CN1259111C - 智能灭火机 - Google Patents
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Abstract
一种集红外、紫外、超声、光学、机械、微机于一体的能识别燃烧火焰的由智能控制系统控制和步进电机驱动的灭火机，对监控区域地面、四围墙壁、顶棚全方位、全天候监控。一旦失火，烟雾触发烟探测器，智能灭火机启动，火焰探头搜索起火点，为消除灭火剂喷道受重力影响，采样超声测距、灭火剂压力、探头倾角数据，运算并指令修正喷头提前喷射角，将灭火剂准确喷射起火点，在几十秒钟内将火苗扑灭在萌芽中，实现失火不成灾的目的。
Description
本发明涉及一种灭火机，尤其是集红外、超声、光学、机械、微机于一体能够识别燃烧火焰的由智能控制系统控制和步进电机驱动的智能灭火机。
目前，发生火灾的处理过程是，人们发现火灾尽快报警，消防人员赶赴现场，将大火扑灭。从发现火灾、报警、消防人员赶赴现场，存在时间差，这一时间差，就酿成难以扑灭的大火。自动消防系统，其灭火装置还是要通过人来操作手动控制装置；自动喷淋系统，对于墙壁或顶棚因电路短路等原因起火，就无能为力了。
本发明的目的是提供一种能识别燃烧火焰的智能灭火机，它对监控范围内的空间，实施全天候、全方位进行监控，一旦监控范围内失火，火焰探头在智能控制系统控制下，短时间内找到起火点，并调整火焰探头与喷嘴间的喷射提前角，喷嘴准确地将灭火剂射向起火点，将火苗扑灭在萌芽时间，实现失火不成灾的目的。
本发明的目的是这样实现的：当被监控区域失火时，其烟雾浓度达到烟探测器设定的阀值，智能控制系统指令启动智能灭火机驱动步进电机A，带动上关节从南到北慢速摆动，同时启动驱动步进电机B，在上关节从南到北慢速摆动的同时，带动下关节上的探头和喷嘴快速多次东西摆动，探头对监控区域的地面、四围墙壁、顶棚进行全方位扫描，当探头扫描到燃烧的火焰时，立即发出触发信号，智能控制系统判断为起火点，这时，一方面打开报警器，并同时发送四个电话报警，(119火警电话和用户自定的电话)；另方面指令停止驱动步进电机A、驱动步进电机B运转，步进电机的定位转矩将探头锁定对准起火点，为了消除喷嘴喷射的灭火剂喷道受重力影响而不能像火焰探头射线一样直线到达起火点，智能控制系统根据自检系统检测驱动步进电机A、驱动步进电机B运转的脉冲数，换算成探头对地倾角、超声测距探头测得起火点距离和灭火剂的压力值等数据，对提前喷射角模拟数学模块程序进行运算，将提前喷射角的运算结果，换算成步进电机的运动脉冲序列，启动修正电机步进电机A、修正步进电机B，带动喷头修正到指令的提前喷射角位置后，停止修正步进电机A、修正步进电机B的运转，步进电机的定位转矩将喷头锁定在这个提前喷射角位置，打开电磁阀，灭火剂从喷嘴准确射向起火点。
由于采用上述方案，一种集紫外、红外、超声、光学、机械、微机于一体的智能控制系统控制和步进电机驱动的智能灭火机，结构简单，控制灵敏，定位准确，运行可靠，从失火初期的烟雾触发烟探测器工作，到搜索起火点，修正提前喷射角，向火苗喷射灭火剂，在几十秒时间内将火苗扑灭在萌芽之中，实现失火不成灾的目的。如果遇到突发特大火势，超出本机的能力范围，也能在消防人员到达之前的时间差内，起到延缓火势扩大的作用。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明安装外形图；
图2本发明第一实施例结构图
图3是智能灭火机图2的左视图
图4是智能灭火机探头与喷嘴提前喷射角原理图
图中1、电磁插销 2、护罩 3、底座 4、上通道 5、驱动步进电机A 6、上减速器 7、上传动轴 8、超声测距探头 9、平衡块 10、上电磁铁11上连接销 12、修正步进电机A 13、上修正减速器 14、上电磁离合器 15、上导流管 16、上密封件 17、上关节拨杆 18、上关节 19、火焰探头 20、下通道 21、下减速器 22、驱动步进电机B 23、下传动轴 24、探头支架 25、下电磁铁 26、下连接销 27、下密封件 28、下导流管 29、下修正减速器 30、下电磁离合器 31、修正步进电机B 32、喷头拨杆 33、喷头 34、喷嘴 35、下关节 36、喷嘴中心线 37、探头射线 38、灭火剂喷道 θ----提前喷射角 θa----探头垂直对地倾角 L----起火点距离H----起火点
