一种基于光催化原理的灭烟净化消防小车的制作方法

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种基于光催化原理的灭烟净化消防小车。

背景技术：

现有的空气净化设备多使用滤网和吸附性材料对空气中的污染颗粒进行过滤和吸附，不能对吸收的污染物颗粒进行处理，且对空气中的有害气体无能为力，同时净化的程度和效率十分有限，并且核心净化器件滤芯不能重复使用。

目前用于室内火灾的消防设备中普遍尚无对火灾产生的大量烟气进行吸收处理的设备，实战中主要依赖于门窗途径向外排烟，而大量的火灾烟气是造成人员伤亡的第一因素，并且排放出去的大量烟尘和有害气体对局部地区对空气会造成显而易见的污染。

同时火灾现场一般极度危险，目前消防人员的灭火方式主要还是人工操作，对室内实际火情对判断仍需要消防人员亲自进入查看，消防人员的生命安全有极大的隐患。

技术实现要素：

本发明的目的是解决火灾现场产生大量有害人体、阻碍人员逃生、污染周边环境的火灾烟气的吸收和处理问题，本发明的结构简单，使用方便，能对空气中甚至火灾现场产生的大量烟尘很有害气体吸收并即时进行充分的排放处理。

本发明的具体技术方案为：

一种基于光催化原理的灭烟净化消防小车，由上部沉降光催化室、下部深度光催化室、脱硝脱硫装置、和底部小车组成，在所述上部沉降光催化室与下部深度光催化室之间设置有置物台；

所述上部沉降光催化室包括外部保护球壳、涂覆有tio2的蜂窝铝网、起雾网罩、水泵出水口和风泵出风口，所述外部保护球壳上开有四个出气口；

所述下部深度光催化室包括蓄水桶、螺旋梯管保护罩、内表面涂覆有tio2的螺旋导流梯管和水泵；

所述下部深度光催化室内设置由多根竖直的固定柱，螺旋导流梯管是绕旋在固定柱上，所述水泵通过水管到达水泵出水口给起雾网罩上供水覆盖一层水膜；所述置物台上面还固定有四台风泵，所述风泵与外部保护球壳连接泵入空气，起雾网罩内部风泵出风口供给风压吹出水雾；

所述脱硝脱硫装置由原料制备室、氧气输送管、循环输气管、气体反应室、水槽、导气管和活性炭吸附室组成；

所述原料制备室和活性炭吸附室固定在置物台上且位于上部沉降光催化室两侧，所述气体反应室固定在水槽上方，水槽固定在底部小车上，所述氧气输送管从原料制备室连接至气体反应室，所述循环输气管从原料制备室连接至水槽，所述导气管从活性炭吸附室连接至水槽；

所述底部小车由车架底板、四个车轮、四个独立减速电机和连接车架与电机的电机固定架组成。

进一步地，所述的气体反应室的穹顶上开有四个圆孔，分别是气体入口、进料口、进水口、和氧气入口，水槽靠上的位置两端对称开孔连接循环输气管和导气管，水槽靠下的位置开孔设置排水口，活性炭吸附室靠外侧开孔设有排气口。

进一步地，所述车架底板下方焊连有一节消防水管，底板两端设置有消防进水管预留接口和消防出水管预留接口，车架底板上还开设有消防水枪预留口。

进一步地，所述蜂窝铝网制作为半球形薄网，罩在起雾网罩外。

进一步地，所述置物台为圆形平台，置物台上开设有四个孔用于连接下面的螺旋导流梯管，接口处要略做凹陷处理。

进一步地，所述下部深度光催化室中的螺旋导流梯管的进水口与置物台相连，出水口通向蓄水桶下端，所述蓄水桶的底端设置进排水口，进排水口上设置有水阀。

进一步地，所述蓄水桶固定在底部车架底板上，蓄水桶包括内桶和外桶，外桶用于固定，内桶用于蓄水。

进一步地，所述脱硝脱硫装置的气体反应室中的置料台上设置有凹陷用于放置尿素球，所述气体反应室与水槽为密封分隔设置。

进一步地，所述起雾网罩在与置物台连接处、外部保护球壳与四台风泵接口处、外部保护球壳与置物台贴合处都采用防水胶密封。

本发明装置的工作原理为：装置整体从核心净化功能展开，分为对烟霾进行初步沉降、溶解并催化处理的上部沉降光催化室，和进行进一步净化的下部深度光催化室。导流梯管内侧覆有tio2涂层，出水口通向蓄水箱。蓄水箱内的水溶液再由水泵输送至上部沉降光催化室，污染物得到循环反复催化。在净化结构基础上，使用多个风泵将火灾烟气泵入上部光催化室，内部形成的气压从顶端导出，将光催化不能处理的污染气体以及部分逸出的烟尘颗粒通向脱硫脱硝装置。

