CN116688402A - 一种吸气式火灾探测报警灭火系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电动汽车电池室控火装置领域，更具体的，涉及一种吸气式火灾探测报警灭火系统，包括探测主机、氮气钢瓶组，所述探测主机和所述氮气钢瓶组均设于电动汽车的锂电池室外，其中：所述探测主机上设有吸气管，所述吸气管从所述探测主机的内部延伸至电动汽车的锂电池室内，且所述吸气管的末端设有所述吸气采样头，所述吸气采样头能够对电动汽车的锂电池室内的气体进行采样；所述吸气管在所述探测主机的内部分流出吸气管路B和吸气管路A两个支流，该吸气式气体浓度火灾探测报警控火系统集成了火灾报警功能和火灾扑救功能为一体的报警系统，具有智慧型、吸气式、早期检测、灵敏度高、误报率极低、迅速灭火、安全可靠、对环境无污染等特点。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车电池室控火装置领域，更具体的，涉及一种吸气式火灾探测报警灭火系统。
背景技术
电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆，由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，纯电动汽车相对燃油汽车而言，主要差异在于四大部件，驱动电机，调速控制器、动力电池、车载充电器；现有的电动汽车的锂电池室安全性十分的差，很容易发生自燃导致出现整车起火。
发明内容
为克服现有技术的不足，本专利所要解决的技术问题在于提出一种灵敏度高、误报率极低、迅速灭火、安全可靠、对环境无污染的吸气式气体浓度火灾探测报警控火系统。
为达此目的，本发明采用以下的技术方案：
本发明的提供了一种吸气式火灾探测报警灭火系统，包括探测主机、氮气钢瓶组，所述探测主机和所述氮气钢瓶组均设于电动汽车的锂电池室外，其中：所述探测主机上设有吸气管，所述吸气管从所述探测主机的内部延伸至电动汽车的锂电池室内，且所述吸气管的末端设有所述吸气采样头，所述吸气采样头能够对电动汽车的锂电池室内的气体进行采样；所述吸气管在所述探测主机的内部分流出吸气管路B和吸气管路A两个支流，所述吸气管路B和所述吸气管路A的末端设有抽气泵；所述探测主机内设有CO2浓度检测室和CO、H2浓度检测室，所述吸气管通过吸气管路B与所述CO2浓度检测室连通，所述吸气管通过吸气管路A与所述CO、H2浓度检测室连通；所述氮气钢瓶组是由氮气钢瓶、瓶头阀、铜管、喷头、压力表、防撞护耳组成，所述氮气钢瓶上设有所述铜管，且所述铜管延伸至电动汽车锂电池室内，所述铜管对应所述电动汽车的锂电池室的内部设有喷头，所述铜管上设有用于开闭所述铜管的所述瓶头阀，所述氮气钢瓶的两侧设有保护所述瓶头阀的所述防撞护耳，所述铜管上还设有用于检测氮气钢瓶内部氮气压强的压力表。
更具体的，所述探测主机内还设有用于控制处理的电路板，所述电路板通过若干个电路接口分别与相关元件连接，电路板上设有用于处理数据的PLC编程处理器和智慧式网络芯片，且电路板上还设有用于发出警报的声光报警设备。
更具体的，所述探测主机还内设有喷雾式气体分离器，所述喷雾式气体分离器设置于所述吸气管路B的管路上。
进一步的，所述喷雾式气体分离器是由气体干燥室、喷雾式分离室、高压雾化喷头、微型隔膜泵、NaOH溶液、回收罐、以及电动阀组成，所述吸气管路B依次连通所述喷雾式分离室和所述气体干燥室，所述微型隔膜泵能够将NaOH溶液中的溶液抽向所述喷雾式分离室内，溶液与经过喷雾式分离室的气体反应后通过喷雾式分离室，所述喷雾式分离室上设有所述回收罐，所述回收罐能够将反应残留物回收，所述吸气管路B上还设有能够控制吸气管路B开闭的电动阀。
