CN115346329A - 一种智能快速净化车厢颗粒物的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能快速净化车厢颗粒物的方案，包括：开闭控制单元、总控制单元、烟雾传感单元等，烟雾传感单元检测到火情后，将信号传递给总控制单元，总控制单元发送指令至最接近颗粒物源废排口的开闭控制单元，开闭控制单元将对应的废排口开到最大，同时总控制单元也控制颗粒物源附近的送风口、回风口和远离颗粒物源的废排口全部关闭，远离颗粒物源的送风口正常开启，以使车厢内部其他位置的气体形成一股涌向正在排烟的废排口的气流，这样的气流可以最大效率地减缓有毒烟雾颗粒向其他安全区域的扩散，并且能加速烟雾颗粒排出车厢，显著提升了车厢有害颗粒物快速排出净化的效果。

Description

一种智能快速净化车厢颗粒物的系统及方法

技术领域

本发明涉及列车车厢空气循环技术领域，特别涉及一种智能快速净化车厢颗粒物的系统及方法。

背景技术

火灾会给人民生命财产造成巨大损失，火灾的防治一直是各种公共场所重要任务。火灾发生时常常会伴随大量有毒烟雾颗粒，这些烟雾颗粒会对人体呼吸系统造成巨大伤害，严重情况会导致人体中毒身亡。这种烟雾颗粒在狭长空间一般很难快速拍出室外，比如人们日常乘坐的高速列车车厢，当车厢发生火灾后，虽然当前高速列车风道系统都具有废排功能，但是由于废排口的设置位置等限制，很难实现快速排除车厢内部有毒烟雾颗粒的目标。

发明内容

本发明的目的是：针对上述背景技术中存在的不足，提供一种智能快速净化车厢颗粒物的方案，不仅可以通过控制车厢内各风道口开、关来促进气体流动加速烟雾颗粒排出车厢，并且针对现有风道增加了风道减阻结构，以显著降低风道拐弯处的流动阻力，为紧急情况下乘员逃生争取宝贵时间。

为了达到上述目的，本发明提供了一种智能快速净化车厢颗粒物的系统，所述车厢布设有送风口、回风口以及废排口，其特征在于，系统包括：

开闭控制单元，所述开闭控制单元用于控制各个所述送风口、回风口和废排口的开闭；

总控制单元，所述总控制单元与各个所述开闭控制单元均电性连接，用于控制各个所述开闭控制单元；

烟雾传感单元，所述烟雾传感单元与各个所述废排口对应布置，所述烟雾传感单元与总控制单元电性连接，用于检测车厢对应位置的烟雾颗粒浓度；

所述烟雾传感单元检测到火情后，将信号传递给总控制单元，总控制单元发送指令至最接近颗粒物源废排口的开闭控制单元，开闭控制单元将对应的废排口开到最大，同时总控制单元也会发送指令，让颗粒物源附近的送风口和回风口全部关闭，远离颗粒物源的送风口正常开启，并且同时关闭远离颗粒物源的废排口，以使全部烟雾颗粒由颗粒物源最近的废排口排出。

进一步地，所述烟雾传感单元具有预设的阈值。

进一步地，所述送风口、所述回风口、所述废排口设置开闭执行单元，所述开闭执行单元用于执行开闭，所述开闭执行单元与对应的所述开闭控制单元电性连接。

进一步地，还包括多个烟雾报警单元，所述烟雾报警单元与所述烟雾传感单元电性连接，和/或与所述总控制单元电性连接。

进一步地，所述烟雾报警单元与所述烟雾传感单元的位置一一对应。

进一步地，所述烟雾报警单元具有声光报警的功能。

进一步地，所述烟雾传感单元还集成有温度传感功能。

进一步地，所述总控制单元包括显示屏，所述显示屏用于实时显示火情，包括火情发生的具体位置、火情等级、现场状况。

进一步地，在废排口的风道拐弯处设置薄膜等离子发生单元，所述薄膜等离子发生单元与总控制单元电性连接，以通过所述总控制单元控制薄膜等离子发生单元产生垂直壁面的等离子射流，在壁面形成一层薄的层流，在层流的作用下减少风道内部快速流动的气体与壁面的摩擦，实现风道内部气体流动减阻。

