一种基于物联网的自适应灭火系统

技术领域

本发明涉及消防技术领域，具体为一种基于物联网的自适应灭火系统。

背景技术

近年来，城市中火灾频发，在火灾发生时，如何快速安全逃生对于广大人们来说是性命攸关的问题，目前，虽然在楼宇内安装了监测及应急灭火的装置以便对火灾进行防范，使楼内人员安全逃生，但是大多数楼宇监测及应急灭火装置存在以下缺点：

1、火灾发生时，虽然普通的监测及灭火装置能够发出警报且进行灭火，但是不能对火灾的位置进行准确定位，致使不能针对起火点采取灭火措施，容易导致火势蔓延；

2、火灾发生时，普通的监测及灭火装置以及供电电路容易被大火烧毁，致使逃生标识以及灭火功能失效，从而不能进行灭火以及辅助楼内人员逃生，让楼内人员陷入危险中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网的自适应灭火系统，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：一种基于物联网的自适应灭火系统，包括通过吊杆安装在楼宇逃生通道上的多个应急灭火单元，多个应急灭火单元均包括火灾探测模块、洒水模块、逃生指示模块以及带有无线通信功能的控制模块，每个应急灭火单元内的控制模块各自具有位置坐标，所述火灾探测模块用于探测火灾并确定火灾发生位置，并将探测的火灾信息数据传输至所属同一应急灭火单元内的控制模块，所述控制模块控制洒水模块进行局部水雾喷淋控制火势蔓延，所述控制模块控制逃生指示模块进行指示火灾发生时的逃生方向，所述控制模块自带的无线通信将火灾数据传输到其他应急灭火单元内的控制模块以及外部中央消防控制中心，其他应急灭火单元内的洒水模块启动辅助控制火势蔓延、逃生指示模块启动辅助疏散人群。

优选的，所述外部中央消防控制中心结合服务器内存储的楼宇结构图，制定出逃生通道路线，并通过无线模块反向传输至所有的控制模块内，使楼宇逃生通道内的所有手机均可通过无线模块接收控制模块发送的逃生通道路线图，且结合控制模块的位置坐标数据判断所处楼宇逃生通道的位置。

优选的，所述火灾探测模块包括旋转盘，所述旋转盘通过电机驱动旋转，所述旋转盘的下侧面上固定安装有探测器，所述探测器包括温度传感器与烟雾传感器，所述探测器用于检测楼道所属范围内的温度数据与烟雾浓度数据。

优选的，所述洒水模块包括高压喷头，所述高压喷头通过调角机构调节喷射的方向，所述高压喷头通过水管提供灭火的水源，所述水管上串联有水箱套，所述水箱套将应急灭火单元包覆避免应急灭火单元遇火焚毁。

优选的，所述逃生指示模块包括用于发射箭头标识光束的激光器，所述激光器的下方固定安装有镜片，所述镜片的内部设有用于将箭头标识光束分束的金属膜以及用于调节箭头标识光束投射方向的反射片实现将箭头标识光束分成多个后投射到逃生地面以及通道墙壁上。

优选的，所述应急灭火单元的内部设有备用电源。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过火灾探测模块探测火灾，并将探测的火灾信息数据传输至所属同一应急灭火单元内的控制模块，由于控制模块具有位置坐标，控制模块通过无线通信将火灾数据传输到外部中央消防控制中心时，外部中央消防控制中心可对火灾位置准确定位，根据火灾位置做出最佳灭火方案，在此之前控制模块控制洒水模块进行局部水雾喷淋控制火势蔓延，且通过调角机构可对高压喷头喷射角度进行调节，致使高压喷头能够对火灾位置准确喷射火，有效避免了火势的蔓延；

2、本发明通过水箱套对应急灭火单元进行包覆，使应急灭火单元内的部件免受火灾损坏，且通过高压喷头对火灾进行喷射，使水箱套内部的水流动，致使应急灭火单元内的温度不会上升，且应急灭火单元内增设的备用电源，在发生火灾时，自动切断外部供电线路后由备用电源代替供电，有效的保证了应急灭火单元正常运行，降低了楼内人员的风险；

