一种应用于消防机器人的自动气体灭火装置的制作方法

本发明涉及火灾自动气体灭火技术领域，尤其是一种应用于消防机器人的自动气体灭火装置。

背景技术：

火灾的热释放速率随着时间的二次方增长，因此消防灭火的关键是极早期探测火源，用最有效的方式扑灭初期火灾。在建筑中安装自动火灾探测报警系统和自动灭火系统能够大大增强建筑的防火性能。但是对于一些由于年代久远或者其它原因未安装自动灭火系统的建筑而言，很小的初期火源往往发展成严重的火灾事故。

建筑中，固定自动灭火系统包括水系统和气体系统，而气体自动气体灭火系统能够扑灭a、b、c和e类火灾，适用火灾类型最为广泛。现在建筑中的自动气体灭火系统，虽然灭火效果好，但是管路布置复杂、安装和维护成本高，这也是自动气体灭火系统往往只安装在配电房、通讯机房等关键电气设备用房，很少覆盖整个建筑的原因之一。在一些面积较大，设备布局较分散的区域，设置固定式气体灭火系统经济成本较高。

火场中情况较为复杂，高温、有毒气体、易燃易爆物品、缺氧、浓烟都会对疏散人员和救援人员造成生命威胁。随着自动化的发展，消防机器人越来越多的应用于火灾救援。消防机器人可提前进入火场中，探明火场情况，采集温度、能见度、有毒气体等环境参量，确定火源、人员位置等，供消防救援力量制定有效救援措施。然而，消防机器人普遍体积较小、载重量较小，无法携带水枪等有效灭火设备，即使发现初期火源也无法进行有效灭火。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种便携式的、可安装在消防机器人上的应用于消防机器人的自动气体灭火装置。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种应用于消防机器人的自动气体灭火装置，包括储气瓶、放气阀、电磁阀、微控制器、火焰识别模块和喷头，所述储气瓶与放气阀的前端连通，放气阀的后端通过第一气体管路连接电磁阀的前端，电磁阀的后端通过第二气体管路连接喷头，所述喷头和火焰识别模块均安装在二维云台上，所述火焰识别模块输出开关量信号至微控制器的信号输入端，微控制器的第一信号输出端与电磁阀的控制端相连，微控制器的第二信号输出端与二维云台的输入端相连。

所述火焰识别模块由红外光电二极管和紫外光电二极管组成。

所述储气瓶采用空心球体，储气瓶瓶体上向外焊接空心螺柱，空心螺柱的顶端设置密封层；所述空心螺柱上开设与所述放气阀的内螺纹相配合的外螺纹，所述放气阀内设置顶针和密封垫圈，顶针中央设有过孔，过孔连通放气阀的前端和后端，顶针安装在放气阀的阀芯内部，密封垫圈安装在顶针和放气阀内壁之间。

所述二维云台由支架、舵机和连接轴组成，所述微控制器的第二信号输出端与二维云台的舵机的控制端相连。

所述电磁阀采用常闭式气体电磁阀。

由上述技术方案可知，本发明结构简单、体积小、重量轻、便携性强，易于安装在火场中微小型消防机器人和工厂车间巡逻机器人上，储气瓶采用空心球体设计，在最小化重量的同时保证最大的载气量和充气压强；本发明采用红外光电二极管和紫外光电二极管作为火焰识别模块，红外光波长较长，穿透火灾烟雾能力较强，可在远距离发现火源，但是易受到高温物体发出的红外光的干扰；红外-紫外光结合，即可以远距离探测火灾，又可以避免误报，提高识别的准确度；本发明储气瓶采用空心螺柱顶部密封与放气阀顶针配合放气的方式，放气阀顶针周围有密封垫圈，该结构装置简单，更换储气瓶方便，易于使用在便携式消防机器人上。

附图说明

图1是本发明的整体结构组成示意图；

图2是本发明中储气瓶的结构示意图；

图3是本发明中放气阀的纵向剖面图。

具体实施方式

如图1所示，一种应用于消防机器人的自动气体灭火装置，包括储气瓶1、放气阀7、电磁阀、微控制器、火焰识别模块和喷头，所述储气瓶1与放气阀7的前端连通，放气阀7的后端通过第一气体管路2连接电磁阀的前端，电磁阀的后端通过第二气体管路3连接喷头，所述喷头和火焰识别模块均安装在二维云台上，所述火焰识别模块输出开关量信号至微控制器的信号输入端，微控制器的第一信号输出端与电磁阀的控制端相连，微控制器的第二信号输出端与二维云台的输入端相连。

