用于密闭空间的自动化防爆与智能应急救生一体化系统的制作方法

本发明涉及密闭空间的事故应急处理领域，尤其涉及一种用于密闭空间的自动化防爆与智能应急救生一体化系统。

背景技术：

在安全生产任务中，突发事故的应急处理是一个重要环节，只有通过全面、有效的应急预案，提前对可能发生的多种类型安全事故进行有效的现场控制措施布置，才能保证在安全生产事故发生时减缓或切断灾情蔓延，并有效控制伤亡人数。针对隧道、地下矿井、作业管道等密闭空间发生爆炸的安全生产事故，需要在其内布置爆炸实时监测模块，确保爆炸发生时，能够第一时间自动触发防爆装置，从而减小爆炸产生的冲击，控制爆炸的影响范围；同时自动开启智能应急救生舱，并向外发出导引信号，应急救生舱可通过动态图像识别技术搜索并指引被困人群逃生；在爆炸冲击结束后，营救工作开展时，应急救生舱可向被困人群提供生存必需的资源供给，并向救援队发送求救信号。

目前还没有集防爆与救生于一体的智能救生系统，单一的防爆或应急救生模式难以满足未来安全生产集成化的需求，主要存在如下缺陷：

1)单一的防爆避震系统虽然可以起到削弱爆炸冲击的作用，但无法在灾难现场实施主动应急救援措施，如指挥人群规避危险区、提供避难场所，以及资源供给等。若爆炸物堵塞了密闭空间中的逃生出口，在缺少主动应急救生措施的情况下，会极大阻碍救援行动的实施；若缺乏救生舱实时发送的求救信号指引，营救工作便会缺少针对性，从而影响黄金救援时间；

2)传统应急救生舱由于缺少人工智能及动态图像识别等技术，无法自动识别在救生舱附近的被困人员并对其开展主动救援；

3)应急救生舱入口与外界缺少有效隔离措施，爆炸被困人员在开启舱门进入应急救生舱时，难以避免有毒有害气体向舱内扩散，从而严重影响舱内空气质量。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述问题，并提供一种用于密闭空间的自动化防爆与智能应急救生一体化系统。

为实现上述发明目的，本发明提供一种用于密闭空间的自动化防爆与智能应急救生一体化系统，包括：

至少一个智能应急救生模块，由救生舱、控制单元、用于引导生还人员的语音导引装置以及安装在所述救生舱外表面并分别与所述控制单元和所述语音导引装置连接的舱外图像识别装置构成；

多个防爆模块，由蓄水装置、可抽取所述蓄水装置中的水的高压泵以及可将所述高压泵抽取的水喷出的水枪构成；

多个环境实时监测模块，用于监测环境中的烟雾浓度、温度及压力并可根据监测值通过无线信号触发所述智能应急救生模块和所述防爆模块。

根据本发明的一个方面，所述救生舱通过隔离结构分为第一隔间和第二隔间；

所述第一隔间设有可使所述救生舱与外界连通并可自动开闭的舱门，所述隔离结构的一侧设有可使所述第一隔间和所述第二隔间连通的隔离门。

根据本发明的一个方面，所述控制单元包括控制台和与所述控制台连接的控制台计算机，其中一个所述智能应急救生模块的控制台计算机被预先设置为总控计算机；

被设置为总控计算机的所述控制台计算机可收集每个所述舱外图像识别装置采集的画面、接收所述环境实时监测模块的信号以及统计各个所述救生舱内的实际人数；

被设置为总控计算机的所述控制台计算机在其他所述控制台计算机内均有备份，若被设置为总控计算机的所述控制台计算机失效，则其总控工作由其他所述控制台计算机完成。

根据本发明的一个方面，所述舱外图像识别装置用于发现生还人员、发现火情以及识别所述舱门处拥堵情况；

所述舱外图像识别装置部署有用于对所述舱外图像识别装置发现及采集的数据进行判读的动态图像数据处理单元；

当所述舱外图像识别装置发现舱外生还人员时，根据生还人员与所述救生舱的位置关系以及所述舱门处通道的堵塞情况，所述舱外图像识别装置通过有线方式接入所述语音导引装置，向生还人员发出引导指令，而被设置为总控计算机的所述控制台计算机制定逃生方案，并通过无线信号控制距离生还人员最近的所述语音导引装置广播所述逃生方案；