在本发明较佳的技术方案中，所述探测主机上还设有LED液晶面板，且所述探测主机的一侧设有电源端子和用于连接瓶头阀的接口，所述探测主机上还设有分别用于显示电源、预警、故障、火警的指示灯和用于操作所述探测主机进行静音和重置的按钮。
在本发明较佳的技术方案中，所述CO2浓度检测室由光速双波长红外式光源、滤光镜、非散射红外探测器、信号输出端口、测量光学滤波器、参考光学滤波器、以及CO2传感器模组的MCU组成，所述双光速双波长红外式光源设置在所述CO2浓度检测室内，并向CO2浓度检测室内部进行光照，所述CO2浓度检测室内部中央设有所述滤光镜，所述CO2浓度检测室内远离所述双光速双波长红外式光源的一端设有所述CO2传感器模组的MCU，所述CO2传感器模组的MCU的前端设有所述非散射红外探测器，所述CO2传感器模组的MCU的后端设有所述信号输出端口，所述非散射红外探测器的外壁两侧设分别有所述测量光学滤波器和所述参考光学滤波器。
在本发明较佳的技术方案中，所述CO、H2浓度检测室由惠斯通电桥、检测元件桥臂、补偿元件桥臂、直流电源、以及信号输出端口组成，所述检测元件桥臂和所述补偿元件桥臂配对组成惠斯通电桥的一个臂，所述惠斯通电桥上设有所述补偿元件桥臂，所述惠斯通电桥上还设有用于供电的的直流电源，且所述惠斯通电桥上还设有用于输出信号的信号输出端口。
在本发明较佳的技术方案中，所述PLC编程处理器的具体指令如下所示：
指令Y1：打开电动阀，气流通过吸气管路B进入喷雾式分离器；
指令Y2：微型隔膜泵通电工作，将NaOH溶液进入喷雾式分离室，将混合气体中的CO、H2气体分离出来，送入CO、H2气体检测室进行检测，浓度信号由信号输出端口发送至PLC编程处理器输入端口X2；
指令Y3，火警指示灯亮；
指令Y7，启动声光报警器告知安保人员或驾驶员；
指令Y9，智慧型网络芯片按预设程序告知安保人员或驾驶员；
指令Y8，输出24V直流指令信号，打开高压氮气瓶的瓶头阀，高压氮气通过铜管经喷头迅速充满电池室内，使包装内氧气浓度迅速降低，火焰熄灭，控制火情。
在本发明较佳的技术方案中，所述PLC编程控制器安装于探测主机内用于控制处理的电路板上，通过各种电路接口接受信号和发出指令，其中：
X1端为CO2浓度信号输入；
X2端为CO、H2浓度信号输入；
X3端为重置按钮；
X4端为静音按钮；
Y1端为电动阀控制信号输出；
Y2端为微型隔膜泵控制信号输出；
Y3端为电源指示灯；
Y4端为预警指示灯；
Y5端为故障指示灯；
Y6端为火警指示灯；
Y7端为声光报警信号输出；
Y8端为瓶头阀控制信号输出。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明中，采用双光速双波长红外式光源经滤光镜发射红外线，测量光学滤波器通过被CO2吸收特定波长范围内的红外光，而参考光学滤波器是通过未被CO2吸收的波长的红外光，通过参考计算测量光学滤波器和参考光学滤波器之间的光量差可以得到CO2吸收的能量信号，由于非散射红外探测器产生的信号是非线性的，所以该信号被送入CO2传感器模组的MCU，在电路中进行线性化，最终将CO2浓度转化成数字和模拟量输出给PLC编程处理器。
(2)本发明中，采用检测元件桥臂遇可燃性气体时表面发生无焰燃烧，检测元件桥臂敏感体温度升高，感温材料电阻增大，桥路输出电压变大，该电压变化量随气体浓度增大而成正比例增大，通过测定电桥输出信号的变化量大小即可判定检测气体的浓度，此电桥输出信号信号经过信号输出端口送入PLC编程处理器进行处理。
(3)本发明中，采用探测主机和氮气钢瓶组安装于电动汽车的锂电池室外，吸气式采样头和喷头安装于电动汽车的锂电池室内，当电动汽车的锂电池短路时，释放数量最多的气体为CO2、CO和H2，体积分数分别达到35.56％、28.38％和22.27％，探测主机1通过抽气泵34将气体吸入喷雾式气体分离器，分别对三种气体的浓度进行检测，当气体浓度到达预设值，即发出声光报警信号，并且发出指令，将氮气钢瓶组中氮气钢瓶的瓶头阀打开，高压氮气通过铜管流入电动汽车的锂电池室内部，使电动汽车的锂电池室内氧气浓度迅速降低，火焰熄灭，控制火情，该吸气式气体浓度火灾探测报警控火系统集成了火灾报警功能和火灾扑救功能为一体的报警系统，具有智慧型、吸气式、早期检测、灵敏度高、误报率极低、迅速灭火、安全可靠、对环境无污染等特点。
