本發(fā)明涉及石油化工企業(yè)的安全消防領(lǐng)域，具體涉及一種石油化工企業(yè)的超視距智能火災(zāi)撲救系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，對于石油化工類產(chǎn)品需求正在穩(wěn)定、持續(xù)增長，國內(nèi)以PX項目為代表的石油化工企業(yè)發(fā)展迅速。但是由于配套的消防安全技術(shù)的相對落后，該類企業(yè)對于火災(zāi)、爆炸等突發(fā)緊急事件的應(yīng)對措施并不完善。當(dāng)石油化工企業(yè)遇到易燃、易爆及有毒化學(xué)物質(zhì)泄漏、燃燒、爆炸，管道受熱變形坍塌等險情時，消防人員和現(xiàn)場工程師將直接面對高溫、濃煙、有毒等危害環(huán)境，人員傷亡風(fēng)險極大。而且在石油化工企業(yè)發(fā)生該類險情時，往往高危區(qū)域覆蓋范圍廣、燃燒爆炸威力巨大，消防人員和工程師很難及時撤離至安全距離，因此，以PX項目為代表的石油化工企業(yè)對于消防安全技術(shù)的配套設(shè)備有著迫切的需求。

從石油化工企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)特點考慮，該類企業(yè)生產(chǎn)的原料和中間體具有易燃易爆、劇毒、腐蝕性等特性，且生產(chǎn)工藝復(fù)雜，大多需要高溫、高壓、低壓、高速、深冷凍等各種嚴(yán)苛條件，有些反應(yīng)劇烈，極易失控，原料和產(chǎn)品存儲也有非常嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。因此在險情出現(xiàn)時，必須要通過專業(yè)的工程師對現(xiàn)場情況進(jìn)行判斷，選擇正確的火災(zāi)撲滅方式，不然就有可能導(dǎo)致更加嚴(yán)重的火災(zāi)事故，例如乙烯、丙烯、乙醚、液化石油氣等裝置的火情，不能用水和泡沫撲救，只能用干粉、二氧化碳等滅火劑進(jìn)行隔氧處理。

目前石油化工企業(yè)的火災(zāi)撲救主要依靠消防員與專業(yè)工程師，采用“以大對大，以快制快”的策略。先通過前沿觀察小組，采用各種儀器對現(xiàn)場進(jìn)行觀察采樣，之后迅速制定對策，調(diào)集消防設(shè)備、人員集中滅火。該策略在應(yīng)付火勢緩和、火源情況明確的火災(zāi)中，非常實用；但是在應(yīng)對火勢迅猛、火源情況不明的火災(zāi)撲救中，則存在極大的人員傷亡風(fēng)險，其中最著名的案例就是2015年發(fā)生在天津港的爆炸事件，該事件直接導(dǎo)致天津港消防中隊的重大人員傷亡。因此，對于該類火災(zāi)，無人操作、穩(wěn)定可靠的超視距智能火災(zāi)撲救系統(tǒng)具有非常大的優(yōu)勢。

目前國內(nèi)外工業(yè)消防機(jī)器人的致命缺點是：遙控距離短，僅為100米左右；噸位小，儲水、噴射功率小，滅火效率低；功能單一，實際操作性差。正因為上述缺陷，導(dǎo)致了工業(yè)消防機(jī)器人的市場普及率不高，在消防滅火過程中，不能起到良好的滅火效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種石油化工企業(yè)的超視距智能火災(zāi)撲救系統(tǒng)，通過超視距的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，可以極大的降低人員傷亡，并可以更加準(zhǔn)確的制定滅火措施。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種石油化工企業(yè)的超視距智能火災(zāi)撲救系統(tǒng)，包括天然水源、輸水系統(tǒng)、智能火災(zāi)撲救平臺、火災(zāi)遠(yuǎn)場指揮中心；

所述智能火災(zāi)撲救平臺用于火災(zāi)撲救作業(yè)，其包括底盤單元，以及底盤單元上搭載的火源感測設(shè)備、消防設(shè)備、無線通訊設(shè)備、智能控制單元；其中，所述底盤單元為一個能夠移動行走的底盤，所述火源感測設(shè)備用于感測火源信息，并與智能控制單元連接，將火源信息傳輸至智能控制單元；所述智能控制單元分別連接消防設(shè)備和底盤單元，并控制消防設(shè)備和底盤單元工作；所述無線通訊設(shè)備與智能控制單元連接，用于將火源信息和消防設(shè)備信息傳送至火災(zāi)遠(yuǎn)場指揮中心；

