CN115192943B - 一种公路隧道用贮压伸缩式超细干粉自动灭火机器人 - Google Patents

Abstract

本发明为解决针对隧道消防灭火目前采用的自动灭火系统，存在消防灭火用水量大、效果不理想、工程造价高、难以建设维护以及不能及时到达火灾现场有效地扑救等问题，针对隧道消防灭火的特点提供了一种公路隧道用贮压伸缩式超细干粉自动灭火机器人。本发明包括轨道、行走机构和安装在行走机构下方的灭火机器人主体；所述灭火机器人主体包括减速机、电机、可伸缩的筒体、用于吊装筒体的吊装固定装置、设置在筒体内的超长电推杆、以及设置在超长电推杆前端的2个超细干粉灭火装置；所述减速机通过固定连接件固定在行走机构下方，吊装固定装置设置在减速机连接件下方；所述行走机构沿轨道前后移动，减速机控制灭火机器人主体在水平面内自由旋转。

Description

一种公路隧道用贮压伸缩式超细干粉自动灭火机器人

技术领域

本发明涉及隧道自动消防灭火领域，具体涉及一种公路隧道用贮压伸缩式超细干粉自动灭火机器人。

背景技术

当隧道内引发火灾时，能否将火情消灭在萌芽或发展的初期阶段至关重要。因为火灾初期火情往往比较小，扑救比较容易，一般隧道内设置的消火栓、水成膜和灭火器即可灭初期火灾。但隧道内首先发现和面临火灾的一般是司乘人员，他们没有专门的消防知识和技术，发生火灾时没有意识去用隧道内灭火设施进行灭火，绝大部分司乘人员在发生火灾时都是紧张逃跑，等隧道管理人员或消防救援人员到达火灾现场后，已错过黄金救援灭火时间，火势已大，已很难对隧道进行救援和灭火，造成严重事故。

目前，隧道消防自动灭火系统研究和应用主要针对自动喷水灭火系统，如：泡沫-水喷雾联用自动灭火系统、自动喷淋系统。泡沫-水喷雾联用自动灭火系统存在消防灭火用水量大、工程造价高、难以建设维护等问题；自动喷水灭火系统在隧道中的应用历来存有争议，该系统不仅对灭火无效，而且还有助于火灾的传播和加重火灾的危害。

隧道近似封闭空间，火灾发生较之于正常界面，具有明显的特点：

1、扩散快，不易控制。隧道因车辆事故，汽车相撞等引起火灾后，除本身携带一定数量的燃油外，有时候还运载相当数量的可燃品、化学品、危险品，火势蔓延快，很难控制。

2、通道易堵塞。隧道纵深距离窄长，发生火灾时，隧道内大量车辆难以疏散。极易造成堵塞，火势顺着车辆蔓延，扩大损失。

3、浓烟高温，扑救困难。发生火灾后，烟雾迅速向四周扩散，虽有通风设备，也难以及时排出烟雾，当隧道内因车辆碰撞等事故引起大火时，油料燃烧，温度很高，往往使灭火人员无法靠近，以致延长灭火时间，加之出口少，环境恶劣受空间限制，通信联络困难。隧道大多远离城市，缺乏可靠的水源，隧道灭火条件有限。双向交通隧道，特长隧道内容易产生灭火救援路线与疏散路线、烟气流动路线的交叉，救援面和救援途径有限，火灾扑救难度极大。

4、供电中断，疏散困难。着火后，可能损毁供电系统，造成供电停止，给扑救工作带来极大的困难。隧道内通道狭长，照明条件差，着火后能见度低，人员难以及时疏散，易引起人员惊慌，从而造成更大的惨祸。

5、高温有毒烟雾积聚，不易排出。隧道密闭环境，一旦发生火灾，隧道内烟雾大，能见度低，散热慢、温度较高、火灾产生的高温、有毒浓烟迅速积聚，不易排出。这不仅严重危害被困人员的生命，而且使消防队员也难以及时施救。

6、着火点附近的隧道承重混凝土容易崩塌。由于山区高速公路隧道衬层内含有水分，当火灾发生时，衬层中的水变成蒸汽，在衬层内快速膨胀，从而产生巨大的压力。国外隧道衬层火灾试验研究表明，混凝土表明温度达到200℃时，10～15分钟内混凝土衬层就会发生爆裂、崩落。

