CN114011000A - 煤矿井下巷道火灾消防车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的煤矿井下巷道火灾消防车，包括有履带式行走单元、灭火单元、信息处理装置及电源；灭火单元包括有壳体，壳体内设置有蓄水箱，蓄水箱顶部设置有注水管道，注水管道上设置有第一过滤器；蓄水箱侧壁上还设置有水位传感器；壳体内设置有增压泵，增压泵通过第一水管与蓄水箱连接，增压泵通过第二水管连接有喷水单元；壳体内还设置有电源；壳体顶壁上设置有通讯装置及环境监测装置；水位传感器、增压泵、电磁阀、溢流阀及喷水单元均与灭火装置控制模块连接；通讯装置、履带式行走单元、灭火装置控制模块及环境监测装置均与信号处理装置连接。该消防车能够直接避免工作人员接近煤矿井下巷道内起火位置，保障了工作人员的生命安全。
Description
技术领域
本发明属于灭火装置设备技术领域，具体涉及一种煤矿井下巷道火灾消防车。
背景技术
在我国的能源结构中，煤炭占一次能源生产和消费的70％左右,预计到2050年还将占50％以上。因此，煤炭在相当长的一段时期内仍将是我国的主要能源。对煤炭的持续需求使得有必要从新的更深的矿藏中开采煤炭，开采深度的增加会产生更多的自然灾害，尤以矿井巷道火灾事故最为频繁。矿井巷道火灾事故不仅影响矿井的正常生产，而且会产生大量的一氧化碳、二氧化碳、甲烷、硫化物、氰化物等有毒有害气体，严重威胁井下作业人员的生命安全。因此，在煤矿井下火灾发生时，及时采取强有力的灭火措施非常重要。目前尚无针对性的巷道火灾灭火装置，如2019年梁宝寺矿巷道火灾事故时期，难以找到有效的灭火装置。此外，传统的灭火装置依靠提高灭火装置喷口的仰角来增加灭火装置的灭火距离，在煤矿井下受巷道空间的限制，无法通过提高灭火装置的喷口仰角来实现远距离灭火，同时，由于矿井火灾产生有毒有害的烟气，无法进行近距离灭火。因此，急需发明一种可用于煤矿井下巷道空间内远距离灭火，同时对矿井火灾产生的烟气具有抑制作用的煤矿井下巷道火灾智能消防车。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤矿井下巷道火灾消防车，该消防车能够直接避免工作人员接近煤矿井下巷道内起火位置，保障了工作人员的生命安全。
本发明所采用的技术方案是，一种煤矿井下巷道火灾消防车，包括有履带式行走单元、灭火单元、信息处理装置及电源；灭火单元包括有设置在履带式行走单元上的壳体，壳体内设置有蓄水箱，蓄水箱顶部设置有注水管道，注水管道上设置有第一过滤器；蓄水箱侧壁上还设置有水位传感器；壳体内设置有增压泵，增压泵通过第一水管与蓄水箱连接，增压泵通过第二水管连接有喷水单元；第一水管上设置有电磁阀，第二水管设置有溢流阀；壳体内还设置有电源；壳体顶壁上设置有通讯装置及环境监测装置；履带式行走单元、环境监测装置、灭火装置控制模块及增压泵均与电源连接；水位传感器、增压泵、电磁阀、溢流阀及喷水单元均与灭火装置控制模块连接；通讯装置、履带式行走单元、灭火装置控制模块及环境监测装置均与信号处理装置连接。
本发明的特征还在于，
还包括有隔热防护板，隔热防护板安装在壳体一侧；还包括有可视化单元，可视化单元包括有第一云台红外热感摄像头及第二云台红外热感摄像头，第一云台红外热感摄像头及第二云台红外热感摄像头分别设置在壳体相对两侧；第二云台红外热感摄像头安装在隔热防护板上，第一云台红外热感摄像头安装在侧壁上；第一云台红外热感摄像头及第二云台红外热感摄像头均与信号处理装置连接；第一云台红外热感摄像头及第二云台红外热感摄像头均与电源连接。
喷水单元包括有均与第二水管连接的第一喷水管及第二喷水管，第一喷水管喷水端部依次穿过壳体侧壁及隔热防护板且安装有高压水射流喷头，第一喷水管上还设置有第一压力表；第二喷水管喷水端部穿依次穿过壳体侧壁及隔热防护板且安装有高压细水雾喷头，第二喷水管上还设置有第二压力表及第二过滤器。
