CN113926109A - 地铁列车车厢电器柜自动灭火系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了地铁列车车厢电器柜自动灭火系统，包括火情监测单元、预警分析单元、管控协调单元、报警引导单元和数据存储单元，通过设置火情监测单元和预警分析单元，对电器柜内的温度、烟雾以及线缆温度分布情况进行监控分析，预警分析单元根据数据处理结果将火灾的紧急情况分为五个等级，并精准确定发生火灾的区域，能够使乘务人员对火情有准确了解，方便采取合理的处理措施，并针对火源及时有效灭火；通过设置管控协调单元和报警引导单元，针对不同的火情等级采取不同的火情处理方式，节省了火情管控成本，同时引导乘客远离火情发生区域并进入到其他车厢进行避险，大大降低了乘客受伤的风险，也为后续灭火的处理工作提供了操作空间。

Description

地铁列车车厢电器柜自动灭火系统

技术领域

本发明涉及自动灭火系统，具体为地铁列车车厢电器柜自动灭火系统。

背景技术

随着城市的快速发展以及人们流动性的日益加强，地铁、列车等公共交通工具成为人们日常出行的可靠选择，但是由于这类交通工具速度较快，停车距离和时间较长，车厢内部是封闭空间，一旦发生起火，处理起来较为麻烦，且容易造成乘客恐慌，造成更加严重的事故。

传统地铁列车车厢电器柜内发生电器火灾时仅可对司机报警，须列车停车后由专业人员打开电器柜后用干粉等灭火器进行灭火，导致地铁列车损伤增加；为此，本发明提供一种地铁列车车厢电器柜自动灭火系统，该系统可在报警的同时自动触发，第一时间自动对发生火灾的电器柜进行灭火，且对电器设备和乘客不造成损失和影响。

发明内容

本发明的目的在于提供了地铁列车车厢电器柜自动灭火系统，通过设置对电器柜内的温度、烟雾以及实时温度分布情况进行监控分析，并根据数据处理结果将火灾的紧急情况分为五个等级，并精准确定发生火灾的区域，能够使乘务人员对火情有准确了解，方便采取合理的处理措施，并针对火源及时有效灭火；通过设置管控协调单元和报警引导单元，针对不同的火情等级采取不同的火情处理方式，简单有效，同时引导乘客远离火情发生区域并进入到其他车厢进行避险，大大降低了乘客受伤的风险，也为后续灭火的处理工作提供了操作空间。

本发明所解决的技术问题为：

(1)如何通过设置火情监测单元和预警分析单元，对电器柜内的温度、烟雾以及线缆温度分布情况进行监控分析，当判断上述数据发生异常时，预警分析单元根据数据处理结果将火灾的紧急情况分为五个等级，并精准确定发生火灾的区域，解决现有技术中轨道车辆发生火灾时无法及时判断火情和火源的问题；

(2)如何通过设置管控协调单元和报警引导单元，针对不同的火情等级采取不同的火情处理方式，节省了火情管控成本，同时引导乘客远离火情发生区域并进入到其他车厢进行避险，大大降低了乘客受伤的风险，也为后续灭火的处理工作提供了操作空间，解决了现有技术中火灾处理反应不及时或不当的问题，同时避免了乘客距离火源较近导致受伤或后续灭火工作无法顺利展开的问题。

本发明可以通过以下技术方案实现：地铁列车车厢电器柜自动灭火系统，包括：火情监测单元，火情监测单元内设置温度传感器、烟雾传感器和测温漏缆，通过其获取温度数据、烟雾浓度数据和实时线缆温度并将其传输至数据存储单元进行存储；预警分析单元，从数据存储单元获取数据，通过温度数据、温变速率、烟雾浓度数据和烟雾浓度变化速率进行分析比对，确定火情等级，通过时线缆温度确定火源区域；管控协调单元，根据预警分析单元确定的火情等级选取不同处理方式，在采用药剂灭火时根据火情等级确定选择哪种容量的药剂喷射对火源区域进行灭火操作。

本发明的进一步技术改进在于：预警分析单元通过建立平面直角坐标系，利用温度数据和数据采集时间得到温差曲线，对温差曲线进行片段截取，在截取的片段内随机选取若干点并获取其斜率值，计算得到斜率均值即为温变速率，将温变速率与允许温变速率进行比较，确定电器柜的温度波动情况。

本发明的进一步技术改进在于：预警分析单元根据对烟雾浓度数据进行比对以及烟雾浓度变化速率的分析，确定电器柜内的火源的阶段和紧急程度。

本发明的进一步技术改进在于：预警分析单划分出五个火情等级，分别为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级，并根据温度、烟雾浓度分析产生的信号进行等级判定。

