本发明专利涉及彩虹跑(COLOR RUN)的领域，具体是一种防止彩虹跑粉末爆炸的装置和方法。
背景技术：
2015年6月27日晚，台湾新北市八仙水上乐园派对舞台突然起火，加上燃烧性粉尘扩散，火势蔓延，造成共六百余人伤亡。据现场目击者指出，主办单位大量喷射彩色粉末，造成空间内粉尘浓度过高，碰到点火源后发生了粉尘爆燃。
引起此次彩虹跑粉末爆炸时间的原因有：
直接原因：
(1)彩色粉末为可燃性粉末；(2)大量彩色粉末喷洒在空气中，空气中的彩色粉末浓度远大于爆炸下限浓度；(3)氧化剂为空气中的氧气；(4)派对场所没有有水的设施比如池塘之类的设施，人员密集，形成一个局部的封闭空间；(5)现场具有的舞台灯、音响等电气设备，和明火(抽烟、打火机等)点火源。
间接原因：
(1)主办方对粉尘爆炸知识与意识欠缺；(2)违法组织派对活动，按照台湾当地法律规定，“出租游乐设施，或者变更使用用途的时候，都需要向‘交通部观光局’来提出申请”，组织方并没有提出申请即组织活动，所以活动违法；(3)粉尘颗粒小，浓度高，水分少，有火源，再加上二次爆炸，导致伤亡惨重；(4)事故发生后，主办方没有第一时间广播，造成民众不知道如何逃生；(5)事故发生后，主办方没有第一时间组织及时营救，全靠群众自发组织营救；(6)人员高度集中，爆燃时无法及时撤离，彩色粉末直接喷向人群，造成人员皮肤大面积烧伤。
粉尘爆炸是一个连锁反应，粉尘粒子表面通过热传导或热辐射，从点火源获得点火能量，使表面温度急剧上升，达到粉尘粒子加速分解温度或蒸发温度，形成粉尘蒸气或分解气体。这种气体与空气混合后引起点火。另外，粉尘粒子本身从表面到内部(一直到粒子中心点)，相继发生熔融和气化，并发出微小的火花，成为周围未燃烧粉尘的点火源，使粉尘着火，从而扩大了爆炸范围，发生爆炸。
粉尘爆炸的最大特点之一就是多次爆炸。静止堆积于地面或设备表面的粉尘会被首次爆炸的气浪吹扬起来，此时在爆炸中心区就成为了负压区，新鲜空气由四周向中心填补进来，被吹起的粉尘与空气再次混合，故而引起二次爆炸。大多数粉尘云爆炸所需的最小点火能量较高，一般在5-50MJ比气体爆炸高1-2个数量级。相对密闭的空间是可燃性粉尘爆炸发生的必要条件，爆炸后温度和压力急剧上升，与可燃性气体爆炸比较，粉尘爆炸产生的压力上升较缓慢，高压持续时间长，释放能量大，破坏力强。
技术实现要素：
本发明专利的目的是提供一种防止彩虹跑粉末爆炸的装置和方法，其中包括人物识别装置、粉末喷射装置和细水雾降尘装置，不仅将人为的撒落彩色粉末变为用粉末喷射器均匀喷射，采用均匀的粉末喷射，使彩色粉末可以均匀的喷洒在参加者身上，防止粉末肆意的、过量的喷撒，减少遗漏在空气中和地上的粉尘数量，降低爆炸风险。还利用水雾降尘装置为彩虹跑喷洒玉米粉末的过程中引起的粉尘爆炸做抑制保护措施。
本发明的目的是通过以下方案实现的：通过人物识别装置识别到有人经过则马上启动粉末喷射器。粉尘浓度传感器的信号输出端与中间单元的信号输入端相连接，中间单元的控制信号输出端与电磁阀的控制信号输入端相连接，中间单元通过控制电磁阀的通断来实现水雾喷射器的喷雾控制，水雾降尘装置通过人为设定的粉尘浓度数值工作，当粉尘浓度超过规定浓度时，装置喷雾，当粉尘浓度低于规定浓度时停止喷雾，避免水资源的浪费和彩虹跑跑道积水。
本发明中的人物识别装置通过红外线热感传感器，当有运动员经过本装置时，输出信号传递给粉末喷射装置控制彩色粉末均匀喷射。
本发明中的粉末喷射器是指在彩虹跑的过程中，当有人经过时，则开始均匀喷射在运动员身上。利用粉末喷射器取代人为的挥洒粉末，可以控制粉尘爆炸的几率。
