CN111068222A - 一种五轴运动自动瞄准灭火剂保护***及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

一种五轴运动自动瞄准灭火剂保护***及其工作方法，包括灭火机构、控制机构，所述灭火机构与控制机构连接；所述灭火机构包括机座、喷管、喷嘴、红外线热成像传感器、球型摄像头、固定底座、移动组件；所述喷管安装在机座上，所述喷管出口端安装有喷嘴并且朝向保护区；所述机座两侧分别安装有红外线热成像传感器、球型摄像头，所述机座上方设置有固定底座并且通过固定螺栓固定在固定底座上，所述机座通过移动组件移动。本发明所述的五轴运动自动瞄准灭火剂保护***及其工作方法，对大型仓库内各个地方的相关信息进行监测，实现声光报警和自动灭火，降低了火灾的发生率，保障了人民的生命财产安全。

Description

一种五轴运动自动瞄准灭火剂保护***及其工作方法
技术领域
本发明属于灭火***技术领域，具体涉及一种五轴运动自动瞄准灭火剂保护***及其工作方法。
背景技术
火灾是一种破坏性很强的灾害，它严重威胁着人类的生命财产安全。据世界火灾统计中心测算，火灾直接损失占国民经济生产总值的 2%，而整个火灾的损失占国民经济生产总值的 10%。火灾的发展过程通常有三个阶段，即初起阶段、发展阶段和猛烈阶段。在初起阶段火源面积小，燃烧的强度比较弱，烟气流动缓慢，烟雾量很多，能见度降低；在发展阶段，燃烧面积增大，温度迅速上升，烟气流动加速，烟雾量减少；在猛烈阶段，火势急速的蔓延，燃烧面积进一步增加。
所以，在火灾的发展阶段和猛烈阶段来进行灭火，相对而言是比较困难的，最好的办法是在火灾发生的初起阶段就争取时间迅速扑灭火源，有效避免不必要的损失。
当前，在大型仓库一般会配备火灾报警***，当火灾报警***探测到火情时就会发出声光报警、应急照明等指令，提醒人们抓紧撤离，但它本身不能进行灭火，需要其他灭火***的配合才能控制火势。针对大型仓库物料堆叠，传统局部保护气体灭火设备喷嘴为固定式，只能保护一个对象，灭火效果比较差。因此，需要研发出一种五轴运动自动瞄准灭火剂保护***及其工作方法，采用合理的方法对大型仓库内各个地方的相关信息进行监测，实现声光报警和自动灭火，对于降低火灾的发生率，保障人民的生命财产安全具有重要的现实意义。
中国专利申请号为CN201420055714.8公开了一种服装仓库烟雾检测及自动灭火***，是通过烟雾检测器检测服装仓库烟雾浓度，如果溶度超标，控制器将向灭火器控制模块发送灭火信号，并控制报警器引起仓库值班人员的注意，值班人员赶到事故现场控制火情，该***主要是人员进行灭火，运行速度慢，工作效率低，人力的劳动强度高。
发明内容
发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种五轴运动自动瞄准灭火剂保护***及其工作方法，解决了大型仓库物料堆叠而传统局部保护气体灭火设备喷嘴为固定式，只能保护一个对象导致灭火效果比较差的问题，对大型仓库内各个地方的相关信息进行监测，实现了声光报警和自动灭火，降低了火灾的发生率，保障了人民的生命财产安全。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种五轴运动自动瞄准灭火剂保护***，其特征在于，包括灭火机构、控制机构，所述灭火机构与控制机构连接；所述灭火机构包括机座、喷管、喷嘴、红外线热成像传感器、球型摄像头、固定底座、移动组件；所述喷管安装在机座上，所述喷管出口端安装有喷嘴并且朝向保护区；所述机座两侧分别安装有红外线热成像传感器、球型摄像头，所述机座上方设置有固定底座并且通过固定螺栓固定在固定底座上，所述机座通过移动组件移动；所述移动组件包括X轴左导轨、X轴右导轨、Y轴导轨、X轴移动1号伺服电机、X轴移动2号伺服电机、Y轴移动伺服电机、机头伺服电机，所述X轴左导轨、X轴右导轨对称布置，所述Y轴导轨水平安装在X轴左导轨、X轴右导轨，所述X轴左导轨上设置有X轴移动1号伺服电机，所述X轴右导轨上设置有X轴移动2号伺服电机；所述Y轴导轨上设置有Y轴移动伺服电机并且Y轴移动伺服电机与机座连接，所述机座内设置有机头伺服电机并与喷管连接。
