一种智能适应多火灾场景的压缩空气泡沫灭火装置的制作方法

本发明属于消防灭火技术领域，涉及一种智能适应多火灾场景的压缩空气泡沫灭火装置。

背景技术：

当今的消防灭火方式主要有干粉类灭火，二氧化碳灭火，泡沫型灭火器，水型灭火器，窒息灭火，化学抑制灭火等，其中通过压缩空气泡沫灭火系统灭火是当今快速扑灭大面积火的主要方式，它是通过泡沫混合室将水与泡沫液和空气按要求的比例混合发泡，然后从混合室混合后喷出，其灭火原理是泡沫灭火剂的水溶液通过化学、物理作用，充填大量气体后形成无数小气泡，覆盖在燃烧物表面，使燃烧物与空气隔绝，阻断火焰的热辐射，从而形成灭火能力。同时泡沫在灭火过程中析出液体，可使燃烧物冷却。受热产生的水蒸气还可降低燃烧物附近的氧气浓度，起到较好的灭火效果。

但是当今的压缩空气泡沫灭火系统，其系统大体结构相同，不同火灾场景的压缩空气泡沫灭火装置，差别较大的仅仅是泡沫溶液与空气混合的混合室。不同灭火场景压缩空气泡沫灭火装置，均采用的是单一混合室，由于混合室的单一，压缩空气泡沫灭火装置灭火场景单一，不能够适用于多火灾场景。另外，在压缩空气泡沫灭火装置中，混合室是其至关重要的一部分，并无冗余的混合室内作为备用，其发生损坏将直接影响泡沫发泡的情况，从而影响灭火的效果。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种智能适应多火灾场景的压缩空气泡沫灭火装置，解决了传统压缩空气泡沫灭火装置灭火场景单一、混合室单一无冗余的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种智能适应多火灾场景的压缩空气泡沫灭火装置，包括控制单元，控制单元分别连接火灾报警单元、人为决策单元、泡沫供给单元、供水单元、空气压缩机、流量计i、流量计ii、流量计iii、压力传感器i、压力传感器ii、压力传感器iii、三通阀i、三通阀ii、三通阀iii、三通阀iv、三通阀v、调节阀i、调节阀ii、混合室i及混合室ii。

本发明的特点还在于：

混合室i的入口分两个支路，混合室i的入口支路一通过管道连接三通阀ii，三通阀ii的接口一连接混合室i；三通阀ii的接口二通过管道连接混合室ii的入口支路一；三通阀ii的接口三通过管道连接三通阀i的接口一，三通阀i的接口一与三通阀ii的接口三之间的连接管道上依次设有流量计i、调节阀i及单向阀；混合室i的入口支路一处设有压力传感器i；

混合室i的支路二连接三通阀iii的接口一，三通阀iii的接口二连接混合室ii的入口支路二，三通阀iii的接口三通过管道连接空气压缩机，三通阀iii的接口三与空气压缩机之间的连接管道上依次设有单向阀、调节阀ii及流量计ii；混合室i的入口支路二处设有压力传感器ii。

混合室ii的入口支路一处设有压力传感器i，混合室ii的入口支路二处设有压力传感器ii。

三通阀i的接口二连接泡沫供给单元，三通阀i的接口三连接供水单元；

混合室i的出口经管道连接三通阀iv的接口一，三通阀iv的接口二通过管道连接厂区a，三通阀iv的接口三连接三通阀v的接口一，三通阀v的接口二通过管道连接厂区b；混合室i的出口管道处设有压力传感器iii；

三通阀v的接口三经过管道连接混合室ii的出口；三通阀v与混合室ii之间的连接管路上依次设有流量计iii和单向阀；混合室ii的出口管路上设有压力传感器iii。

三通阀iv连接厂区a的管道上、三通阀v与厂区b之间的连接管路上均设有单向阀。

厂区a和厂区b内均设有温度传感器。

本发明的有益效果是，本发明通过火灾报警单元，采集火灾发生的信息，通过控制单元分析或者人为决策判断信息，然后由控制单元对空气路、泡沫液各路的阀门进行通断控制，以及通过控制单元将采集回来的火灾信息，判断火灾发生的场景及火的类型，从而控制泡沫供给单元供给相应火灾场景的泡沫灭火剂，以及快速的将混合室切换为所对应火灾场景的泡沫混合室。其有益效果是，可以通过快速对不同场景的火灾进行针对性的灭火，拓展了泡沫灭火系统的多灭火场景能力，并且可以作为冗余设置，在某一混合室发生损坏时，可以快速有效的将其切换为无损的混合室，提高了灭火装置的可靠性，亦可以通过控制单元对水及泡沫原液及空气压缩机流量及压力进行控制，实现对输出泡沫液发泡倍数，输出泡沫体积大小的灵活控制。

