智能消防车的发展研究现状

发表时间:2020/10/20   来源:《中国电气工程学报》2020年6期   作者:柳增祥
[导读] 近年来,随着经济和科技的快速发展,各种大型石油化工企业密集,隧道、
        柳增祥
        江苏省镇江市消防救援支队 江苏省镇江市212000
        摘要:近年来,随着经济和科技的快速发展,各种大型石油化工企业密集,隧道、地铁公共交通设施等不断增多,油品燃气、毒气泄漏爆炸事故时有发生。智能消防车进入易燃易爆、有毒、缺氧、浓烟等危险灾害事故现场进行救援灭火,有效地解决了消防人员面临的人身安全问题,并能对火灾情况进行科学判断,高效灭火。
        关键词:智能消防车;发展;现状
        引言
        随着经济社会发展,消防人员面临的灭火救援情况愈加复杂,传统消防车在面对复杂地形以及危险情况时,不能进入事故现场自主进行有效地灭火救援,特别是化学爆炸和有毒物质燃烧,对消防指战员的生命安全构成极大威胁,因此消防车就成为尤为重要的救灾工具。但是,普通消防车由于使用橡胶轮胎不易驶进高温环境,汽车发动机在高温缺氧的火场难以正常运转,这就导致消防车在复杂条件下十分受限。只有消防车克服橡胶轮胎、内燃发动机的缺点,采用履带式底盘、电动机和智能控制的新组合,才能在复杂的灭火救援场景中发挥更大作用。
        1智能消防车发展研究现状
        1.1国内发展历史
        我国自上世纪90年代开始着手研制智能消防车,该研制课题被列入863高科技计划研究发展项目,并由多方单位共同开展研发工作。目前已有30多家高校和科研机构从事智能灭火消防车的技术研发,尤其是近几年,智能消防车的研制得到了国家有关部门的大力支持。1995年,由上海市科学技术委员会批准公安部上海消防科学研究所研制的我国第一台消防智能车,即自行式消防炮诞生,标志着我国对于智能消防车的研制进入了战略发展阶段,填补了我国在智能消防车领域的空白。
        1.2国内市场上具有代表性的产品
        (1)上海强师消防装备有限公司生产的JMX-LT50型灭火消防车。主要由底盘、遥控装置、环境检测系统、水喷雾供给系统和电液控制系统组成。
        (2)上海消防研究所研制的JZX-GL/A消防侦察机器人。作为我国首台防爆消防侦察机器人,该机器人具有体积小、重量轻、速度快的特点。
        (3)沈阳市消防支队、天津鼎力机电有限公司和大连连美消防设备有限公司联合研制的智能遥控消防车。该车利用东风8t载重汽车底盘,配备大功率远射程水炮和无线传输摄像系统,操作人员通过控制器控制车辆在500m的距离之内运动。
        (4)山东国泰科技有限公司研发的RXD-M40D-GT02消防灭火车。适用于消防人员无法靠近的危险场所,进行火场环境侦查与检测。
        (5)由山东省消防总队潍坊支队、山东安华智能股份有限公司及山东大学合作研发的“智能空间”消防机器人。该机器人可以在连续高温下作业,具有防水、防爆等功能。
        (6)由上海海伦哲国际消防装备公司生产的消防车。该消防车具有灭火、排烟、降温、除尘、抢险救援、侦察检测、图像采集等功能。
        (7)中信重工开诚智能装备有限公司研制的防爆消防灭火侦察机器人,该机器人具有自主避障、现场救援等功能。
        我国研制的智能消防车可在大型复杂火灾中提高消防救援队伍的作战效能。它的投入使用,将有效地避免参战消防指战员的伤亡,是传统消防车的一次重大技术革新。
        1.3国内技术发展情况
        我国研发的第一代多功能智能消防车已通过验收并顺利进入产业化阶段,第一代智能消防车拥有完整的消防智能控制系统,该系统由车体、控制系统和供电系统组成,动力来自外部供电系统,在高压喷水的基础上配置了冷凝剂,可完成车体控制、灾情侦察、灭火、冷却、稀释、排烟等工作。我国研制的智能消防车可分为消防灭火和消防侦察两种。这两种都采用履带式的行驶机构,可上下楼梯、爬坡和原地转弯;通过配备热像仪、摄像头、测温仪等传感器设备,消防车可进入灾害现场进行环境数据、语音信号、图像信号的采集,并将采集的信号实时处理后通过无线传输的方式送到指挥部,为救援决策提供依据。
        2智能消防车具体工作方式
        2.1磷酸铁锂电池驱动
        使用传统内燃发动机的消防车,由于燃油箱内存储汽油或柴油,在靠近燃烧物时容易引燃消防车造成装备损毁,甚至引发爆炸。同时,内燃机的运行需要大量新鲜空气,而火灾现场由于缺氧,往往会导致内燃机停车。