本发明的进一步技术改进在于：火源区域的确定是通过测温漏缆对电器柜内若干个火点风险区域进行网格化划分，并在网格上选取四个顶点以及中心点进行温度均值计算，并将对应的温度均值作为该网格的总体温度值，进而根据总体温度值判断该网格区域是否为火源区域，精准的确定火源区域有利于快速灭火，最大程度的提高灭火效率。

本发明的进一步技术改进在于：当火情等级大于Ⅱ级时，预警分析单元产生灭火触发信号并发送至管控协调单元，当火情等级不高于Ⅱ级时，将发生异常情况的电器设备型号发送至车载显示系统进行断电请求，司机根据情况进行安全断电，避免相关电器设备进一步发热导致更严重的火情。

本发明的进一步技术改进在于：灭火触发信号被接收识别后，灭火装置开始进行灭火工作，灭火采用的药剂具体为全氟己酮灭火药剂，且随着火情等级的提升，药剂持续喷射时间相应增加，在保证能够灭火成功的情况下，减少灭火药剂的使用，降低灭火成本。

本发明的进一步技术改进在于：管控协调单元在接收到灭火触发信号时，通过语音提示将电器柜预警距离范围内的乘客引导至预警距离外，避免药剂或火源对乘客安全造成影响。

本发明的进一步技术改进在于：该系统还包括报警引导单元，在灭火装置工作后，报警引导单元获取各节车厢的乘客人数，并将当前发生火情的车厢的乘客引导至乘客人数少的车厢且距离近的车厢内，保障乘客安全。

本发明的进一步技术改进在于：报警引导单元还用于实时监测灭火装置内的药剂剩余量，在药剂剩余量少于三分之一的情况下，生成药剂容量预警信号并传输至车载显示终端，提示车辆维护人员对药剂进行添加，保证在出现火情的情况下有足够的药剂储备进行灭火。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

1、火情监测单元利用温度传感器、烟雾传感器和测温漏缆对电器柜内的温度情况、烟雾浓度情况和实时温度分布情况进行数据采集，采集到的数据传输至数据存储单元中进行存储，便于后期在火情发生后对火情产生原因进行分析时使用，以规避类似情况引发的火情，预测分析单元从数据存储单元中获取数据进行分析，根据温度数据、温变速率、烟雾浓度数据和烟雾浓度变化速率生成对应信号并确定火情等级，同时根据实时温度分布情况确定火源区域，通过设置火情监测单元和预警分析单元，对电器柜内的温度、烟雾以及实时温度分布情况进行监控分析，当判断上述数据发生异常时，预警分析单元根据数据处理结果将火灾的紧急情况分为五个等级，并精准确定发生火灾的区域，能够使乘务人员对火情有准确了解，方便采取合理的处理措施，并针对火源及时有效灭火。

2、管控协调单元根据火情等级采取对应措施将火情进行控制，节省了火情发现到反应处理的时间，根据火情等级不同合理选用不同策略也节省了成本，避免不必要的人员恐慌，在灭火过程中，报警引导单元根据车厢人员分布情况对乘客进行引导疏散，避免了火灾控制过程中造成的意外情况，避免了人员的财产或身体受到伤害，通过设置管控协调单元和报警引导单元，针对不同的火情等级采取不同的火情处理方式，节省了火情管控成本，同时引导乘客远离火情发生区域并进入到其他车厢进行避险，大大降低了乘客受伤的风险，也为后续灭火的处理工作提供了操作空间，解决了现有技术中火灾处理反应不及时或不当的问题，同时避免了乘客距离火源较近导致受伤或后续灭火工作无法顺利展开的问题。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明的灭火系统处置流程示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。

请参阅图1-2所示，地铁列车车厢电器柜自动灭火系统，包括火情监测单元、预警分析单元、管控协调单元、报警引导单元和数据存储单元；

火情监测单元包括温度传感器、烟雾传感器和测温漏缆，通过温度传感器实时获取电器柜内的温度数据，通过烟雾传感器实时获取电器柜内的烟雾浓度数据，测温漏缆布设在线槽内，实时采集电器柜内的线缆温度分布信息，火情监测单元将采集到的数据传输至数据存储单元；

预警分析单元用于对电器柜内的火情环境状态进行分析并进行提前预警，具体为：

步骤S11:获取到温度数据，首先将温度数据与预设温度阈值进行比对，当温度数据超出预设温度阈值时，判定电器柜内温度过高，生成高温警报信号，当温度数据处于预设温度阈值内时，此时将温度数据与当前空气环境温度进行差值运算，得到温度差值；

