专利名称：智能型自动扫描定位灭火装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动灭火装置，尤其是一种智能型自动扫描定位灭火装置， 属于消防设备技术领域。
背景技术：
现代城市人口迅速增长，城市建设发展如火如荼，大型建筑，尤其是大量的高层建筑不断地拔地而起。目前在国内，如上海市的100米以上建筑就有400多座，火灾发生时， 外来消防设备很难满足灭火作业的需要，灭火效率受诸多因素影响和限制，不能充分发挥作用。火灾对于人们的生命财产是巨大的威胁，很多情况下，由于发生火灾后不能及时扑灭而给人们的生命财产带来巨大的损失。水灭火有一定的局限性，二氧化碳或干粉灭火剂可扑灭如油类或电器起火等火情。现有的手提式灭火器一般是固定放置在房间的某角落或建筑过道的旁边，火灾发生时须由人手动打开灭火器开关控制阀，并操作灭火器向火源位置喷射灭火剂，以达到灭火的效果。很多情况下火灾现场情势复杂，可能存在有毒、有害化学气体或者火势猛烈，当发生火灾时，由于人难以接近灭火器放置地点而无法实现灭火操作， 而导致生命、财产的巨大损失。如火灾发生在夜晚或者发生在无人值守的仓库内，由于不能实现第一时间及时发现、及时灭火，可能会丧失灭火的最佳时机，造成无法挽救的巨大损失。现有灭火器自动化程度低，不能实现在火灾发生时自动监测并报警，不能第一时间启动灭火装置，也不能实现在火灾发生时自动准确定位火源位置目标并进行自动喷射灭火剂作业，灭火的效率较低。使用普通灭火器还需要对人员进行专门的培训，人力成本和风险成本都比较高，不利于及时、充分、有效扑灭火灾并减少损失。现已公开的可自动扫描定位的灭火器包括灭火设备安置架、系统电源、灭火剂存储箱、管路、管路开关控制阀、烟感器等部件，还包括由自动定位执行机构和控制系统构成的着火点自动扫描定位系统，现今的可自动扫描定位的灭火器的着火点自动扫描定位系统的技术方案结构复杂，制造成本较高，成套装置的柔性自动化与智能化程度也不够理想。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种智能型自动扫描定位灭火装置，能自动检测火灾，又能够准确定位火源的位置且自动喷出灭火剂进行灭火，这样的装置在发生火灾时能迅速启动，第一时间将火灾遏止在萌发初期，提高灭火效率，减少损失。同时该灭火装置可以提高灭火装置的智能性，使系统结构更加简单，制造成本更低，可提高自动灭火的有益效为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案一种智能型自动扫描定位灭火装置，包括灭火剂存储箱、与灭火剂存储箱相连通的管路、控制管路开关的电磁阀、火灾探测传感器、充电电源、固定悬架，还包括由自动定位执行机构和中央控制器构成的着火点自动扫描定位系统，其特征在于固定悬架与天花板固定连接，火灾探测传感器、充电电源和中央控制器固定安装在固定悬架上，自动定位执行机构安装于固定悬架上并执行自动扫描定位着火点的位移轨迹运动；自动定位执行机构由可异步扫描火源方位的水平传动机构、竖直传动机构和传感系统组成，水平传动机构和竖直传动机构按照经纬正交轨迹运动。水平传动机构包括电机、竖直轴、U形架，电机安装在固定悬架上，竖直轴通过轴承与固定悬架活动连接，U形架开口向下并固定安装于竖直轴的下端，U形架的对称轴与竖直轴的轴线重合，电机的输出轴牵引竖直轴使其按照纬线方向轨迹转动。竖直传动机构包括电机、水平轴、圆盘，电机安装在U形架上，水平轴的两端通过两个轴承活动安装于U形架的开口内，圆盘所在平面与水平轴的轴线垂直并固定安装于水平轴的中间位置，电机的输出轴牵引水平轴按照经线方向轨迹转动。传感系统包括三个火焰定位传感器和一个角度测量传感器，每个传感器均安装于狭缝内并形成球瓣状视野，一个火焰定位传感器安装在位于U形架上部正面中间位置且沿竖直方向开设的狭缝中，火焰定位传感器所在的狭缝延伸方向与竖直轴的轴线方向相同， 另外两个火焰定位传感器和火焰定位传感器分别安装在圆盘外缘开设的两个在圆盘平面内平行的狭缝中，其中一个火焰定位传感器所在的狭缝开口方向为圆盘的径向，另一个火焰定位传感器所在的狭缝开口方向不通过圆盘的中心，角度测量传感器靠近圆盘并安装在水平轴上，角度测量传感器可与水平轴同步转动，角度测量传感器初始测量方位角方向与通过圆盘的中心的火焰定位传感器初始状态所在的狭缝开口方向平行。