本发明中的粉尘浓度传感器可利用市面上已经成熟的粉尘浓度传感器，进行环境周围粉尘浓度的检测，检测出的浓度经过中间单元输出信号传送给水雾降尘装置。
本发明中的彩虹跑水雾降尘装置包括电磁阀和水雾喷射器，粉尘浓度传感器的信号输出端与中间单元的信号输入端相连接，中间单元的控制信号输出端与电磁阀的控制信号输入端相连接，中间单元通过控制电磁阀的通断来实现细水雾喷射器的喷雾控制，水雾降尘装置通过人为设定的粉尘浓度数值工作，当粉尘浓度超过规定浓度时，水雾喷射器喷雾，当粉尘浓度低于规定浓度时停止喷雾。
本发明中的粉末喷射器与水雾降尘装置同时进行喷洒，以保证活动的顺利进行。
本发明中水雾降尘装置中有湿度传感器，置于防止彩虹跑粉末爆炸的装置的最外层，其特征在于：通过湿度传感器感知跑道周围环境的湿度，若湿度大于60％，则不需要水雾喷射器喷射水雾，若湿度小于60％，则水雾喷射器按照粉尘浓度传感器、湿度传感器、风速传感器、风向传感器、红外线热感传感器所检测的标准进行水雾喷射。
本发明中水雾降尘装置中的水雾喷射器包括压力阀控制器，根据水雾降尘系统中的粉末浓度传感器、湿度传感器、风速传感器和风向传感器的监测，可以控制水雾喷射器喷射高压、中压、低压水雾，风向传感器控制喷头转向装置喷射不同方向的水雾，根据不同情况进行不同强度和不同角度进行喷射，实现最大粉尘捕捉率，降低粉末爆炸危险。
本发明中当粉尘浓度传感器检测环境中粉尘浓度高于40gm/m3时，粉末喷射器禁止喷射粉末，水雾喷射器启动中压喷射水雾；当粉尘浓度低于40gm/m3时，水雾喷射器启动低压喷射；当粉尘浓度高于45gm/m3时或者红外热感传感器检测到粉末意外爆炸起火，则立即启动高压喷头喷射连续、强力的水雾灭火。
本发明中所述旋转喷头根据风向传感器检测出的方向，旋转喷头进行精准范围喷射，实现最大的粉尘捕捉率。
本发明中所述压力阀控制器由风速传感器、红外线热感传感器、湿度传感器、粉尘浓度传感器同步控制。
本发明中所述水雾降尘系统主要有高压水泵、高压供水管路、水箱、过滤器、控制系统、水雾喷射器和高压喷嘴等组成，其中压力可以调节。
本发明中的防止彩虹跑粉末爆炸的装置是目前唯一一个用于彩虹跑活动的防止粉末爆炸的装置，现有的防止粉末爆炸装置没有利用于彩虹跑活动中的。
本发明中的防止彩虹跑粉末爆炸的装置是根据装置中的红外线热感传感器、湿度传感器、粉尘浓度传感器、风速传感器、风向传感器自动监控，从而达到自动防爆的效果，减少由彩虹跑粉末引起爆炸的事故。
本发明中的防止彩虹跑粉末爆炸的装置考虑彩虹跑的跑道多处于室外环境，风速风向随天气变化，所以采用风速传感器和风向传感器进行监测，从而控制喷头转向装置控制不同强度不同方向的水雾喷出。
本发明中的装置在彩虹跑场地中可以定点、等距设置该装置，替代人工手撒彩色粉末，防止随意挥洒，降低空气中的粉末浓度，同时利用水雾降尘装置，不仅喷射水雾降低粉尘浓度，更喷射到运动员身上降低燃烧爆炸危险，采取多方面措施防止彩虹跑粉末爆炸。
附图说明
图1是防止彩虹跑粉末爆炸的装置的纵向切面图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例1：
本发明公开了一种防止彩虹跑粉末爆炸的装置和方法，装置防止彩虹跑粉末爆炸的装置，包含人物识别装置1、中间单元2、水雾降尘装置3、粉末喷射器4、粉尘浓度传感器5、电磁阀6、水雾喷射器7、湿度传感器8、风速传感器9、压力阀控制器10、风向传感器11、红外线热感传感器12、喷头转向装置13。人物识别装置1的信号输出端与粉末喷射器4的信号输入端相连接，通过人物识别装置1识别到有人经过则马上启动粉末喷射器。