建立平面直角坐标系，以数据采集时间为横轴，以温度差值为纵轴，在平面直角坐标系内进行坐标点标记，用平滑曲线连接对应坐标点，形成温差曲线，对温差曲线进行片段截取，截取的片段的时间跨度为预设值，截取的时间片段的两端节点为当前时间节点以及往前推移预设的时间跨度的某一时间节点；

在该截取片段内随机选取若干个点，测算若干选取点在该截取片段内的平滑曲线上的斜率值，并求取斜率均值，则该斜率均值表示在对应时间片段内的温度变化速率，将其标记为温变速率，将温变速率与预设的允许温变速率进行比较，当温变速率≤允许温变速率时，判定电器柜内温度波动正常，不进行任何处理，当温变速率＞允许温变速率时，判定电器柜内温度波动异常，生成温变异常信号；

步骤S12：获取到烟雾浓度数据，将烟雾浓度数据与预设温度浓度阈值进行比对，当烟雾浓度数据大于预设烟雾浓度数据时，判定电器柜内烟雾浓度过高，生成烟雾警报信号，当烟雾浓度数据小于等于预设温度浓度阈值时，对烟雾浓度数据的处理方式与步骤S11中处理温度数据的方式相同，得到烟雾浓度变化速率，当烟雾浓度变化速率≤允许浓度变化速率时，判定电器柜内为初期火源，生成风险火源信号，当烟雾浓度变化速率＞允许浓度变化速率时，生成危险火源信号；

步骤S13：按照火灾紧急情况将火情分为五个等级，分别Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级，随着级别的升高，火情的紧急程度增加，当仅识别到温变异常信号时，判定当前电器柜内温度不稳定，定为Ⅰ级火情，当识别到高温警报信号时，判定当前电器柜内温度过高，定为Ⅱ级火情，当识别到风险火源信号时，判定当前电器柜内的电器设备中产生暗火，定为Ⅲ级火情，当识别到烟雾警报信号时，判定当前电器柜内有明火燃烧，定为Ⅳ级火情，当识别到危险火源信号时，判定电器柜内火势剧烈且有蔓延趋势，定为Ⅴ级火情；

步骤S14：获取测温漏缆的线缆温度分布信息，将线缆温度分布信息进行网格化划分，网格的大小为预设值，选取网格上四个顶点和网格的中心点作为温度监控点，将这五个点的温度进行均值计算，并将温度均值作为该网格的总体温度值，并按照总体温度的大小从高到低进行排序，将排序前三位的网格区域标记为火源区域；

预警分析单元将分析确定的当前的火情等级和火源区域发送至管控协调单元，当火情等级大于Ⅱ级时，预警分析单元产生灭火触发信号并发送至管控协调单元，管控协调单元根据火情等级和火源区域进行火情管控和协调，具体为：

步骤S21：当火情等级不高于Ⅱ级时，通过确定的火源区域定位出对应的电器设备，将该电器设备的设备型号直接发送至车载显示终端，并请求暂时对该电器设备进行断电处理，司机接收到请求后，进行该电器设备的安全断电；

步骤S22：当火情等级高于Ⅱ级时，灭火触发信号发送至管控协调单元，此时，将火情等级和火源区域发送至车载显示终端，向司机表明火情，同时根据火情等级确定灭火装置的药剂喷射量，每一个火情等级的药剂喷射量为预设值，且火情等级越高，选择的药剂容量越大；

步骤S23：确定药剂容量后，自动对灭火装置的药剂喷嘴方向进行调整，使喷嘴的方向对准火源区域，接收到的灭火触发信号为24V电源电频信号，使灭火启动开关的常开触点闭合，触发灭火装置，灭火装置喷洒全氟己酮灭火药剂进行灭火；

管控协调单元在接收到灭火触发信号时，开启摄像头获取电器柜周边的乘客位置影像，根据乘客位置影像测算每个乘客到电器柜的实际距离，当实际距离小于预警距离时，发出语音提示信号，直至最近的乘客位置到达超出预警距离，避免灭火药剂或者火焰烟雾对乘客造成伤害；

全氟己酮是一种重要的哈龙灭火剂替代品，为氟化酮类的化合物，是一种清澈、无色、无味的液体，全氟已酮臭氧损耗能值(ODP):0,全球温室效应潜能值(GWP):1,大气存活寿命(年)：0.014(5d)，可以长期而持久的替代哈龙(Halon)，氢氟烃类化合物(HFC)和全氟类化合物(PFC)。其突出的优点是：绿色环保物质，对人体和环境危害几乎为零。常温时为液态，易汽化，吸热强，适合保护贵重仪器和物品，无残留，还可以作为清洗剂和溶剂使用，典型的环保型灭火剂。全氟已酮灭火剂在灭火能力上和哈龙有很多相同的优点：灭火效率高，灭火浓度低，杯式丙烷火的灭火浓度为3.5％(V/V)，哈龙1211和1301分别为3.6和4.3％(V/V)。对A、B、C类火灾都有效，不导电，不留痕迹，适于全淹没及局部喷射两种形式的消防灭火，灭火性能极其优越。全氟己酮灭火药剂在电气绝缘性能方面效果优于其他类型的灭火药剂，使用过后对电器不会造成损伤，甚至无残留痕迹。