所述喷管水平轴可动范围为180°，所述红外线热成像传感器水平轴可动范围为180°，所述球型摄像头水平轴可动范围为360° 并且垂直轴可动范围为180°可动范围，所述机座整体垂直轴 360°可旋转。
进一步的，上述的五轴运动自动瞄准灭火剂保护***，所述喷嘴外侧还设置有导流罩。
进一步的，上述的五轴运动自动瞄准灭火剂保护***，所述控制机构包括主控制器、传感器模块、摄像模块、灭火模块、移动模块、远程数据收发器、远程数据接收器、消防总控***；所述传感器模块、摄像模块、灭火模块分别与所述主控制器连接；所述主控制器与移动模块连接，所述主控制器与远程数据收发器连接，所述远程数据收发器、远程数据接收器无线连接，所述远程数据接收器与所述消防总控***。
进一步的，上述的五轴运动自动瞄准灭火剂保护***的工作方法，所述红外线热成像传感器、传感器模块、主控制器依次连接；所述球型摄像头、摄像模块、主控制器依次连接；所述移动模块分别与X轴移动1号伺服电机、X轴移动2号伺服电机、Y轴移动伺服电机、机头伺服电机连接；所述灭火模块与喷管连接。
进一步的，上述的五轴运动自动瞄准灭火剂保护***的工作方法，所述主控制器为STM32 微控制器。
进一步的，上述的五轴运动自动瞄准灭火剂保护***，所所述远程数据收发器包括无线串口收发器、视频发射机；所述远程数据接收器包括无线串口接收器、视频接收机，所述无线串口收发器与所述无线串口接收器无线连接，所述视频发射机与所述视频接收机无线连接。
所述五轴运动自动瞄准灭火剂保护***，红外线热成像传感器、球型摄像头可以检测到保护区现场参数和图像数据，把现场参数和图像数据分开传输，这是因为图像传输中的视频信息数据量太大，传输负荷太大，可能影响其他模块正常工作甚至丢失数据，并且在视频传输过程中并不需要对视频数据进行复杂的分析处理， 因此将图像数据独立出来。为了有效地避免与数据传输的相互影响和干扰，可以设置视频发射机、视频接收机信号所属频段与无线串口发射器、无线串口接收器所属频段不同。
进一步的，上述的五轴运动自动瞄准灭火剂保护***，所述控制机构还包括电源***，所述电源***为主控制器、传感器模块、摄像模块、灭火模块、移动模块、远程数据收发器供电。
进一步的，上述的五轴运动自动瞄准灭火剂保护***，所述消防总控***通过与USB 接口连接的无线串口接收器、视频接收机接收数据，并将数据信息显示在所述消防总控***上；所述消防总控***设置有控制按钮，操作员可通过所述控制按钮向主控制器（21）发送控制信号。
进一步的，上述的五轴运动自动瞄准灭火剂保护***的工作方法，所述工作方法，依次包括如下步骤：
（1）所述五轴运动自动瞄准灭火剂保护***布置在保护区上方；
（2）灭火机构垂直轴 360°旋转，通过热成像传感器和球形摄像头（15）检测保护区内的保护对象，并且传输数据给控制机构；
（3）当控制机构计算分析视频数据和热成像数据异常时，控制机构（2）报警并且上传信息，通知值班人人员目视检查是否发生火灾；
（4）如果热成像数据持续上升至预算的火灾临界点时，控制机构通过计算出灭火机构的机座所在XY轴坐标差值，X轴移动1号伺服电机、X轴移动2号伺服电机、Y轴移动伺服电机快速旋转，先是移动机座，到保护对象热点附近；
（5）计算喷管和保护对象热点角度、坐标差值，机头伺服电机驱动喷管，对准热成像数据中的最热目标的坐标中心后，锁止机头伺服电机，驱动声光报警器通知内部人员撤离进入自动喷射倒计时30秒后，启动内部电磁阀释放灭火剂，喷管喷射直到灭火剂到达设计灭火浓度后停止电磁阀结束喷射；
（6）控制机构同时计算热成像数据检查保护对象是否降至正常温度，如果出现升温复燃现象时则立刻启动电磁阀二次喷射1.5倍的灭火设计浓度，同时控制机构上报一次灭火失败，需要二次灭火状态；
（7）当灭火剂喷射完毕后，控制机构继续计算热成像数据确保火灾彻底扑灭，如果继续出现升温复燃则增大2倍的灭火剂量，周而复始直到彻底扑灭。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：解决了大型仓库物料堆叠而传统局部保护气体灭火设备喷嘴为固定式，只能保护一个对象导致灭火效果比较差的问题，对大型仓库内各个地方的相关信息进行监测，实现了声光报警和自动灭火，针对性强，灭火效果好，灵活性高，降低了火灾的发生率，保障了人民的生命财产安全，应用前景广泛。