粉尘浓度传感器4的信号输出端与中间单元2的信号输入端相连接，中间单元2的控制信号输出端与电磁阀6的控制信号输入端相连接，中间单元2通过控制电磁阀6的通断来实现水雾喷射器7的喷雾控制，水雾降尘装置3通过人为设定的粉尘浓度数值工作，当粉尘浓度超过规定浓度时，水雾喷射器7喷雾，当粉尘浓度低于规定时停止喷雾，避免水资源的浪费和彩虹跑跑道积水；水雾降尘装置3中的湿度传感器8和风速传感器9的信号输出端与中间单元2信号输入端相连，中间单元2信号输出端与压力阀控制器10信号输入端相连，压力阀控制器10的信号输出端与水雾喷射器7的信号输入端相连接，在水雾喷射器7喷雾时根据人为设定的数值范围控制喷出水雾的强度，达到有效的粉末浓度控制；风向传感器11的信号输出端与喷头转向装置13的信号输入端相连接，根据风向传感器11检测出的方向，喷头转向装置13控制水雾喷射器7进行精准范围喷射水雾，保证不同情况下粉末的最大捕捉率，降低彩虹跑粉末爆炸危险。另外，本发明还公开了一种防止彩虹跑粉末爆炸的方法。
本装置中的人物识别装置1通过红外线热感传感器12进行人物识别，红外线热感传感器包括红外线和热感两部分传感器，可以更加灵敏准确的检测到运动员经过。当有运动员经过本装置时，输出信号传递给粉末喷射装置控制彩色粉末均匀喷射。
本装置中的粉末喷射器4是指在彩虹跑的过程中，当有人经过时，则开始均匀喷射在运动员身上。该装置包括气枪、导管、上下两个喷射口，喷射口前端分别含有减压级用于分散均匀喷射彩色粉末。利用粉末喷射器取代人为的挥洒粉末，可以控制粉尘爆炸的几率。
本装置中的粉尘浓度传感器5包括外壳、进气口、光源、光电转换器、抽气系统、粉尘测量装置、控制电路等结构使粉尘浓度检测准确、灵敏度高。跑道周围环境中的空气在抽气系统的作用下由进气口进入粉尘测量装置。空气中悬浮的粉尘受到光源发出的光照射，经过光电转换器将散射光转换为光电流，粉尘散射光强度与粉尘质量浓度成正比，经过转换电路转换成光电脉冲数。可利用市面上已经成熟的粉尘浓度传感器，进行环境周围粉尘浓度的检测，检测出的浓度经过中间单元输出信号传送给水雾降尘装置。
本装置中的水雾降尘装置3包括电磁阀6、水雾喷射器7、湿度传感器8、风速传感器9、压力阀控制器10、风向传感器11、喷头转向装置13。所述电磁阀6包括防爆外壳和连杆，电磁阀6与中间单元2通过连杆进行连接。该装置是指在彩虹跑的过程中只根据环境周围的大气浓度高低进行工作，无论是否有人经过，都可以喷射水雾。在人身上喷射水雾也是防止彩虹跑粉末爆炸的措施之一。该装置中水雾喷射器7将整个装置侧面作为喷射面，喷射范围广，水雾均匀，不但可以喷撒在运动员的身上也可以降低空气中和赛道上的粉尘浓度，降低粉尘爆炸几率。粉尘浓度传感器5的信号输出端与中间单元2的信号输入端相连接，中间单元2的控制信号输出端与电磁阀6的控制信号输入端相连接，中间单元2通过控制电磁阀6的通断来实现水雾喷射器7的喷雾控制，水雾降尘装置3通过人为设定的粉尘浓度数值工作，当粉尘浓度超过规定浓度时，装置喷雾，当粉尘浓度低于规定浓度时停止喷雾。
本装置中的压力阀控制器10，可以控制水雾喷射器4喷射高压、中压、低压喷射水雾，根据不同情况进行不同强度的水雾喷射。压力阀控制器10受水雾降尘系统3中的粉末浓度传感器4、湿度传感器8和风速传感器9控制，当粉尘浓度传感器5检测环境中粉尘浓度高于40gm/m3时，粉末喷射器4禁止喷射粉末，压力阀控制器控制水雾喷射器7启动中压水雾喷射；当粉尘浓度低于40gm/m3时，压力阀控制器控制水雾喷射器7启动低压水雾喷射；当粉尘浓度高于45gm/m3时或者红外热感传感器12检测到粉末意外爆炸起火，则压力阀控制器立即控制水雾喷射器启动高压喷头喷射连续、强力的水雾灭火。喷头旋转装置13根据风速传感器9检测出的跑道环境中的风速通过中间单元2传递给压力阀控制器10，控制水雾喷射器7高压中压低压的水雾喷射，低压喷雾时，水雾粒子通过惯性碰撞、拦截捕尘、凝集、布朗扩散的综合作用来降尘；高压喷雾时，除了具有低压喷雾的四种机理作用，还使水雾带有较高的正负电荷，因而显著提高了单个水雾颗粒对粉尘的捕集效率。喷头旋转装置13根据风向传感器11检测出的方向进行精准范围喷射，实现最大的粉尘捕捉率。
