CN219574970U - 煤层火灾模拟试验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及消防设备技术领域，公开了一种煤层火灾模拟试验系统，包括：显示器、控制器、存储器、燃气供给组件、计时装置、发烟器、灯光组件和煤层，存储器中存储有煤层燃烧情景模式表，存储器和第一控制器通电连接；第一控制器控制燃气供给组件、灯光组件和发烟机的开闭，还包括煤层燃烧情景模式选择按钮，煤层位于燃气供给组件的燃气出口处，第一控制器与计时装置通电连接，还包括移动传感设备，移动传感设备包括传感器组件、第二控制器、通讯设备和固定组件，传感器组件与第二控制器通电连接，第二控制器将传感器组件获取的数据通过通讯设备发送给显示器进行显示。本申请能够控制成本的同时，以还能对煤层火灾的现场情况进行全面监控。

Description

煤层火灾模拟试验系统

技术领域

本实用新型涉及消防设备技术领域，具体涉及一种煤层火灾模拟试验系统。

背景技术

火灾事故作为一种常见的事故灾害，会因为事故火灾特性和发生环境的不同而千变万化，对于救援人员来说，仅靠理论学习，完全不能满足救援培训的要求，开展基地化、模拟化、实战化训练已成为提升人员战斗力的必由之路，通过基地化、模拟化、实战化训练使受训人员面对真实的火焰和紧张情境，给人带来逼真的实际体验，以提高受训人员的实战水平。

为了掌握煤层火灾发生时的现场情况，方便根据现场情况进行设备调整，以更逼真的对煤层火灾进行模拟，需要对模拟场地的数据进行监控，但是现有的监控设备数量有限，无法对煤层火灾现场进行全面的监控，增加监控设备的数量成本太大，因此，如何设计一种模拟试验系统，以控制成本的同时，以还能对煤层火灾的现场情况进行全面监控，成为亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型意在提供煤层火灾模拟试验系统，以控制成本的同时，以还能对煤层火灾的现场情况进行全面监控。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

煤层火灾模拟试验系统，包括：显示器、控制器、存储器、燃气供给组件、计时装置、发烟器、灯光组件和煤层，所述存储器中存储有煤层燃烧情景模式表，所述控制器包括第一控制器和第二控制器，所述存储器和第一控制器通电连接；所述第一控制器控制燃气供给组件、灯光组件和发烟机的开闭，还包括煤层燃烧情景模式选择按钮，所述煤层位于燃气供给组件的燃气出口处，所述第一控制器与计时装置通电连接，还包括移动传感设备，所述移动传感设备包括传感器组件、第二控制器、通讯设备和固定组件，所述传感器组件与第二控制器通电连接，第二控制器将传感器组件获取的数据通过通讯设备发送给显示器进行显示。

本方案的原理及优点是：实际应用时，通过煤层燃烧情景模式选择按钮选择煤层燃烧的情景模式，情景模式包括煤层类型，对应类型煤层的火灾的三个时期，以及每个时期对应的时长、烟雾量、仿真火焰灯设置。第一控制器根据选择的情景模式控制计时装置进行计时，第一控制器控制发烟机产生相应的烟雾量，第一控制器控制灯光组件亮起，以对不同类型煤层在不同时期的火灾进行模拟，演练人员通过固定组件将移动传感设备佩戴在身上，移动传感设备对演练人员所经过的位置进行数据获取，并在显示器上实时显示，通过这种方式，不必在演练现场布置多个传感器即能够对煤层火灾的现场情况进行全面监控，并且节约了成本。