附图说明

图1是本发明一种智能适应多火灾场景的压缩空气泡沫灭火装置的结构示意图；

图2(a)～(c)是本发明一种智能适应多火灾场景的压缩空气泡沫灭火装置不同灭火场景下的混合室的示意图；

图3是本发明一种智能适应多火灾场景的压缩空气泡沫灭火装置的控制方法框图。

图中，1.火灾报警单元，2.人为决策单元，3.控制单元，5.三通阀i，6.空气压缩机，7.流量计i，8.调节阀i，9.单向阀，10.三通阀ii，11.三通阀iii，12.压力传感器i，13.压力传感器ii，14.混合室i，15.混合室ii，16.三通阀iv，17.流量计ii，18.调节阀ii，19.流量计iii，20.压力传感器iii，21.供水单元，22.泡沫供给单元，25.三通阀v，31.火灾报警输入信号，32.人为决策输入信号，35.管路反馈信号，36.数据处理单元，37.管路执行机构信号。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种智能适应多火灾场景的压缩空气泡沫灭火装置，如图1所示，包括控制单元3，控制单元3分别连接火灾报警单元1、人为决策单元2、供水单元21、泡沫供给单元22、流量计i7、流量计ii17、流量计iii19、压力传感器i12、压力传感器ii13、压力传感器iii20、三通阀i5、三通阀ii10、三通阀iii11、三通阀iv16、三通阀v25、调节阀i8、调节阀ii18、空气压缩机6，混合室i14和混合室ii15；

各单元的结构具体如下：

控制单元3采用plccpu1513r；

控制单元3的功能为：对火灾报警输入信号31、人为决策输入信号32、管路反馈信号35接收并进行处理，管路中的阀的执行机构按照下发的指令动作。并且能根据管路中反馈回的信息(压力传感器传回的压力，流量计传回的流量值，阀门开度的大小，泡沫供给单元22的供给量，空气压缩机6的供气量，供水单元21水的供给量)调节泡沫供给单元22，空气压缩机6及供水单元21水和调节阀的开度。

控制单元3用于接收火灾报警单元1、人为决策单元2以及空气管路和液体管路当中的流量计、压力传感器的检测的信息，并且将该检测的信息进行处理，根据处理结果再控制混合室、泡沫供给单元、供水单元、空气压缩机、空气管路和液体管路的中的阀门进行相应的动作。其包括:火灾报警输入信号31，人为决策输入信号32、数据处理单元36，管路反馈信号35，管路执行机构信号37。

火灾报警输入信号31，是由火灾报警单元1收集的厂区a固体物质，厂区b液体物质……温度传感器监测回的温度信息，然后将其数值信息传递给数据处理单元36。

人为决策输入信号，是由人为的判断火灾种类情况，然后人工选择输入火灾种类信息。

管路反馈信号35，是由装置管路当中的流量计监测的流量信息、压力传感器的监测的压力信息、以及三通阀等的开到位，关到位信息。

数据处理单元36，是由带有处理程序的嵌入式芯片(其可以是plc，单机，dsp，fpga等，能对输入数据进行处理计算的芯片均可)对火灾报警输入信号31、人为决策输入信号32、管路反馈信号35进行数字处理，然后再输出处理结果给管路的执行机构。

管路执行机构信号37，是将数据处理单元36处理后的信号传输给三通阀的执行机构，控制装置中各个三通阀的开闭。

泡沫供给单元22，包括a类泡沫灭火剂、b类泡沫灭火剂以及其他类型灭火剂，泡沫泵，泡沫流量计和相应的阀门，它是用于根据控制单元传输的信号，选择对应灭火场景的灭火剂，以供后续灭火使用。

