抓取装置，电动伸缩杆下表面与设备平台上表面连接，红外检测仪、风速传感器以及火焰感应器均穿过仪器孔与耐高温玻璃板一侧表面连接，控制器一侧表面与圆形输风管另一侧表面连接，钩爪底座下表面与设备平台上表面连接。本发明通过设置电动伸缩杆，实现装置的倾斜，解决了风洞坡度不可变的问题，通过设置检测装置，利用火焰感应器，记录发现火焰信号的时间，客观判定引燃时间，记录红外检测仪显示温度，做到引燃的客观判定，通过设置抓取装置，当火源达到预设加热时间或温度，热电偶将温度信号传递至温控模块，单片机控制机械爪，达到客观投递的目的。
Description
技术领域
本发明属于森林防火学、气象学、流体动力学、燃烧学、机械自动化、机电一体化技术领域，特别是涉及一种飞火引燃实验装置。
背景技术
在森林火灾发生发展过程中，飞火被认为是除热对流、热传导、热辐射之外，一种特殊存在的热传递方式，在一场森林火灾中，出现飞火是林火变化的征兆，即使是短距离的飞火也应引起足够重视并迅速做出判断，因为这可能是形成重特大森林火灾的唯一警告。飞火现象可划分为飞火火源的产生、飞迁及引燃落点位置燃料床三个连续的阶段。相比飞火火源的产生和飞迁研究，火源落地引燃地表可燃物这一飞火形成的关键阶段，受到的的关注并不多。准确的将变幻莫测的飞火火源模型化，搞清飞火火源的引燃机制，对于准确预测林火行为，提高森林火灾扑救效率，保障扑救人员生命安全具有重要的科学意义。
现阶段针对飞火引燃研究设计的实验装置，在火源的投掷、引燃的判定等方面均存在人为的主观判定，除引燃与否可判定准确外，引燃时间、引燃温度等对于搞清林火引燃机制具有重要作用的关键指标，均不能进行可观的判定，为此我们提出了一种飞火引燃实验装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种飞火引燃实验装置，解决现有的实验管内风速不稳定、火源的投掷、引燃判定、风洞坡度不可变以及人为干扰实验的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种飞火引燃实验装置，包括基座、设备主体、检测装置、吹风装置以及抓取装置，所述基座包括设备平台以及电动伸缩杆，所述电动伸缩杆下表面与设备平台上表面连接，所述设备主体包括实验管、方形输风管、圆形输风管以及耐高温玻璃板，所述耐高温玻璃板一侧表面与实验管一侧表面连接，所述实验管以及方形输风管两侧表面均设有若干连接孔，若干所述电动伸缩杆通过螺丝与连接孔连接，所述检测装置包括红外检测仪、风速传感器以及火焰感应器，所述耐高温玻璃板一侧表面设有若干仪器孔，所述红外检测仪、风速传感器以及火焰感应器均穿过仪器孔与耐高温玻璃板一侧表面连接，所述吹风装置包括风机以及控制器，所述风机一侧表面与圆形输风管一侧表面连接，所述控制器一侧表面与圆形输风管另一侧表面连接，所述抓取装置包括钩爪底座、伸缩管以及机械钩爪，所述钩爪底座下表面与设备平台上表面连接，所述伸缩管一侧表面与机械钩爪上表面连接。
优选地，所述电动伸缩杆设有滑动条以及卡槽，所述电动伸缩杆通过滑动条以及卡槽固定的位置来改变高度，所述电动伸缩杆内部设有无线接收模块，所述无线接收模块通过无线通信方式与网关设备连接，通过调节电动伸缩杆的高度，来完成对室外不同场景坡度的模拟，并且未改变风速的流体动力学，解决了风洞坡度不可变的问题。
优选地，所述设备主体还包括扩张板、方接圆、燃烧床、投递管以及蜂窝板，所述扩张板一侧表面与实验管一侧表面焊接，所述方接圆一侧表面与实验管另一侧表面焊接，所述燃烧床下表面与实验管内部下表面连接，所述实验管上表面设有投递口，所述投递管穿过投递口与实验管上表面连接，所述蜂窝板外表面与实验管内表面连接，方形输风管、方接圆以及蜂窝板对风力进行缓冲处理并使其被蜂窝板平均分配输出，更加精确的模拟出室外大环境中风的状态。
优选地，所述红外检测仪、风速传感器以及火焰感应器内部均设有无线接收模块以及数据采集模块，所述无线接收模块通过无线通信方式与网关设备连接，在网关设备关联的软件中，能够清楚的记录温度、风速以及是否引燃状态，做到引燃的客观判定。