因此，隧道火灾可能只造成一辆车的损失，也有可能造成群死群伤，隧道倒塌、交通中断的重、特大恶性火灾。

此外，在高海拔和寒冷地区，水源获取和人员实施灭火很困难。天气寒冷，水需要不间断加热，因此消耗大量的能源。

由此可见，及时发现火灾、快速到达着火点，及时、有效地扑救火灾尤为重要。

发明内容

本发明的目的是解决针对隧道消防灭火目前采用的自动灭火系统，存在消防灭火用水量大、效果不理想、工程造价高、难以建设维护以及不能及时到达火灾现场有效地扑救等问题，针对隧道消防灭火的特点提供了一种公路隧道用贮压伸缩式超细干粉自动灭火机器人。

本发明采用基于物联网的轨道机器人的伸缩干粉自动灭火机器人，在火灾初期，根据火灾定位自动移动至火源点位置2m范围之内并迅速启动灭火，降低损失。并且降低了消防人员的工作难度，为营救受困人员赢得了时间。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种公路隧道用贮压伸缩式超细干粉自动灭火机器人，用于安装在轨道上的行走机构的下方，其特殊之处在于：包括灭火机器人主体、用于控制灭火机器人主体旋转的含伺服电机的减速机、以及用于吊装灭火机器人主体的吊装固定装置；

所述灭火机器人主体包括可伸缩的筒体、设置在可伸缩的筒体内的超长电推杆、用于驱动超长电推杆伸缩的电机、以及设置在超长电推杆前端的2个超细干粉灭火装置；

所述超长电推杆的前端与可伸缩的筒体前端的伸缩端固定连接；超长电推杆的后端与可伸缩的筒体后端的固定端连接；

所述减速机通过固定连接件固定在行走机构下方；

所述吊装固定装置的上端通过减速机连接件与减速机连接，吊装固定装置的下端与所述筒体连接。

进一步地，所述筒体包括筒径依次减小的至少四节分筒体，所述每节分筒体连接处设有锥形连接件，用于将不同筒径不同的筒体密封连接；所述吊装固定装置安装在筒径最大的分筒体外侧，超细干粉灭火装置安装在筒径最小的分筒体的前端，所述超长电推杆的前端与筒径最小的分筒体前端的伸缩端固定连接，后端与筒径最大的分筒体后端的固定端连接；

所述每节分筒体外侧设有滚珠固定圈，滚珠固定圈上均匀分布有牛眼滚珠，用于保证分筒体的顺利伸出或缩回。

进一步地，所述可伸缩的筒体包括筒径依次减小的四节分筒体，分别为第一筒体、第二筒体、第三筒体和第四筒体；

还包括电推杆，所述电推杆的一端与减速机连接件的下端铰接，另一端与第二筒体的前端铰接。

进一步地，所述减速机前端安装有摄像机，用于实时监测火灾现场的情况。

进一步地，所述超细干粉灭火装置的下方安装有用于准确反馈着火点高度的距离传感器和用于检测着火点温度的温度传感器。

进一步地，所述第四筒体前端设有安装板，安装板上方安装有用于警示灾情的警示灯，下方安装有穿透性强的大功率照明灯具。

进一步地，所述吊装固定装置包括套设在第一筒体上的2个吊圈、分别设置在第一筒体两侧的2个倒V型吊臂、吊杆螺母和吊杆；2个所述吊圈的两侧分别通过吊杆螺母紧固安装在筒体两侧的2个倒V型吊臂上；所述倒V型吊臂上端开设有通孔，吊杆穿过通孔，将灭火机器人主体吊起固定安装在减速机连接件的下端。

进一步地，所述第四筒体上位于安装板的前端设有用于固定超细干粉灭火装置的吊篮组件；所述吊篮组件包括吊篮吊臂、设置在吊篮吊臂下方的罐体托架以及设置在吊篮吊臂上方的罐体紧固箍；所述吊篮吊臂与罐体托架、吊篮吊臂与罐体紧固箍均通过轴螺母紧固，承托紧固超细干粉灭火装置，所述距离传感器和温度传感器设置在罐体托架的下端。