灭火装置控制模块为EMR1100S型控制器。
信号处理装置为单片机。
增压泵XBD-HY型叶轮式增压泵。
履带式行走单元包括有履带式运输车及履带式运输车控制模块，履带式运输车的发动机与电源连接；履带式运输车控制模块与履带式运输车的发动机及电源连接。履带式运输车控制模块还与信号处理装置连接。履带式运输车控制模块能够电启动发动机控制履带式运输车行走。
通讯装置为KXZ24W矿用无线信号收发器；第一压力表及第二压力表均为PGT23型可传递电信号压力表。
环境监测装置为GD7矿用本安型多参数无线传感器。
第一云台红外热感摄像头及第二云台红外热感摄像头的型号均为KBA75；电源为锂离子蓄电池。
本发明的有益效果是：
1.本发明消防车的灭火介质为水，水资源易获取，成本低廉，使用后清洗及维护方便；
2.本发明消防车中使用增压泵增加水流和细水雾的喷射压力，降低灭火装置的喷射仰角，提高灭火装置的灭火距离；采用履带式行走机构运输，可适应煤矿井下的地面环境条件，保证灭火装置迅速到达起火位置。
3.本发明消防车采用远程监控***控制智能消防车的可视化、环境监测、行走和灭火操作，直接避免工作人员接近煤矿井下巷道内起火位置，保障了工作人员的生命安全。
附图说明
图1为本发明一种煤矿井下巷道火灾消防车的结构示意图；
图2为本发明一种煤矿井下巷道火灾消防车的俯视图；
图3为本发明一种煤矿井下巷道火灾消防车中控制***的示意图；
图4为本发明一种煤矿井下巷道火灾消防车中灭火单元的信息传输示意图。
图中：1.注水管道，2.第一过滤器，3.蓄水箱，4.第一云台红外热感摄像头，5.水位传感器，6.增压泵，7.电磁阀，8.溢流阀，9.灭火装置控制模块，10.壳体，11.环境监测装置，12.通讯装置，13.信号处理装置，14.第一喷水管，15.隔热防护板，16.第二云台红外热感摄像头，17.第一压力表，18.高压水射流喷头，19.第二压力表，20.第二过滤器，21.高压细水雾喷头，22.电源，23.履带式运输车，24.第一水管，25.第二水管，26.第二喷水管，27.远程监控***，28.履带式运输车控制模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种煤矿井下巷道火灾消防车，如图1-4所示，包括有履带式行走单元、灭火单元、信息处理装置13及电源22；
灭火单元包括有设置在履带式行走单元上的壳体10，壳体10内设置有蓄水箱3，蓄水箱3顶部设置有注水管道1，注水管道1端部穿过壳体10顶壁可以外接水源，注水管道1上设置有第一过滤器2；蓄水箱3侧壁上还设置有水位传感器5；壳体10内设置有增压泵6，增压泵6通过第一水管24与蓄水箱3连接，增压泵6通过第二水管25连接有喷水单元；第一水管24上设置有电磁阀7，第二水管25设置有溢流阀8；壳体10内还设置有电源22，灭火装置控制模块9及信号处理装置13也置于壳体10内；壳体10顶壁上设置有通讯装置12及环境监测装置11；
信息处理装置13及电源22设置在壳体10内；
履带式行走单元、环境监测装置11、灭火装置控制模块9及增压泵6均与电源22连接；电源22为履带式行走单元、环境监测装置11、灭火装置控制模块9及增压泵6供电；
水位传感器5、增压泵6、电磁阀7、溢流阀8及喷水单元均与灭火装置控制模块9连接；灭火装置控制模块9控制增压泵6、电磁阀7和溢流阀8的开启，灭火装置喷水；灭火装置控制模块9可采集水位传感器5和第一压力表17及第二压力表19的数据信息，汇集到信号处理装置13。
通讯装置12、履带式行走单元、灭火装置控制模块9及环境监测装置11均与信号处理装置13连接，通讯装置12将信号处理装置13收集到的信息传输给远程监控***27。