优选地，所述控制器内部设有无线接收模块以及显示模块，所述无线接收模块通过无线通信方式与网关设备连接，所述控制器一侧表面还设有开关、旋钮以及显示屏，通过控制器调节不同大小的风速，并与风速传感器记录的数值进行对比，减小实验误差。
优选地，抓取装置还包括竖杆以及伸缩管，所述竖杆下表面与钩爪底座上表面连接，所述伸缩管一侧表面与竖杆一侧表面连接，所述机械钩爪上表面与伸缩管一侧表面连接，通过伸缩管上下前后长度的调节以及竖杆角度的调节，改变了机械钩爪的位置，避免了因坡度改变导致机械钩爪无法对准投递的问题。
优选地，所述机械钩爪还包括爪钩、连接杆、连接块、点燃器、牵引条、牵引架以及固定块，所述连接杆两端分别与爪钩以及连接块一侧表面连接，所述牵引条两端分别与连接杆以及牵引架一侧表面连接，所述连接块一侧表面与固定块一侧表面连接，所述牵引架一侧表面与点燃器一侧表面连接，所述固定块下表面与点燃器上表面连接，所述固定块上表面与伸缩管下表面连接，牵引条以及牵引架的作用是使若干爪钩相互联动，共同内弯或外张，以达到抓取或松开的功能。
优选地，所述钩爪底座内部设有无线接收模块、温控模块、热电偶以及单片机，所述无线接收模块通过无线通信方式与网关设备连接，通过设置对火源的加热时间，或达到预设加热温度，利用热电偶将温度信号传递至温控模块，再到单片机控制机械钩爪，达到客观投递的目的。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过设置电动伸缩杆，在软件控制下实现装置的上下左右倾斜，在不改变风速流体动力学的情况下模拟室外坡度，解决了风洞坡度不可变的问题。
2、本发明通过设置检测装置，利用火焰感应器，将发现到火焰信号的时间记录，做到客观判定引燃时间，并记录此时红外检测仪显示的温度，做到引燃的客观判定。
3、本发明通过设置抓取装置，当火源达到加热时间，或达到预设加热温度，利用热电偶将温度信号传递至温控模块，再到单片机控制机械爪，达到客观投递的目的。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明一种飞火引燃实验装置整体结构示意图；
图2为本发明一种飞火引燃实验装置整体结构示意图；
图3为本发明一种飞火引燃实验装置的设备主体结构示意图；
图4为本发明图1中A处局部放大图；
图5为本发明图1中B处局部放大图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
100、基座；110、设备平台；120、电动伸缩杆；200、设备主体；210、扩张板；220、实验管；230、方形输风管；240、方接圆；250、圆形输风管；260、耐高温玻璃板；270、燃烧床；280、投递管；290、蜂窝板；300、检测装置；310、红外检测仪；320、风速传感器；330、火焰感应器；400、吹风装置；410、风机；420、控制器；500、抓取装置；510、钩爪底座； 520、竖杆；530、伸缩管；540、机械钩爪；541、爪钩；542、连接杆；543、连接块；544、点燃器；545、牵引条；546、牵引架；547、固定块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5所示，本发明为一种飞火引燃实验装置，包括基座100、设备主体200、检测装置300、吹风装置400以及抓取装置500，基座100 包括设备平台110以及电动伸缩杆120，电动伸缩杆120下表面与设备平台 110上表面连接，设备主体200包括实验管220、方形输风管230、圆形输风管250以及耐高温玻璃板260，耐高温玻璃板260一侧表面与实验管220一侧表面连接，实验管220以及方形输风管230两侧表面均设有若干连接孔，若干电动伸缩杆120通过螺丝与连接孔连接，检测装置300包括红外检测仪310、风速传感器320以及火焰感应器330，耐高温玻璃板260一侧表面设有若干仪器孔，红外检测仪310、风速传感器320以及火焰感应器 330均穿过仪器孔与耐高温玻璃板260一侧表面连接，吹风装置400包括风机410以及控制器420，风机410一侧表面与圆形输风管250一侧表面连接，控制器420一侧表面与圆形输风管250另一侧表面连接，抓取装置500包括钩爪底座510、伸缩管530以及机械钩爪540，钩爪底座510下表面与设备平台110上表面连接，伸缩管530一侧表面与机械钩爪540上表面连接。