附图说明
图1为本发明所述一种五轴运动自动瞄准灭火剂保护***的安装示意图；
图2为本发明所述一种五轴运动自动瞄准灭火剂保护***的安装示意图；
图3为本发明所述一种五轴运动自动瞄准灭火剂保护***的灭火机构示意图；
图4为本发明所述一种五轴运动自动瞄准灭火剂保护***的构架图；
图中：灭火机构1、机座11、喷管12、喷嘴13、导流罩131、红外线热成像传感器14、球型摄像头15、固定底座16、移动组件17、X轴左导轨171、X轴右导轨172、Y轴导轨173、X轴移动1号伺服电机174、X轴移动2号伺服电机175、Y轴移动伺服电机176、机头伺服电机177、固定螺栓18、控制机构2、主控制器21、传感器模块22、摄像模块23、灭火模块24、移动模块25、远程数据收发器26、无线串口收发器261、视频发射机262、远程数据接收器27、无线串口接收器271、视频接收机272、消防总控***28、电源***29、保护区a。
具体实施方式
下面将结合具体实验数据和附图1~4，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅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，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1、2、3、4所示，以下实施例提供了一种五轴运动自动瞄准灭火剂保护***，包括灭火机构1、控制机构2，所述灭火机构1与控制机构2连接；所述灭火机构1包括机座11、喷管12、喷嘴13、红外线热成像传感器14、球型摄像头15、固定底座16、移动组件17；所述喷管12安装在机座11上，所述喷管12出口端安装有喷嘴13并且朝向保护区a；所述机座11两侧分别安装有红外线热成像传感器14、球型摄像头15，所述机座11上方设置有固定底座16并且通过固定螺栓18固定在固定底座16上，所述机座11通过移动组件17移动；所述移动组件17包括X轴左导轨171、X轴右导轨172、Y轴导轨173、X轴移动1号伺服电机174、X轴移动2号伺服电机175、Y轴移动伺服电机176、机头伺服电机177，所述X轴左导轨171、X轴右导轨172对称布置，所述Y轴导轨173水平安装在X轴左导轨171、X轴右导轨172，所述X轴左导轨171上设置有X轴移动1号伺服电机174，所述X轴右导轨172上设置有X轴移动2号伺服电机175；所述Y轴导轨173上设置有Y轴移动伺服电机176并且Y轴移动伺服电机176与机座11连接，所述机座11内设置有机头伺服电机177并与喷管12连接。所述喷管23水平轴可动范围为180°，所述红外线热成像传感器14水平轴可动范围为180°，所述球型摄像头15水平轴可动范围为360° 并且垂直轴可动范围为180°可动范围，所述机座11整体垂直轴 360°可旋转。
进一步的，所述喷嘴13外侧还设置有导流罩131。
进一步的，如图4所示，所述控制机构2包括主控制器21、传感器模块22、摄像模块23、灭火模块24、移动模块25、远程数据收发器26、远程数据接收器27、消防总控***28；所述传感器模块22、摄像模块23、灭火模块24分别与所述主控制器21连接；所述主控制器21与移动模块25连接，所述主控制器21与远程数据收发器26连接，所述远程数据收发器26、远程数据接收器27无线连接，所述远程数据接收器27与所述消防总控***28。
进一步的，所述红外线热成像传感器14、传感器模块22、主控制器21依次连接；所述球型摄像头15、摄像模块23、主控制器21依次连接；所述移动模块25分别与X轴移动1号伺服电机174、X轴移动2号伺服电机175、Y轴移动伺服电机176、机头伺服电机177连接；所述灭火模块24与喷管12连接。
进一步的，所述主控制器11为STM32 微控制器。
进一步的，所述远程数据收发器26包括无线串口收发器261、视频发射机262；所述远程数据接收器27包括无线串口接收器271、视频接收机272，所述无线串口收发器261与所述无线串口接收器271无线连接，所述视频发射机262与所述视频接收机272无线连接。