本发明还提供了一种智能快速净化车厢颗粒物的方法，采用如前所述的智能快速净化车厢颗粒物的系统，包括如下步骤：

S1，烟雾传感器实时检测车厢内的烟雾颗粒浓度，判断是否低于预设的阈值；当检测到烟雾颗粒浓度超过阈值时，烟雾传感器将信号传输至总控制单元，同时将信号传输至对应的烟雾报警器，烟雾报警器开始声光报警；

S2，总控制单元确认烟雾传感器的位置；

S3，总控制单元将指令发送给对应位置送风口、回风口的开闭控制单元，使对应的送风口、回风口、其他位置的废排口关闭；

S4，烟雾传感器检测车厢内的烟雾颗粒浓度低于安全阈值时，发送提示信号确认火情解除；

S5，现场确认火情已经解除后，控制关闭的送风口、回风口、废排口重新打开。

本发明的上述方案有如下的有益效果：

本发明提供的智能快速净化车厢颗粒物的方案，能够依据检测到火情的具体位置，针对性地关闭火情位置的送风口、回风口，使废排口打开最大，让火情附近的送风口和回风口全部关闭，远离火情的送风口和回风口正常开启，并且同时关闭远离火情的废排口，以使全部烟雾颗粒由颗粒物源最近的废排口排出，从而车厢内部其他位置的气体形成一股涌向正在排烟的废排口的气流，这样的气流可以最大效率地减缓有毒烟雾颗粒向其他安全区域的扩散，并且能加速烟雾颗粒排出车厢，显著提升了车厢有害颗粒物快速排出净化的效果；

本发明的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1为本发明的系统示意图；

图2为本发明的车厢送风口、回风口、废排口示意图；

图3为本发明的开闭控制单元及开闭执行单元示意图；

图4为本发明的烟雾快速净化过程效果示意图；

图5为本发明的风道拐弯结构内部气动减阻示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

在本发明的描述中，需要说明的是，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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。

如图1、图2所示，本发明的实施例提供了一种智能快速净化车厢颗粒物的系统，包括车厢内各个送风口(S1,S2,…,Sn)、回风口(H1,H2,…,Hn)和废排口(F1,F2,…,Fn)的开闭控制单元。其中，开闭控制单元与总控制单元电性连接，通过总控制单元控制各个开闭控制单元，由各个开闭控制单元控制送风口、回风口、废排口等的开闭，实现车厢内部流场的快速变动，从而实现加速排除车厢内部危险颗粒物的目的。同时，车厢内布设多个烟雾传感器，烟雾传感器与总控制单元同样是电性连接的，用于检测烟雾颗粒浓度并反馈总控制单元。

同时如图3所示，送风口、回风口、废排口等的开闭执行单元可采用旋转开闭门的形式，当开闭门旋转至预设角度时送风口、回风口、废排口关闭，当开闭门旋转至另一预设角度时送风口、回风口、废排口开启，同样也可以调整开闭大小。

当车厢内部某处发生火情时，会产生大量颗粒物，当颗粒物源附近的烟雾传感器检测到烟雾颗粒浓度超过预设的阈值，会将预警信号传递给总控制单元，总控制单元会发送指令至最接近颗粒物源废排口的开闭控制单元，开闭控制单元将其控制的废排口开到最大，同时总控制单元也会发送指令，让颗粒物源附近的送风口和回风口全部关闭，远离颗粒物源的送风口正常开启，并且同时关闭远离颗粒物源的废排口和送风口，这时全部烟雾颗粒由颗粒物源最近的废排口进行排出，此时该废排口空气流量达到最大，排烟能力发挥到最大。

由于远离颗粒物源的送风口依然开启，车厢内部其他位置的气体会形成一股涌向正在排烟的废排口的气流，这样的气流可以最大效率地减缓有毒烟雾颗粒向其他安全区域的扩散，并且能加速烟雾颗粒排出车厢，效果如图4所述。