供水单元21，包括蓄水池或消防水带接口，水泵。其是为泡沫灭火系统提供水流的单元，用于泡沫原液混合和后续空气的混合。

空气压缩机6，其是用于为泡沫混合液在混合室发泡提供空气的装置，其可以根据控制单元的相应信息实现对空气供给的灵活控制。

混合室适用于不同灭火场景的混合室结构的统称，其包括适用于a类泡沫灭火剂的混合室结构(混合室i14)，b类泡沫灭火剂的混合室结构(混合室ii15)，多火灾场景混合室结构，多发泡倍数混合室结构，冗余场景混合室结构，以及适用于其他类灭火场景的混合室结构。其也包括有较大压力损失的混合室结构，压力损失较小的混合室结构。

火灾报警单元1可采用plc模拟量输入模块6es7134；

火灾报警单元1的功能为：将厂区a和厂区b的传感器温度值模拟量输入模块6es7134传入给控制单元3；

火灾报警单元，包括厂区a温度传感器，厂区b温度传感器，(例如：厂区a是放的木材、煤、棉、毛、麻、纸张等火灾固体，厂区b是存放汽油、煤油、柴油、原油，甲醇、等易燃液体物质)，其目的是为了将对应厂区监测的温度情况采集回火灾报警单元，从而由火灾报警单元将火灾情况传递给控制单元3。

人为决策单元2采用plcktp1200系列触摸屏；

人为决策单元2的功能是：将检查人员观察到的厂房a或b的实际火灾情况输入控制单元当中；

人为决策单元2其是由消防人员对厂区a、b是否发生火灾情况，然后人为的对控制单元进行相应控制，(例如：当厂区a是存放液体易燃物发生着火，厂区a的温度传感器未达到报警温度时，可以由消防人员在人为决策单元选择对应厂区a的混合室，然后再进行灭火操作，意思是：可能会存在温度传感器出现损坏，或者需要一定时间才能达到指定温度，而在该过程如果有消防人员及监测员发现时，就可以提前进行切换混合室及灭火操作)其可以是触摸屏，按键，语音等方式与控制单元3进行交互。

混合室i14的入口分两个支路，支路一通过管道连接三通阀ii10，三通阀ii10的接口一连接混合室i14；三通阀ii10的接口二通过管道连接混合室ii15的入口支路一；三通阀ii10的接口三通过管道连接三通阀i5的接口一，三通阀i5的接口一与三通阀ii10的接口三之间的连接管道上依次设有流量计i7、调节阀i8及单向阀9；混合室i14的入口支路一处设有压力传感器i12；

混合室i14的支路二连接三通阀iii11的接口一，三通阀iii11的接口二连接混合室ii15的入口支路二，三通阀iii11的接口三通过管道连接空气压缩机6，三通阀iii11的接口三与空气压缩机6之间的连接管道上依次设有单向阀9、调节阀ii18及流量计ii17；混合室i14的入口支路二处设有压力传感器ii13；

混合室ii15的入口支路一处设有压力传感器i12，混合室ii15的入口支路二处设有压力传感器ii13。

三通阀i5的接口二连接泡沫供给单元22，三通阀i5的接口三连接供水单元21；

混合室i14的出口经管道连接三通阀iv16的接口一，三通阀iv16的接口二通过管道连接厂区a，且三通阀iv16连接厂区a的管道上设有单向阀9，三通阀iv16的接口三连接三通阀v25的接口一，三通阀v25的接口二通过管道连接厂区b，三通阀v25与厂区b之间的连接管路上设有单向阀9；混合室i14的出口管道处设有压力传感器iii20；

三通阀v25的接口三经过管道连接混合室ii15的出口；三通阀v25与混合室ii15之间的连接管路上依次设有流量计iii19和单向阀9；混合室ii15的出口管路上设有压力传感器iii20；

流量计i7、调节阀i8、三通阀ii10、三通阀iii11、压力传感器i12、压力传感器ii13、三通阀iv16、流量计ii17、调节阀ii18、流量计iii19、压力传感器iii20均连接控制单元3，并通过控制单元3驱动动作。混合室i14为适合固体灭火场景的混合室，用于将供水单元21供给的水，泡沫供给单元22供给的泡沫、空气压缩机6供给的空气进行混合，产生压缩空气泡沫。

混合室ii15为液体混合室。

本发明一种智能适应多火灾场景的压缩空气泡沫灭火装置的工作过程为：

分为两个过程：过程1，通过控制单元3选择混合室，如为固体火灾，即：三通阀ii10由调节阀i8向混合室i14开通，而三通阀ii10由调节阀i8向混合室ii15关闭，将三通阀iii11由调节阀ii18向混合室i14开通，而三通阀iii11由调节阀ii18向混合室ii15关闭，将三通阀iv16由流量计iii19向厂区a管路开通，而三通阀iv16由流量计iii19向厂区b管路关闭；