进一步的，所述控制机构2还包括电源***29，所述电源***29为主控制器21、传感器模块22、摄像模块23、灭火模块24、移动模块25、远程数据收发器26供电。
进一步的，所述消防总控***28通过与 USB 接口连接的无线串口接收器271、视频接收机272接收数据，并将数据信息显示在所述消防总控***28上；所述消防总控***28设置有控制按钮，操作员可通过所述控制按钮向主控制器21发送控制信号。
实施例
本发明所述的五轴运动自动瞄准灭火剂保护***，工作方法依次包括如下步骤：
（1）所述五轴运动自动瞄准灭火剂保护***布置在保护区a上方；
（2）机座11整体垂直轴 360°旋转，通过热成像传感器14和球形摄像头15检测保护区内的保护对象，并且分别通过传感器模块22、摄像模块23传输数据给主控制器21；
（3）当主控制器21计算分析视频数据和热成像数据异常时，主控制器21声光报警，并且通过远程数据收发器26传送至远程数据接收器27，消防总控***28通过与 USB 接口连接的无线串口接收器271、视频接收机272接收数据，并将数据信息显示在所述消防总控***28上；消防总控***28设置有控制按钮，操作员可通过所述控制按钮向主控制器21发送控制信号，同时通知值班人人员目视检查是否发生火灾；
（4）如果热成像数据持续上升至预算的火灾临界点时，控制机构2通过计算出灭火机构1的机座11所在XY轴坐标差值，X轴移动1号伺服电机174、X轴移动2号伺服电机175、Y轴移动伺服电机176快速旋转，先是移动机座11，到保护对象热点附近；
（5）计算喷管12和保护对象热点角度、坐标差值，机头伺服电机177驱动喷管12，对准热成像数据中的最热目标的坐标中心后，锁止机头伺服电机177，驱动声光报警器通知内部人员撤离进入自动喷射倒计时30秒后，启动内部电磁阀释放灭火剂，喷管12喷射直到灭火剂到达设计灭火浓度后停止电磁阀结束喷射；
（6）控制机构2同时计算热成像数据检查保护对象是否降至正常温度，如果出现升温复燃现象时则立刻启动电磁阀二次喷射1.5倍的灭火设计浓度，同时控制机构2上报一次灭火失败，需要二次灭火状态；
（7）当灭火剂喷射完毕后，控制机构2继续计算热成像数据确保火灾彻底扑灭，如果继续出现升温复燃则增大2倍的灭火剂量，周而复始直到彻底扑灭。
本发明所述的五轴运动自动瞄准灭火剂保护***及其工作方法，解决了大型仓库物料堆叠而传统局部保护气体灭火设备喷嘴为固定式，只能保护一个对象导致灭火效果比较差的问题，对大型仓库内各个地方的相关信息进行监测，实现了声光报警和自动灭火，针对性强，灭火效果好，灵活性高，降低了火灾的发生率，保障了人民的生命财产安全，应用前景广泛。
本发明具体工作方法途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种五轴运动自动瞄准灭火剂保护***，其特征在于，包括灭火机构（1）、控制机构（2），所述灭火机构（1）与控制机构（2）连接；所述灭火机构（1）包括机座（11）、喷管（12）、喷嘴（13）、红外线热成像传感器（14）、球型摄像头（15）、固定底座（16）、移动组件（17）；所述喷管（12）安装在机座（11）上，所述喷管（12）出口端安装有喷嘴（13）并且朝向保护区；所述机座（11）两侧分别安装有红外线热成像传感器（14）、球型摄像头（15），所述机座（11）上方设置有固定底座（16）并且通过固定螺栓（18）固定在固定底座（16）上，所述机座（11）通过移动组件（17）移动；所述移动组件（17）包括X轴左导轨（171）、X轴右导轨（172）、Y轴导轨（173）、X轴移动1号伺服电机（174）、X轴移动2号伺服电机（175）、Y轴移动伺服电机（176）、机头伺服电机（177），所述X轴左导轨（171）、X轴右导轨（172）对称布置，所述Y轴导轨（173）水平安装在X轴左导轨（171）、X轴右导轨（172），所述X轴左导轨（171）上设置有X轴移动1号伺服电机（174），所述X轴右导轨（172）上设置有X轴移动2号伺服电机（175）；所述Y轴导轨（173）上设置有Y轴移动伺服电机（176）并且Y轴移动伺服电机（176）与机座（11）连接，所述机座（11）内设置有机头伺服电机（177）并与喷管（12）连接。
