基于红外热像技术的自动消防设备开发

引言

经济的发展与人们对物质生活的追求推动了物流行业的飞速发展,与物流行业密切相关的仓库成为了货物流通过程中十分重要的角色,因货存量巨大,其经济价值非常高,往往一个仓库贮藏着流通一大片地区的包裹,因此仓库的安防成为了管理中重要的一环。据报道,每年因发生火灾而导致仓库失守的情况仍然频发,经分析得知,其中原因之一是仓库的应急消防力度欠缺,待火情发生时,抑制火情的措施未能及时到位,包括仓库管理员对火情的治理专业能力比较欠缺。鉴于消防车到位需要时间,现场人员治理火情能力较薄弱的背景,提高仓库安防能力需要大力利用智能设备技术,当火情发生时,智能设备能代替人在第一时间进行抑制火势的工作,包括降温、覆盖可燃物等。本文将研究一种基于红外热像技术的自动消防设备。

1设备构造方案

结合仓库的建设背景,本文所提出的方案是在仓库重地的外围搭建安防的智能设备,在未检测到火情时,该消防设备被安置在指定的车库里,通过车库的保障可以避免该消防设备遭到雨淋日晒。车库由里到外,本文设计了用于消防设备移动的专用导轨,如图1所示,该消防设备的移动采用轮式移动平台,轮式移动平台的上方设有剪叉式液压抬升机构,轮式移动平台的前方设有用于检测障碍物的超声波传感器,剪叉式液压抬升机构的上方设有用于监控现场的摄像头以及消防水枪。据研究,红外热像技术可用于监测火情,红外热像仪具有快速测量物体表面温度的特点,并且效果好,与其他测温方法相比,其优势有:第一,可远距离测量:第二,即使被检测的目标表面温度分布不均匀,该方法也依然适用:第三,该方法还适合应用在有限的区域范围内进行监测,能快速获取到过热区域的位置以及过热点的位置。作为一种光电转换器件,红外热像仪内部的集成电路能将接收到的红外热辐射能量转化为电信号,然后利用AD转换的运算,将该电信号转化成数字信号,相应的数字信号能以图像方式体现,借助显示器即可显示。李云红等学者的研究表明,通过对获取的红外图像进行运算可以从该图像读出被测物体表面上的每一个点的辐射温度值。综合前段所述,本文提出了相应的方法,就是在仓库重地外围居高设置多个红外热像仪,实时监测仓库是否发生火情。

当红外热像仪检测到火情发生时,设置于专用库房的消防设备马上启动工作。该消防设备由PC电脑控制,红外热像仪的图像数据在该PC电脑上运算,实时计算着仓库上方的辐射温度,温度出现异常增大时,PC电脑将认定有火情发生,控制电动闸门打开,消防设备沿导轨自动驶出,到达导轨的指定位置后,PC电脑控制剪叉式液压抬升机构把消防水枪升到最高点,并打开电动阀,高压力的自来水朝向发生火情的库房的上方射出,从而降低火场的温度,抑制火灾的蔓延。火势的情况变化可通过剪叉式液压抬升机构上方的摄像头进行查看。轮式移动平台移动时,前方的超声波传感器会实时检测轨道上是否出现障碍物,如果有障碍物,轮式移动平台会暂停,避免撞击损坏整套消防设备,同时发出警报声,提醒工作人员前来清障:如果轨道上没有障碍物,该平台将移动到指定位置,使得消防水枪能正常作用于划定的仓库范围。

2剪叉式结构分析

剪叉式液压抬升机构主要用来承载消防水枪,如图2所示,该抬升机构主要受竖直向下的推力,当消防设备工作时,水枪会射出自来水,从而加大向下的推力,因此选择剪叉式液压抬升机构应以最大流量状态下消防水枪对抬升机构的合力为其可允许的承载力。为保证该剪叉式液压抬升机构能长期正常运行,其最大承载力应为最大流量状态下消防水枪对抬升机构的合力的1.3倍以上。该剪叉式机构的可活动夹角范围接近0o~90o,然而为保证该剪叉式液压抬升机构的稳定性,剪叉臂与水平的最大允许角度为45o,因此剪叉臂的层数就决定了抬升的最大高度,例如每一层上升的最大高度为1m,消防水枪需要上升的高度为4m,那么剪叉臂至少需要4层。如图2所示,类似于AD、BC这样的剪叉臂一共有四组,其长度均相等,臂AD与BC通过点1较接,臂CF与DE通过点2较接,臂EH与FG通过点3较接,臂H1与GJ通过点4较接,并且较接点1能在相应的滑槽中水平移动,在液压缸的作用下能改变剪叉臂与水平线之间的夹角,从而产生抬升运动。

3结语

本文针对仓库失火时人工扑救不够及时的问题,利用红外热像技术与机电控制技术设计了自动消防设备,利用红外热像仪检测火情,设计自动控制系统驱动消防设备升高对火灾现场进行射水降温,从而能够及时抑制火情,保障人员安全,减少火灾经济损失。