优选的，作为一种改进，所述灯光组件包括3d仿真火焰灯。

技术效果：通过3d仿真火焰灯及发烟器模拟煤层火灾，视觉效果逼真。

优选的，作为一种改进，所述传感器组件包括温度传感器、可燃气体传感器和氧气传感器，所述传感器组件与第一控制器通电连接，显示器还对传感器组件获取的数据进行显示。

技术效果：通过温度传感器能够获取煤层燃烧的温度，以此知悉煤层燃烧的进度，利于准确设置每个时期对应的时长、烟雾量、仿真火焰灯；煤层的燃烧需要一定的可燃气体环境条件，通过氧气传感器能够掌握现场环境情况，确保按需燃烧；通过可燃气体传感器能够掌握可燃气体情况，便于及时采取防护措施，避免可燃气体过多引发火灾。

优选的，作为一种改进，所述固定组件包括夹子和吸盘。

技术效果：通过夹子能够方便将移动传感设备佩戴在演练人员身上，当需要对现场某固定位置的数据进行监控时，通过吸盘将移动传感设备固定即可。

优选的，作为一种改进，还包括物理试验台、透明隔热罩和排烟装置，煤层火灾模拟试验系统设置在物理试验台上，排烟装置固定在透明隔热罩上，透明隔热罩套设在煤层火灾模拟试验系统和物理试验台外。

技术效果：由于本试验具有一定的危险性，将煤层火灾模拟试验系统设置在试验台上，利于管理，以确保安全性；同时煤层燃烧需要一定的可燃气体含量，通过透明隔热罩利于对外界环境中的可燃气体进行隔离，更好的控制试验中可燃气体含量。

优选的，作为一种改进，所述物理试验台还包括消防组件，所述消防组件包括铁锹、灭火剂、不燃物料堆、水、防护手套和防毒面罩。

技术效果：煤层火灾常采用的灭火方法有隔离法、窒息法、抑制法、冷却法，在物理试验台上设置对应的消防组件，方便演练。

优选的，作为一种改进，所述存储器还用于存储每次演练时煤的类型、煤层颗粒大小、可燃气体含量以及对应的燃烧时长。

技术效果：在实际应用中，几乎没有完全相同的煤层火灾发生，因此对煤层火灾缺乏有效的煤层燃烧预测，通过对每次演练时煤的类型、煤层颗粒大小以及对应的燃烧时长进行存储，利于对不同的煤层燃烧情况进行经验总结。

附图说明

图1为本实用新型煤层火灾模拟试验系统的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例基本如附图1所示：

煤层火灾模拟试验系统，包括：显示器、控制器、存储器、燃气供给组件、计时装置、发烟器、灯光组件和煤层。

所述控制器包括第一控制器和第二控制器，所述存储器中存储有煤层燃烧情景模式表，所述存储器和第一控制器通电连接；本申请中的第一控制器和第二控制器的型号为S7-200，控制器由工控机总体控制，本申请中工控机型号为IPC-610L。

还包括煤层燃烧情景模式选择按钮，通过煤层燃烧情景模式选择按钮选择相应的情景模式进行演练。

情景模式包括煤层类型，煤层的类型包括丝煤、暗煤、亮煤和镜煤，不同的煤层类型具有不同的氧化性，例如，丝煤含量越多，自燃倾向性就越强；暗煤含量越多，越不易自燃。通过设置不同的煤层类型，利于对不同煤层火灾的燃烧特性进行了解，避免对单一的煤层进行演练，实战适用性差。

情景模式还包括煤层类型对应的火灾的三个时期，以及每个时期对应的时长、烟雾量、仿真火焰灯设置。煤层火灾，其自燃包括三个时期：潜伏期、自热期、燃烧期。

潜伏期即煤的低温氧化过程，时长决于煤的类型和外部条件，如褐煤几乎没有准备时期，而烟煤则需要一个相当长的准备时期；此时烟雾量少，无明火。

自热期，经过潜伏期，煤的氧化速度增加，不稳定的氧化物先后分解成水、二氧化碳和一氧化碳。氧化产生的热量使煤的温度上升，当温度超过临界温度T=60～80℃时，煤的温度急剧增加，氧化加剧，煤开始出现矸馏，生成碳氢化合物、氢气、一氧化碳、二氧化碳等火灾气体，煤呈赤热状态，当到达着火温度以上时便燃着，此时期时长短，烟雾量大，无明火。