附图说明
图1为本发明的PLC编程处理器的控制指令表。
图2为本发明的吸气式火灾探测报警灭火系统结构示意图。
图3为本发明的探测主机的外部结构示意图。
图4为本发明的探测主机的内部结构示意图。
图5为本发明的CO2浓度检测室的结构示意图。
图6为本发明的CO、H2浓度检测室的结构示意图。
图7为本发明的氮气钢瓶组的结构示意图。
图8为本发明的PLC编程处理器的端子电路接口表。
上述附图中的标号说明：
1、探测主机；2、氮气钢瓶组；10、PLC编程处理器；11、智慧式网络芯片；12、声光报警设备；13、电路接口；20、喷雾式气体分离器；21、气体干燥室；22、喷雾式分离室；23、高压雾化喷头；24、微型隔膜泵；25、NaOH溶液罐；26、回收罐；27、电动阀；30、吸气管路B；31、吸气管路A；32、吸气采样头；33、吸气管；34、抽气泵；40、CO2浓度检测室；41、CO、H2浓度检测室；50、氮气钢瓶；51、瓶头阀；52、铜管；53、喷头；54、压力表；55、防撞护耳；60、LED液晶面板；61、电源端子；62、接口；63、按钮；64、指示灯；401、光速双波长红外式光源；402、滤光镜；403、非散射红外探测器；404、信号输出端口；405、测量光学滤波器；406、参考光学滤波器；407、CO2传感器模组的MCU；411、由惠斯通电桥；412、补偿元件桥臂；413、检测元件桥臂；414、信号输出端口；415、直流电源。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
如图1至图8所示，本实施例公开了一种吸气式火灾探测报警灭火系统，包括探测主机1、氮气钢瓶组2，所述探测主机1和所述氮气钢瓶组2均设于电动汽车的锂电池室外，所述探测主机1上设有吸气管33，所述吸气管33从所述探测主机1的内部延伸至电动汽车的锂电池室内，且所述吸气管33的末端设有所述吸气采样头32，所述吸气采样头32能够对电动汽车的锂电池室内的气体进行采样；所述吸气管33在所述探测主机1的内部分流出吸气管路B30和吸气管路A31两个支流，所述吸气管路B30和所述吸气管路A31的末端设有抽气泵34；所述探测主机1内设有CO2浓度检测室40和CO、H2浓度检测室41，所述吸气管33通过吸气管路B30与所述CO2浓度检测室40连通，所述吸气管33通过吸气管路A31与所述CO、H2浓度检测室41连通；所述氮气钢瓶组2是由氮气钢瓶50、瓶头阀51、铜管52、喷头53、压力表54、防撞护耳55组成，所述氮气钢瓶50上设有所述铜管52，且所述铜管52延伸至电动汽车锂电池室内，所述铜管52对应所述电动汽车的锂电池室的内部设有喷头53，所述铜管52上设有用于开闭所述铜管52的所述瓶头阀51，所述氮气钢瓶50的两侧设有保护所述瓶头阀51的所述防撞护耳55，所述铜管52上还设有用于检测氮气钢瓶50内部氮气压强的压力表54；
更具体的，所述探测主机1内还设有用于控制处理的电路板，所述电路板通过若干个电路接口13分别与相关元件连接，电路板上设有用于处理数据的PLC编程处理器10和智慧式网络芯片11，且电路板上还设有用于发出警报的声光报警设备12。
更具体的，所述探测主机1还内设有喷雾式气体分离器20，所述喷雾式气体分离器20设置于所述吸气管路B30的管路上。