与灭火剂存储箱相连通的管路自由端上的喷头固定安装在水平轴上，喷头的出口方向与火焰定位传感器所在的狭缝开口方向相同。中央控制器包括单片机及其外围电路系统，中央控制器控制电磁阀的开启和关闭，并控制自动定位执行机构系统对火灾现场的着火点进行扫描定位，自动定位执行机构系统能够带动位于管路的自由端的喷头指向火源方位进行灭火剂喷射作业，中央控制器控制电磁阀和自动定位执行机构系统；U形架下方还设有一个吊环，管路靠近喷头的部分从吊环中穿过。灭火剂存储箱内可存储干粉灭火剂或二氧化碳灭火剂。上述智能型自动扫描定位灭火装置的自动定位执行机构系统采用蜗轮蜗杆传动方式，电机的输出轴分别通过联轴器与蜗杆轴相连，水平轴被传动端设有与蜗杆轴相啮合的蜗轮，竖直轴的上部被传动端设有与蜗杆轴相啮合的蜗轮。蜗轮蜗杆传动具有体积小、传动比大和良好的反向自锁性等优点。上述智能型自动扫描定位灭火装置的自动定位执行机构系统还可采用齿轮传动方式。电机的输出轴分别通过联轴器与主动齿轮相连，水平轴被传动端设有与主动齿轮相啮合的从动齿轮，竖直轴的上部被传动端设有与主动齿轮相啮合的从动齿轮。作为本系统优化的技术方案，喷头与角度测量传感器最好分别位于圆盘的两侧。本实用新型与现有技术相比较，具有如下显而易见的实质性特点和优点能自动检测火灾并准确定位火源的位置，能从而第一时间将火灾遏止在萌发初期，减少损失。本实用新型具有显著的智能化特征，而且可以方便实现远程控制。
图1是本实用新型的灭火装置总体结构示意图。图2是本实用新型的灭火装置初始状态时圆盘的位置示意图。[0016]图3是本实用新型的U形架上的火焰定位传感器检测到火源位置时位置关系图。图4是本实用新型的圆盘上的火焰定位传感器检测到火源时位置关系图。图5是本实用新型的圆盘上的另一个火焰定位传感器检测到火源时位置关系图。图6是计算火源位置坐标的位置关系图。图7是本实用新型的整个系统的控制流程图。
具体实施方式
本实用新型的优选实施例结合附图说明如下实施例一参见图1，智能型自动扫描定位灭火装置，包括灭火剂存储箱25、与灭火剂存储箱25相连通的管路23、控制管路开关的电磁阀M、火灾探测传感器10、充电电源 15、固定悬架11。发生火灾时，由充电电池15对整个装置供电，不依赖于生活电源。该智能型自动扫描定位灭火装置还包括由自动定位执行机构和中央控制器构成的着火点自动扫描定位系统，固定悬架11与天花板固定连接，火灾探测传感器10、充电电源15和中央控制器固定安装在固定悬架11上，自动定位执行机构安装于固定悬架11上并执行自动扫描定位着火点的位移轨迹运动，自动定位执行机构由可异步扫描火源方位的水平传动机构、竖直传动机构和传感系统组成，水平传动机构和竖直传动机构按照经纬正交轨迹运动。上述水平传动机构包括电机12、竖直轴17、U形架6，电机12安装在固定悬架11 上，竖直轴17通过轴承18与固定悬架11活动连接，U形架6开口向下并固定安装于竖直轴17的下端，U形架6的对称轴与竖直轴17的轴线重合，电机12驱动竖直轴17使其按照纬线方向轨迹转动。上述竖直传动机构包括电机9、水平轴1、圆盘21，电机12安装在U形架6上，水平轴1的两端通过两个轴承5活动安装于U形架6的开口内，圆盘21所在平面与水平轴1的轴线垂直并固定安装于水平轴1的中间位置，电机9驱动水平轴1按照经线方向轨迹转动。