在灭火装置启动后，报警引导单元快速获取各节车厢的乘客人数，通过语音提示引导乘客从当前发生火情的车厢快速移动至其他人数相对较少的车厢内；报警引导单元还用于实时监测灭火装置内的药剂剩余量，当药剂剩余量少于容积的三分之一，判定药剂容量不足，生成药剂容量预警信号并传输至车载显示终端，提示车辆维护人员对药剂进行添加，保证在出现突发火情的情况下，有足够的药剂对火灾进行管控和消除，保证乘客和车辆安全。

本发明在使用时，火情监测单元利用温度传感器、烟雾传感器和测温漏缆对电器柜内的温度情况、烟雾浓度情况和实时温度分布情况进行数据采集，采集到的数据传输至数据存储单元中进行存储，便于后期在火情发生后对火情产生原因进行分析时使用，以规避类似情况引发的火情，预测分析单元从数据存储单元中获取数据进行分析，根据温度数据、温变速率、烟雾浓度数据和烟雾浓度变化速率生成对应信号并确定火情等级，同时根据线缆温度分布信息确定火源区域，管控协调单元根据火情等级采取对应措施将火情进行控制，节省了火情发现到反应处理的时间，根据火情等级不同合理选用不同策略也节省了成本，避免不必要的人员恐慌，在灭火过程中，报警引导单元根据车厢人员分布情况对乘客进行引导疏散，避免了火灾控制过程中造成的意外情况，避免了人员的财产或身体受到伤害。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.地铁列车车厢电器柜自动灭火系统，其特征在于，包括：

火情监测单元，火情监测单元内设置温度传感器、烟雾传感器和测温漏缆，通过其获取温度数据、烟雾浓度数据和线缆温度分布信息并将其传输至数据存储单元进行存储；

预警分析单元，从数据存储单元获取数据，通过温度数据、温变速率、烟雾浓度数据和烟雾浓度变化速率进行分析比对，确定火情等级，通过实时线缆温度确定火源区域；

管控协调单元，根据预警分析单元确定的火情等级选取不同处理方式，在采用药剂灭火时根据火情等级确定释放不同存储量的药剂对火源区域进行灭火操作。

2.根据权利要求1所述的地铁列车车厢电器柜自动灭火系统，其特征在于，预警分析单元通过建立平面直角坐标系，利用温度数据和数据采集时间得到温差曲线，对温差曲线进行片段截取，在截取的片段内随机选取若干点并获取其斜率值，计算得到斜率均值即为温变速率，将温变速率与允许温变速率进行比较，确定电器柜的温度波动情况。

3.根据权利要求1所述的地铁列车车厢电器柜自动灭火系统，其特征在于，预警分析单元根据对烟雾浓度数据进行比对以及烟雾浓度变化速率的分析，确定电器柜内的火源的阶段和紧急程度。

4.根据权利要求1所述的地铁列车车厢电器柜自动灭火系统，其特征在于，预警分析单划分出五个火情等级，并根据温度、烟雾浓度分析产生的信号进行等级判定。

5.根据权利要求1所述的地铁列车车厢电器柜自动灭火系统，其特征在于，火源区域的确定是根据线缆温度分布信息对电器柜内若干个火点风险区域进行网格化划分，并在网格上选取四个顶点以及中心点进行温度均值计算，并将对应的温度均值作为该网格的总体温度值，进而根据总体温度值判断该网格区域是否为火源区域。

6.根据权利要求1所述的地铁列车车厢电器柜自动灭火系统，其特征在于，当火情等级大于Ⅱ级时，预警分析单元产生灭火触发信号并发送至管控协调单元，当火情等级不高于Ⅱ级时，将发生异常情况的电器设备型号发送至车载显示系统进行断电请求，司机根据情况进行安全断电。

7.根据权利要求6所述的地铁列车车厢电器柜自动灭火系统，其特征在于，灭火触发信号被接收识别后，灭火装置开始进行灭火工作，灭火采用的药剂具体为全氟己酮灭火药剂。

8.根据权利要求1所述的地铁列车车厢电器柜自动灭火系统，其特征在于，管控协调单元在接收到灭火触发信号时，通过语音提示将电器柜预警距离范围内的乘客引导至预警距离外。

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