进一步地，所述第一筒体后端设有后堵板；

所述后堵板上设置有卷线器。

与现有技术相比，本发明具有的有益技术效果如下：

1、本发明公路隧道用贮压伸缩式超细干粉自动灭火机器人，采用基于物联网的轨道机器人干粉自动灭火系统，在火灾初期，搭载超细干粉灭火剂的消防机器人根据火灾定位自动移动至火源点位置2m范围之内并迅速启动灭火，降低损失，大大降低了隧道火灾造成的损失，保护了人民的生命安全和财产安全

2、本发明公路隧道用贮压伸缩式超细干粉自动灭火机器人，接到灭火指令后悬挂在隧道上方的运输轨道上，能够快速精准到达着火位置。由常规火灾探测器和测温型热成像摄像机组成的火灾预警系统对火源点进行精确定位，利用基于物联网的自动移动控制技术实现机器人的自主移动和系统的联动控制，定点定位，扑灭初期火灾。

3、本发明公路隧道用贮压伸缩式超细干粉自动灭火机器人，采用超细干粉灭火剂进行灭火，超细干粉灭火剂对有焰燃烧具有化学抑制作用，对无焰燃烧具有窒息作用，可隔离热辐射。同时非贮压式超细干粉灭火系统能快速启动、强力喷发、瞬间灭火，将火灾扑灭在初始阶段，并能在带电状态下灭火，并且不会对人体、物品和大气造成危害。

4、本发明公路隧道用贮压伸缩式超细干粉自动灭火机器人，装有避障、测距雷达、摄像云台、热成像摄像机、多种传感器，能够安全、精准、快速地到达着火点，并能将现场场景通过5G通讯网络传回到网络控制中心；隧道控制中心还可以远程操控机器人，使其高效的将火灾消灭在火灾初期，及时挽救了生命，大大降低了经济损失。

附图说明

图1为本发明实施例公路隧道用贮压伸缩式超细干粉自动灭火机器人的工作状态移动示意图。

图2为本发明实施例公路隧道用贮压伸缩式超细干粉自动灭火机器人的结构示意图。

图3为本发明实施例灭火机器人工作状态筒体伸展时的结构示意图。

图4为本发明实施例灭火机器人的内部剖视图。

图5为本发明实施例灭火机器人的仰视图。

附图标记：

1-轨道，2-行走机构，3-灭火机器人主体，4-电机，5-卷线器，6-超长电推杆，7-后堵板，8-吊圈，9-倒V型吊臂，10-减速机连接件，11-减速机，12-摄像机，13-电推杆，14-警示灯，15-超细干粉灭火装置，16-吊篮吊臂，17-罐体托架，18-轴螺母，19-大功率照明灯具，20-安装板，21-第一连接件，22-第一筒体，23-吊杆螺母，24-吊杆，25-第二筒体，26-第二连接件，27-第三筒体，28-第三连接件，29-第四筒体，30-第一滚珠固定圈，31-第二滚珠固定圈，32-牛眼滚珠，33-罐体紧固箍，34-距离传感器，35-温度传感器，36-固定连接件。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种公路隧道用贮压伸缩式超细干粉自动灭火机器人作进一步详细说明。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用来解释本发明的技术原理，目的并不是用来限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明一种公路隧道用贮压式伸缩超细干粉自动灭火机器人包括轨道1、行走机构2和安装在行走机构2下方的灭火机器人主体3。轨道沿公路隧道安装在隧道上方，工作时由行走机构2驱动灭火机器人主体3沿轨道1行走至着火垫位置附近，对火灾地进行及时灭火处理。灭火机器人主体3的控制装置位于行走机构2里面，该控制装置控制灭火机器人主体3的所有运动动作和所有电机的工作。

如图2所示，灭火机器人主体3包括含有含伺服电机的减速机11、电机4、可伸缩的筒体、用于吊装筒体的吊装固定装置、设置在筒体内的超长电推杆6、以及设置在超长电推杆6前端的2个超细干粉灭火装置15。

减速机11通过固定连接件36固定在行走机构2下方，吊装固定装置通过减速机连接件10连接在减速机11下方。行走机构2沿轨道1前后移动，减速机11控制灭火机器人主体3在水平面内自由旋转。

本实施例中，如图3所示，可伸缩的筒体分为筒径依次减小的四节分筒体，吊装固定装置安装在筒径最大的第一筒体22外侧，超细干粉灭火装置15安装在筒径最小的第四筒体29的前端。第一筒体22后端设有与其连接一体的后堵板7，用于避免筒体内的控制线外露。

