一种兼具除烟净化及灭火功能的消防小车的制作方法

本发明涉及消防技术领域，具体为一种兼具除烟净化及灭火功能的消防小车。

背景技术：

现有的消防救援机器人主要利用的是运动携带喷水灭火机构进行灭火，大多是具备避障式结构，灭火主要携带的消防水管喷水方向固定于确定方向。

现有灭火机器人没有具备对火灾产生的大量有毒气体及烟霾进行处理的装置，大多是采用通风通道排除或者鼓风机吹散的方式，没有从根本上解决火灾烟霾及有毒气体的去除，从而会造成大量人员由于吸入烟霾和有毒气体而失去生命。

现有的空气净化器设备主要是针对日常家居对室内环境的空气质量清新度的提高，通常只能处理掉小范围的污染物颗粒及降低甲醛等气体浓度，一般只采用吸附性材料进行净化的相关技术，对火灾产生的硫化物、氮氧化物及相关有毒物质无法起到相应作用。

现有的救援大多只能依靠消防人员进入火灾现场才能进行火灾具体情况的分析，对消防人员的人身安全造成极大隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种兼具除烟净化及灭火功能的消防小车，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种兼具除烟净化及灭火功能的消防小车，包括小车驱动底板；所述小车驱动底板的下端面安装可穿戴履带，可穿戴履带通过电机及驱动轴驱动行走；所述小车驱动底板的上端面安装连接式水枪、一级处理仓、二级处理仓和三级处理仓；所述连接式水枪用于连接水管进行灭火；所述一级处理仓用于吸收灭火过程中的烟霾及有毒气体混合物；所述二级处理仓用于处理有毒气体及颗粒物；所述三级处理仓用于处理硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳的不溶性气体及还原性气体。

更进一步地，所述连接式水枪的下端与小车驱动底板之间焊接有固定管道的金属卡扣，在连接式水枪的枪头处支撑连接一号电动推杆和二号电动推杆。

更进一步地，所述一级处理仓内设有大功率风机，在一级处理仓的内壁处设有多层活性炭卡槽，多层活性炭卡槽内安装蜂窝式活性炭板；在一级处理仓的底部还设有二级导流口，并通过二级导流口连接二级导流管，二级导流管的另一端连接在二级处理仓上。

更进一步地，所述二级处理仓由上半部分的半球形保护罩和下半部分的桶状容器构成，在半球形保护罩和桶状容器之间设有圆形载物台；所述圆形载物台上放置三个方向上的风泵，风泵通过风泵转接口连接在半球形保护罩内，在半球形保护罩上还开有四个稳压排气口；所述半球形保护罩的空腔内为上处理室，上处理室分为内、中、外三层，内层由网格不锈钢罩和弯曲导流管构成，弯曲导流管与风泵对接；中层由支撑隔离板构成，支撑隔离板的顶部支撑连接蜂巢式曲面板，其外层为半球形保护罩内壁与支撑隔离板之间形成的回流层；所述桶状容器的空腔内为下处理室，下处理室与上处理室的中间间隔3mm高设有回流隔离板，回流隔离板与下处理室连接，在下处理室内设有长轴梯形螺旋管、螺旋管隔离罩、主流管、回流泵机、进水阀门、进水管和一号出水口；所述长轴梯形螺旋管纵向设置在桶状容器内，其上端口与回流隔离板对接，在长轴梯形螺旋管的外部安装螺旋管隔离罩；所述主流管贯穿在下处理室与上处理室之间，主流管的下端与回流泵机连接，回流泵机的另一端连接进水管，进水管穿过桶状容器，并在进水管上安装进水阀门；所述一号出水口开设在桶状容器的底部。

更进一步地，三级处理仓由原料制备器、脱硫脱硝主反应器、活性炭吸附过滤器、臭氧输送管、循环回流管、三级分流管和三级输出管构成；所述原料制备器通过循环回流管、臭氧输送管与脱硫脱硝主反应器连接；所述活性炭吸附过滤器的一端通过三级分流管与脱硫脱硝主反应器连接，活性炭吸附过滤器的另一端连接三级输出管。

更进一步地，所述脱硫脱硝主反应器上部开有四个圆孔，分别用于连接臭氧输送管、补料口和加水口及三级进气口；在脱硫脱硝主反应器的内部分上下两层，上层平台由隔离支撑架支撑，下部放置尿素承接板，尿素承接板上开有用于稳定放置尿素球的圆形凹槽，在脱硫脱硝主反应器底部的两端设有导气管孔以及与循环回流管连接的循环回流管孔；所述脱硫脱硝主反应器的前侧还设有二号出水口。