3、本发明通过外部中央消防控制中心根据控制模块传输的火灾数据做出最佳的逃生路线图传输至楼道内的手机内，楼道人员根据手机内的逃生路线图以及配合逃生指示模块发射的逃生箭头光束进行逃生，提高了逃生概率，且手机可反馈人员位置信息，从而监测追踪逃生人员位置，能更好掌握逃生人员逃生位置和分布，便于救援。

附图说明

图1为本发明的应急灭火单元分布在楼宇逃生通道内的结构示意图；

图2为本发明的水箱套、吊杆与水管处的结构示意图；

图3为本发明的应急灭火单元、旋转盘、探测器与高压喷头处的结构示意图；

图4为本发明的应急灭火单元处的剖视图I；

图5为本发明的应急灭火单元处的剖视图II；

图6为本发明的调角机构、高压喷头、旋转盘与探测器处的剖视图；

图7为本发明的应急灭火单元、水箱套、高压喷头与水管处的剖视图；

图8为本发明的应急灭火单元、水箱套与吊杆处的剖视图；

图9为本发明的图8的A处放大图；

图10为本发明的支撑柱、第一弹簧、滑块、第一导线与第二导线处的剖视图；

图11为本发明的应急灭火单元与楼宇逃生通道处的结构示意图；

图12为本发明的激光器、镜片与箭头标识光束处的示意图I；

图13为本发明的激光器、镜片与箭头标识光束处的示意图II；

图14为本发明的激光器、镜片、金属膜与反射片处的示意简图；

图15为本发明的外部线路、备用电源与应急灭火单元处的电路示意图I；

图16为本发明的外部线路、备用电源与应急灭火单元处的电路示意图II；

图17为本发明的水管、充电机构与备用电源处的示意简图。

图中：1、楼宇逃生通道，2、应急灭火单元，21、火灾探测模块，211、旋转盘，212、电机，213、探测器，22、洒水模块，221、高压喷头，222、水管，223、水箱套，23、逃生指示模块，231、激光器，232、镜片，233、金属膜，234、反射片，24、控制模块，3、调角机构，31、电动推杆，32、万向盘，33、连杆，34、斜面，4、备用电源，5、充电机构，51、转轮，52、切割线圈，53、电刷，54、永磁体，6、支撑柱，7、第一弹簧，8、滑块，9、第一导线，10、第二导线，11、第一活动板，12、第一导体，13、第二弹簧，14、第二活动板，15、第二导体，16、第三弹簧，17、吊杆。

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1-17，本发明提供一种技术方案：一种基于物联网的自适应灭火系统，包括通过吊杆17安装在楼宇逃生通道1上的多个应急灭火单元2，如图2所示，吊杆17的上端开有多个螺栓孔，通过螺栓孔与螺栓的配合，将应急灭火单元2固定安装在楼宇逃生通道1的顶部，多个应急灭火单元2配合实现将楼宇逃生通道1的所有区域覆盖(如图1所示)，多个应急灭火单元2均包括火灾探测模块21、洒水模块22、逃生指示模块23以及带有无线通信功能的控制模块24，每个应急灭火单元2内的控制模块24各自具有位置坐标，所述火灾探测模块21用于探测火灾并确定火灾发生位置，并将探测的火灾信息数据传输至所属同一应急灭火单元2内的控制模块24，所述控制模块24控制洒水模块22进行局部水雾喷淋控制火势蔓延，所述控制模块24控制逃生指示模块23进行指示火灾发生时的逃生方向，所述控制模块24自带的无线通信将火灾数据传输到其他应急灭火单元2内的控制模块24以及外部中央消防控制中心，其他应急灭火单元2内的洒水模块22启动辅助控制火势蔓延、逃生指示模块23启动辅助疏散人群。

为了使楼内人员判断出自己所处位置后快速沿着正确的逃生路线逃生，同时也使救援人员掌握逃生人员逃生位置和分布，便于救援，具体而言，所述外部中央消防控制中心结合服务器内存储的楼宇结构图，制定出逃生通道路线，并通过无线模块反向传输至所有的控制模块24内，由于外部中央消防控制中心距离控制模块24的距离较远，传输数据的方式可采用物联网，外部中央消防控制中心通过物联网将逃生通道路线数据传输至控制模块24的内部，使楼宇逃生通道1内的所有手机均可通过无线模块接收控制模块24发送的逃生通道路线图，由于楼内人员的手机距离控制模块24的距离较近，传输数据的方式可采用蓝牙，且结合控制模块24的位置坐标数据判断所处楼宇逃生通道1的位置。

