CN109489703A - 一种火灾现场环境多参数智能感控球 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种火灾现场环境多参数智能感控球，该智能感控球包括由内向外依次设置的内部球形空间、隔热层、内衬、缓冲垫层、保护壳和吸热层，所述的内部球形空间通过多个作为测点的开孔与外部环境连通，所述的测点处设有测点检测设备，所述的内部球形空间内设有电池、中央信息处理器和通信监测设备，所述的测点检测设备与中央信息处理器连接。与现有技术相比，本发明具有监测信息多样、立体采集、投放方式多样、保护完善、正立不倒等优点。

Description

一种火灾现场环境多参数智能感控球

技术领域

本发明涉及自动化防火防灾技术领域，尤其是涉及一种火灾现场环境多参数智能感控球。

背景技术

随着经济社会的发展，土木工程行业取得了长足的进步，大量的房屋、桥梁、隧道等建筑物和构筑物相继建成并投入到生产生活当中；与此同时，近年来房屋建筑、隧道以及其他地下空间内频繁发生火灾，造成了重大的人员伤亡和财产损失。

事实上，有些火灾事故当中，大部分伤亡人员并不是原本在建构筑物内的人员，而是进行火场救灾的消防人员。造成这种伤亡的原因，很大程度是因为消防人员对火场的环境了解不够，对温度、有害气体浓度、能见度、建筑格局、结构受力等情况的掌握不到位，因此在进行救灾过程中，发生了意外。

由此可见，针对较大规模火灾程度以及条件复杂的现场环境，消防人员在救灾前和救灾过程中，需要对其火场的情况进行充分的掌握。对于地下建筑来说，环境更加闭塞，条件更加复杂，这种需求就更加明显。

针对现有的消防条件，需要研制一种智能化火灾现场监测设备，加强消防配套设施创新建设，稳步推进消防设备智能化，以在建筑物或构筑物发生火灾时，指导消防救援和人员逃生。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种火灾现场环境多参数智能感控球。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种火灾现场环境多参数智能感控球，该智能感控球包括由内向外依次设置的内部球形空间、隔热层、内衬、缓冲垫层、保护壳和吸热层，所述的内部球形空间通过多个作为测点的开孔与外部环境连通，所述的测点处设有测点检测设备，所述的内部球形空间内设有电池、中央信息处理器和通信监测设备，所述的测点检测设备与中央信息处理器连接。

所述的吸热层采用耐高温吸热材料，其中下部设有用以向四周和地面投射文字信息的发光带，所述的耐高温吸热材料为黑铬电镀涂层或黑镍电镀涂层。

所述的吸热层内部还设有热光伏电池。

所述的保护壳为钢制保护壳，其底部加厚以保持正立状态。

所述的开孔位于保护壳的正上方、正前方、正后方、正左方和正右方，其中，正上方的测点处的测点检测设备包括拾音器、温度传感器、气压计和有害气体感应器，正前方、正后方、正左方和正右方的测点处的测点检测设备包括方向感应器、热辐射感应器、能见度感应器、风速感应器和摄像头。

所述的缓冲垫层为弹簧填充的缓冲层，所述的内衬为钢制内衬，其厚度小于保护壳。

所述的内部球形空间内设有一在中心竖直设置且开口向上的方筒型隔板以及呈十字连接方筒型隔板中部和隔热层内壁的四个弓形隔板，所述的方筒型隔板和弓形隔板将内部球形空间分割为竖直方筒型区域和四个结构相同的半球形区域，所述的竖直方筒型区域顶部设有横隔板，并且与顶部的开孔正对，所述的四个弓形隔板在与隔热层内壁的连接线分别将四周的开孔平分；

通过分隔内部球形空间，为了对内部装置的放置进行合理的安排，不同的装置放在各自相应的位置，便于整个设备的组装；方筒型隔板和弓形隔板没有延伸到顶部，是为了留出一定的空间，方便放置顶部各类感应探头及线路。

所述的测点检测设备包括设置在竖直方筒型区域内的陀螺仪以及分别设置在四个半球形区域内GPS定位装置、指南针、加速度计、电池、话筒、扬声器、指示灯和照明装置，所述的中央信息处理器设置在竖直方筒型区域内，所述的横隔板上方的空间设有顶部线路。

该智能感控球通过发射器发射法、手持移动法或无人机投放法进行火场布设。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、监测信息多样：将各种监测装置合为一体，同时监测位置、图像、声音、温度、热流大小及方向、气压、烟气浓度、能见度、风速、有害气体种类及浓度等火场信息。

二、立体采集：每台设备可对上、前、后、左、右五个方向的环境信息进行采集，起到立体采集效果。

三、投放方式多样：设备的放置方式分为多种：发射器发射法、手持移动法、无人机投放法。

四、保护完善：对设备的外部结构及内部装置采取了多种保护措施：设置隔热层使得内部装置免受高温影响，设置缓冲垫层对内部装置起到减震作用；设备中装有降落伞，可在设备从空中下落时起到降速作用。