附图1所示的实施例中，根据需要在顶棚的位置安装烟探测器。智能灭火机底座(3)安装在顶棚或墙壁上，初始安装时，将上关节(18)翘到要控制的起点，罩上轻质材料制作的护罩(2)由电磁插销(1)锁住护罩(2)。
附图2所示的实施例中，当火灾悄悄来临时，在起火初期(阴燃阶段)产生的烟雾，它的烟雾浓度达到烟探测器设定的阀值时，智能控制系统指令电磁插销(1)通电，将插销头缩进，护罩(2)失去约束，成自由落体落到地面。启动驱动步进电机A(5)慢速正转，驱动步进电机A(5)通过上减速器(6)连接上传动轴(7)，上传动轴(7)与上导流管连接，上关节(18)活动于上通道(4)两侧出口之间，上导流管(15)套在上通道(4)两侧出口和上关节(18)当中，6个上密封件(16)分别将上通道(4)两侧出口的两端和上关节(18)两端与上导流管(15)的各流道结合部实施密封，上电磁铁(10)固定在上关节(18)外壳上，上电磁铁(10)的衔铁与上连接销(11)连接，驱动步进电机A(5)工作时，上电磁铁(10)为常开状态，上连接销(11)在弹簧的作用下，穿过上关节(18)与上导流管(15)销接定位，并由密封件将上关节(18)与上连接销(11)密封。从而，驱动步进电机A(5)通过上减速器(6)减速后，再经上传动轴(7)上导流管(15)、上连接销(11)带动上关节(18)运动，同时下关节(35)及其附属的喷头(33)、超声测距探头(8)、火焰探头(19)等另部件与上关节(18)同步运动，并以Oa为圆心，从北上方的顶棚，向下往南慢速摆动扫描到南上方的顶棚摆动约300°(速度和摆幅可调)完成北到南空间扫描一次。
在图3所示的实施例中，驱动步进电机B(22)经下减速器(21)连接下传动轴(23)、下导流管(28)、下关节(35)，下关节(35)位于下通道(20)两侧的出口之间，下导流管(28)套在下通道(20)两侧的出口和下关节(35)当中，下通道(20)两侧出口的两端与下关节(35)两端与下导流管(28)各流道结合部，分别由6个密封件(27)实施密封，下电磁铁(25)固定在下关节(35)外壳上，下电磁铁(25)的衔铁与下连接销(26)连接，驱动步进电机B(22)工作时，下电磁铁(25)为常开状态，下连接销(26)在弹簧的作用下，穿过下关节(35)与下导流管(15)外壳销接部位销接定位，并由密封件将下关节(35)与下连接销(26)密封。从而，驱动步进电机B(22)通过下减速器(21)减速后，再经下传动轴(23)下导流管(28)、下连接销(26)带动下关节(35)运动，同时下关节(35)及其附属的喷头(33)、超声测距探头(8)、火焰探头(19)等另部件与下关节(35)同步运动。此时下关节(35)又以Ob为圆心，带动喷头(33)和超声测距探头(8)、火焰探头(19)从西上方摆动到东上方顶棚(摆幅速度可调)到位后，驱动步进电机B(22)快速反转，探头和喷嘴返回，由东上方摆动到西上方顶棚，完成从东到西扫描一次。当驱动步进电机A(5)带动上关节从北到南方向慢速运行一次，驱动步进电机B(22)带动下关节(35)、超声测距探头(8)、火焰探头(19)、，喷头(33)从西到东方向来回快速运行多次(速度和次数可调)，从此，探头对整个空间扫描一遍，实现全方位监控目的。
本发明智能灭火机的特征是：使用的火焰探头，根据不同的场合需要，可使用红外火焰探测器或紫外火焰探测器，也可使用图象探测器，或者同时使用红外、紫外双火焰探头。
本发明的另一特征是，探头倾角θa的工作原理是，智能控制系统的自检系统将输给驱动步进电机的脉冲数，换算成步进电机运动的步距角除以减速器速比等于探头的运动倾角θa。