进一步地，电动伸缩杆120设有滑动条以及卡槽，电动伸缩杆120通过滑动条以及卡槽固定的位置来改变高度，电动伸缩杆120内部设有无线接收模块，无线接收模块通过无线通信方式与网关设备连接，通过调节电动伸缩杆120的高度，来完成对室外不同场景坡度的模拟，并且未改变风速的流体动力学，解决了风洞坡度不可变的问题。
进一步地，设备主体200还包括扩张板210、方接圆240、燃烧床270、投递管280以及蜂窝板290，扩张板210一侧表面与实验管220一侧表面焊接，方接圆240一侧表面与实验管220另一侧表面焊接，燃烧床270下表面与实验管220内部下表面连接，实验管220上表面设有投递口，投递管 280穿过投递口与实验管220上表面连接，蜂窝板290外表面与实验管220内表面连接，方形输风管230、方接圆240以及蜂窝板290对风力进行缓冲处理并使其被蜂窝板290平均分配输出，更加精确的模拟出室外大环境中风的状态。
进一步地，红外检测仪310、风速传感器320以及火焰感应器330内部均设有无线接收模块以及数据采集模块，无线接收模块通过无线通信方式与网关设备连接，在网关设备关联的软件中，能够清楚的记录温度、风速以及是否引燃状态，做到引燃的客观判定。
进一步地，控制器420内部设有无线接收模块以及显示模块，无线接收模块通过无线通信方式与网关设备连接，控制器420一侧表面还设有开关、旋钮以及显示屏，通过控制器420调节不同大小的风速，并与风速传感器320记录的数值进行对比，减小实验误差。
进一步地，抓取装置500还包括竖杆520以及伸缩管530，竖杆520下表面与钩爪底座510上表面连接，伸缩管530一侧表面与竖杆520一侧表面连接，机械钩爪540上表面与伸缩管530一侧表面连接，通过伸缩管530 上下前后长度的调节以及竖杆520角度的调节，改变了机械钩爪540的位置，避免了因坡度改变导致机械钩爪540无法对准投递的问题。
进一步地，机械钩爪540还包括爪钩541、连接杆542、连接块543、点燃器544、牵引条545、牵引架546以及固定块547，连接杆542两端分别与爪钩541以及连接块543一侧表面连接，牵引条545两端分别与连接杆542以及牵引架546一侧表面连接，连接块543一侧表面与固定块547 一侧表面连接，牵引架546一侧表面与点燃器544一侧表面连接，固定块 547下表面与点燃器544上表面连接，固定块547上表面与伸缩管530下表面连接，牵引条545以及牵引架546的作用是使若干爪钩541相互联动，共同内弯或外张，以达到抓取或松开的功能。
进一步地，钩爪底座510内部设有无线接收模块、温控模块、热电偶以及单片机，无线接收模块通过无线通信方式与网关设备连接，通过设置对火源的加热时间，或达到预设加热温度，利用热电偶将温度信号传递至温控模块，再到单片机控制机械钩爪540，达到客观投递的目的。
下面为本发明的工作原理：
请参阅图1-5所示，本发明为一种飞火引燃实验装置，其使用方法为：实验时，人员将可燃物夹持在机械钩爪540上，通过点燃器544加热达到预设温度或时间时，机械钩爪540松开可燃物，使其通过投递管280落在燃烧床270上，在软件预设风速控制下，进行均匀风速实验，当火焰感应器330感应到火焰生成时，软件利用时间模块记录此时从火源投掷到引燃发生的时间，软件利用热电偶模块传递回的温度信号记录此时的温度记录为引燃温度，此时引燃完成，记录一条数据，若在设定时间内未发生引燃，则记录为未引燃，即引燃失败，也记录一条数据，整体生成数据包括时间开始时的温度、湿度、大气压、预设风速、火源预设加热时间或温度、输入火源类型、直径、长度、干重、湿重、输入被引燃物类型、载量、含水率、压缩比、记录引燃与否、引燃时间、引燃温度等全套的飞火影响因素及引燃结果。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (8)