传感系统包括三个火焰定位传感器(3、4、19)和一个角度测量传感器20，每个传感器均安装于狭缝内并形成球瓣状视野，一个火焰定位传感器19安装在位于U形架6上部正面中间位置且沿竖直方向开设的狭缝中，火焰定位传感器19所在的狭缝延伸方向与竖直轴17的轴线方向相同，另外两个火焰定位传感器3和火焰定位传感器4分别安装在圆盘 21外缘开设的两个在圆盘21平面内平行的狭缝中，其中一个火焰定位传感器4所在的狭缝开口方向为圆盘21的径向，另一个火焰定位传感器3所在的狭缝开口方向不通过圆盘21 的中心，角度测量传感器20靠近圆盘21并安装在水平轴1上，角度测量传感器20可与水平轴1同步转动，角度测量传感器20初始测量方位角方向与通过圆盘21的中心的火焰定位传感器4初始状态所在的狭缝开口方向平行。参见图2，本实用新型的灭火装置初始状态时，火焰定位传感器19、3、4在通过竖直轴17轴心线的同一竖直平面内。火焰定位传感器 3与火焰定位传感器4平行安放，a为火焰定位传感器3和火焰定位传感器4之间的距离。上述管路23自由端的喷头2固定安装在水平轴1上，喷头2的出口方向与火焰定位传感器4所在的狭缝开口方向相同。上述中央控制器包括单片机16及其外围电路系统，中央控制器控制电磁阀M的开启和关闭，并控制自动定位执行机构系统对火灾现场的着火点进行扫描定位。灭火剂存储箱在喷出灭火剂时能维持箱内恒定的压力，从而保证喷头2喷出灭火剂时喷出速度恒定。上述U形架6下方还设有一个吊环22，管路23靠近喷头2的部分从吊环22中穿过。实施例二 本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下本智能型自动扫描定位灭火装置的自动定位执行机构系统中电机(9、12)对水平轴1和竖直轴17的驱动采用蜗轮蜗杆传动方式，电机(9、12)的输出轴分别通过联轴器与蜗杆轴(8、13)相连，水平轴1被传动端设有与蜗杆轴8相啮合的蜗轮7，竖直轴17的上部被传动端设有与蜗杆轴13相啮合的蜗轮14。蜗轮蜗杆传动具有体积小、传动比大和良好的反向自锁性等优点。本智能型自动扫描定位灭火装置的自动定位执行机构系统中电机(9、12)对水平轴1和竖直轴17的驱动还可采用齿轮传动方式，电机(9、12)的输出轴分别通过联轴器与主动齿轮(8、13)相连，水平轴1被传动端设有与主动齿轮8相啮合的从动齿轮7，竖直轴17 的上部被传动端设有与主动齿轮13相啮合的从动齿轮14。该智能型自动扫描定位灭火装置的喷头2与角度测量传感器20分别位于圆盘21 的两侧，可以减少机构运动中的干扰，保证灭火精度和效率。火焰定位传感器19的有效长度为2 3cm，可以比较有效地扫描定位火源点。参见图3 5，火焰传感器3与火焰传感器4平行安放，α为火源与火焰定位传感器 3连线与竖直方向的夹角，β为火源与火焰定位传感器4连线与竖直方向的夹角。参见图6，D点为圆盘21的中心，B点为火源位置；Lbd为火源位置与圆盘中心的距离，Led为火焰定位传感器3与火焰定位传感器4之间的距离，即距离为a，γ为火源与火焰定位传感器3连线和火源与火焰定位传感器4连线的夹角，χ为火源位置与圆盘中心之间的水平距离，y为火源位置与圆盘中心之间的竖直高度。参见图7，充电电池15对整个装置提供电能，生活电源定期对充电电池15充电。 当火灾探测传感器10检测到发生火灾时，火灾探测传感器10上的报警器报警，并将信号传输到中央控制器；单片机16控制电动机12以角速度ω转动，电动机12的输出轴通过联轴器带动蜗杆轴13转动，蜗杆轴13的转动带动蜗轮14转动，蜗轮14的转动带动竖直轴17及 U形架6—起转动。通过电机12的正转和反转，通过传动机构的一系列传动，竖直轴17可交替进行顺时针或逆时针转动，从竖直轴17初始位置起进行转动的角度范围设定为0° 180°，这样不仅可以实现对火灾现场空间环境的某一纬度所在的水平面上360°的闭合扫描，还可以防止管路23构成对U形架转动的障碍。U形架6狭缝内的火焰定位传感器19对火源位置进行扫描，当火焰定位传感器19检测到火源位置时电动机12就停止转动，U形架 6亦停止转动，此时火焰传感器19、3、4与火源在同一竖直平面内，位置关系如图3所示。单片机16控制电动机9以角速度ω转动，电动机9的输出轴通过联轴器带动蜗杆轴8转动，蜗杆轴8的转动带动蜗轮7转动，蜗轮7的转动带动水平轴1及其上的圆盘21 一起转动。