当所述舱外图像识别装置发现火情时，被设置为总控计算机的所述控制台计算机控制射程在起火区域内的所述水枪喷水；

所述控制台计算机根据生还人员与所述救生舱的位置关系、所述舱门处的拥堵情况以及所述救生舱内是否超载制定所述逃生方案。

根据本发明的一个方面，所述智能应急救生模块在密闭空间未发生爆炸时处于待机状态，被所述环境实时监测模块触发后，所述救生舱的舱门自动开启；

当所述救生舱内的人员数量达到额定承载人数并且所述舱外图像识别装置未发现未进入所述救生舱的生还人员时，所述舱门自动关闭；

所述救生舱的隔离门可被手动开启，并在生还人员进入所述第二隔间时自动关闭；

所述控制台可控制所述舱门的开闭。

根据本发明的一个方面，还包括有害气体处理模块和氧气供应模块；

所述有害气体处理模块包括位于在所述第二隔间内的便携式防毒面具和分别以嵌入式的方式安装在所述第一隔间和所述第二隔间顶部的第一处理装置和第二处理装置；

所述氧气供应模块包括位于所述第二隔间内的封装便携式氧气瓶和嵌入式的安装在所述第二隔间顶部并可自动调节所述第二隔间内氧气含量的供氧装置。

根据本发明的一个方面，所述第一处理装置在所述舱外图像识别装置未发现所述救生舱周围存在未进入所述救生舱的生还人员且所述舱门处于关闭状态时开启；

所述第二处理装置在有生还人员进入所述救生舱内并且所述隔离门处于关闭状态时开启。

根据本发明的一个方面，所述环境实时监测模块包括烟雾传感器、温度传感器和压力传感器；

所述烟雾传感器设有阈值，当所述烟雾传感器的指数超过所述阈值并且所述温度传感器和所述压力传感器的指数发生阶跃式变化时，则所述环境实时监测模块自动触发所述智能应急救生模块和所述防爆模块；

当同一个所述环境实时监测模块的三个传感器的指数变化均回复正常时，则所述环境实时监测模块通过无线信号向被设置为总控计算机的所述控制台计算机发出所述环境实时监测模块所在区域的警报解除信号，同时向所述水枪发出暂停指令；

所述控制台计算机收到所述警报解除信号后自动调取所述环境实时监测模块所在区域的舱外图像识别装置的画面，确认火情是否解除，并在确认解除后也向所述区域的水枪发出暂停指令。

根据本发明的一个方面，还包括安装在所述第一隔间和所述第二隔间内的照明装置和位于所述第二隔间内的急救物品；

所述照明装置在所述智能应急救生模块被触发时启动照明。

根据本发明的一个方面，所述控制台计算机、所述防爆模块和所述环境实时监测模块上均部署有通信无线收发设备和可通过无线及有线方式传输或获取并分析数据流的数据判读模块；

所述通信无线收发设备之间相互配合形成双向无线通信链路；

所述防爆模块和所述环境实时监测模块上还部署有管理控制模块。

根据本发明的一个方面，所述控制台计算机还包括可按照不同的信号来源进行归档管理的数据存储单元；

所述控制台计算机的数据判读模块的判读规则存储于所述数据存储单元中。

根据本发明的一个方案，环境实时监测模块实时监控密闭空间内的烟雾浓度、温度及压力变化情况，并能够在监测值异常时自动触发防爆装置和智能应急救生模块，可在爆炸发生时既可以实现削弱爆炸冲击、延缓灾情蔓延的功能，同时能够对人员提供避难空间、开展应急救援。

根据本发明的一个方案，舱外图像识别装置在发现舱外火情时，会通过有线方式向智能总控系统发出警报信息，报告着火点位置，总控系统将通过无线方式开启射程范围内可正常工作的防爆模块水枪，对着火区域喷水，实施火灾控制。

根据本发明的一个方案，舱外图像识别装置在发现舱外生还人员后，被设置为总控计算机的控制台计算机制定逃生方案，并通过语音导引装置广播逃生方案，实现对生还人员的主动救援。