进一步的，所述喷雾式气体分离器20是由气体干燥室21、喷雾式分离室22、高压雾化喷头23、微型隔膜泵24、NaOH溶液25、回收罐26、以及电动阀27组成，所述吸气管路B30依次连通所述喷雾式分离室22和所述气体干燥室21，所述微型隔膜泵24能够将NaOH溶液25中的溶液抽向所述喷雾式分离室22内，溶液与经过喷雾式分离室22的气体反应后通过喷雾式分离室22，所述喷雾式分离室22上设有所述回收罐26，所述回收罐26能够将反应残留物回收，所述吸气管路B30上还设有能够控制吸气管路B30开闭的电动阀27。
所述探测主机1上还设有LED液晶面板60，且所述探测主机1的一侧设有电源端子61和用于连接瓶头阀51的接口62，所述探测主机1上还设有分别用于显示电源、预警、故障、火警的指示灯64和用于操作所述探测主机1进行静音和重置的按钮63。
所述CO2浓度检测室40由光速双波长红外式光源401、滤光镜402、非散射红外探测器403、信号输出端口404、测量光学滤波器405、参考光学滤波器406、以及CO2传感器模组的MCU407组成，所述双光速双波长红外式光源401设置在所述CO2浓度检测室40内，并向CO2浓度检测室40内部进行光照，所述CO2浓度检测室40内部中央设有所述滤光镜402，所述CO2浓度检测室40内远离所述双光速双波长红外式光源401的一端设有所述CO2传感器模组的MCU407，所述CO2传感器模组的MCU407的前端设有所述非散射红外探测器403，所述CO2传感器模组的MCU407的后端设有所述信号输出端口404，所述非散射红外探测器403的外壁两侧设分别有所述测量光学滤波器405和所述参考光学滤波器406；
双光速双波长红外式光源401经滤光镜402发射红外线，测量光学滤波器405通过被CO2吸收特定波长范围内的红外光，而参考光学滤波器406是通过未被CO2吸收的波长的红外光，通过参考计算测量光学滤波器405和参考光学滤波器406之间的光量差可以得到CO2吸收的能量信号，由于非散射红外探测器403产生的信号是非线性的，所以该信号被送入CO2传感器模组的MCU407，在电路中进行线性化，最终将CO2浓度转化成数字和模拟量输出给PLC编程处理器10。
所述CO、H2浓度检测室41由惠斯通电桥411、检测元件桥臂413、补偿元件桥臂412、直流电源415、以及信号输出端口414组成，所述检测元件桥臂413和所述补偿元件桥臂412配对组成惠斯通电桥411的一个臂，所述惠斯通电桥411上设有所述补偿元件桥臂412，所述惠斯通电桥411上还设有用于供电的的直流电源415，且所述惠斯通电桥411上还设有用于输出信号的信号输出端口414；
检测元件桥臂413遇可燃性气体时表面发生无焰燃烧，检测元件桥臂敏感体温度升高，感温材料电阻增大，桥路输出电压变大，该电压变化量随气体浓度增大而成正比例增大，通过测定电桥输出信号的变化量大小即可判定检测气体的浓度，此电桥输出信号信号经过信号输出端口414送入PLC编程处理器10进行处理。
所述PLC编程处理器10的具体指令如下所示：
指令Y1：打开电动阀27，气流通过吸气管路B30进入喷雾式分离器；
指令Y2：微型隔膜泵24通电工作，将NaOH溶液25进入喷雾式分离室22，将混合气体中的CO、H2气体分离出来，送入CO、H2气体检测室40进行检测，浓度信号由信号输出端口415发送至PLC编程处理器10输入端口X2；
指令Y3，火警指示灯亮；
指令Y7，启动声光报警器告知安保人员或驾驶员；
指令Y9，智慧型网络芯片11按预设程序告知安保人员或驾驶员；
指令Y8，输出24V直流指令信号，打开高压氮气瓶50的瓶头阀51，高压氮气通过铜管52经喷头53迅速充满电池室内，使包装内氧气浓度迅速降低，火焰熄灭，控制火情。
所述PLC编程控制器10安装于探测主机1内用于控制处理的电路板上，通过各种电路接口13接受信号和发出指令，其中：
X1端为CO2浓度信号输入；
X2端为CO、H2浓度信号输入；
X3端为重置按钮；