相反地，当烟雾传感器检测到烟雾颗粒浓度低于预设的阈值时，再次将解除信号传递给总控制单元，总控制单元接收解除信号后，并不会将颗粒物源附近的送风口和回风口立即开启，而只是发出提示。安全人员收到提示后，与现场乘务人员等确认火情解除后再手动开启，避免烟雾传感器等的误检测导致火情恶化。

当然，还可设置多个烟雾报警器，烟雾报警器可与烟雾传感器位置一一对应地设置。烟雾报警器与烟雾传感器电性连接，或烟雾报警器与总控制单元电性连接。当烟雾传感器检测到烟雾颗粒浓度超过预设的阈值时，能够同步将预警信号传递给烟雾报警器，或传递给总控制单元，再通过总控制单元发送指令给烟雾报警器，而让烟雾报警器发出进行声光报警等，使车厢靠近颗粒物源位置的乘客迅速反应并撤离。

在本实施例中，烟雾传感器采用先进的激光技术(光散射原理)，自带自净功能，不易受外界污染，具有湿度修正，无需额外加热除湿，不受湿度干扰，测量灵敏度高，测量数据可靠，性能稳定，满足365天*24小时持续监测检测浓度范围大，可以满足大部分的使用场合，比如列车车厢以及数字城管、智慧城市、建筑工地、垃圾场、拆迁工地、码头、产业园、社区、道路扬尘环境监测监控中心等。

作为进一步改进，烟雾传感器还可集成温度传感功能，当其检测到相关区域的空气温度超过预设的阈值时，同样会将预警信号传递给总控制单元，作为火情检测的补充方式，能够让总控制单元更加快速、可靠地获取火情并发送指令控制排烟。

作为进一步改进，本实施例中总控制单元包括显示屏，显示屏设置在安全中心内，能够实时显示火情发生的具体位置、火情等级(依据烟雾传感器检测的浓度判断等)、现场状况(调出摄像头等)，便于安全人员及时的指挥调度，将火情损失减至最小。

其中，烟雾传感器沿车厢均匀分布，与废排口的位置对应，对于每一个废排口，烟雾传感器可以同时布设在座位底部以及离地面高度1米的位置(考虑车厢内乘客的所处位置和口鼻高度)，从而使烟雾传感器更快速地检测到火情。

由于车厢内部风道结构往往比较复杂，会有较多拐弯结构出现，如图5所示，当气流在风道内部流动经过这些拐弯处时，特别是当气体流速较大时，这些拐弯的结构会造成较大的空气阻力，增加风机能耗的同时也会造成较大噪声污染。以往主要通过优化结构设计来降低风道阻力，但是对于这些复杂的结构效果都比较有限。因此，为了加速室内颗粒物排除出室外，降低气流在风道内部的气动阻力，本实施例利用现有的等离子射流理论，在风道拐弯处结构的内壁外侧增加薄膜等离子发生单元(图5a)。其中，薄膜结构厚度较小，不会产生较大空气阻力，并且容易塑形，可以适应复杂的风道结构。当总控制单元收到烟雾发生信号后，在关闭颗粒物源附近的送风口和回风口的同时，控制废排口风道的薄膜等离子发生单元产生垂直壁面的等离子射流，射流可以在壁面形成一层薄的层流(图5b)，在层流的作用下可以减少管道内部的快速流动的气体与壁面的摩擦，从而实现风道内部气体流动减阻的目的。

因此，依靠风道内薄膜等离子发生单元的设置，进一步提升了废排口的排气流量，从而更好地发挥了废排口的排烟能力。

基于同一发明构思，本实施例还提供了一种智能快速净化车厢颗粒物的方法，包括：

S1，烟雾传感器实时检测车厢内的烟雾颗粒浓度，判断是否低于预设的阈值；当检测到烟雾颗粒浓度超过安全阈值时，烟雾传感器将信号传输至总控制单元，同时将信号传输至对应的烟雾报警器，烟雾报警器开始声光报警。