所述輸水系統(tǒng)用于將天然水源的水輸送至智能火災(zāi)撲救平臺，其包括輸水管道，所述輸水管道一端設(shè)置汲水設(shè)備，另一端連接智能火災(zāi)撲救平臺的消防設(shè)備，所述汲水設(shè)備設(shè)置在天然水源處；

所述火災(zāi)遠(yuǎn)場指揮中心用于獲取智能火災(zāi)撲救平臺得到的火源信息，并對智能火災(zāi)撲救平臺進(jìn)行指揮，其包括主控設(shè)備，以及與主控設(shè)備連接的無線傳輸設(shè)備；所述無線傳輸設(shè)備用以接收智能火災(zāi)撲救平臺的無線通訊設(shè)備發(fā)送的火源信息和消防設(shè)備信息，并傳輸給主控設(shè)備；主控設(shè)備根據(jù)接收到的火源信息和消防設(shè)備信息制定滅火措施，并將控制指令通過無線傳輸設(shè)備發(fā)送給智能火災(zāi)撲救平臺。

所述智能控制單元集成有數(shù)據(jù)采集模塊、火源定位模塊、底盤控制模塊、消防系統(tǒng)控制模塊、遠(yuǎn)場數(shù)據(jù)通訊模塊、遠(yuǎn)場控制模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊用于從火源感測設(shè)備感測的火源信息中采集火源參數(shù)和火場圖像的信息；所述火源定位模塊用于測算火源與火災(zāi)撲救系統(tǒng)之間的距離；所述底盤控制模塊用于調(diào)整智能火災(zāi)撲救平臺的朝向和進(jìn)退；所述消防系統(tǒng)控制模塊用于控制消防設(shè)備進(jìn)行工作；所述遠(yuǎn)場數(shù)據(jù)通訊模塊與無線通訊設(shè)備連接，用于回傳火源信息和消防設(shè)備信息，并通過無線通訊設(shè)備傳送至火災(zāi)遠(yuǎn)場指揮中心；所述遠(yuǎn)場控制模塊接收線通訊設(shè)備傳送來的火災(zāi)遠(yuǎn)場指揮中心的控制指令，并將控制指令傳送至消防設(shè)備和底盤單元。

所述汲水設(shè)備為提升泵；所述提升泵為多個，每個提升與天然水源之間均設(shè)置有一個過濾器，多個過濾器通過集流閥集流，連接輸水管道，所述輸水管道上沿水流方向依次設(shè)置有至少一組可調(diào)節(jié)流閥、流量計、加壓模塊、壓力表，所述輸水管道的尾部通過分流閥分離為至少兩股分流，最后與水箱連接；水箱設(shè)置于智能火災(zāi)撲救平臺；其中，相鄰的加壓模塊之間的距離為5公里。

所述消防設(shè)備包括高壓射流水炮、排煙風(fēng)機(jī)、滅火劑存儲罐、水箱。

所述火災(zāi)遠(yuǎn)場指揮中心設(shè)置在工程機(jī)械運(yùn)輸車內(nèi)，通過UPS不間斷電源進(jìn)行供電。

所述無線通訊設(shè)備為基于DSP技術(shù)的無線數(shù)傳電臺。

所述火源感測系統(tǒng)由紅外熱成像儀和可見光攝像頭組成；或者至少包括紅外熱成像儀和可見光攝像頭，以及能見度傳感器、GPS定位接收器、化學(xué)物質(zhì)泄漏探測傳感器中的一種或多種。

所述紅外熱成像儀設(shè)置在云臺上，所述云臺連接智能控制單元，智能控制單元控制云臺轉(zhuǎn)動，并帶動紅外熱成像儀轉(zhuǎn)動巡檢火源。

所述主控設(shè)備為便攜式工控機(jī)。

所述無線傳輸設(shè)備包括無線視頻傳輸設(shè)備、以太網(wǎng)高速數(shù)據(jù)無線傳輸設(shè)備、串口低速數(shù)據(jù)無線傳輸設(shè)備；所述無線視頻傳輸設(shè)備通過信號線將視頻數(shù)據(jù)傳輸給主控設(shè)備，所述以太網(wǎng)高速數(shù)據(jù)無線傳輸設(shè)備通過信號線將高速數(shù)據(jù)回傳給主控設(shè)備，所述串口低速數(shù)據(jù)無線傳輸設(shè)備通過信號線將低速數(shù)據(jù)回傳給主控設(shè)備。