图4所示的智能灭火机探头与喷嘴的提前喷射角θ的原理：由于喷嘴(34)喷射的灭火剂喷道(38)受重力作用，不能与探头射线(37)那样将灭火剂直线喷向起火点H，因此，必须将喷嘴中心线(36)，有个提前喷射角θ，才能使喷嘴喷射的灭火剂准确地喷向起火点H。
图4所示的智能灭火机探头与喷嘴的提前喷射角θ的具体实施例，是由图2、图3右边的修正步电机A(12)和修正步进电机B(31)的运转实现的。智能控制系统采集到灭火剂的压力、超声测距探头和起火点H的距离L、及自检驱动步进电机A(5)、驱动步进电机B(22)运动过程产生对地倾角θa的数据，对提前喷射角模拟数学模块程序进行提前喷射角θ的运算，将提前喷射角θ的运算结果，换算成步进电机的脉冲序列。当修正南北方向的θ角时，将南北方向脉冲序列输给修正步进电机A(12)，修正东西方向的θ角时，将东西方向的脉冲序列输给修正步进电机B(31)。修正提前喷射角θ的程序是：智能控制系统指令上电磁铁(10)通电，上电磁铁(10)的衔铁将上连接销(11)上拉，使其脱离与上导流管(15)的连接，启动上电磁离合器(14)，使修正提前喷射角的运动链处在工作状态，将修正南北方向的脉冲序列，输给修正步进电机A(12)，修正步进电机A(12)通过上修正减速器(13)、上电磁离合器(14)、上关节拨杆(17)带动上关节(18)和下关节(35)上的喷头(33)、喷嘴(34)，完成修正南北方向提前喷射角θ。另外指令下电磁铁(25)得电，下电磁铁(25)的衔铁将下连接销(26)上拉，脱离与下导流管(28)的连接，接通下电磁离合器(30)，将东西方向的修正脉冲序列，输给修正步进电机B(31)，修正步进电机B(31)通过下修正减速器(29)、下电磁离合器(30)、喷头拨杆(32)，带动下关节(35)上的喷头(33)、喷嘴(34)完成东西方向提前喷射角θ的过程。修正提前喷射角θ的工作到位后，指令停止修正步进电机A(12)、修正步进电机B(31)运转，由修正步进电机A(12)、修正步进电机B(31)的定位转矩，将喷头锁定在这个提前喷射角θ位置。这时，智能控制系统进行自检无误后，按用户设定的灭火剂喷射程序，打开电磁阀，灭火剂从上通道(4)两侧，通过上导流管(15)，汇集到下通道(20)两侧，再通过下导流管(28)、汇集到喷头(33)，由喷嘴(34)将灭火剂喷向起火点H，将火苗扑灭。火苗熄灭后，火焰探头扫描到燃烧的火焰信号消失，智能控制系统判定火苗已扑灭，关闭电磁阀。并将复位脉冲输给修正步进电机A(12)、修正步进电机B(31)，退回提前喷射角的程序，将提前喷射角θ复位。关闭上电磁离合器(14)，下电磁离合器(30)、上电磁铁(10)、下电磁铁(25)，恢复驱动状态。继续启动灭火机，寻找新的起火点。
水是最广泛的灭火剂。首先，水能迅速冷却物体。其次，能隔绝空气，使燃烧窒息。当水喷到燃烧物上后，一部分水汽化成水蒸气，降低燃烧区内的氧含量。水是既经济又实惠的灭火剂，但水不能扑救下列物质和设备的火灾：
(1)比水轻的(如石油、汽油、苯等)能浮在水面上的可燃液体。
(2)遇水能发生燃烧和爆炸的化学危险品，如金属钠、钾、铝粉、电石。
(3)熔化的铁水、钢水、灼热的金属和矿渣等。
(4)高压电器设备。
(5)贵重资料、图书等。
所以，人们研制出多种灭火剂，以适应不同物质燃烧时灭火的需要。
本发明的再一特征是，针对上述环境场景设置灭火机时，必须充分考量采用不同的灭火剂，除自来水外，还有干粉、泡末、卤代烷、二氧化碳、或SDE灭火剂等多种灭火剂。针对不同场合选用不同灭火剂，才能发挥最大的灭火效能和经济效益。，避免因盲目使用灭火剂而造成适得其反的结果和更大的损失。