更进一步地，所述原料制备器放置于圆形载物台的一侧，原料制备器由臭氧输出口、温度隔离板、电磁导热棒、s型紫外灯和循环回流口组成；所述臭氧输出口与臭氧输送管连接；所述温度隔离板设于原料制备器的顶部，在温度隔离板与原料制备器的顶部夹层之间设有电磁导热棒；所述原料制备器的内壁安装s型紫外灯，在原料制备器的一侧开设循环回流口，循环回流口与循环回流管连接。

更进一步地，所述活性炭吸附过滤器放置于圆形载物台的另一侧，活性炭吸附过滤器由柱状活性炭棒、导流口和输出口组成，柱状活性炭棒设置在活性炭吸附过滤器的内壁处，导流口与三级分流管连接；输出口与三级输出管连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明提供的一种兼具除烟净化及灭火功能的消防小车，实现了对消防水管的智能控制：本车载消防水管接口在尾部设置接口与消防管道对接，其喷头位置采用两根电动推杆可实现三维方向摆动喷头方位，而电动推杆可以通过现有技术结合单片机信号输出控制，不用人工接触操作。

2、本发明提供的一种兼具除烟净化及灭火功能的消防小车，其车体启动采用的四个独立电机带动转动主轴，主轴是可以适配三种不同的驱动轮，可实现平坦地面、狭窄空间、崎岖山地等不同地形的运动攀爬，并配备两种运动算法提高运动速度及车体稳定性。

3、本发明提供的一种兼具除烟净化及灭火功能的消防小车，二级处理仓为核心处理仓，其上部配备了全可见光波段的新型改良光催化剂提高催化效率，曲面蜂窝面板可使得纳米材料接触面更广，内侧网格设计配备雾化器从不同方向喷撒水雾提高沉降颗粒物效果；其下部和上部设置隔离层，降低上下反应的相互制约影响，其下部六根长轴梯形螺旋管分布于同一圆周使得接收回流更均匀迅速，下部设置循环泵可更充分净化处理，外加进水出水可实现反复利用和有效排除处理废液。

4、本发明提供的一种兼具除烟净化及灭火功能的消防小车，在光催化净化基础上增加脱硫脱硝净化结构，本结构主要突出适应火灾环境及相应气体处理，加强深度氧化处理还原性有毒气体及净化含硫、氮类污染物。

5、本发明提供的一种兼具除烟净化及灭火功能的消防小车，为了保障火灾现场大量复杂颗粒物影响光催化反应，同时提升吸收效率，还增添了大功率风机配备分层错位式活性炭板吸附结构，此结构配合光催化吸收，分担光催化的吸收量，大大提高对烟霾及气体的吸收速度，同时下部的多层错位板进行分步吸附大颗粒烟霾物，降低后续光催化对颗粒物处理的压力。

6、本发明提供的一种兼具除烟净化及灭火功能的消防小车，整车控制系统可结合现有技术配备高性能处理单片机，响应快，可实现pc、手持多类型操作方式，操作界面独立设计简化操作难度，其同时在火灾图像识别方面通过黑白相机外加滤光片方式突出对火焰类型的识别与算法计算，其具备的集成式传感系统采集数据为核心计算分析提供更有力的数据支撑。