根据本发明的一个方案，每个救生舱之间实现信息共享，通过控制台接入其他救生舱，进行语音通话。

根据本发明的一个方案，被设置为总控计算机的控制台计算机的数据备份于每个控制台计算机中，当预先设置的总控计算机受损失效时，将被自动授权至其他正常工作的控制台计算机，保持对各模块信号的接收与指令发送，减小了对单个控制台计算机的依赖，保证了控制台计算机的冗余设计，避免了单点失效。

根据本发明的一个方案，救生舱分为第一、第二两个隔间，当爆炸发生且危险没有解除时，外部第一隔间的舱门处于开启状态，方便人员进入第一隔间，而两个隔间之间的推拉式隔离门在人员进入后自动关闭，降低了第二隔间与外界有毒气体的接触。并且有害气体处理模块可对舱内有害气体进行有效的滤除，而氧气供应模块则可为舱内生还人员提供氧气供给。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示意性表示本发明的一种实施方式的用于密闭空间的自动化防爆与智能应急救生一体化系统的安装示意图；

图2示意性表示本发明的一种实施方式的用于密闭空间的自动化防爆与智能应急救生一体化系统的组成图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

图1示意性表示本发明的自动化防爆与智能应急救生一体化系统的安装示意图；图2示意性表示本发明的自动化防爆与智能应急救生一体化系统的组成图。结合图1和图2，本发明的用于密闭空间的自动化防爆与智能应急救生一体化系统包括至少一个智能应急救生模块1、多个防爆模块2和多个环境实时监测模块3。智能应急救生模块1和防爆模块2交错设置在密闭空间的侧壁上，这样防爆模块2可以对进入智能应急救生模块1的人员有所保护，而环境实时监测模块3设置在相邻的智能应急救生模块1和防爆模块2之间，当然根据密闭空间的内部空间形状及长度，若布置了多个智能应急救生模块1，每两个智能应急救生模块1之间可以根据实际情况设置不止一个防爆模块2及环境实时监测模块3。当环境实时监测模块3检测到密闭空间中发生爆炸时，会自动触发智能应急救生模块1和防爆模块2。

根据本发明的一种实施方式，智能应急救生模块1包括救生舱101、控制单元102、语音导引装置103和舱外图像识别装置104。救生舱101整体设置在密闭空间的侧壁里，并通过隔离结构a分为第一隔间1011和第二隔间1012，其中第一隔间1011更靠近密闭空间的通道。第一隔间1011设有可自动开闭的舱门1011a，可使救生舱101与外界连通。隔离结构a的一侧设有可使第一隔间1011和第二隔间1012连通从而使人员进入到第二隔间1012的隔离门a1。

根据本发明的一种实施方式，控制单元102包括控制台1021和与控制台1021连接的控制台计算机1022，控制台计算机1022设置在所述救生舱101内部，避免由于爆炸而被破坏。控制台1021设置在救生舱101的第二隔间1012内，当一个密闭空间内(如隧道、矿井、作业管道等)布置了多个救生舱101时，舱体之间将实现信息共享，通过控制台1021可以接入其他救生舱101，并进行语音通话。在本发明中，其中一个控制台计算机1022被预先设置为总控计算机，并可收集每个舱外图像识别装置104采集的画面、接收环境实时监测模块3的信号以及统计各个救生舱101内的实际人数。被设置为总控计算机的控制台计算机1022在其他控制台计算机1022内均有备份，若被设置为总控计算机的控制台计算机1022受损失效，则其总控工作(即信息指挥与采集任务)通过无线方式移交其他控制台计算机1022完成。