2.根据权利要求1所述的五轴运动自动瞄准灭火剂保护***，其特征在于，所述喷嘴（13）外侧还设置有导流罩（131）。
3.根据权利要求1所述的五轴运动自动瞄准灭火剂保护***，所述控制机构（2）包括主控制器（21）、传感器模块（22）、摄像模块（23）、灭火模块（24）、移动模块（25）、远程数据收发器（26）、远程数据接收器（27）、消防总控***（28）；所述传感器模块（22）、摄像模块（23）、灭火模块（24）分别与所述主控制器（21）连接；所述主控制器（21）与移动模块（25）连接，所述主控制器（21）与远程数据收发器（26）连接，所述远程数据收发器（26）、远程数据接收器（27）无线连接，所述远程数据接收器（27）与所述消防总控***（28）连接。
4.根据权利要求3项所述五轴运动自动瞄准灭火剂保护***，其特征在于，所述红外线热成像传感器（14）、传感器模块（22）、主控制器（21）依次连接；所述球型摄像头（15）、摄像模块（23）、主控制器（21）依次连接；所述移动模块（25）分别与X轴移动1号伺服电机（174）、X轴移动2号伺服电机（175）、Y轴移动伺服电机（176）、机头伺服电机（177）连接；所述灭火模块（24）与喷管（12）连接。
5.根据权利要求3项所述五轴运动自动瞄准灭火剂保护***，其特征在于，所述主控制器（11）为STM32 微控制器。
6.根据权利要求6项所述五轴运动自动瞄准灭火剂保护***，其特征在于，所述远程数据收发器（26）包括无线串口收发器（261）、视频发射机（262）；所述远程数据接收器（27）包括无线串口接收器（271）、视频接收机（272），所述无线串口收发器（261）与所述无线串口接收器（271）无线连接，所述视频发射机（262）与所述视频接收机（272）无线连接。
7.根据权利要求3项所述五轴运动自动瞄准灭火剂保护***，其特征在于，所述控制机构（2）还包括电源***（29），所述电源***（29）为主控制器（21）、传感器模块（22）、摄像模块（23）、灭火模块（24）、移动模块（25）、远程数据收发器（26）供电。
8.根据权利要求6所述的五轴运动自动瞄准灭火剂保护***，其特征在于，所述消防总控***（28）通过与 USB 接口连接的无线串口接收器（271）、视频接收机（272）接收数据，并将数据信息显示在所述消防总控***（28）上；所述消防总控***（28）设置有控制按钮，操作员可通过所述控制按钮向主控制器（21）发送控制信号。
9.根据权利要求1－8任意一项所述五轴运动自动瞄准灭火剂保护***的工作方法，其特征在于，所述工作方法，依次包括如下步骤：
（1）所述五轴运动自动瞄准灭火剂保护***布置在保护区上方；
（2）灭火机构（1）垂直轴 360°旋转，通过热成像传感器（14）和球形摄像头（15）检测保护区内的保护对象，并且传输数据给控制机构（2）；
（3）当控制机构（2）计算分析视频数据和热成像数据异常时，控制机构（2）报警并且上传信息，通知值班人人员目视检查是否发生火灾；
（4）如果热成像数据持续上升至预算的火灾临界点时，控制机构（2）通过计算出灭火机构（1）的机座（11）所在XY轴坐标差值，X轴移动1号伺服电机（174）、X轴移动2号伺服电机（175）、Y轴移动伺服电机（176）快速旋转，先是移动机座（11），到保护对象热点附近；
（5）计算喷管（12）和保护对象热点角度、坐标差值，机头伺服电机（177）驱动喷管（12），对准热成像数据中的最热目标的坐标中心后，锁止机头伺服电机（177），驱动声光报警器通知内部人员撤离进入自动喷射倒计时30秒后，启动内部电磁阀释放灭火剂，喷管（12）喷射直到灭火剂到达设计灭火浓度后停止电磁阀结束喷射；
（6）控制机构（2）同时计算热成像数据检查保护对象是否降至正常温度，如果出现升温复燃现象时则立刻启动电磁阀二次喷射1.5倍的灭火设计浓度，同时控制机构（2）上报一次灭火失败，需要二次灭火状态；
（7）当灭火剂喷射完毕后，控制机构（2）继续计算热成像数据确保火灾彻底扑灭，如果继续出现升温复燃则增大2倍的灭火剂量，周而复始直到彻底扑灭。
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