7、本发明提供的一种兼具除烟净化及灭火功能的消防小车，其内部的净化材料及反应原料上外加掺杂处理，能够实现反复提取循环使用，具备良好的节能减排性质。

附图说明

图1为本发明的整体结构图；

图2为本发明的一级处理仓内部结构图；

图3为本发明的二级处理仓内部结构图；

图4为本发明的三级处理仓结构图；

图5为本发明的脱硫脱硝主反应器内部结构图；

图6为本发明的原料制备器内部结构图；

图7为本发明的活性炭吸附过滤器内部结构图。

图中：101、半球形保护罩；102、稳压排气口；103、圆形载物台；104、原料制备器；105、桶状容器；106、电机及驱动轴；107、臭氧输送管；108、可穿戴履带；109、循环回流管；110、脱硫脱硝主反应器；111、一号电动推杆；112、二号电动推杆；113、小车驱动底板；114、连接式水枪；115、一级处理仓；116、大功率风机；117、二级导流管；118、三级分流管；119、风泵；120、活性炭吸附过滤器；201、多层活性炭卡槽；202、二级导流口；204、蜂窝式活性炭板；301、蜂巢式曲面板；303、支撑隔离板；304、风泵转接口；305、进水阀门；306、进水管；307、一号出水口；308、回流泵机；309、主流管；310、长轴梯形螺旋管；311、螺旋管隔离罩；312、弯曲导流管；316、网格薄膜罩；3018、回流隔离板；406、三级输出管；408、加水口；409、补料口；501、三级进气口；502、圆形凹槽；503、尿素承接板；504、导气管孔；507、隔离支撑架；508、二号出水口；601、臭氧输出口；602、s型紫外灯；603、温度隔离板；604、电磁导热棒；605、循环回流口；701、柱状活性炭棒；702、输出口；703、导流口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例中：提供一种兼具除烟净化及灭火功能的消防小车，包括小车驱动底板113；小车驱动底板113的下端面安装可穿戴履带108，可穿戴履带108通过电机及驱动轴106驱动行走；所述小车驱动底板113的上端面安装连接式水枪114、一级处理仓115、二级处理仓和三级处理仓；连接式水枪114用于连接水管进行灭火；一级处理仓115用于吸收灭火过程中的烟霾及有毒气体混合物；二级处理仓用于处理有毒气体及颗粒物；三级处理仓用于处理硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳等不溶性及还原性有害气体。

在上述实施例中，连接式水枪114的下端与小车驱动底板113之间焊接有固定管道的金属卡扣，在连接式水枪114的枪头处支撑连接一号电动推杆111和二号电动推杆112，通过一号电动推杆111和二号电动推杆112升降可以调节连接式水枪114的喷水角度；同时根据实际使用需求，可以在小车驱动底板113加装视频采集及定位、传感等数据分析功能，通过远程控制命令调节车载的水枪喷头控制器，利用一号电动推杆111和二号电动推杆112改变到适应方位打开电磁阀进行喷水灭火直到明火完全扑灭。

请参阅图2，在一级处理仓115内设有大功率风机116，在一级处理仓115的内壁处设有多层活性炭卡槽201，多层活性炭卡槽201内安装蜂窝式活性炭板204；在一级处理仓115的底部还设有二级导流口202，并通过二级导流口202连接二级导流管117，二级导流管117的另一端连接在二级处理仓上。

在上述实施例中，伴随火势扑灭产生大量的有毒气体及烟霾颗粒物，通过大功率风机116快速将烟霾及有毒气体混合物吸收到一级处理仓115内，一级处理仓115内通过多层错位的蜂窝式活性炭板204将颗粒物进行高度吸附沉降，进入到底部的有毒气体及少量颗粒混合物会通过二级导流口202连接的二级导流管117进一步导入到水雾、光催化净化的二级处理仓内。

请参阅图3，二级处理仓由上半部分的半球形保护罩101和下半部分的桶状容器105构成，在半球形保护罩101和桶状容器105之间设有圆形载物台103；圆形载物台103上放置三个方向上的风泵119，风泵119通过风泵转接口304连接在半球形保护罩101内，在半球形保护罩101上还开有四个稳压排气口102；所述半球形保护罩101的空腔内为上处理室，上处理室分为内、中、外三层，内层由网格不锈钢罩316和弯曲导流管312构成，弯曲导流管312与风泵119对接；中层由支撑隔离板303构成，支撑隔离板303的顶部支撑连接蜂巢式曲面板301，其外层为半球形保护罩101内壁与支撑隔离板303之间形成的回流层；所述桶状容器105的空腔内为下处理室，下处理室与上处理室的中间间隔3mm高设有回流隔离板3018，回流隔离板3018与下处理室连接，在下处理室内设有长轴梯形螺旋管310、螺旋管隔离罩311、主流管309、回流泵机308、进水阀门305、进水管306和一号出水口307；所述长轴梯形螺旋管310纵向设置在桶状容器105内，其上端口与回流隔离板3018对接，在长轴梯形螺旋管310的外部安装螺旋管隔离罩311；所述主流管309贯穿在下处理室与上处理室之间，主流管309的下端与回流泵机308连接，回流泵机308的另一端连接进水管306，进水管306穿过桶状容器105，并在进水管306上安装进水阀门305；一号出水口307开设在桶状容器105的底部。

在上述实施例中，将二级处理仓分为上部和下部对大量有毒气体及少量颗粒物进行二层处理，进入上部的混合物伴随三个方向上的风泵119吸收的污染物在上部经过水雾沉降，沉降颗粒物后会导流到支撑隔离板303顶部的蜂巢式曲面板301上，与柱状板中嵌入的二氧化钛纳米棒接触进行吸附降解和一次光催化，大量有毒气体会导流到下部六根长轴梯形螺旋管310进行二次光催化净化，二次光催化后进入到下部桶状容器105内，经过回流泵机308循环处理，内部没有被充分处理到的硫化物和氮氧化物会导入三级处理仓中。