本發(fā)明的有益效果是：

1、水源供給方面：

目前石油化工企業(yè)的消防供水系統(tǒng)均由企業(yè)自主設(shè)計搭建，管路走向較為復(fù)雜，與高?；す艿烙薪诲e并行的情況。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)爆炸事故時，這些消防供水管路難免遭到不同程度破壞，可能出現(xiàn)供水不足、管道破裂甚至阻塞的情況，極大的增加了火災(zāi)撲救難度。消防車所攜帶的應(yīng)急水箱容量較小，無法長時間大流量持續(xù)供水。

本發(fā)明采用長距離高壓輸水方案，輸水系統(tǒng)獨立于廠區(qū)的供水管道體系，可以確保在出現(xiàn)險情時依然水量充足，即便該管道遭到破壞，由于管路簡單，搶修也十分方便。

2、現(xiàn)場指揮方面：

目前在石油化工企業(yè)的火災(zāi)撲救過程中，消防員與工程師必須在火源現(xiàn)場進(jìn)行應(yīng)急措施制定和火災(zāi)撲救作業(yè)；另外，目前工業(yè)滅火機(jī)器人的遙控方式采用的是RFID射頻技術(shù)，只傳輸簡單的開關(guān)信號控制指令。由于射頻遙控有效距離最遠(yuǎn)僅100米左右，在石油化工企業(yè)特別是PX項目的火災(zāi)中，該遙控距離仍處在高危區(qū)域內(nèi)，起不到保護(hù)消防員和工程師的作用。

火災(zāi)遠(yuǎn)場指揮中心與智能火災(zāi)撲救平臺的通訊采用的是基于DSP技術(shù)的無線數(shù)傳電臺，其通訊距離可達(dá)5公里以上。通過無線數(shù)傳電臺將火場實時圖像、數(shù)據(jù)回傳給指揮中心，工程師和消防員就可以在安全的距離上遠(yuǎn)程執(zhí)行火災(zāi)撲救任務(wù)，極大的避免了人員傷亡。

3、火災(zāi)撲救執(zhí)行方面：

目前在石油化工企業(yè)的火災(zāi)撲滅過程中，主要依靠消防員和消防車進(jìn)行現(xiàn)場作業(yè)；即便采用工業(yè)滅火機(jī)器人，依然需要消防員在現(xiàn)場對火源進(jìn)行人眼識別后再進(jìn)行遙控。

智能火災(zāi)撲救平臺的火源感測系統(tǒng)采用機(jī)器視覺系統(tǒng)技術(shù)，通過高分辨率的紅外熱成像儀和可見光攝像頭來感測火源情況，消防員和工程師不需要去火源現(xiàn)場就可以很準(zhǔn)確的觀察火情。該平臺的消防設(shè)備控制系統(tǒng)可以智能自主進(jìn)行火災(zāi)撲救，也可以接受指揮中心的全權(quán)控制，執(zhí)行各種具體操作。如果火情復(fù)雜，仍然需要消防員和工程師到場，智能火災(zāi)撲救平臺還可以充當(dāng)一個安全可靠的防火工事。

附圖說明

圖1為超視距智能火災(zāi)撲救系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為長距離輸水系統(tǒng)管路圖；

圖3為火災(zāi)遠(yuǎn)場指揮中心系統(tǒng)框圖；

圖4為智能火災(zāi)撲救平臺控制框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，本發(fā)明的石油化工企業(yè)的超視距智能火災(zāi)撲救系統(tǒng)包括天然水源、輸水系統(tǒng)、智能火災(zāi)撲救平臺、火災(zāi)遠(yuǎn)場指揮中心；

所述智能火災(zāi)撲救平臺用于火災(zāi)撲救作業(yè)，其包括底盤單元，以及底盤單元上搭載的火源感測設(shè)備、消防設(shè)備、無線通訊設(shè)備、智能控制單元；其中，所述底盤單元為一個能夠移動行走的底盤，所述火源感測設(shè)備用于感測火源信息，并與智能控制單元連接，將火源信息傳輸至智能控制單元；所述智能控制單元分別連接消防設(shè)備和底盤單元，并控制消防設(shè)備和作底盤單元工作；所述無線通訊設(shè)備與智能控制單元連接，用于將火源信息和消防設(shè)備信息傳送至火災(zāi)遠(yuǎn)場指揮中心；

所述輸水系統(tǒng)用于將天然水源的水輸送至智能火災(zāi)撲救平臺，其包括輸水管道，所述輸水管道一端設(shè)置汲水設(shè)備，另一端連接智能火災(zāi)撲救平臺的消防設(shè)備，所述汲水設(shè)備設(shè)置在天然水源處；