还包括有隔热防护板15安装在壳体10一侧，隔热防护板15焊接于消防车的前端，可起到保护灭火装置和操作人员的作用；还包括有可视化单元，可视化单元包括有第一云台红外热感摄像头4及第二云台红外热感摄像头16，第一云台红外热感摄像头4及第二云台红外热感摄像头16分别设置在壳体10相对两侧；第二云台红外热感摄像头16安装在隔热防护板15上，第一云台红外热感摄像头4安装在侧壁上；第一云台红外热感摄像头4及第二云台红外热感摄像头16均与信号处理装置13连接；第一云台红外热感摄像头4及第二云台红外热感摄像头16均与电源22连接。
喷水单元包括有均与第二水管25连接的第一喷水管14及第二喷水管26，第一喷水管14喷水端部依次穿过壳体10侧壁及隔热防护板15且安装有高压水射流喷头18，第一喷水管14上还设置有第一压力表17；第二喷水管26喷水端部穿依次穿过壳体10侧壁及隔热防护板15且安装有高压细水雾喷头21，第二喷水管26上还设置有第二压力表19及第二过滤器20。
灭火装置控制模块9为EMR1100S型控制器。
信号处理装置13为单片机，采用ATTINY10-MAHR型车用电子单片机，具有多路输出端口及输入端口。各信号输出端口与输入端口并联布置，并与通讯装置12、可视化单元、环境监测装置11、履带式运输车控制模块28和灭火装置控制模块9电连接；所述单片机将可视化单元、环境监测装置11、灭火装置控制模块9和履带式运输车控制模块28传递的信息传输到通讯装置，同时接收通讯装置11的指令，传输到可视化单元、环境监测装置12、履带式运输车控制模块28和灭火装置控制模块9。
增压泵6XBD-HY型叶轮式增压泵，可将经传输管道而来的水流提高压力，增压泵6可将进水管道的水流压力升高，减小高压水射流喷头和高压细水雾喷头的喷射角度，经高压水射流喷头18将水喷射至起火部位，高压细水雾喷头21将水雾化经喷头压力和巷道风流弥散到起火部位；增压泵6表面进行喷塑处理，其上安装有压力表，其底部与履带式运输车23固定连接；
溢流阀8可调节输水压力，当输水压力大于设定压力时进行自动卸荷，起到保护高压水射流喷头和细水雾喷头地目的。
高压水射流喷头18由不锈钢制成。
高压细水雾喷头21材料为不锈钢，喷头内部含有雾化芯，当高压水通过高压细水雾喷头，通过雾化芯将水流雾化喷出。
高压细水雾喷头21在高压水射流喷头18下方，高压细水雾喷头21比高压水射流喷头18低20-30cm。
隔热防护板15由耐高温合金制成，如：RA330，隔热防护板15焊接在装置前端，直接阻挡灭火环境中的高温蒸汽和热量。
履带式行走单元包括有履带式运输车23及履带式运输车控制模块28，履带式运输车23的发动机与电源22连接；履带式运输车控制模块28与履带式运输车23的发动机及电源22连接，履带式运输车控制模块28还与信号处理装置13连接。履带式运输车控制模块28能够电启动发动机控制履带式运输车23行走。履带式运输车控制模块28采用TTC60控制器。
履带式运输车控制模块28采集履带式运输车传感器模块的信息，并对发动机进行启动、调速等控制；履带式运输单元所述具有进退自如、爬坡、防滑、越障能力强的特点。壳体10放置在履带式运输车23的车斗里。
通讯装置12为KXZ24W矿用无线信号收发器；可将信号处理装置13传输接收到的信息通过无线网络发送到远程监控***27，同时将远程监控***27发送的指令传输到信号处理装置13；
第一压力表17及第二压力表19均为PGT23型可传递电信号压力表。
环境监测装置11为西安科技大学自主研发的GD7矿用本安型多参数无线传感器。GD7矿用本安型多参数无线传感器主要由:温湿度传感器、压力传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器、甲烷传感器、硫化氢传感器、乙烯传感器、乙炔传感器组成，GD7矿用本安型多参数无线传感器与通讯装置12电连接。