脱硫脱硝装置用于将从净化装置逸出的硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳等不溶物和气体吸收或处理为无害气体再排放。具体是由过氧化钠受热分解产生氧气，在强紫外光条件下生成臭氧，用于氧化废气中不完全燃烧产生的碳氮硫氧化物，氧化后的废气中氮氧化物与尿素反应生成无毒气体n2，co2可循环利用用于产生氧气，硫氧化物生成硫单质沉淀。装置内置溶液吸收部分可溶于水的废气，装置内置活性炭用于二次吸收废气等一些小颗粒，提高脱硫脱硝的效率。

机器人小车与其他单元共用一块单片机芯片控制和交递信息，蓝牙模块实现数据的无线传输和手机移动端的远程操控。传回的数据由布置在机器人身上的一组传感器收集，可以收集到环境温度、烟霾浓度和so2、co、no2的气体浓度。直播摄像头实时返回机器人“看到的”视频画面，方便操作人员远程操控，也能帮助室外人员判断室内情况。为了方便机器人在有限空间内行动自如，小车所用车轮为大尺寸的麦克纳姆轮，可以完成前后左右直线行驶、原地旋转等特殊动作。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)本发明消防小车能对空气中甚至火灾现场产生的大量烟尘很有害气体吸收并即时进行充分的排放处理，蓝牙可以即时远程控制各环节功能的启动关闭、机器人小车的移动，收集机器人设备所处环境各项气体、尘度、温度参数返回，操作方便，帮助场外人员了解火灾现场火情，辅助消防员人决策最佳的灭火方案，避免不必要的伤亡。

2)本发明消防小车中设计了两层不同程度的光催化室，保证吸入的氮氧化物、硫氧化物、碳氧化物等无机物以及甲醛等燃烧生成的有机物得到充分地催化分解。

3)本发明消防小车中起雾装置的设计与风泵出风方向的配合，可以是上部沉降光催化室中的气流达到高效的运动状态。

4)本发明消防小车中预留有消防水管和水枪接口，在实际消防、灭火使用中可以代替消防人员进入火场进行主动灭火。

附图说明

图1为本发明消防小车的结构示意图；

图2为本发明消防小车的正面剖视图；

图3为本发明消防小车的侧视图；

图中：101-外部保护球壳102-风泵103-原料制备室104-循环输气管105-电机固定架106-减速电机107-气体反应室108-水槽109-排水口110-车轮111-消防水枪预留口112-车架底板113-导气管114-进料口115-置物台116-活性炭吸附室201-蜂窝铝网202-蓄水桶203-螺旋导流梯管204-固定柱205-消防水管进口预留接口206-水泵207-消防水管208-置料台209-保护罩210-水管211-起雾网罩212-风泵出风口213-水泵出水口301-氧气输送管302-消防水管出口预留接口303-排气口304-出气口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行的进一步详细的说明。

如图1-3所示，一种基于光催化原理的灭烟净化消防小车，由上部沉降光催化室、下部深度光催化室、脱硝脱硫装置、和底部小车组成，在上部沉降光催化室与下部深度光催化室之间设置有置物台115。

上部沉降光催化室包括外部保护球壳101、涂覆有tio2的蜂窝铝网201、起雾网罩211、水泵出水口213和风泵出风口212，所述外部保护球壳上开有四个出气口304。

下部深度光催化室包括蓄水桶202、螺旋梯管保护罩209、内表面涂覆有tio2的螺旋导流梯管203和水泵206。

在下部深度光催化室内设置由多根竖直的固定柱，螺旋导流梯管203是绕旋在固定柱204上，水泵通过水管210到达水泵出水口213给起雾网罩211上供水覆盖一层水膜；所述置物台上面还固定有四台风泵102，所述风泵102与外部保护球壳101连接泵入空气，起雾网罩211内部风泵出风口212供给风压吹出水雾。