S2，总控制单元确认烟雾传感器的位置；

S3，总控制单元将指令发送给对应位置送风口、回风口的开闭控制单元，使对应的送风口、回风口、其他位置的废排口关闭。

S4，烟雾传感器检测车厢内的烟雾颗粒浓度低于安全阈值时，发送提示信号确认火情解除。

S5，现场确认火情已经解除后，控制对应位置的送风口、回风口、废排口重新打开。

在S3中，总控制单元同步将指令发送给对应废排口风道内的薄膜等离子发生单元，以使废排口以最大排风量进行排烟。

本实施例提供的智能快速净化车厢颗粒物的方法与前述的系统具有同样的设计思路及有益效果，此处不再赘述。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能快速净化车厢颗粒物的系统，所述车厢布设有送风口、回风口以及废排口，其特征在于，系统包括：

开闭控制单元，所述开闭控制单元用于控制各个所述送风口、回风口和废排口的开闭；

总控制单元，所述总控制单元与各个所述开闭控制单元均电性连接，用于控制各个所述开闭控制单元；

烟雾传感单元，所述烟雾传感单元与各个所述废排口对应布置，所述烟雾传感单元与总控制单元电性连接，用于检测车厢对应位置的烟雾颗粒浓度；

所述烟雾传感单元检测到火情后，将信号传递给总控制单元，总控制单元发送指令至最接近颗粒物源废排口的开闭控制单元，开闭控制单元将对应的废排口开到最大，同时总控制单元也控制颗粒物源附近的送风口、回风口和远离颗粒物源的废排口全部关闭，远离颗粒物源的送风口正常开启，以使全部烟雾颗粒由颗粒物源最近的废排口快速排出。

2.根据权利要求1所述的一种智能快速净化车厢颗粒物的系统，其特征在于，所述烟雾传感单元具有预设的阈值。

3.根据权利要求1所述的一种智能快速净化车厢颗粒物的系统，其特征在于，所述送风口、所述回风口、所述废排口设置开闭执行单元，所述开闭执行单元用于执行开闭，所述开闭执行单元与对应的所述开闭控制单元电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种智能快速净化车厢颗粒物的系统，其特征在于，还包括多个烟雾报警单元，所述烟雾报警单元与所述烟雾传感单元电性连接，和/或与所述总控制单元电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种智能快速净化车厢颗粒物的系统，其特征在于，所述烟雾报警单元与所述烟雾传感单元的位置一一对应。

6.根据权利要求4所述的一种智能快速净化车厢颗粒物的系统，其特征在于，所述烟雾报警单元具有声光报警的功能。

7.根据权利要求4所述的一种智能快速净化车厢颗粒物的系统，其特征在于，所述烟雾传感单元还集成有温度传感功能。

8.根据权利要求7所述的一种智能快速净化车厢颗粒物的系统，其特征在于，所述总控制单元包括显示屏，所述显示屏用于实时显示火情，包括火情发生的具体位置、火情等级、现场状况。

9.根据权利要求1所述的一种智能快速净化车厢颗粒物的系统，其特征在于，还包括在废排口的风道拐弯处设置的薄膜等离子发生单元，所述薄膜等离子发生单元与总控制单元电性连接，以通过所述总控制单元控制薄膜等离子发生单元产生垂直壁面的等离子射流，在壁面形成一层薄的层流，在层流的作用下减少风道内部快速流动的气体与壁面的摩擦，实现风道内部气体流动减阻。

10.一种智能快速净化车厢颗粒物的方法，采用如权利要求1-9任意一项所述的智能快速净化车厢颗粒物的系统，其特征在于，包括如下步骤：

S1，烟雾传感器实时检测车厢内的烟雾颗粒浓度，判断是否低于预设的阈值；当检测到烟雾颗粒浓度超过阈值时，烟雾传感器将信号传输至总控制单元，同时将信号传输至对应的烟雾报警器，烟雾报警器开始声光报警；

S2，总控制单元确认烟雾传感器的位置；

S3，总控制单元将指令发送给对应位置送风口、回风口的开闭控制单元，使对应的送风口、回风口、其他位置的废排口关闭；

S4，烟雾传感器检测车厢内的烟雾颗粒浓度低于安全阈值时，发送提示信号确认火情解除；

S5，现场确认火情已经解除后，控制关闭的送风口、回风口、废排口重新打开。

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