X4端为静音按钮；
Y1端为电动阀控制信号输出；
Y2端为微型隔膜泵控制信号输出；
Y3端为电源指示灯；
Y4端为预警指示灯；
Y5端为故障指示灯；
Y6端为火警指示灯；
Y7端为声光报警信号输出；
Y8端为瓶头阀控制信号输出。
本发明的工作过程和原理是：使用时，探测主机1和氮气钢瓶组2安装于电动汽车的锂电池室外，吸气式采样头32和喷头53安装于电动汽车的锂电池室内；当电动汽车的锂电池短路时，释放数量最多的气体为CO2、CO和H2，体积分数分别达到35.56％、28.38％和22.27％，探测主机1通过抽气泵34将气体吸入喷雾式气体分离器20，分别对三种气体的浓度进行检测，当气体浓度到达预设值，即发出声光报警信号，并且发出指令，将氮气钢瓶组2中氮气钢瓶50的瓶头阀51打开；高压氮气通过铜管52流入电动汽车的锂电池室内部，使电动汽车的锂电池室内氧气浓度迅速降低，火焰熄灭，控制火情，它是一款集成火灾报警功能和火灾扑救功能为一体的报警系统，它具有智慧型、吸气式、早期检测、灵敏度高、误报率极低、迅速灭火、安全可靠、对环境无污染等特点。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种吸气式火灾探测报警灭火系统，包括探测主机、氮气钢瓶组，所述探测主机和所述氮气钢瓶组均设于电动汽车的锂电池室外，其特征在于：
所述探测主机上设有吸气管，所述吸气管从所述探测主机的内部延伸至电动汽车的锂电池室内，且所述吸气管的末端设有所述吸气采样头，所述吸气采样头能够对电动汽车的锂电池室内的气体进行采样；
所述吸气管在所述探测主机的内部分流出吸气管路B和吸气管路A两个支流，所述吸气管路B和所述吸气管路A的末端设有抽气泵；
所述探测主机内设有CO2浓度检测室和CO、H2浓度检测室，所述吸气管通过吸气管路B与所述CO2浓度检测室连通，所述吸气管通过吸气管路A与所述CO、H2浓度检测室连通；
所述氮气钢瓶组是由氮气钢瓶、瓶头阀、铜管、喷头、压力表、防撞护耳组成，所述氮气钢瓶上设有所述铜管，且所述铜管延伸至电动汽车锂电池室内，所述铜管对应所述电动汽车的锂电池室的内部设有喷头，所述铜管上设有用于开闭所述铜管的所述瓶头阀，所述氮气钢瓶的两侧设有保护所述瓶头阀的所述防撞护耳，所述铜管上还设有用于检测氮气钢瓶内部氮气压强的压力表。
2.根据权利要求1所述的吸气式火灾探测报警灭火系统，其特征在于：所述探测主机内还设有用于控制处理的电路板，所述电路板通过若干个电路接口分别与相关元件连接，电路板上设有用于处理数据的PLC编程处理器和智慧式网络芯片，且电路板上还设有用于发出警报的声光报警设备。
3.根据权利要求1所述的吸气式火灾探测报警灭火系统，其特征在于：所述探测主机还内设有喷雾式气体分离器，所述喷雾式气体分离器设置于所述吸气管路B的管路上。
4.根据权利要求3所述的吸气式火灾探测报警灭火系统，其特征在于：所述喷雾式气体分离器是由气体干燥室、喷雾式分离室、高压雾化喷头、微型隔膜泵、NaOH溶液罐、回收罐、以及电动阀组成，所述吸气管路B依次连通所述喷雾式分离室和所述气体干燥室，所述微型隔膜泵能够将NaOH溶液罐中的溶液抽向所述喷雾式分离室内，溶液与经过喷雾式分离室的气体反应后通过喷雾式分离室，所述喷雾式分离室上设有所述回收罐，所述回收罐能够将反应残留物回收，所述吸气管路B上还设有能够控制吸气管路B开闭的电动阀。
5.根据权利要求1所述的吸气式火灾探测报警灭火系统，其特征在于：所述探测主机上还设有LED液晶面板，且所述探测主机的一侧设有电源端子和用于连接瓶头阀的接口，所述探测主机上还设有分别用于显示电源、预警、故障、火警的指示灯和用于操作所述探测主机进行静音和重置的按钮。