吊装固定装置包括吊圈8、倒V型吊臂9、吊杆螺母23和吊杆24。2个吊圈8套设在第一筒体22筒体上，吊圈8通过吊杆螺母23紧固安装在筒体两侧的2个倒V型吊臂9上，倒V型吊臂9中间开设有通孔，吊杆24穿过通孔，将灭火机器人主体3吊起固定安装在固定连接件36下端。

超长电推杆6前端(即与第四节分筒体29前端连接处)连接有于固定超细干粉灭火装置15的吊篮组件；吊篮组件包括吊篮吊臂16、设置在吊篮吊臂16下方的罐体托架17以及设置在吊篮吊臂16上方的罐体紧固箍33；所述吊篮吊臂16与罐体托架17、吊篮吊臂16与罐体紧固箍33均通过轴螺母18紧固，承托紧固超细干粉灭火装置15。超长电推杆6能自由伸缩，根据灭火机器人在停泊处距着火点的距离，控制伸缩长度，保证干粉灭火装置15位于着火点上方。超细干粉灭火装置15内装超细干粉灭火剂，该灭火机对有焰燃烧具有化学抑制作用，对无焰燃烧具有窒息作用，可隔离热辐射，并且能快速启动、强力喷发、瞬间灭火，将火灾扑灭在初始阶段，并能在带电状态下灭火，并且不会对人体、物品和大气造成危害。

超细干粉灭火装置的精准投放轨道运输装置常年停泊在隧道内，当火灾发生时能在5分钟内到达着火点并且自动精准地将超细干粉灭火剂投放，进行灭火。

超细干粉灭火剂对有焰燃烧具有化学抑制作用，对无焰燃烧具有窒息作用，可隔离热辐射，适用于A、B、C、E四类火灾。非贮压式超细干粉灭火装置能快速启动、强力喷发、瞬间灭火，能在带电状态下灭火，不会对人体、物品和大气造成危害。贮压式超细干粉灭火装置对小型火灾灭火更为有效。

本实施例中，如图3所示，可伸缩的筒体分为筒径依次减小的四节，吊装固定装置安装在筒径最大的第一筒体22外侧，超细干粉灭火装置15安装在筒径最小的第四筒体29的前端。第一筒体22后端设有与其连接一体的后堵板7，用于避免筒体内的控制线外露。

第一筒体22与第二筒体25之间、第二筒体25与第三筒体27之间、以及第三筒体27与第四筒体29分别设有第一连接件21、第二连接件26以及第三连接件28。第一连接件21、第二连接件26和第三连接件28均为锥形，将筒径不同的筒体连接为密封的一体。

为避免筒体较长和前端挂有吊篮组件和超细干粉灭火装置15的重量，筒体前端过重吊装固定装置无法承重的问题，在第二筒体25前端与减速机连接件10之间安装电推杆13，电推杆13依据筒体伸出的长度同步伸长，辅助承重的同时可以保证前端的超细干粉灭火装置15可提高到一定的高度和下降一定的高度，以确保超细干粉灭火装置15和着火点始终保持最佳的灭火距离。

如图4所示，第二筒体25外侧设有第一滚珠固定圈30，第三筒体27外侧设有第二滚珠固定圈31，第一滚珠固定圈30和第二滚珠固定圈31上均匀分布有牛眼滚珠32，当超长电推杆6伸缩时，保证一节筒体23、二节筒体25、三节筒体27和四节筒体29顺利展开和缩回。

如图2和图5所示，本实施例中，还包括辅助灭火机器人进行灭火的摄像机12、警示灯14、大功率照明灯具19、距离传感器34、温度传感器35和卷线器5。

在减速机11上前端安装有摄像机12，以便在火灾控制区的人员实时监测火灾现场的情况。

在第四筒体29前端设有安装板20，安装板20上方安装有警示灯14、大功率照明灯具19、距离传感器34和温度传感器35。

警示灯14在灭火机器人工作时闪烁，警示现场人员，注意安全。大功率照明灯具19在机器人工作时向地面方向发出暖色光，光线穿透性强，以方便现场人员远距离观察现场情况，也可以在隧道内昏暗的情况下，为救援人员提供照明。距离传感器34可以准确反馈着火点的高度，辅助灭火机器人进行作业。温度传感器35检测着火点的温度，精准测量着火点。