所述喷头为为多流道双层喷头，包括外层喷头25和内层喷头，内层喷头由腔体21、第一流道22、第三流道23、第二流道24构成；内层喷头随后再逐渐细分布置有渐进分布的细喷道，内层喷头与腔体21相连，由腔体21分支出若干个更复杂的流道；腔体21与多个第一流道22相连通，每个第一流道22下方分支出1个第二流道24、以及2个在第二流道24两侧对称分布的第三流道23；第三流道23为弯折的流道与第一流道22相连，第三流道23先外扩后渐缩。
本装置中的水雾降尘系统3主要有高压水泵、高压供水管路、水箱、过滤器、控制系统、水雾喷射器和高压喷嘴等组成，其中压力为可调节压力。
本装置中的水雾降尘装置3中有湿度传感器8，置于防止彩虹跑粉末爆炸的装置的最外层，通过湿度传感器8感知跑道周围环境的湿度，若湿度大于60％，则水雾喷射器7不需要喷射水雾，若湿度小于60％，则按照粉尘浓度传感器4、风速传感器9、风向传感器11以及红外线热感传感器12所检测的标准进行水雾喷射。
本装置中的湿度传感器8利用最简单的湿敏元件对跑道周围的湿度进行检测。
本装置中的所述风速传感器9可连续监测跑道周围的风速、风量，能够对风速风量进行实时显示，其传感器组件由风速传感器、风向传感器、传感器支架组成，利用太阳能电池板控制，低碳环保，且在风力超过一定值以后，转动电池板，使之不被破坏。
本装置中的所述电磁阀6包括防爆外壳和连杆，电磁阀与中间单元通过连杆进行连接。
本装置主要用于自动控制彩虹跑环境中的粉末浓度，防止彩虹跑中的粉末爆炸。
本发明还公开了一种防止彩虹跑粉末爆炸的方法，利用自动识别的所述人物识别装置，当有运动员通过时所述上下两个粉末喷射器自动均匀的喷洒彩色粉末。利用粉尘浓度传感器进行粉尘浓度的检测，当装置环境周围的粉尘浓度高于设定的安全浓度时，水雾喷射装置进行工作，水雾喷射器进行持续时间长、喷射范围广而均匀的喷射，降低环境粉尘浓度。且水雾可以喷到运动员身上，也可降低空气中的粉尘浓度，降低爆炸风险。当粉尘浓度传感器检测到环境中粉尘浓度低于设定的浓度时，所述水雾喷射器停止喷射。同时，还有湿度传感器、风速传感器、红外线热感传感器同时监测，水雾喷射器通过不同的规定标准喷射不同压力强度的水雾，降低粉末爆炸的危险。另外喷头转向装置根据风向旋转喷射水雾，实现最大的粉尘捕捉率。粉末喷射装置和水雾喷射装置同时进行，更高效的降低彩虹跑粉末爆炸的风险。
本发明公开了一种防止彩虹跑粉末爆炸的装置和方法，在彩虹跑场地中可以定点、等距设置该装置，替代人工手撒彩色粉末，降低空气中的粉末浓度，同时利用水雾降尘装置，不仅喷射水雾降低粉尘浓度，更喷射到运动员身上降低燃烧爆炸危险，采取多方面措施防止彩虹跑粉末爆炸。
本发明公开了一种防止彩虹跑粉末爆炸的装置和方法，是目前唯一一种用于彩虹跑赛事中的防止彩虹跑粉末爆炸的装置和方法，可以达到自动监控，自动防爆的效果，减少事故发生和人员伤亡。
最后说明的是，以上说明书仅说明本发明的技术方案而非限制于上述的结构。本领域的人员可以对本发明进行变型、修改或替换，但不脱离本发明的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。