6.根据权利要求1所述的吸气式火灾探测报警灭火系统，其特征在于：所述CO2浓度检测室由光速双波长红外式光源、滤光镜、非散射红外探测器、信号输出端口、测量光学滤波器、参考光学滤波器、以及CO2传感器模组的MCU组成，所述双光速双波长红外式光源设置在所述CO2浓度检测室内，并向CO2浓度检测室内部进行光照，所述CO2浓度检测室内部中央设有所述滤光镜，所述CO2浓度检测室内远离所述双光速双波长红外式光源的一端设有所述CO2传感器模组的MCU，所述CO2传感器模组的MCU的前端设有所述非散射红外探测器，所述CO2传感器模组的MCU的后端设有所述信号输出端口，所述非散射红外探测器的外壁两侧设分别有所述测量光学滤波器和所述参考光学滤波器。
7.根据权利要求1所述的吸气式火灾探测报警灭火系统，其特征在于：所述CO、H2浓度检测室由惠斯通电桥、检测元件桥臂、补偿元件桥臂、直流电源、以及信号输出端口组成，所述检测元件桥臂和所述补偿元件桥臂配对组成惠斯通电桥的一个臂，所述惠斯通电桥上设有所述补偿元件桥臂，所述惠斯通电桥上还设有用于供电的的直流电源，且所述惠斯通电桥上还设有用于输出信号的信号输出端口。
8.根据权利要求2所述的吸气式火灾探测报警灭火系统，其特征在于：所述PLC编程处理器的具体指令如下所示：
指令Y1：打开电动阀，气流通过吸气管路B进入喷雾式分离器；
指令Y2：微型隔膜泵通电工作，将NaOH溶液进入喷雾式分离室，将混合气体中的CO、H2气体分离出来，送入CO、H2气体检测室进行检测，浓度信号由信号输出端口发送至PLC编程处理器输入端口X2；
指令Y3，火警指示灯亮；
指令Y7，启动声光报警器告知安保人员或驾驶员；
指令Y9，智慧型网络芯片按预设程序告知安保人员或驾驶员；
指令Y8，输出24V直流指令信号，打开高压氮气瓶的瓶头阀，高压氮气通过铜管经喷头迅速充满电池室内，使包装内氧气浓度迅速降低，火焰熄灭，控制火情。
9.根据权利要求2所述的吸气式火灾探测报警灭火系统，其特征在于：所述PLC编程控制器安装于探测主机内用于控制处理的电路板上，通过各种电路接口接受信号和发出指令，其中：
X1端为CO2浓度信号输入；
X2端为CO、H2浓度信号输入；X3端为重置按钮；
X4端为静音按钮；
Y1端为电动阀控制信号输出；
Y2端为微型隔膜泵控制信号输出；Y3端为电源指示灯；
Y4端为预警指示灯；
Y5端为故障指示灯；
Y6端为火警指示灯；
Y7端为声光报警信号输出；
Y8端为瓶头阀控制信号输出。
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|---|---|---|---|
| CN202310678588.5A CN116688402A (zh) | 2023-06-08 | 2023-06-08 | 一种吸气式火灾探测报警灭火系统 |
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| CN116688402A true CN116688402A (zh) | 2023-09-05 |
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| CN (1) | CN116688402A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117671877A (zh) * | 2023-10-20 | 2024-03-08 | 中国矿业大学 | 基于elds的保温材料火灾早期探测装置及方法 |
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2023
- 2023-06-08 CN CN202310678588.5A patent/CN116688402A/zh active Pending
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