第一云台红外热感摄像头4及第二云台红外热感摄像头16的型号均为KBA75；第一云台红外热感摄像头4及第二云台红外热感摄像头16为矿用本安型云台红外热感摄像机(KBA75型)可适应煤矿井下巷道内光线不足的问题，通过感知红外线获取环境信息，因此不受巷道内烟气的影响；云台红外热感摄像机4安装于防护隔热板15前端，云台红外热感摄像机16安装于消防车的后端；摄像头呈圆筒状，能对摄像头起到防水保护作用；第一云台红外热感摄像头4及第二云台红外热感摄像头16可进行360°旋转，通过远程监控***27可清晰的观察到消防车前端和后端的环境情况，进而调整智能消防车的行走状态。
电源22为锂离子蓄电池。
工作过程：消防车使用时，通过远程监控***27给消防车发出指令；首先，通讯装置12接收指令，发送到信号处理装置13，信号处理装置13将指令发送到履带式运输车控制模块28，履带式运输车控制模块28控制履带式运输车23的发动机启动、调速等控制，履带式运输车23搭载所需灭火装置到达煤矿井下火区。
可视化单元工作时：远程监控***27发出指令，通讯装置12接收指令，发送到信号处理装置13，信号处理装置13将指令发送到第一云台红外热感摄像头4及第二云台红外热感摄像头16，位于消防车前端和后端的第二云台红外热感摄像头16及第一云台红外热感摄像头4开始采集周围环境的图像信息，图像信息传输到信号处理装置13，经通讯装置12传输到远程监控***27，远程监控***27可显示可视化装置采集的图像信息。
环境监测装置工作时：远程监控***27发出指令，通讯装置12接收指令，发送到信号处理装置13，信号处理装置13将指令发送到环境监测装置11，环境监测装置11传感器对环境中的温度、湿度、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、氧气、乙烯、乙烷环境数据信息进行检测，环境信息传输到信号处理装置13，信号处理装置13经通讯装置12，传输到远程监控***27。
灭火单元工作时：储水箱3的注水管道1可通过消防管道与煤矿井下的水槽相连，为灭火装置提供不间断的水源。远程监控***27发出指令，通讯装置12接收指令，发送到信号处理装置13，信号处理装置13将指令发送到灭火装置控制模块9，灭火装置控制模块9控制打开电磁阀7，启动增压泵6，储水箱3中的水流经增压泵6将水流的流出压力升高，从增压泵出口流出的高压水经溢流阀8调压，可通过第一压力表17及第二压力表19读取此时第一喷水管14及第二喷水管26内压力，使进入喷枪的高压水保持规定的工作压力，高压水流分别进入高压水射流喷头18和高压细水雾喷头2，可通过调节高压水射流喷头18喷射角度和高压细水雾21喷头角度准确对煤矿井下起火位置进行灭火。第一压力表17、第二压力表19、水位传感器5可将读取的数据信息传输到信号处理装置13，信号处理装置13发送到通讯装置12，经通讯装置12传输到远程监控***27。
本发明消防车针对矿井火灾发生时，巷道空间狭窄，有毒有害烟气浓度较高的特点，本发明提出将高压水射流***和细水雾***相结合的灭火装置，并将其搭载于履带式行走机构。当矿井火灾发生时，着火点处产生大量的明火和烟气，经由巷道向别处蔓延。通过远程遥控装置进行无线操控，履带式运输车可迅速将智能消防车运送到起火位置附近。高压水射流喷头和细水雾喷头将经过管道增压泵加压的射流水和超细水雾喷射和覆盖到着火点。高压水流可对着火点火源进行扑灭，细水雾一方面可降低火灾的强度，另一方面可起到控制巷道内烟气流动逆转的程度，减少燃烧产物的产生和悬浮颗粒的数量，降低巷道内环境温度的作用。本发明在灭火装置的前端安装隔热防护板用来保护灭火装置和操作人员。
Claims (10)