请参阅图4，三级处理仓由原料制备器104、脱硫脱硝主反应器110、活性炭吸附过滤器120、臭氧输送管107、循环回流管109、三级分流管118和三级输出管406构成；原料制备器104通过循环回流管109、臭氧输送管107与脱硫脱硝主反应器110连接；活性炭吸附过滤器120的一端通过三级分流管118与脱硫脱硝主反应器110连接，活性炭吸附过滤器120的另一端连接三级输出管406。

在上述实施例中，三级处理仓主要利用臭氧氧化、尿素综合处理及柱状活性炭吸收三步进行，集中处理掉硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳等不溶性气体及还原性气体。

请参阅图5，脱硫脱硝主反应器110上部开有四个圆孔，分别用于连接臭氧输送管107、补料口409和加水口408及三级进气口501；在脱硫脱硝主反应器110的内部分上下两层，上层平台由隔离支撑架507支撑，下部放置尿素承接板503，尿素承接板503上开有用于稳定放置尿素球的圆形凹槽502，在脱硫脱硝主反应器110底部的两端设有导气管孔504以及与循环回流管109连接的循环回流管孔；所述脱硫脱硝主反应器110的前侧还设有二号出水口508。

请参阅图1和图6，原料制备器104放置于圆形载物台103的一侧，原料制备器104由臭氧输出口601、温度隔离板603、电磁导热棒604、s型紫外灯602和循环回流口605组成；所述臭氧输出口601与臭氧输送管107连接；所述温度隔离板603设于原料制备器104的顶部，在温度隔离板603与原料制备器104的顶部夹层之间设有电磁导热棒604；所述原料制备器104的内壁安装s型紫外灯602，在原料制备器104的一侧开设循环回流口605，循环回流口605与循环回流管109连接。

请参阅图1和图7，活性炭吸附过滤器120放置于圆形载物台103的另一侧，活性炭吸附过滤器120由柱状活性炭棒701、导流口703和输出口702组成，柱状活性炭棒701设置在活性炭吸附过滤器120的内壁处，导流口703与三级分流管118连接；输出口702与三级输出管406连接。

在上述实施例中，为了进一步更好的应用本发明，结合现有技术的应用，还可在车体整体搭载独立电源供电，可进行手持端和pc端双向传输控制，用于采集现场二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳浓度参数；温度、湿度、运动速度、加速度等运动及环境信息，并实现视频采集及北斗、gps双模位置信息定位；同时，还可实现三种可更换驱动方式，完成直线、旋转、攀爬复杂运动动作。

在上述实施例中，本发明提供的一种兼具除烟净化及灭火功能的消防小车，首先，对车身承载载体进行进一步说明：车身采用长矩形钢板即小车驱动底板113，其前后稳定性更好，不易倾斜歪倒，并可在底部增加三角形稳定结构更加强化，同时为适应不同地形环境，本发明由电机及驱动轴106驱动的可穿戴履带108可做直接更换，都通过相同转动轴带动，底部可携带消防水管，其一可减少上部空间占用，其二减少水管对车身的反拖拽拉力，可以使得车体运动更迅捷，但需要保证小车驱动底板113有一定高度，小车驱动底板113的材料在具体制造时可以根据应用环境选择更佳的耐高温耐火材料。

其次，本发明对水管的控制，本发明主要通过电动方式，配合现有技术可实现智能化的操控，连接式水枪114由两根电动推杆一号电动推杆111和二号电动推杆112支撑，在喷头接头位置的卡槽接可形变软管，在两根电动推杆运动下可将喷头方向上下左右改变，方向的依据数据可通过图像采集信息，在图象采集后，由对应算法计算火源距离及高度。

然后，在二级处理仓的中上部反应器做良好的密封处理，内部根据导流方向，设置风向导流从下到上，并且设置隔离层，为了保障在最外层做到良好的下降导流，在上部与下部之间的回流隔离板3018具备一定倾斜度，可以使得混合水雾的有毒气体良好的流向，本发明使用的六根长轴梯形螺旋管310的接头处有1-2mm的凹陷接口处理，目的就是保障良好的回流作用；下部净化机构的长轴梯形螺旋管310长度不需要接到最底部，桶状容器105中的存水量保障在三分之一到三分之二之间即可，二级处理仓会分布大量控制线，因此采用内外两个桶型方式保障密封性，为做到补给及排出，本发明还设计了进水阀门305、进水管306和一号出水口307。