五、正立不倒：利用不倒翁原理，对设备的底座进行加厚加重处理，以保证设备时刻处于正立的平衡状态。

附图说明

图1为设备组成简图，其中，1、吸热层，11、发光带，2、保护壳，3、缓冲垫层，4、内衬，5、隔热层，6、内部装置，7、隔板，71、区域1，72、区域2，73、区域3，74、区域4，75、区域5，81、顶测点，82、左测点，83、右测点，84、前测点，85、后测点，9、开孔。

图2为设备吸热层的结构示意图。

图3为设备保护壳的结构示意图。

图4为设备缓冲层的结构示意图。

图5为设备内衬的结构示意图。

图6为设备隔热层的结构示意图。

图7为设备分隔区域示意图。

图8为内部装置俯视图。

图9为内部装置主视图。

图10为测点布置俯剖面图。

图11为测点布置正剖面图。

图12为测点布置俯视图。

图13为测点布置主视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，本发明提供一种火灾现场环境多参数智能感控球，其结构具体为：

该感控球形状为球形，由外到内依次为吸热层1、保护壳2、缓冲垫层3、内衬4、隔热层5和内部装置6五部分，内部装置有GPS定位装置、指南针、陀螺仪、加速度计、摄像头、拾音器、温度传感器、热辐射感应器、气压计、激光测能见度装置、有害气体监测装置、速度传感器、扬声器、指示灯、照明系统、电池、吸热发电装置、中央信息处理器、话筒等。

设备功能介绍

设备的吸热层如图2所示。该层选取吸热材料，例如黑铬涂层、黑镍涂层等电镀涂层，同时能耐受高温；可以吸收火灾环境的热量，并将吸收的热能转化为电能。同时吸热层中下部配有发光带，可以将文字信息投射到地面及四周墙壁上；光种选取烟雾穿透性强的种类。

设备的保护壳如图3所示。保护壳为耐高温材料，要能够耐受1000摄氏度以上的温度，这里考虑到实际火灾发生时的实际情况，选取钢材作为设备的保护壳材料；设备的外壳具有一定的强度，能够在受到碰撞的情况下不产生或者仅产生较小的变形，以对内部的各种装置起到保护作用；保护壳在顶部和四周有开孔，每个开孔即为一个测点，使各监测感应装置能够与外部环境相通，并用来放置各种监测装置的感应器；保护壳底部区域采取材料加厚措施，利用不倒翁原理，保证设备时刻处于正立状态。

设备的缓冲垫层如图4所示。缓冲层用弹簧填充，起到一定的防震作用，可以保护内部装置避免因设备碰撞而产生剧烈震荡。

设备的内衬如图5所示。内衬主要用来包裹内部的各个装置；内衬所用材料与保护壳类似，为钢材，厚度比保护壳薄。

设备的隔热层如图6所示。隔热层有一定的隔热性能，能够防止外部的热量对设备内部的监测装置造成损坏，影响其监测的准确性。

关于内部装置的分布和摆放，用隔板将整个设备分成若干区域，以便更加合理、有序地布置各个内部监测仪器，分隔形式如图7所示。

内部装置当中，GPS定位装置能够实时反馈设备所处位置的坐标信息，指南针用于测定设备的方向，陀螺仪用于保持设备的平衡，加速度计用于监测设备的振动情况，摄像头可以及时反映火灾现场的图像和视频信息，拾音器用于采集火灾现场的声音信息，温度传感器可以反映火灾现场的温度信息，热辐射感应器可用于监测火场的热流大小和方向，气压计采集气压数据，激光测能见度仪用于监测火灾现场的能见度，有害气体检测装置可以反映现场有害气体的种类和浓度，速度传感器用于测量环境风速，扬声器可用于发布应急预案广播，指示灯可对现场人员进行消防指示，应急照明系统可以向周围各个方向发光。中央信息处理器可以接收各个监测仪器以及其他监测设备的监测数据，对数据以及图像和声音信息进行整合和处理，进而对火场环境情况进行评估和预警，并通过扬声器、指示灯等装置做出反应；同时还可以将一些数据通过无线网信号传输至主机，等主机进行数据处理后，接收主机发出的反馈信息，并做出响应。话筒起到对讲机的作用，可供人员进行相互间的通话。电池为以上装置提供电量，吸热发电装置可吸收周围环境的热能并将其转化为电能。起到监测作用的内部装置的传感器和探头等，安装在设备外壳的开孔处。内部装置如图8、图9所示。

本发明的使用方式如下：

设备的使用方法分为六步，依次是设备放置、信息采集、信息传输、信息接收、设备工作、设备回收。

1、设备放置：

监测设备在工作之前，需要被放置到火灾现场的指定位置。设备的放置方法共有三种，分布为发射器发射法、手持移动法、无人机投放法。

(1)发射器发射法

在火灾现场外围，利用发射器，将监测设备发射到火灾现场中(包括地上和地下的各种建筑物及构筑物)。当出现火灾现场位于高层建筑时，消防人员可借助消防云梯到达火灾点附近的高度，然后将设备从多个方向发射到火灾现场中。设备自带降速缓冲装置，可以在设备由空中下坠的过程中起到减速作用。