1.煤矿井下巷道火灾消防车，其特征在于，包括有履带式行走单元、灭火单元、信息处理装置(13)及电源(22)；所述灭火单元包括有设置在履带式行走单元上的壳体(10)，壳体(10)内设置有蓄水箱(3)，蓄水箱(3)顶部设置有注水管道(1)，注水管道(1)上设置有第一过滤器(2)；蓄水箱(3)侧壁上还设置有水位传感器(5)；壳体(10)内设置有增压泵(6)，增压泵(6)通过第一水管(24)与蓄水箱(3)连接，增压泵(6)通过第二水管(25)连接有喷水单元；第一水管(24)上设置有电磁阀(7)，第二水管(25)设置有溢流阀(8)；壳体(10)内还设置有电源(22)；壳体(10)顶壁上设置有通讯装置(12)及环境监测装置(11)；履带式行走单元、环境监测装置(11)、灭火装置控制模块(9)及增压泵(6)均与电源(22)连接；水位传感器(5)、增压泵(6)、电磁阀(7)、溢流阀(8)及喷水单元均与灭火装置控制模块(9)连接；通讯装置(12)、履带式行走单元、灭火装置控制模块(9)及环境监测装置(11)均与信号处理装置(13)连接。
2.根据权利要求1所述的煤矿井下巷道火灾消防车，其特征在于，还包括有隔热防护板(15)，隔热防护板(15)安装在壳体(10)一侧；还包括有可视化单元，可视化单元包括有第一云台红外热感摄像头(4)及第二云台红外热感摄像头(16)，第一云台红外热感摄像头(4)及第二云台红外热感摄像头(16)分别设置在壳体(10)相对两侧；第二云台红外热感摄像头(16)安装在隔热防护板(15)上，第一云台红外热感摄像头(4)安装在侧壁上；第一云台红外热感摄像头(4)及第二云台红外热感摄像头(16)均与信号处理装置(13)连接；第一云台红外热感摄像头(4)及第二云台红外热感摄像头(16)均与电源(22)连接。
3.根据权利要求2所述的煤矿井下巷道火灾消防车，其特征在于，所述喷水单元包括有均与第二水管(25)连接的第一喷水管(14)及第二喷水管(26)，第一喷水管(14)喷水端部依次穿过壳体(10)侧壁及隔热防护板(15)且安装有高压水射流喷头(18)，第一喷水管(14)上还设置有第一压力表(17)；第二喷水管(26)喷水端部穿依次穿过壳体(10)侧壁及隔热防护板(15)且安装有高压细水雾喷头(21)，第二喷水管(26)上还设置有第二压力表(19)及第二过滤器(20)。
4.根据权利要求1所述的煤矿井下巷道火灾消防车，其特征在于，所述灭火装置控制模块(9)为EMR1100S型控制器。
5.根据权利要求1所述的煤矿井下巷道火灾消防车，其特征在于，所述信号处理装置(13)为单片机。
6.根据权利要求1所述的煤矿井下巷道火灾消防车，其特征在于，所述增压泵(6)XBD-HY型叶轮式增压泵。
7.根据权利要求1所述的煤矿井下巷道火灾消防车，其特征在于，履带式行走单元包括有履带式运输车(23)及履带式运输车控制模块(28)，履带式运输车(23)的发动机与电源(22)连接；履带式运输车控制模块(28)与履带式运输车(23)的发动机及电源(22)连接；履带式运输车控制模块(28)还与信号处理装置(13)连接。
8.根据权利要求1所述的煤矿井下巷道火灾消防车，其特征在于，所述通讯装置(12)为KXZ24W矿用无线信号收发器；第一压力表(17)及第二压力表(19)均为PGT23型可传递电信号压力表。
9.根据权利要求1所述的煤矿井下巷道火灾消防车，其特征在于，所述环境监测装置(11)为GD7矿用本安型多参数无线传感器。
10.根据权利要求2所述的煤矿井下巷道火灾消防车，其特征在于，所述第一云台红外热感摄像头(4)及第二云台红外热感摄像头(16)的型号均为KBA75；所述电源(22)为锂离子蓄电池。
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