为了提高灭火效能，在特殊场合有必要设置两种或两种以上灭火剂。所以，本发明设置多管路并联安装，各自串接电磁阀，再汇集到智能灭火机入口通道。因此，灭火机的智能控制系统，相应设置多路控制电磁阀的接口。使用两种以上的灭火剂时，用户可自行设置先后程序。使用多种灭火剂的目的，一是第一种灭火剂灭火效果不好及时转换另一种灭火机或灭火剂耗尽，立即投入另一种灭火剂，达到最佳的灭火效果。当选用自来水作灭火剂来灭火时，对自来水压力不稳定的场合，为了有足够的水压，管路上应串接增压泵备用，智能系统启动自来水电磁阀时，先检测自来水的压力，如压力达不到要求，系统会自动启动增压泵，再打开电磁阀，保证有足够的喷射强度，确保灭火效果。
图1另一实施例是，在底座(3)内设置不间断电源装置，以防停电时失火或失火时在灭火过程中停电，确保灭火机正常工作。
Claims (8)
1、一种智能灭火机，初始安装时将上关节上翘，由护罩将整机罩住，电磁插销的插销头在弹簧的作用下将护罩锁住，驱动步进电机A通过上减速器、上传动轴与上导流管连接，上关节位于上通道两侧出口之间，上导流管套在上通道两侧出口和上关节当中，并由6个密封件分别将上通道两侧出口的两端和上关节两端与与上导流管之间各流道的结合部密封，上电磁铁安装在上关节上，上电磁铁的衔铁常开状态时，在弹簧作用下将上关节与上导流管销接，上关节出口的下部是下通道和下关节，上关节与下关节相交90°，其技术特征是：智能灭火机安装在顶棚或墙壁上，当监控区失火，其烟雾浓度达到烟探测器设定的阀值，智能控制系统指令启动智能灭火机驱动步进电机A，带动上关节从南到北慢速摆动，同时启动驱动步进电机B，在上关节从南到北慢速摆动的同时，带动下关节和探头、喷嘴快速多次东西摆动，探头对监控区的空间进行全方位扫描，当探头扫描到燃烧的火焰时，火焰探头立即发出触发信号，智能控制系统判断为起火点，这时，一方面打开报警器，并同时发送四个电话报警(119火警电话和用户自定的电话)；另方面指令停止驱动步进电机A、驱动步进电机B停转，步进电机的定位转矩将探头锁定对准起火点，为了消除喷嘴喷射的灭火剂喷道受重力影响而不能与火焰探头射线一样直线到达起火点，智能控制系统根据自检系统检测驱动步进电机A、驱动步进电机B运转的脉冲数，换算成探头对地倾角，同时采集超声测距探头与起火点的距离和压力传感器测得灭火剂压力值的数据，作为提前喷射角模拟数学模块程序进行运算的数据，将提前喷射角的运算结果，换算成步进电机的运动脉冲序列，启动修正电机步进电机A、修正步进电机B，带动喷头修正到指令的提前喷射角位置后，停止修正步进电机A、修正步进电机B的运转，步进电机的定位转矩，将喷头锁定在这个提前喷射角位置，打开电磁阀，灭火剂从喷嘴精确地射向起火点，实现本发明的目的。
2、根据权利要求1所述的智能灭火机，其特征是：驱动步进电机B，通过下减数器、下传动轴与下导流管连接，下电磁铁的衔铁与下连接销连接，下电磁铁常开状态时，下连接销在弹簧作用下将下关节与下导流管销接，下关节位于下通道两侧出口之间，下导流管套在下通道两侧出口和下关节当中，并由6个密封件分别将下通道两侧出口的两端和下关节两端与下导流管之间的各流道结合部密封，下关节出口是喷头与喷嘴。
3、根据权利要求1、2所述的智能灭火机，其特征是：超声测距探头、火焰探头装在探头支架上，探头支架装在下减速器低速轴上。
4、根据权利要求1、2所述的智能灭火机，其特征是：修正步进电机A与上减速器高速轴连接，上电磁离合器一端与上减速器低速轴连接，另一端与上关节拨杆连接。
5、根据权利要求1、2所述的智能灭火机，其特征是：修正步进电机B与下减速器高速轴连接，下电磁离合器一端与下减速器低速轴连接，另一端与喷头拨杆连接。
6、根据权利要求3所述的智能灭火机，其特征是：火焰探头，分红外火焰探头、紫外火焰探头，可使用其中一种单火焰探头，或同时使用双火焰探头，也可使用图象探头。
7、根据权利要求1、2所述的智能灭火机，其特征是：其电源为不间断电源装置。
8、根据权利要求1、2所述的智能灭火机，其特征是：智能控制系统设置多路控制电磁阀的接口，可分别使用多种灭火剂，其分路管道各自串接电磁阀后并联到智能灭火机的入口通道。
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