随后，在三级处理仓中除活性炭吸附过滤器120外都需要做密封处理，在原料制备器104中，可采用温控硬件控制良好的反应温度环境，中间的核心脱硫脱硝主反应器110内的尿素和底部之间做一定隔离处理，将尿素做成球状可以保障接触面积大反应效率高，同时便于稳定放置的作用，底部由于与循环回流管109和导气管相同，因此水面控于这两孔之下或将导流管做倾斜安装处理放置水导流。

最后，一级处理仓115中，核心是蜂窝式活性炭板204，将蜂窝式活性炭板204做错位放置是保障上层吸附后颗粒物不掉入下层，降低活性炭堵塞，同时保障气体的流通性；大功率风机116的运作与所提供的电流信号相关，可根据内部的气体传感控制其转速从而控制吸收流速。

工作过程：本兼具除烟净化及灭火功能的消防小车，工作时，操作人员可通过手持控制器和pc两种方式操控小车进入火灾现场，首先通过摄像及传感检测到现场火情数据，启动高压水管控制器，根据图像处理计算调节一号电动推杆111和二号电动推杆112使得瞄准目标方向进行灭火。

灭火工作完成后，同时启动一级处理仓115、二级处理仓和三级处理仓进行吸收净化工作；一级处理仓115启动大功率风机116，同时风泵119迅速吸收现场大量烟霾颗粒及有毒气体，一级处理仓115在内部经过多层错位蜂窝式活性炭板204进行吸附沉降，后倒入二级处理仓，进入二级处理仓的混合物在上半部分的半球形保护罩101内直接倒入内层结构中，在风泵119鼓出气体带动下，首先接触到水雾将其中残留的少量颗粒物再进一步沉降，沉降工序之后，会进入中层与蜂巢式曲面板301接触，蜂巢式曲面板301上镶嵌有纳米二氧化钛材料，其较小的比表面积会进一步吸附小型颗粒物，通过中层后，被隔离板隔离到外层空间，外层空间为半球形保护罩101内壁与支撑隔离板303之间形成的回流层，主要起到向下导流作用，流向上部与下部之间的回流隔离板3018，回流隔离板3018分布有六根长轴梯形螺旋管310进行光催化净化工作，在长轴梯形螺旋管310中附着改良新型二氧化钛材料，其只要在可见光波段的照射下即可进行催化净化作用；紧接着会流入到下部储水的桶状容器105中，桶状容器105主要作用是进行一个临时储藏污染废料作用，没有充分处理时，还会通过回流泵机308泵回进行进一步循环处理。

经过二级处理仓反应后，为了充分达到对大量有毒气体的处理，本发明还分流设置了进行脱硫脱硝处理的三级处理仓，将含有剩余大量硫氧化物和氮氧化物的混合气体在二级处理仓上部会导流到三级处理仓的脱硫脱硝主反应器110中，此时原料制备器104启动，原料制备器104中过氧化钠与烟气中二氧化碳会进行反应生成大量氧气，氧气在原料制备器104内部的s型紫外灯602照射下反应成臭氧，还为其利用电磁导热棒604提供温度控制，产生的强氧化性的臭氧气体通过臭氧输出口601经臭氧输送管107导入脱硫脱硝主反应器110中，会将还原性气体先氧化，之后会与尿素承接板503中的球状尿素接触反应成可溶性气体及无毒害气体，可溶性气体在底部被溶解，无毒性气体会通过三级分流管118经导流口703导流到活性炭吸附过滤器120中由内部的柱状活性炭棒701进行排出前的最后一步吸附工作，最后由输出口702经三级输出管406排出到大气环境中。

综上所述：本发明提供的一种兼具除烟净化及灭火功能的消防小车，解决车载式喷水灭火只能通过人工控制方向的问题，提升智能快捷的控制喷水方向；解决无法快速去除火灾现场燃烧产生的大量烟霾颗粒及相关有毒气体的去除及进行相关的净化处理问题；解决二氧化钛光催化材料仅仅局限于紫外光波段催化效率过低问题；解决有毒气体无法充分处理的净化问题，构建水雾活性炭吸附、光催化、脱硫脱硝整体系统的多层次净化机构；解决在不同地形救援环境不能更换车体运动方式的问题；解决无法远程实时监测及运动不稳定的控制监测问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。