过程2，切换为合适混合室后，控制单元3控制空气压缩机6、供水单元21、泡沫供给单元22均启动，控制单元3控制三通阀i5打开使供水单元21、泡沫供给单元22在三通阀i5中汇流然后流经流量计i7进行计量得到流量值再传输给控制单元3，然后再通过控制单元3控制调节阀i8的开度大小来调节泡沫和水的混合液量的大小再经过单向阀9防止液体回流，最后通过三通阀ii10流入混合室i14，并通过压力传感器i12将其入的压力值传回控制单元3，同时空气通过空气压缩机6输出到流量计ii17进行计量得到空气流量值然后传输给控制单元3，通过控制单元3控制调节阀ii18的开度大小调节空气的输入流量大小，然后通过三通阀iii11进入混合室i14，并通过压力传感器ii13将其入的压力值传回控制单元3，泡沫和水的混合液与空气在混合室i14中混合后，在管道上经压力传感器iii20将输出的泡沫压力值监测传回控制单元3，然后通过流量计iii19，将监测到的泡沫流量值传输回控制单元3，最后经过单向阀9防止回流，然后经过三通阀iv16再通过止回阀传输到厂区a进行泡沫喷射。

本发明一种智能适应多火灾场景的压缩空气泡沫灭火装置在灭火过程中，首先由火灾报警单元1监测到厂区a、厂区b温度传感器的数值信号，然后由其反馈给控制单元3，人为决策单元2可以根据检查人员对厂区着火情况观察，人为选择厂区着火信息发送给控制单元3，然后控制单元3针对火灾信号进行对三通阀ii10、三通阀iii11控制，从而达到对混合室i14、混合室ii15的选择，选择结束后，再由控制单元3下发启动信号给泡沫供给单元22、供水单元21、空气压缩机6，并且由控制单元3对三通阀i5、三通阀ii10、三通阀iii11、三通阀iv16)、调节阀i8、调节阀ii18、流量计i7、流量计ii17、流量计iii19、压力传感器i12、压力传感器ii13、压力传感器iii20进行通信，采集整个装置运行过程的数据信息，并实时通过控制单元3对泡沫供给单元22、供水单元21、空气压缩机6、调节阀i8、调节阀ii18进行控制调节，使得输出的压缩空气泡沫达到要求的误差范围(例如：气液比在规定的6：1情况下，误差允许范围为正负5％，即气液比为5.7:1-6.3:1均为满足要求)后保持稳定运行，以此实现在不同火灾场景下采用不同的混合室，实现在冗余情况下能够切换到备用混合室，实现在要求低、中，高等不同发泡情况下切换到对应发泡结构的混合室从而快速有效的灭火。

图2是本发明不同灭火场景下的混合室的示意图，其中图2(a)为多火灾场景混合室，图2(b)为多发泡倍数混合室，图2(c)是冗余场景混合室，多火灾场景中在不同中类火灾的情况下能够有对用专门的混合室用于其灭火，达到特定种类的火灾最有效的灭火。多发泡倍数在需求多中发泡倍数的情况下能够实现低，中，高倍数发泡的快速有效选择。冗余场景在需要灭火可靠性较高的情况下，采用多个相同混合室的装置，在其中一个出现问题的时候可以立即切换到冗余的混合室，以实现整个装置的可靠性。

图3是本发明智能快速选择合适混合室的方法框图，其包括：火灾报警输入信号31、人为决策输入信号32、数据处理单元36、管路反馈信号35、管路执行机构信号37。

本发明一种智能适应多火灾场景的压缩空气泡沫灭火装置其智能快速切换合适混合室具体实施包括如下步骤：

步骤1，由外部火灾报警单元1、人为决策单元2及各连接管路将外部信息传入进控制单元3。

步骤2，由步骤1火灾报警单元1得到火灾报警输入信号31(即：厂区a存放的液体物质温度传感器的温度值和厂区b存放的气体物质温度传感器的温度值)将其输入到控制单元中3，人为决策单元2将通过检查员观察火灾的情况下选择对应的火灾信号并输入到控制单元中的人为决策输入信号32中，将管路中的流量，压力阀门开关信号输入到控制单元3的管路反馈信号(35)中，然后再将这些数值信号均传输给数据处理单元36进行计算和处理。