根据本发明的一种实施方式，舱外图像识别装置104安装在救生舱101的外表面，并部署有动态图像数据处理单元。本发明采用人工智能对动态图像数据处理单元进行深度学习，能够对发现生还人员、发现火情以及舱门1011a处通道是否被堵塞等不同情况进行快速准确判读。当舱外图像识别装置104通过智能动态识别功能发现舱外生还人员时，根据人员与救生舱101的位置关系以及舱门1011a处通道的堵塞情况，舱外图像识别装置104通过有线方式接入语音导引装置103，向生还人员发出引导指令，而被设置为总控计算机的控制台计算机1022根据生还人员与救生舱101的位置关系、舱门1011a处的拥堵情况以及救生舱101内是否超载制定最优的逃生方案，并通过无线信号控制距离生还人员最近的语音导引装置103广播逃生方案。为了避免语音引导装置103广播的内容(即引导指令和逃生方案)之间发生冲突，舱外图像识别装置104连接救生舱101附近的语音导引装置103发出的引导指令仅限于告知舱外人员相应救生舱101门口是否发生堵塞，例如“xxx号救生舱门口发生堵塞”，此外不进行进一步引导。而总控计算机控制语音导引装置103进行广播的逃生方案可引导人员前往相应救生舱101。另外，当舱外图像识别装置104发现救生舱101附近的火情时，会通过有线方式向被设置为总控计算机的控制台计算机1022发出警报信息，报告火情位置，总控计算机会通过无线方式开启射程在起火区域内并可正常工作的水枪203喷水。在营救工作开展时，当任意一个舱外图像识别装置104发现救援队时，会立即通过有线方式接入总控计算机，总控计算机随即接入所有有人的救生舱101附近的语音导引装置103，向救援队发出求救信号，例如“xxx号救生舱请求救援”。为了舱外人员更清晰的听到语音导引装置103的引导信号以及使舱外图像识别装置104拥有更开阔的视野，二者均应靠近舱门1011a设置。

根据本发明的一种实施方式，智能应急救生模块1在密闭空间未发生爆炸时处于待机状态，被环境实时监测模块3触发后，救生舱101的舱门1011a自动开启，使人员可以进入第一隔间1011内，然后可手动打开隔离门a1进入第二隔间1012，人员进入第二隔间1012后隔离门a1将自动关闭，减少进入第二隔间1012的有毒有害气体。在本实施方式中，隔离门a1为推拉门。当救生舱101内的人员数量达到舱体额定承载人数，且舱外图像识别装置104未发现未进入舱内的生还人员时，舱门1011a将自动关闭。为了便于救生舱101内的人员在灾情结束后离开救生舱101，舱门1011a也可通过第二隔间1012内的控制台1021进行开闭。

根据本发明的一种实施方式，防爆模块2包括蓄水装置201、高压泵202以及水枪203。如图1所示，蓄水装置201和高压泵202设置在密闭空间的侧壁内，水枪203的喷嘴从侧壁伸出。防爆模块2被环境实时监测模块3的报警信号触发后，高压泵202迅速从蓄水装置201中抽水，并通过水枪203射出。为了阻挡爆炸冲击波，爆炸发生后所有水枪203同时喷水，每个水枪203只有收到环境实时监测模块3和总控计算机发出的暂停指令之后，才能停止工作。通过水枪203的大面积喷射能够有效阻挡爆炸冲击波在密闭空间内的传播，并有效降低空间温度，同时不会阻碍人员的逃生通道。水所具有的物理性质很适合作为削弱爆炸冲击波的介质，水具有较高的吸热能力，其比热为4.187kj/(kg·k)，蒸发热为2.25mj/kg，同时，每千克水需要消耗2482kj的热量才能够蒸发。相比之下，tnt炸药爆炸时所产生的热量为4102kj/g，而每千克水需要消耗2482kj的热量才能够被蒸发。因此不难理解为何水可以有效地吸收爆炸产生的热量。

根据本发明的一种实施方式，环境实时监测模块3包括烟雾传感器301、温度传感器302和压力传感器303，三个传感器均匀分布于密闭空间的壁面上，可以监测密闭空间中的烟雾浓度、温度及压力变化情况。爆炸的发生伴随着温度与压力的急剧升高，以及滚滚浓烟，而烟雾传感器301设有阈值，因此当烟雾浓度显著升高使得烟雾传感器301的指数超过阈值并且温度传感器302和压力传感器303的指数发生阶跃式变化时，则环境实时监测模块3自动触发智能应急救生模块1和防爆模块2。当同一个环境实时监测模块3的三个传感器的监测值均回复至正常水平时，则环境实时监测模块3通过无线信号向被设置为总控计算机的控制台计算机1022发出该环境实时监测模块3所在区域的警报解除信号，同时向水枪203发出暂停指令。总控计算机收到警报解除信号后自动调取该环境实时监测模块3所在区域的舱外图像识别装置104的画面，确认火情是否解除，并在确认解除后通过无线信号向相应区域的水枪203也发出暂停指令。