燃烧期，空气中氧含量显著减少，二氧化碳的数量倍增，同时由于燃烧不完全和二氧化碳的分解，而产生较多的一氧化碳，出现浓烈的火灾气味和烟雾，有时还出现明火，火源温度达到1000℃左右，此时期烟雾量大，有明火。

煤层燃烧情景模式表中有煤层火灾每个时期对应的时长、烟雾量、仿真火焰灯设置。所述第一控制器控制燃气供给组件、灯光组件和发烟机的开闭。

所述煤层位于燃气供给组件的燃气出口处，燃气供给组件包括燃气源、输配管网、燃气阀和点火器，本申请中点火器型号为BWGD-12，燃气阀型号为HSFB-15，燃气源用于提供可燃气体，输配管网用于将燃气源的可燃气体输送到煤层处，燃气阀用作输配管网的开关，控制可燃气体输出，燃气阀与第一控制器连接，由第一控制器进行控制，点火器在输配管网出口处，第一控制器控制燃气阀打开，同时点火器点火以引燃煤层。

所述灯光组件包括3d仿真火焰灯，3d仿真火焰灯能够逼真的模拟火焰燃烧形态，发烟机能够产生烟雾，通过3d仿真火焰灯及发烟器模拟煤层火灾，视觉效果逼真。

所述第一控制器与计时装置通电连接，开始试验时，即进行时间记录。

还包括移动传感设备，所述移动传感设备包括传感器组件、第二控制器、通讯设备和固定组件，所述传感器组件与第二控制器通电连接，第二控制器将传感器组件获取的数据通过通讯设备发送给显示器进行显示，本申请中的显示器型号为E2220。

演练人员通过固定组件将移动传感设备佩戴在身上，移动传感设备对演练人员所经过的位置进行数据获取，并在显示器上实时显示，通过这种方式，不必在演练现场布置多个传感器即能够对煤层火灾的现场情况进行全面监控，并且节约了成本。

所述固定组件包括夹子和吸盘。通过夹子能够方便将移动传感设备佩戴在演练人员身上，当需要对现场某固定位置的数据进行监控时，通过吸盘将移动传感设备固定即可。

传感器组件包括温度传感器、可燃气体传感器和氧气传感器，本申请中可燃气体传感器型号为SEN-COM，温度传感器型号为K型热电偶，氧气传感器型号为SEN-EDL-O2，所述传感器组件与第二控制器通电连接，显示器对传感器组件获取的数据进行显示。通过温度传感器能够获取煤层燃烧的温度，以此知悉煤层燃烧的进度，利于准确设置每个时期对应的时长、烟雾量、仿真火焰灯；煤层的燃烧需要一定的可燃气体环境条件，通过氧气传感器能够掌握现场环境情况，确保按需燃烧；通过可燃气体传感器能够掌握可燃气体情况，便于及时采取防护措施，避免可燃气体过多引发火灾。

还包括物理试验台、透明隔热罩和排烟装置，煤层火灾模拟试验系统设置在物理试验台上，排烟装置固定在透明隔热罩上，透明隔热罩套设在煤层火灾模拟试验系统和物理试验台外。由于本试验具有一定的危险性，将煤层火灾模拟试验系统设置在试验台上，利于管理，以确保安全性；同时煤层燃烧需要一定的可燃气体含量，通过透明隔热罩利于对外界环境中的可燃气体进行隔离，更好的控制试验中可燃气体含量。

所述物理试验台还包括消防组件，所述消防组件包括铁锹、灭火剂、不燃物料堆、水、防护手套和防毒面罩。煤层火灾常采用的灭火方法有隔离法、窒息法、抑制法、冷却法，在物理试验台上设置对应的消防组件，方便演练。其中隔离法是将煤层燃烧旺盛的中间部分取走，这种方法适应于大型料场，如矿脉煤，应用工具为铁锹；窒息法是用不燃物料进行覆盖，适应于料场煤；抑制法是用化学抑制剂进行抑制，本申请中优选灭火剂全氟己酮灭火剂；冷却法是通过灌水实现灭火，适用于中、小型矿堆。通过设置适用于不同场景的煤层火灾的消防组件，利于演练人员熟悉不同场景的灭火方式。