所述火災(zāi)遠(yuǎn)場指揮中心用于獲取智能火災(zāi)撲救平臺得到的火源信息，并對智能火災(zāi)撲救平臺進(jìn)行指揮，其包括主控設(shè)備，以及與主控設(shè)備連接的無線傳輸設(shè)備；所述無線傳輸設(shè)備用以接收智能火災(zāi)撲救平臺的無線通訊設(shè)備發(fā)送的火源信息和消防設(shè)備信息，并傳輸給主控設(shè)備；主控設(shè)備根據(jù)接收到的火源信息和消防設(shè)備信息制定滅火措施，并將控制指令通過無線傳輸設(shè)備發(fā)送給智能火災(zāi)撲救平臺。

根據(jù)石油化工企業(yè)選址標(biāo)準(zhǔn)，在廠房及化工設(shè)施所在地10公里范圍內(nèi)必須有天然水源。在滅火過程中必須有穩(wěn)定持續(xù)的大流量供水，本發(fā)明的水源供給采用長距離抽取天然水源的方法。該輸水系統(tǒng)通過多個漂浮提升泵同時汲水，通過集流閥匯聚至中繼加壓模塊，然后通過分流閥連接消防水喉，傳輸至智能火災(zāi)撲救平臺。中繼加壓模塊采用大功率柴油機(jī)驅(qū)動抽水泵。若以10公里的輸送距離為標(biāo)準(zhǔn)，在輸送管道中，每隔5公里的位置安置一個中繼加壓模塊。

火災(zāi)遠(yuǎn)場指揮中心設(shè)置在工程機(jī)械運(yùn)輸車內(nèi)，該運(yùn)輸車負(fù)責(zé)將1～3輛智能火災(zāi)撲救平臺運(yùn)輸至火場。到達(dá)火場后，該車卸下所有智能火災(zāi)撲救平臺，連接好各平臺的滅火劑管路(包括供水管、化學(xué)試劑貯存瓶)，并迅速撤離至500～2000米外的安全距離；在撤離的同時，車內(nèi)的指揮中心啟動人工遠(yuǎn)程操作模式或向各撲救平臺下達(dá)智能自主作業(yè)指令。

火災(zāi)遠(yuǎn)場指揮中心根據(jù)所控制的智能火災(zāi)撲救平臺數(shù)量，以相應(yīng)數(shù)量的便攜式工控機(jī)為主控端。每套工控機(jī)系統(tǒng)均搭載無線視頻傳輸設(shè)備、以太網(wǎng)高速數(shù)據(jù)無線傳輸設(shè)備、串口低速數(shù)據(jù)無線傳輸設(shè)備，用以與各火災(zāi)撲救平臺進(jìn)行無線實時交互。指揮人員可以在遠(yuǎn)場指揮中心對各撲救平臺傳回的實時圖像和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并及時制定撲救應(yīng)對措施。

智能火災(zāi)撲救平臺以機(jī)器視覺作為火源感測的主要手段，通過數(shù)字圖象識別及處理技術(shù)搜索并鎖定火源，并根據(jù)火源特征智能選擇滅火措施。平臺采用工程機(jī)械底盤，載重可達(dá)8噸。平臺搭載的關(guān)鍵滅火設(shè)備是高壓射流水炮，通過高壓射流的方式對最遠(yuǎn)170米距離外的火源進(jìn)行滅火。該智能撲救平臺還可以根據(jù)火場的特殊需求，配備大功率軸流排煙風(fēng)機(jī)，裝載1～2噸沙土、500公斤左右的各型化學(xué)中和劑貯存瓶。

智能控制單元集成有數(shù)據(jù)采集模塊、火源定位模塊、底盤控制模塊、消防系統(tǒng)控制模塊、遠(yuǎn)場數(shù)據(jù)通訊模塊、遠(yuǎn)場控制模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊用于從火源感測設(shè)備感測的火源信息中采集火源參數(shù)和火場圖像的信息；所述火源定位模塊用于測算火源與火災(zāi)撲救系統(tǒng)之間的距離；所述底盤控制模塊用于調(diào)整智能火災(zāi)撲救平臺的朝向和進(jìn)退；所述消防系統(tǒng)控制模塊用于控制消防設(shè)備進(jìn)行工作；所述遠(yuǎn)場數(shù)據(jù)通訊模塊與無線通訊設(shè)備連接，用于回傳火源信息和消防設(shè)備信息，并通過無線通訊設(shè)備傳送至火災(zāi)遠(yuǎn)場指揮中心；所述遠(yuǎn)場控制模塊接收線通訊設(shè)備傳送來的火災(zāi)遠(yuǎn)場指揮中心的控制指令，并將控制指令傳送至消防設(shè)備和底盤單元。