根据国内电池龙头企业提供的数据,其磷酸铁锂电池的能量密度已达到180Wh/kg,能够在350℃高温条件下稳定运行,消防车搭载磷酸铁锂电池模组作为动力,具有能量密度大、高温性能好、安全性能高、使用寿命长等优势,可以在无氧环境中连续运转,且有效规避燃烧爆炸风险。
        2.2WIFI摄像头的远程传输
        AP近程控制:AP无需WiFi,消防车自己发出信号手机连上就可监控,AP监控距离室内5m~10m,室外10m~30m。
        P2P远程监控:P2P监控不限距离,AP连通后,远程监控只需两步,远程监控不限距离,有网通全球。
        采用2.4G无线传输技术,无线信号强度更高,无线传输距离更远,架设灵活,不受地域限制。此外,在无线wifi条件下利用自己制作的APP进行远程控制摄像头可实现上下左右360度旋转,拍摄无死角,且具有红外线夜间拍摄的功能。通过无线网连接,不管距离多远,可远程传输画面,实时监测,采集信息,信息采集量大,准确率高。
        2.3火焰探头传感器模块
        可以检测火焰或者波长在760nm~1100nm范围内的光源,对火焰光谱特别灵敏,由各种燃烧生成物、中间物、高温气体、碳氢物质以及无机物质为主体的高温固体微粒构成的。火焰的热辐射具有离散光谱的气体辐射和连续光谱的固体辐射。不同燃烧物的火焰辐射强度、波长分布有所差异,但总体来说,其对应火焰温度的近红外波长域及紫外光域具有很大的辐射强度,根据这种特性可制成火焰传感器.可以实现自动寻火的功能,在无法进入消防员的事故现场时,可以采用该智能消防车上的火焰探头进行火焰的寻找,能更快地进行灭火。
        2.4供水系统
        采用电力驱动水泵进行消防供水,用直流供电,有自吸功能,在抽水前不用加引水。可以用开关直流稳压电源进行变压,也可以接车载电瓶,使用相当方便。对水泵来说,直流电是安全电压,相对于交流电水泵来说,使用上更安全。抽水泵有一个重要的功能:“自吸”,是指在每次抽水前,在不另外加引水的情况下,抽水泵就能自动将水吸上来,特别是一些有腐蚀性或者不方便手工加引水的情况下,自吸功能非常方便,可进行强有力的灭火,对事故现场很有效的进行救灾。
        3我国智能消防车发展趋势
        3.1自主智能化
        随着智能控制技术的迅速发展,在今后的发展中自主决策、自主行动、自我保护将成为高级智能化消防车的发展趋势。
        3.2功能集成化
        智能消防车作为救援灭火的有效工具,应集侦察、破拆、搬运、灭火、冷却等多功能于一身。消防车的技术集成度高,涵盖了机器人控制器、传感器、移动技术、远程通信等部件和领域在内的多项核心技术,一旦取得进步,必将对我国智能消防车产业起到巨大的提升作用。
        3.3传感技术融合化
        消防车既要对外部环境进行监测,又要对内部方位信息进行判断。通过综合多个传感器的感知数据,产生更可靠、准确、全面的信息,经过融合的多传感器系统能够更加完善、精确地反映检测对象的特性,消除信息的不确定性,提高信息的可靠性。
        3.4高效节能化
        优良的消防器材的开发往往对产品的高效、节能、环保等性能指标提出较高要求,智能消防车也会朝着灵活轻便、高效节能的方向发展。
        结语
        智能消防车是一个综合性交叉学科研究项目,主要涉及材料、机械、控制、环境科学和安全工程等多个学科。近年来,中国智能消防车的研制工作得到了政府有关部门的支持,已有越来越多的消防指战员认识到其重要性,市场需求正在逐步形成。随着科学技术的不断发展,我国目前的智能消防车技术水平也有了很大的提高,但是我们应在结合现有工业和技术基础,充分利用有关研究所、学校、企业及使用部门技术力量的同时,加强国际技术交流与商务合作,尽可能多采用成熟技术,注意配套技术(如运载底盘、监控等),确保使用智能消防车的可靠性与实用性。
        参考文献
        [1]王文斌.机械工程手册[M].北京:北京工业出版社,2004.
        [2]侯亮,唐任仲,徐燕申.产品模块化设计理论、技术与应用研究进展[J].机械工程学报,2004,40(1):56-60.
        [3]谢自美.电子电路设计、实验、测试[M].第2版.武汉:华中科技大学出版社,2006.
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