在筒体的后堵板7上安装有卷线器5，卷线器可将5贯穿在筒体和超长电推杆6之间的控制线，根据需要及时地展开或收缩，有效地解决了控制线缠绕的问题，可以避免在现场外露控制线被点燃的情况。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种公路隧道用贮压伸缩式超细干粉自动灭火机器人，用于安装在轨道(1)上的行走机构(2)的下方，其特征在于：包括灭火机器人主体(3)、用于控制灭火机器人主体(3)旋转的含伺服电机的减速机(11)、以及用于吊装灭火机器人主体(3)的吊装固定装置；

所述灭火机器人主体(3)包括可伸缩的筒体、设置在可伸缩的筒体内的超长电推杆(6)、用于驱动超长电推杆(6)伸缩的电机(4)、以及设置在超长电推杆(6)前端的2个超细干粉灭火装置(15)；

所述筒体包括筒径依次减小的至少四节分筒体，分别为第一筒体(22)、第二筒体(25)、第三筒体(27)和第四筒体(29)，所述每节分筒体连接处设有锥形连接件，用于将不同筒径不同的筒体密封连接；所述吊装固定装置安装在筒径最大的第一筒体(22)外侧，超细干粉灭火装置(15)安装在筒径最小的第四筒体(29)的前端，所述超长电推杆(6)的前端与筒径最小的第四筒体(29)前端的伸缩端固定连接，后端与筒径最大的第一筒体(22)后端的固定端连接；

所述每节分筒体外侧设有滚珠固定圈，滚珠固定圈上均匀分布有牛眼滚珠(32)，用于保证分筒体的顺利伸出或缩回；

还包括电推杆(13)，所述电推杆(13)的一端与减速机连接件(10)的下端铰接，另一端与第二筒体(25)的前端铰接；

所述减速机(11)通过固定连接件(36)固定在行走机构(2)下方；

所述吊装固定装置的上端通过减速机连接件(10)与减速机(11)连接，吊装固定装置的下端与所述筒体连接；

所述吊装固定装置包括套设在第一筒体(22)上的2个吊圈(8)、分别设置在第一筒体(22)两侧的2个倒V型吊臂(9)、吊杆螺母(23)和吊杆(24)；2个所述吊圈(8)的两侧分别通过吊杆螺母(23)紧固安装在筒体两侧的2个倒V型吊臂(9)上；所述倒V型吊臂(9)上端开设有通孔，吊杆(24)穿过通孔，将灭火机器人主体(3)吊起固定安装在减速机连接件(10)的下端。

2.根据权利要求1所述的公路隧道用贮压伸缩式超细干粉自动灭火机器人，其特征在于：

所述减速机(11)前端安装有摄像机(12)，用于实时监测火灾现场的情况。

3.根据权利要求2所述的公路隧道用贮压伸缩式超细干粉自动灭火机器人，其特征在于：

所述超细干粉灭火装置(15)的下方安装有用于准确反馈着火点高度的距离传感器(34)和用于检测着火点温度的温度传感器(35)。

4.根据权利要求3所述的公路隧道用贮压伸缩式超细干粉自动灭火机器人，其特征在于：

所述第四筒体(29)前端设有安装板(20)，安装板(20)上方安装有用于警示灾情的警示灯(14)，下方安装有穿透性强的大功率照明灯具(19)。

5.根据权利要求4所述的公路隧道用贮压伸缩式超细干粉自动灭火机器人，其特征在于：

所述第四筒体(29)上位于安装板(20)的前端设有用于固定超细干粉灭火装置(15)的吊篮组件；所述吊篮组件包括吊篮吊臂(16)、设置在吊篮吊臂(16)下方的罐体托架(17)以及设置在吊篮吊臂(16)上方的罐体紧固箍(33)；所述吊篮吊臂(16)与罐体托架(17)、吊篮吊臂(16)与罐体紧固箍(33)均通过轴螺母(18)紧固，承托紧固超细干粉灭火装置(15)，所述距离传感器(34)和温度传感器(35)设置在罐体托架(17)的下端。

6.根据权利要求5所述的公路隧道用贮压伸缩式超细干粉自动灭火机器人，其特征在于：

所述第一筒体(22)后端设有后堵板(7)；

所述后堵板(7)上设置有卷线器(5)。

Images