1.一种飞火引燃实验装置，包括基座(100)、设备主体(200)、检测装置(300)、吹风装置(400)以及抓取装置(500)，其特征在于：所述基座(100)包括设备平台(110)以及电动伸缩杆(120)，所述电动伸缩杆(120)下表面与设备平台(110)上表面连接，所述设备主体(200)包括实验管(220)、方形输风管(230)、圆形输风管(250)以及耐高温玻璃板(260)，所述耐高温玻璃板(260)一侧表面与实验管(220)一侧表面连接，所述实验管(220)以及方形输风管(230)两侧表面均设有若干连接孔，若干所述电动伸缩杆(120)通过螺丝与连接孔连接，所述检测装置(300)包括红外检测仪(310)、风速传感器(320)以及火焰感应器(330)，所述耐高温玻璃板(260)一侧表面设有若干仪器孔，所述红外检测仪(310)、风速传感器(320)以及火焰感应器(330)均穿过仪器孔与耐高温玻璃板(260)一侧表面连接，所述吹风装置(400)包括风机(410)以及控制器(420)，所述风机(410)一侧表面与圆形输风管(250)一侧表面连接，所述控制器(420)一侧表面与圆形输风管(250)另一侧表面连接，所述抓取装置(500)包括钩爪底座(510)、伸缩管(530)以及机械钩爪(540)，所述钩爪底座(510)下表面与设备平台(110)上表面连接，所述伸缩管(530)一侧表面与机械钩爪(540)上表面连接。
2.根据权利要求1所述的一种飞火引燃实验装置，其特征在于：所述电动伸缩杆(120)设有滑动条以及卡槽，所述电动伸缩杆(120)通过滑动条以及卡槽固定的位置来改变高度，所述电动伸缩杆(120)内部设有无线接收模块，所述无线接收模块通过无线通信方式与网关设备连接。
3.根据权利要求1所述的一种飞火引燃实验装置，其特征在于：所述设备主体(200)还包括扩张板(210)、方接圆(240)、燃烧床(270)、投递管(280)以及蜂窝板(290)，所述扩张板(210)一侧表面与实验管(220)一侧表面焊接，所述方接圆(240)一侧表面与实验管(220)另一一侧表面焊接，所述燃烧床(270)下表面与实验管(220)内部下表面连接，所述实验管(220)上表面设有投递口，所述投递管(280)穿过投递口与实验管(220)上表面连接，所述蜂窝板(290)外表面与实验管(220)内表面连接。
4.根据权利要求1所述的一种飞火引燃实验装置，其特征在于：所述红外检测仪(310)、风速传感器(320)以及火焰感应器(330)内部均设有无线接收模块以及数据采集模块，所述无线接收模块通过无线通信方式与网关设备连接。
5.根据权利要求1所述的一种飞火引燃实验装置，其特征在于：所述控制器(420)内部设有无线接收模块以及显示模块，所述无线接收模块通过无线通信方式与网关设备连接，所述控制器(420)一侧表面还设有开关、旋钮以及显示屏。
6.根据权利要求1所述的一种飞火引燃实验装置，其特征在于：抓取装置(500)还包括竖杆(520)以及伸缩管(530)，所述竖杆(520)下表面与钩爪底座(510)上表面连接，所述伸缩管(530)一侧表面与竖杆(520)一侧表面连接，所述机械钩爪(540)上表面与伸缩管(530)一侧表面连接。
7.根据权利要求1所述的一种飞火引燃实验装置，其特征在于：所述机械钩爪(540)还包括爪钩(541)、连接杆(542)、连接块(543)、点燃器(544)、牵引条(545)、牵引架(546)以及固定块(547)，所述连接杆(542)两端分别与爪钩(541)以及连接块(543)一侧表面连接，所述牵引条(545)两端分别与连接杆(542)以及牵引架(546)一侧表面连接，所述连接块(543)一侧表面与固定块(547)一侧表面连接，所述牵引架(546)一侧表面与点燃器(544)一侧表面连接，所述固定块(547)下表面与点燃器(544)上表面连接，所述固定块(547)上表面与伸缩管(530)下表面连接。
8.根据权利要求1所述的一种飞火引燃实验装置，其特征在于：所述钩爪底座(510)内部设有无线接收模块以及单片机，所述无线接收模块通过无线通信方式与网关设备连接。
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