通过电机9的正转和反转，通过传动机构的一系列传动，水平轴1可交替进行顺时针或逆时针转动，从水平轴1初始位置起进行转动的角度范围设定为0° 180°，这样可以实现对火灾现场空间环境的某一经度所在的竖直面内360°的闭合扫描。从水平轴1 初始位置起进行转动的角度范围最好设定为0° 90°，这样在较好地保证机构的柔性工作的情况下，可以更有效地进行灭火作业。当圆盘21上的火焰定位传感器3检测到火源位置时，角度测量传感器20测得火源位置与火焰定位传感器3连线与竖直方向的夹角α。位置关系如图4所示。当圆盘21上的火焰定位传感器4检测到火源位置时，电动机9停止转动，角度测量传感器20测得火源位置与火焰定位传感器3连线与竖直方向的夹角β。位置关系如图5所示。将火焰定位传感器3检测到火源时的位置关系与火焰定位传感器4检测到火源时的位置关系组合即得到图6所示的位置关系三角形。在图6中γ = β -α(1)Lbd= LED/siny=a/siny(2)X= Lbd氺sin β =a/sin γ 氺sin β (3)Y= LBD*cos^=a/siny* cos β (4)式(2)中Lbd 火源位置与圆盘中心的距离，Led 火焰传感器3与火焰传感器4之间的距离，即a。式(3)中X 火源位置与圆盘中心之间的水平距离。式(4)中 Y:火源位置与圆盘中心之间的竖直高度。(X，Y)即为火源位置坐标。由于灭火剂存储箱25中的压力恒定，所以喷嘴喷出灭火剂的速度恒定。根据火源位置坐标(X，y)，单片机16控制电动机9转动使水平轴1上的喷头2以确定的角度瞄准火源方位，单片机16控制电磁阀M打开，则喷头2喷出的灭火剂就能喷到火源上。通过精确计算可以获得火源点的空间尺度特征，可以根据火源点距离灭火器喷头的距离建立灭火剂喷射数量和射流强度的经验数据库系统，更加增强本实用新型灭火系统的智能性。经向纬向异步扫描可以实现对火灾现场三维空间的任一点进行扫描并定位火源，对于火灾现场进行有效的安全控制，这种智能型灭火器对空间的检视不会存在死角，可以最大限度地保证及时扑灭火灾。当火灾探测传感器10检测到火源被喷灭后，单片机16控制电磁阀M关闭。系统恢复到初始状态。由火灾探测传感器10执行火灾检测。整个系统的控制流程图如图7所示。上面结合附图对本实用新型实施例进行了说明，但本实用新型不限于上述实施例，还可以根据本实用新型发明创造的目的作出多种变化。如果蜗轮7安装在水平轴1上的其它位置，电动机9和蜗杆轴8，电动机12和蜗杆轴13放在其它位置都在此实用新型的保护范围内。如果蜗轮蜗杆传动换为其它传动方式，比如齿轮传动，亦在此实用新型保护范围内。
权利要求1.一种智能型自动扫描定位灭火装置，包括灭火剂存储箱(25)、与灭火剂存储箱(25) 相连通的管路(23)、控制管路开关的电磁阀(24)、火灾探测传感器(10)、充电电源(15)、固定悬架(11)，还包括由自动定位执行机构和中央控制器构成的着火点自动扫描定位系统， 其特征在于所述固定悬架(U)与天花板固定连接，所述火灾探测传感器(10)、充电电源 (15)和中央控制器固定安装在固定悬架(11)上，所述自动定位执行机构安装于固定悬架 (11)上并执行自动扫描定位着火点的位移轨迹运动；所述自动定位执行机构由可异步扫描火源方位的水平传动机构、竖直传动机构和传感系统组成，所述水平传动机构和竖直传动机构按照经纬正交轨迹运动；所述水平传动机构包括电机(12)、竖直轴(17)和U形架(6)， 所述电机(12)安装在固定悬架(11)上，所述竖直轴(17)通过轴承(18)与所述固定悬架 (11)活动连接，所述U形架(6)开口向下并固定安装于竖直轴(17)的下端，所述U形架(6) 的对称轴与所述竖直轴(17)的轴线重合，所述电机(12)驱动竖直轴(17)使其按照纬线方向轨迹转动；所述竖直传动机构包括电机(9 )、水平轴(1)和圆盘(21)，所述电机(12 )安装在U形架(6)上，所述水平轴(1)的两端通过两个轴承(5)活动安装于所述U形架(6)的开口内，所述圆盘(21)所在平面与水平轴(1)的轴线垂直并固定安装于水平轴(1)的中间位置，所述电机(9)驱动水平轴(1)按照经线方向轨迹转动；所述传感系统包括三个火焰定位传感器(3、4、19)和一个角度测量传感器(20)，每个传感器均安装于狭缝内并形成球瓣状视野，一个火焰定位传感器(19)安装在位于所述U形架(6)上部正面中间位置且沿竖直方向开设的狭缝中，所述火焰定位传感器(19)所在的狭缝延伸方向与所述竖直轴(17)的轴线方向相同，另外两个火焰定位传感器(3、4)分别安装在所述圆盘(21)外缘开设的两个在圆盘(21)平面内平行的狭缝中，其中一个火焰定位传感器(4)所在的狭缝开口方向为圆盘 (21)的径向，另一个火焰定位传感器(3)所在的狭缝开口方向不通过圆盘(21)的中心，所述角度测量传感器(20)靠近圆盘(21)并安装在所述水平轴(1)上，角度测量传感器(20) 可与水平轴(1)同步转动，所述角度测量传感器(20)初始测量方位角方向与所述通过圆盘 (21)的中心的火焰定位传感器(4)初始状态所在的狭缝开口方向平行；与所述灭火剂存储箱(25)相连通的所述管路(23)自由端上的喷头(2)固定安装在所述水平轴(1)上，所述喷头(2)的出口方向与所述火焰定位传感器(4)所在的狭缝开口方向相同；所述中央控制器包括单片机(16)及其外围电路系统，所述中央控制系统控制所述电磁阀(24)的开启和关闭，并控制自动定位执行机构系统对火灾现场的着火点进行扫描定位；所述U形架(6)下方还设有一个吊环(22)，所述管路(23)靠近喷头(2)的部分从吊环(22)中穿过。
2.根据权利要求1所述的智能型自动扫描定位灭火装置，其特征在于，所述自动定位执行机构中电机(9、12)对水平轴(1)和竖直轴(17)的驱动采用蜗轮蜗杆传动方式，所述电机(9、12)的输出轴分别通过联轴器与蜗杆轴(8、13)相连，所述水平轴(1)被传动端设有与所述蜗杆轴(8)相啮合的蜗轮(7)，所述竖直轴(17)的上部被传动端设有与所述蜗杆轴 (13)相啮合的蜗轮(14)。
3.根据权利要求1所述的智能型自动扫描定位灭火装置，其特征在于，所述自动定位执行机构中电机(9、12)对水平轴(1)和竖直轴(17)的驱动采用齿轮传动方式，所述电机 (9、12)的输出轴分别通过联轴器与主动齿轮(8、13)相连，所述水平轴(1)被传动端设有与所述主动齿轮(8)相啮合的从动齿轮(7)，所述竖直轴(17)的上部被传动端设有与所述主动齿轮(13)相啮合的从动齿轮(14)。
4.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的智能型自动扫描定位灭火装置，其特征在于，所述喷头(2)与所述角度测量传感器(20)分别位于所述圆盘(21)的两侧。
5.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的智能型自动扫描定位灭火装置，其特征在于，所述火焰定位传感器(19)的有效长度为2 3cm。
6.根据权利要求4所述的智能型自动扫描定位灭火装置，其特征在于，所述火焰定位传感器(19)的有效长度为2 3cm。
专利摘要本实用新型公开了一种智能型自动扫描定位灭火装置，属于消防设备设计技术领域。该灭火器包括灭火剂存储箱、与灭火剂存储箱相连通的管路、控制管路开关的电磁阀、用于安装智能型自动扫描定位灭火装置并与天花板固定连接的固定悬架和及安装于其上的火灾探测传感器和充电电源，该灭火装置还包括能按照经纬正交轨迹运动的自动定位执行机构系统和中央控制系统，自动定位执行机构系统能够带动位于管路的自由端的喷头指向火源方位，中央控制系统控制所述电磁阀和自动定位执行机构系统。所以该智能灭火装置在发生火灾时能自动检测火灾并对火源位置进行扫描定位，从而第一时间将火灾遏止在萌发初期，提高灭火效率，减少损失。
文档编号A62C35/02GK201959450SQ201120039610
公开日2011年9月7日 申请日期2011年2月16日 优先权日2011年2月16日
发明者徐兰萍, 李智, 郑立扬, 黄夫理 申请人:上海大学