(2)手持移动法

可由消防人员手持进入火灾现场，然后放置在相应位置。

(3)无人机投放法

当现场条件恶劣，情况较为复杂时，可遥控无人机进入火场，释放滚动球，进行多点布设。

2、信息采集

设备被放置到指定区域后，内部的各个监测装置开始对火灾环境进行监测。

监测信息采集的内容即内部装置所采集到的信息，包括测点位置及方向信息、振动情况、视频图像信息、声音信息、温度信息、热辐射信息、气压信息、能见度信息、有害气体种类及浓度信息、风速信息等；各个监测装置通过感应器，得到火灾现场的数据信息。

信息采集时，选取多个角度进行采集。每个设备在前后左右四个方向及顶部一共五个位置设有监测点，以保证多角度监测到有关信息；测点布置情况如图10—13所示。

根据监测指标的具体情况，针对不同的监测数据类型，安排不同的监测点。

顶部测点开孔处设有位置传感器、加速度传感器、声音感应器、温度传感器、气压传感器、有害气体感应器，用来探测位置的坐标信息、火灾环境振动情况、声音信息、温度信息、气压信息、有害气体种类及浓度信息。

“赤道”位置前后左右四个测点放置方向感应器、摄像探头、热辐射传感器、能见度感应器、速度传感器，从不同的方向来探测方向信息、视频图像信息、热辐射信息、能见度信息、风速信息。

3、信息传输

各个监测装置采集到信息后，汇总至设备的中央信息处理器中；利用蓝牙、激光、无线、4g、WSN互联等传输方式，中央信息处理装置汇总到的各类信息传输到外界的主机上。

4、信息接收

外界的主机对信息进行处理，并发送反馈信息。中央信息处理器接收到应急预案、逃生方案等反馈信息，将其通过设备的扬声器播放出来；同时中央信息处理器将接收到的温度预警、结构受力预警等反馈信息，通过信号灯反映出来。

5、设备工作

消防人员或者火灾现场被困人员可以通过话筒，与外界进行实时交流，也可其他设备使用人员进行交流。

6、设备回收

救援工作结束后，根据GPS显示的方位，判断装置的具体位置，对设备进行回收。

Claims (9)

1.一种火灾现场环境多参数智能感控球，其特征在于，该智能感控球包括由内向外依次设置的内部球形空间、隔热层、内衬、缓冲垫层、保护壳和吸热层，所述的内部球形空间通过多个作为测点的开孔与外部环境连通，所述的测点处设有测点检测设备，所述的内部球形空间内设有电池、中央信息处理器和通信监测设备，所述的测点检测设备与中央信息处理器连接。

2.根据权利要求1所述的一种火灾现场环境多参数智能感控球，其特征在于，所述的吸热层采用耐高温吸热材料，其中下部设有用以向四周和地面投射文字信息的发光带，所述的耐高温吸热材料为黑铬电镀涂层或黑镍电镀涂层。

3.根据权利要求2所述的一种火灾现场环境多参数智能感控球，其特征在于，所述的吸热层内部还设有热光伏电池。

4.根据权利要求1所述的一种火灾现场环境多参数智能感控球，其特征在于，所述的保护壳为钢制保护壳，其底部加厚以保持正立状态。

5.根据权利要求4所述的一种火灾现场环境多参数智能感控球，其特征在于，所述的开孔位于保护壳的正上方、正前方、正后方、正左方和正右方，其中，正上方的测点处的测点检测设备包括拾音器、温度传感器、气压计和有害气体感应器，正前方、正后方、正左方和正右方的测点处的测点检测设备包括方向感应器、热辐射感应器、能见度感应器、风速感应器和摄像头。

6.根据权利要求1所述的一种火灾现场环境多参数智能感控球，其特征在于，所述的缓冲垫层为弹簧填充的缓冲层，所述的内衬为钢制内衬，其厚度小于保护壳。

7.根据权利要求4所述的一种火灾现场环境多参数智能感控球，其特征在于，所述的内部球形空间内设有一在中心竖直设置且开口向上的方筒型隔板以及呈十字连接方筒型隔板中部和隔热层内壁的四个弓形隔板，所述的方筒型隔板和弓形隔板将内部球形空间分割为竖直方筒型区域和四个结构相同的半球形区域，所述的竖直方筒型区域顶部设有横隔板，并且与顶部的开孔正对，所述的四个弓形隔板在与隔热层内壁的连接线分别将四周的开孔平分。

8.根据权利要求7所述的一种火灾现场环境多参数智能感控球，其特征在于，所述的通信监测设备包括设置在竖直方筒型区域内的陀螺仪以及分别设置在四个半球形区域内GPS定位装置、指南针、加速度计、电池、话筒、扬声器、指示灯和照明装置，所述的中央信息处理器设置在竖直方筒型区域内，所述的横隔板上方的空间设有顶部线路。

9.根据权利要求1所述的一种火灾现场环境多参数智能感控球，其特征在于，该智能感控球通过发射器发射法、手持移动法或无人机投放法进行火场布设。