脱硝脱硫装置由原料制备室103、氧气输送管301、循环输气管104、气体反应室107、水槽108、导气管113和活性炭吸附室116组成。

上述的原料制备室103和活性炭吸附室116固定在置物台上且位于上部沉降光催化室两侧，所述气体反应室107固定在水槽108上方，水槽108固定在底部小车上，所述氧气输送管301从原料制备室103连接至气体反应室107，所述循环输气管104从原料制备室103连接至水槽108，所述导气管113从活性炭吸附室116连接至水槽108。

上述的气体反应室107的穹顶上开有四个圆孔，分别是气体入口、进料口114、进水口、和氧气入口，水槽108靠上的位置两端对称开孔用于连接循环输气管104和导气管113，水槽108靠下的位置开孔设置排水口109，排水口109处应设置水阀，且活性炭吸附室116靠外侧开孔设有排气口303，排气口303用于排出处理完成的无害气体的。

底部小车由车架底板112、四个车轮110、四个独立减速电机106和连接车架与电机的电机固定架105组成。在车架底板112下方焊连有一节消防水管207，底板两端设置有消防进水管预留接口205和消防出水管预留接口302，车架底板112上还开设有消防水枪预留口111。

上述的底部小车的车架底板112材料的刚性要好，因为上面的承载较重。车架与电机固定架105固紧出的高度要高一些，使小车底盘抬高，一方面有利于适应地形，一方面为下面的消防水管207留有空间；消防水管预留接口以及消防水枪预留接口111都应使用消防专用的固定配件。

上述的蜂窝铝网201制作为半球形薄网，罩在起雾网罩211外，按如图2所示的方式架起来，要注意铝网要与室内的其他器件保持一定空间距离。

上述置物台115为圆形平台，起到分隔两个光催化室的作用，置物台115上开设有四个孔用于连接下面的螺旋导流梯管203，接口处要略做凹陷处理，有利于积水流下。

上述的下部深度光催化室中的螺旋导流梯管203的进水口与置物台115相连，出水口通向蓄水桶202下端，蓄水桶202中的水不需要蓄满，保持在三分之一到二分之一的水量即可。蓄水桶202的底端设置进排水口，进排水口上设置有水阀。由于蓄水桶(202)要与底部车架底板112固紧，操作上难以保证密封性，可采取内外两桶方案，外桶用于固定，内桶用于蓄水。

上述的脱硝脱硫装置的气体反应室107中的置料台208上设置有凹陷用于放置尿素球，气体反应室107与水槽108为密封分隔设置。原料制备室103是用于制备氧气的，内部放置有过氧化钠，过氧化钠与二氧化碳气体对温度有要求，所以反应初期需要用电磁棒进行辅助加热。

在本实施例中起雾网罩211在与置物台115连接处、外部保护球壳101与四台风泵102接口处、外部保护球壳101与置物台115贴合处都采用防水胶密封。

工作时，机器人先于消防人员进入火场，通过直播摄像头和传感器传回的实时视频和环境参数，消防人员远程操控机器人的现场的行动，同时开启风泵和净化系统，进行吸烟和净化。

烟尘和气体被泵入到机器人体内后，先进入上部水雾沉降光催化室，水雾将烟尘沉降后，烟尘颗粒溶于水雾之中，与上部沉降光催化室上端的涂覆有tio2涂层的蜂窝铝网201充分接触，完成第一次较充分的光催化，而后从蜂窝铝网201上滴落，随着水流进入下部深度光催化室，泵入的气体则从上部水雾光催化室的出气口通入到气体脱硝脱硫装置。

进入下部深度光催化室的烟尘溶液经涂覆有tio2涂层的螺旋导流梯管203流入蓄水桶202，蓄水桶202中未充分光催化的污染物，会随着被蓄水桶内的水泵206再次泵入上部沉降光催化室化为水雾，再次流经两个光催化室，实现循环反复地光催化。

进入脱硝脱硫装置的气体直接被导入气体反应室107，同时原料制备室103里的过氧化钠与烟气中的co2气体在一定温度下反应生成氧气，氧气在紫外光的照射下生成臭氧进入气体反应室，参与通入气体与尿素的反应，将有害气体氧化生成无毒无害的安全气体排出整个系统，在此过程当中，一些可溶于水的气体已经溶解于气体反应室底部的水中。