紅外熱像儀安裝在美國的FLIR自穩(wěn)云臺上，智能控制單元的自動跟蹤控制模塊控制云臺帶動紅外熱像儀系統(tǒng)自動巡檢，通過圖像處理機(jī)器視覺的輪廓法模式識別或者RGB方法檢測火源，鎖定火源位置，在大火濃煙情況下，通過能見度傳感器以及GPS定位器的輔助定位作用，配合圖像處理，識別火源，鎖定火源，自動或手動控制水炮噴水滅火；同時通過可見光攝像機(jī)與紅外熱像儀的配合使用，區(qū)別明火與陰燃；將采集的火焰圖像、視頻、火焰成份等信息通過無線數(shù)傳電臺發(fā)送至遠(yuǎn)程指揮中心，相應(yīng)的指揮人員就可以在1.5公里以外根據(jù)傳回的圖像視頻以及各種參數(shù)信息進(jìn)行遠(yuǎn)程指揮滅火操作，控制水炮的的水平角度以及俯仰角度，控制底盤單元的朝向以及前進(jìn)后退，同時根據(jù)水流落水點與火焰位置通過負(fù)反饋控制使水炮射流落水點精確在滅火范圍之內(nèi)。

圖2為長距離輸水系統(tǒng)的管路圖，如圖所示，分布在天然水源水面上的提升泵將水通過集流閥匯聚至加壓模塊1；加壓模塊1和加壓模塊2均為大功率康明斯柴油機(jī)驅(qū)動的加壓水泵，驅(qū)動功率為800千瓦；經(jīng)過加壓模塊1和加壓模塊2的中繼加壓，供水通過分流閥連接消防水喉，傳輸至智能火災(zāi)撲救平臺內(nèi)置的水箱。

圖3為火災(zāi)遠(yuǎn)場指揮中心控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，火災(zāi)遠(yuǎn)場指揮中心依靠UPS不間斷電源進(jìn)行供電，主控端為便攜式工控機(jī)系統(tǒng)，裝備無線視頻傳輸設(shè)備、以太網(wǎng)高速數(shù)據(jù)無線傳輸設(shè)備、串口低速設(shè)局無線傳輸設(shè)備，并通過各型無線數(shù)傳電臺與智能火災(zāi)撲救平臺進(jìn)行交互。

圖4為智能火災(zāi)撲救平臺控制系統(tǒng)框圖，包括底盤單元，以及底盤單元上搭載的火源感測設(shè)備、消防設(shè)備、無線數(shù)傳電臺、智能控制單元?；馂?zāi)撲救平臺采用液壓馬達(dá)作為運(yùn)行動力，液壓馬達(dá)由80千瓦康明斯柴油機(jī)泵提供液壓力，大功率消防設(shè)備采用蓄電池供電，蓄電池系統(tǒng)采用144V高壓鋰電池系統(tǒng)，底盤液壓系統(tǒng)通過CAN總線與智能控制單元進(jìn)行通訊。

火源感測設(shè)備常配設(shè)備包括可測溫、測距型紅外熱像儀，可見光監(jiān)控攝像機(jī)；選配設(shè)備包括：能見度傳感器、GPS定位接收器；選配專業(yè)探測器包括各型化學(xué)物質(zhì)泄漏探測傳感器?；鹪锤袦y設(shè)備采集的火源信息，依次通過智能控制單元、無線數(shù)傳電臺，傳輸至火災(zāi)遠(yuǎn)場指揮中心。通過無線數(shù)傳電臺將火場實時圖像、數(shù)據(jù)回傳給指揮中心，工程師和消防員就可以在安全的距離上遠(yuǎn)程執(zhí)行火災(zāi)撲救任務(wù)，極大的避免了人員傷亡。

智能火災(zāi)撲救平臺核心控制目標(biāo)及主要功能如下：

1、通過遠(yuǎn)程操控或無人駕駛的方式行動至消防員無法靠近的火源近場；

2、通過機(jī)器視覺系統(tǒng)探測感知火場狀況，并通過遠(yuǎn)程操控或自動判別的方式對火場狀態(tài)采取應(yīng)對措施；

3、在智能模式下，可以智能自主選擇滅火手段，在現(xiàn)場能見度極低情況下，依然能夠正確找到火源并進(jìn)行滅火。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。