步骤3，数据处理单元36接收到来自火灾报警输入信号31、人为决策输入信号32、管路反馈信号35，通过数据处理单元36对输入信号的处理和计算后，输出管路执行机构信号37。

步骤4，根据管路执行机构信号37根据输出的信号情况对三通阀i5、三通阀ii10、三通阀iii11、三通阀iv16、三通阀v25进行开通和关闭的控制，从而选得最佳混合室。

步骤5，在完成步骤4的情况下，各单元启动，开始在最适合火灾场景的混合室下进行压缩空气泡沫生产及灭火，在该动态过程中，通过管路反馈信号35将管路当中的水，泡沫，空气的流量，压力等反馈到数据处理单元36，再根据数据处理单元36对供水单元21、泡沫供给单元22、空气压缩机6进行调节，最后达到输出泡沫流量和泡沫质量的最佳效果。

本发明一种智能适应多火灾场景的压缩空气泡沫灭火装置的运行过程为，首先通过人为决策单元将火灾温度设定值(其是固体，液体，气体物质超过该温度时即会发生火灾的临界温度)m输入到控制单元中，然后判断是否有检查人员从外部发现有火灾情况从而输入的人为决策信号，当有时，直接将混合室切换为对应火灾场景的混合室，并且不执行火灾报警单元对厂区a、b的温度判断操作。当没有人为决策信号时，同时判断从火灾报警单元输入控制单元的厂区a温度传感器数值am是否大于火灾温度设定值m，厂区b温度传感器数值bm是否大于火灾温度设定值m，根据判断的情况决定a、b，混合室的开通和关断。然后再根据混合室最终的打开情况来决定三通阀的开闭情况，再由控制单元对三通阀下发相关的指令信号。当三通阀动作后即成功切换为对应火灾场景的混合室，然后再通过控制单元启动整个装置运行即：空压机，泡沫供给单元，水供给单元，调节阀，压力传感器，流量传感器等均上电运行开始喷射泡沫，在装置运行过程中，会实时监测管路当中流量，压力数据，根据其数据调节空压机，泡沫供给单元，水供给单元的，调节阀工作，使的压缩空气泡沫达到最佳效果，在运行过程中会实时判断管路中流量，压力数据是否达到最佳效果误差范围，如果没有，会继续进行调节，直到满足要求。最后在整个灭火过程结束后装置停止运行。

具体方法示例1为：当图1中厂区a是放的木材、煤、棉、毛、麻、纸张等火灾固体，厂区b是存放汽油、煤油、柴油、原油，甲醇、等易燃液体物质，混合室i14为固体火灾混合室，混合室ii15为液体火灾混合室时，在有检查人员发现厂区a发生火灾时，可以通过人为决策信号直接输入固体火灾，然后控制单元接收其输入的信息直接选择混合室i14固体混合室打开，混合室ii15液体混合室关闭，(当没有检查人员发现厂区a的火灾时，火灾报警单元将厂区a和厂区b温度传感器监测的数值信号经过火灾报警单元传入控制单元中，控制单元将传入的a，b温度传感器数值与事先设定的数值m判断，a的数值大于m，而b的数值小于m，因此判断出应该将混合室i14固体混合室打开，混合室ii15液体混合室关闭；

然后由控制单元下发管路三通的执行信号，其执行信号执行的情况及方式是，将三通阀ii10由调节阀i8向混合室i14开通，而三通阀ii10由流量计i8向混合室ii15关闭，将三通阀iii11由调节阀ii18向混合室i14开通，而三通阀11由调节阀ii18向混合室ii15关闭，将三通阀iv16由流量计19向厂区a管路开通，而三通阀iv16由流量计iii19向厂区b管路关闭，然后再通过控制单元启动整个装置运行即：空压机，泡沫供给单元，水供给单元，调节阀，压力传感器，流量传感器等均上电运行开始喷射泡沫，在装置运行过程中，会实时监测管路当中流量，压力数据，根据其数据调节空压机，泡沫供给单元，水供给单元的，调节阀工作，使的压缩空气泡沫达到最佳效果，在运行过程中会实时判断管路中流量，压力数据是否达到最佳效果误差范围，如果没有，会继续进行调节，直到满足要求。最后在整个灭火过程结束后装置停止运行。