根据本发明的一种实施方式，控制台计算机1022、防爆模块2和环境实时监测模块3上均部署有通信无线收发设备7，通信无线收发设备7之间相互配合形成双向无线通信链路，实现信息交互。具体可以采用近距离无线通信技术，如可采用毫米波通信等低功耗小型化方式，也可借鉴wifi等成熟的近距离通信技术，在提供充足的通信速率需求下，降低对体积功耗、天线尺寸、技术复杂度的需求。

控制台计算机1022包括数据存储单元和数据判读模块。数据存储单元采用固态存储器及数据库系统，实现所需的数据存储功能。存储时按照不同的信号来源进行归档管理。对于存储的数据采取冗余、备份等容错设计，避免数据损坏。数据判读模块数据判读模块采用嵌入式计算机技术实现，通过无线及有线方式传输获取数据流，并分析其指令和数据内容。根据预设的判读规则进行分析，并向相关装置发送指令。预设的判读规则存储于数据存储单元中。

本发明中，防爆模块2和环境实时监测模块3上也部署有数据判读模块(图2中部标号为9)，控制台计算机1022、防爆模块2和环境实时监测模块3中的数据判读模块作用均为对数据流进行实时判读，但判读内容及数据复杂程度不同。其中，控制台计算机1022接收来自舱外图像识别装置104发送的识别结果、各个救生舱101的满员情况等信息，需要根据汇总结果进行判断并制定逃生方案，与防爆模块2和环境实时监测模块3相比较，控制台计算机1022的数据判读量更大、更复杂。防爆模块2需要接收来自环境实时监测模块3以及控制台计算机1022的数据，只有当两个数据源均发出暂停指令，水枪203才关闭。环境实时监测模块3只需要将传感器监测的压力、温度及烟雾等值与设定阈值进行实时比对，并判断监测值是否超出阈值。

本发明中，防爆模块2和环境实时监测模块3上还部署有管理控制模块8，管理控制模块8采用嵌入式计算机技术实现，对防爆模块2及环境实时监测模块3的各项实施操作进行控制和监测，具体包括控制监测数据判读模块的运行、监测模块中各部件运行状态等。

如图2所示，根据本发明的一种实施方式，本发明还包括有害气体处理模块和氧气供应模块4。有害气体处理模块包括便携式防毒面具、第一处理装置b和第二处理装置c。其中第一处理装置b和第二处理装置c分别以嵌入式的方式安装在第一隔间1011和第二隔间1012顶部，主要用于吸收co2与co。第一处理装置b在舱外图像识别装置104未发现救生舱101周围存在未进入舱内的生还人员且舱门1011a处于关闭状态时开启；第二处理装置c在有生还人员进入救生舱101内并且隔离门a1处于关闭状态时开启。本发明还在救生舱101内设有便携式防毒面具，供避难人员在紧急情况下使用，但为了避免人员在第一隔间1011内哄抢防毒面具而发生拥挤，便携式防毒面具应设置在第二隔间1012内。

根据本发明的一种实施方式，氧气供应模块4包括封装便携式氧气瓶和供氧装置。封装便携式氧气瓶位于第二隔间1012内，供避难人员在紧急情况下使用。供氧装置嵌入式的安装在第二隔间1012顶部，并设有阈值，当第二隔间1012内的氧气浓度低于设定阈值时启动，从而调节第二隔间1012内氧气含量。

如图2所示，根据本发明的一种实施方式，本发明还包括照明装置5和急救物品6。照明装置5安装在第一隔间1011和第二隔间1012内，当智能应急救生模块1被触发时(即从待机被唤醒时)启动照明。急救物品6位于第二隔间1012内，包括可对受伤人员进行紧急救助与包扎的必要工具。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。