如图1、2、3所示，所述储气瓶1采用空心球体，储气瓶瓶体5上向外焊接空心螺柱4，空心螺柱4的顶端设置密封层6；所述空心螺柱4上开设与所述放气阀7的内螺纹8相配合的外螺纹，所述放气阀7内设置顶针9和密封垫圈10，顶针9中央设有过孔，过孔连通放气阀7的前端和后端，顶针9安装在放气阀7的阀芯内部，密封垫圈10安装在顶针9和放气阀7内壁之间。在安装时，顶针9将空心螺柱4的密封层6刺破，储气瓶1气体经由顶针9中央的过孔进入放气阀7。

如图1所示，所述二维云台由支架、舵机和连接轴组成，所述微控制器的第二信号输出端与二维云台的舵机的控制端相连。所述火焰识别模块由红外光电二极管和紫外光电二极管组成。所述电磁阀采用常闭式气体电磁阀；本装置各部件均用螺丝固定在一块铝板上，铝板上每隔20mm布置m3内螺纹8过孔，本装置通过所述铝板可方便地固定在消防机器人上。

实施例一

本实施例中采用的储气瓶1为直径100mm，壁厚2mm空心铝合金球体，重量轻且强度大，填充co²气体，气压为1mpa；储气瓶1的空心螺柱4上开设m8*20mm外螺纹，空心螺柱4的底端和空心铝合金球体焊接一起，空心螺柱4内部和球体内心连通，空心螺柱4的顶端采用铝皮密封；放气阀7配合m8*20mm内螺纹8，放气阀7内顶针9长3mm；红外二极管波长980nm，紫外二极管波长280nm，红外二极管和紫外二极管将火焰强度信号输出为电压信号，电压信号的电压值输送到微控制器的adc采样管脚；电磁阀由微控制器发送高电平，电磁阀才开启；喷头采用锥形，喷头的口径2mm；第一气体管路2和第二气体管路3采用直径为8mm的管线；二维云台的材质为铝合金，采用两个powerhd公司生产的舵机lf20mg，可实现云台水平方向旋转0-180度，垂直方向旋转0-90度；微控制器的型号为stm32f103c8t6；电源采用锂电池供电，给微控制器、电磁阀、火焰识别模块和二维云台的舵机供电。

在装配时，先将火焰识别模块、二维云台的舵机控制线、电磁阀控制线接到微控制器的相应端口；电源给微控制器、电磁阀、火焰识别模块、二维云台的舵机供电，微控制器控制电磁阀闭合；用第一气体管路2将电磁阀和放气阀7出口连接，用第二气体管路3将电磁阀和喷头连接，再将充满co²气体的密封空心的储气瓶1和放气阀7拧紧，直至顶针9刺破空心螺柱4顶端的密封层6即密封的铝皮。本装置各部件均用螺丝固定在一块长300mm、宽200mm、厚度3mm的铝板上，铝板上每隔20mm布置m3内螺纹8过孔；本装置通过所述铝板可方便与消防机器人连接。

在使用时，可将本装置安装在消防机器人、消防小车、巡逻机器人等装置上，火焰识别模块通过红外光和紫外光结合判定是否有火灾发生，当确定有火灾发生，微控制器会发出20ms周期的舵机控制信号给二维云台，二维云台会自动水平旋转、垂直旋转扫描，火焰识别模块记录判断火焰的最准确位置；微控制器控制喷头对准火焰，然后发出高电平信号控制电磁阀打开，co²气体从喷头喷出，扑灭火灾；co²气压降低，体积膨胀，吸收大量的热，同时co²气体稀释空气中的氧气，隔绝可燃物和氧化物，实现扑灭初期火灾的目的。

综上所述，本发明储气瓶1采用空心螺柱4顶部密封与放气阀7顶针9配合放气的方式，放气阀7顶针9周围有密封垫圈10，该结构装置简单，更换储气瓶方便，易于使用在便携式消防机器人上。