为了对楼宇逃生通道1内的火灾进行监测，具体而言，所述火灾探测模块21包括旋转盘211，所述旋转盘211通过电机212驱动旋转，如图4-5所示，电机212固定在应急灭火单元2的内部，且电机212的输出轴上套接有齿轮，齿轮与旋转盘211侧壁上的齿牙啮合连接，当电机212启动时，旋转盘211进行转动，所述旋转盘211的下侧面上固定安装有探测器213，探测器213随着旋转盘211一起旋转(考虑到探测器213的接线问题，旋转方式可为循环正反转动，即正转一圈后再反转一圈，以此循环)，如图6所示，探测器213向外倾斜，在旋转过程中，监测的范围区域更广，所述探测器213包括温度传感器与烟雾传感器，所述探测器213用于检测楼道所属范围内的温度数据与烟雾浓度数据。

在发生火灾时，为了达到更好的应急灭火，也同时为了对应急灭火单元2进行保护作用，具体而言，所述洒水模块22包括高压喷头221，所述高压喷头221通过调角机构3调节喷射的方向，调角机构3包括电动推杆31、万向盘32、连杆33以及斜面34，电动推杆31固定在应急灭火单元2的侧壁上，电动推杆31的输出轴下端通过万向球头与万向盘32连接，且连杆33固定连接在万向盘32的下侧面，且连杆33的下端贯穿旋转盘211并与高压喷头221固定连接，斜面34为旋转盘211的上侧面，且探测器213处于斜面34高端的下方，当探测器213探测处火灾时，电动推杆31启动后输出轴带着高压喷头221向下滑动，此时万向盘32的侧面抵在斜面34上，致使万向盘32倾斜，继而使高压喷头221朝着探测器213的方向喷射(如图6所示)，继而使喷射的液体将火灾发生区域覆盖，有效的防止火势蔓延，所述高压喷头221通过水管222提供灭火的水源，所述水管222上串联有水箱套223，所述水箱套223将应急灭火单元2包覆避免应急灭火单元2遇火焚毁，如图7所示，水管222远离高压喷头221的一端与高压泵连接(也可串联在楼宇内的自来水管上，图中未示出)，当水管222向高压喷头221提供水源时，需要先将水箱套223的空腔注满水后，高压喷头221才会喷出水，此时水箱套223由于被水进行填充不会被火灾焚毁，且由于水箱套223内的水具有流动性，因此也对应急灭火单元2进行降温的作用，有效的对应急灭火单元2内的电气元件进行降温作用。

为了使楼内人员快速准确的观察逃生箭头，具体而言，所述逃生指示模块23包括用于发射箭头标识光束的激光器231，激光器231固定安装在应急灭火单元2的内部，激光器231启动时，激光器231竖直向下发射一条箭头标识光束，该箭头标识光束可清晰的投射在逃生通道的地面上，所述激光器231的下方固定安装有镜片232，所述镜片232的内部设有用于将箭头标识光束分束的金属膜233以及用于调节箭头标识光束投射方向的反射片234实现将箭头标识光束分成多个后投射到逃生地面以及通道墙壁上，如图14所示，金属膜233的个数为两个，激光器231向下投射的箭头标识穿过镜片232以及两个金属膜233，此时两个金属膜233将箭头标识分别向两侧分束，并且配合反射片234，实现箭头标识光束投射到通道墙壁上(如图11-13所示)，金属膜233将光束分束的技术为现有公开技术，不是本发明的必要技术特征，故不做赘述，另外，为了使箭头标识光束更加醒目，激光器231发出的箭头标识光束可按一定的频率进行闪烁。

为了避免应急灭火单元2在火灾中电路中断，具体而言，所述应急灭火单元2的内部设有备用电源4，如图4-5所示，当火灾中电路中断时，备用电源4对应急灭火单元2内部的电气元件进行供电，保证电源供应；

应急灭火单元2正常待机(只进行监测火灾过程中)，应急灭火单元2由外部线路进行供电，但在火灾发生时，为了避免应急灭火单元2的外部线路被大火烧断时(如图15、16所示，“WBXL”表示外部线路)，线路搭接造成应急灭火单元2内部的电气元件烧坏，需要将外部线路自动断开并且由备用电源4对应急灭火单元2进行供电运行；