所述存储器还用于存储每次演练时煤的类型、颗粒大小、可燃气体含量以及对应的燃烧时长。在实际应用中，几乎没有完全相同的煤层火灾发生，因此对煤层火灾缺乏有效的煤层燃烧预测，通过对每次演练时煤的类型、颗粒大小以及对应的燃烧时长进行存储，利于对不同的煤层燃烧情况进行经验总结。

具体实施过程如下：

实际应用时，煤层火灾模拟试验系统设置在物理试验台上，排烟装置固定在透明隔热罩上，透明隔热罩套设在煤层火灾模拟试验系统和物理试验台外，演练人员在物理试验台上进行演练，物理试验台上有消防组件，演练人员能够根据实际情况选择消防组件进行灭火。将移动传感组件佩戴在演练人员身上，通过煤层燃烧情景模式选择按钮选择演练的情景模式，如丝煤的燃烧期，煤层燃烧情景模式表中存储有对应的燃烧时长、灯光效果、烟雾效果，第一控制器控制燃气阀打开，同时控制点火器点燃煤层，第一控制器控制灯光组件和发烟机按照煤层燃烧情景模式表中对应的要求打开，计时组件开始计时。显示器上显示传感器组件获取的温度、可燃气体和氧气的数据，以方便对现场情况进行掌握和调整，不必在演练现场布置多个传感器即能够对煤层火灾的现场情况进行全面监控，并且节约了成本。

演练结束，存储器存储每次演练时煤的类型、煤层颗粒大小、可燃气体含量以及对应的燃烧时长。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.煤层火灾模拟试验系统，其特征在于，包括：显示器、控制器、存储器、燃气供给组件、计时装置、发烟器、灯光组件和煤层，所述存储器中存储有煤层燃烧情景模式表，所述控制器包括第一第一控制器和第二控制器，所述存储器和第一控制器通电连接；所述第一控制器控制燃气供给组件、灯光组件和发烟机的开闭，还包括煤层燃烧情景模式选择按钮，所述煤层位于燃气供给组件的燃气出口处，所述第一控制器与计时装置通电连接，还包括移动传感设备，所述移动传感设备包括传感器组件、第二控制器、通讯设备和固定组件，所述传感器组件与第二控制器通电连接，第二控制器将传感器组件获取的数据通过通讯设备发送给显示器进行显示。

2.根据权利要求1所述的煤层火灾模拟试验系统，其特征在于：所述灯光组件包括3d仿真火焰灯。

3.根据权利要求1所述的煤层火灾模拟试验系统，其特征在于：所述传感器组件包括温度传感器、可燃气体传感器和氧气传感器，所述传感器组件与第一控制器通电连接，显示器还对传感器组件获取的数据进行显示。

4.根据权利要求1所述的煤层火灾模拟试验系统，其特征在于：所述固定组件包括夹子和吸盘。

5.根据权利要求4所述的煤层火灾模拟试验系统，其特征在于：还包括物理试验台、透明隔热罩和排烟装置，煤层火灾模拟试验系统设置在物理试验台上，排烟装置固定在透明隔热罩上，透明隔热罩套设在煤层火灾模拟试验系统和物理试验台外。

6.根据权利要求5所述的煤层火灾模拟试验系统，其特征在于：所述物理试验台还包括消防组件，所述消防组件包括铁锹、灭火剂、不燃物料堆、水、防护手套和防毒面罩。

7.根据权利要求1所述的煤层火灾模拟试验系统，其特征在于：所述存储器还用于存储每次演练时煤的类型、煤层颗粒大小、可燃气体含量以及对应的燃烧时长。