因此该装置可增设能够使外部线路断开备用电源4连接的结构，具体为将水管222引入吊杆17的内部，且吊杆17的内部插接有支撑柱6，支撑柱6的内部设有断开的第一导线9与第二导线10，支撑柱6的一端插接在水管222的内部(如图9所示)，位于水管222内部的支撑柱6上通过第一弹簧7滑动连接有滑块8，滑块8的上方支撑柱6上通过第二弹簧13滑动连接有第一活动板11，且第一活动板11的内侧壁上设有连通第一导线9的第一导体12；滑块8的下方支撑柱6上通过第三弹簧16滑动连接有第二活动板14，且第二活动板14的内侧壁上设有连通第二导线10的第二导体15；

外部线路与备用电源4对应急灭火单元2进行供电切换状态为：

状态一：应急灭火单元2处于待机状态时，水管222内部的水处于静止状态，此时滑块8受到第一弹簧7向上的弹力，滑块8顶着第一活动板11向上滑动(第二弹簧13处于压缩状态)，这样第一导体12将第一导线9连通(如图15所示)，外部线路向应急灭火单元2内部的所有电气元件供电运行，此时第二导线10处于断开状态，备用电源4不工作；

状态二：火灾探测模块21探测火灾发生时，水管222向高压喷头221输送液体，此时滑块8受到水向下的冲力(如图10上的箭头方向)，致使滑块8克服第一弹簧7的弹力向下滑动，滑块8对第一活动板11向上的顶力消除，第二弹簧13弹力作用驱使第一活动板11向下复位滑动，致使第一导体12与第一导线9脱离连接，此时外部线路处于断开状态，在滑动过程中，滑块8顶着第二活动板14向下滑动(第三弹簧16处于压缩状态)，这样第二导体15将第二导线10连通(如图16所示)，备用电源4启动向应急灭火单元2内部的所有电气元件供电运行；

在状态二的基础上，由于备用电源4向应急灭火单元2内部的所有电气元件供电，长时间供电会导致备用电源4电力不足，致使应急灭火单元2停止运行，因此为了解决备用电源4电能不足的问题，本发明中可增设充电机构5(如图17所示)，充电机构5包括转轮51、切割线圈52、电刷53以及永磁体54，转轮51通过水管222内部的水流驱动旋转，致使转轮51驱动切割线圈52在两个不同极的永磁体54之间旋转发电，且通过电刷53将电能传递至备用电源4的内部以便给备用电源4充电，实现了备用电源4一边向应急灭火单元2内部的所有电气元件供电一边补充电能，继而提高了备用电源4的续航能力。

工作原理：

楼宇逃生通道1紧急灭火的步骤为：

S1：火灾探测模块21对楼宇逃生通道1进行实时探测；

S2：火灾探测模块21上的探测器213监测楼宇逃生通道1是否有火灾发生；若否，返回S1；若是，进入S3；

S3：控制模块24接收火灾探测模块21传输的火灾发生信号，控制模块24自带的无线通信将火灾数据传输到其他应急灭火单元2内的控制模块24以及外部中央消防控制中心；

S4：控制模块24根据火灾位置数据，控制洒水模块22启动喷水以控制火势蔓延；

S5：每个应急灭火单元2的控制模块24控制逃生指示模块23启动投射箭头标识光束，以便人群根据箭头标识光束朝着出口方向逃生，S5与S4可同时进行；

楼宇逃生通道1逃生指示的步骤为：

S1：外部中央消防控制中心接收控制模块24的火灾数据；

S2：外部中央消防控制中心确定火灾位置信息后，结合服务器内存储的楼宇结构图，制定出逃生通道路线；

S3：逃生通道路线数据通过物联网反向传输至所有的控制模块24内；

S4：控制模块24通过蓝牙的形式将逃生通道路线数据传输至楼内人员的手机上；

S5：楼道人员根据手机内的逃生路线图以及配合逃生指示模块发射的逃生箭头光束进行逃生；

S6：外部中央消防控制中心根据手机反馈楼内人员位置信息，监测追踪逃生人员位置，能更好掌握逃生人员逃生位置和分布；

S7：外部中央消防控制中心根据逃生人员逃生位置和分布数据增派消防人员进入楼宇救援。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。