一种容量感知智能型灭火器和容量感知方法与流程

2021-01-20 12:01:02|

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本发明涉及消防灭火装置技术领域，尤其涉及一种容量感知智能型灭火器和容量感知方法。

背景技术：

目前市面上产品为离线类灭火设备，无法感知灭火设备本身的运行状态信息，必须通过钢瓶拆卸称重才能计算出灭火设备的剩余容量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种容量感知智能型灭火器和容量感知方法，主要解决上述现有技术存在的问题，可以在线计算出灭火设备的剩余容量。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是提供一种容量感知智能型灭火器，包括用于填充灭火材料的钢瓶，所述钢瓶上设置有用于输出灭火材料的气阀，其特征在于，所述钢瓶内具有探测钢瓶内温度的温度传感器、探测钢瓶内气压的气压传感器、探测钢瓶内灭火材料液位的液位传感器；所述气压传感器、所述温度传感器和所述液位传感器的探测信号输出端连接智能芯片。

进一步地，所述智能芯片通过通讯模块连接控制中心。

进一步地，所述智能芯片利用所述气压传感器、所述温度传感器和所述液位传感器感测到的信号，计算出灭火材料的量值，并通过所述通讯模块输送到所述控制中心。

进一步地，所述智能芯片将所述气压传感器、所述温度传感器和所述液位传感器感测到的信号，通过所述通讯模块输送到所述控制中心；所述控制中心计算出灭火材料的量值。

进一步地，其特征在于，其特征在于，所述灭火材料是二氧化碳。

本发明还包含一种利用容量感知智能型灭火器进行容量感知方法，其特征在于，包含步骤：

s101、从所述气压传感器得到所述钢瓶内二氧化碳的当前压力y1，从所述温度传感器得到所述钢瓶内二氧化碳的当前温度x1；

s102、根据二氧化碳的压力与温度的变化曲线，得到在所述当前压力y1和所述当前温度x1下的二氧化碳的状态；

如果x1小于0℃，则为其他状态；

如果x1在0℃至31℃之间，那么：如果当前坐标(x1，y1)在所述变化曲线的上方区域，则为纯液态；如果当前坐标(x1，y1)落在所述变化曲线上，则为液气混合态；如果当前坐标(x1，y1)在所述变化曲线的下方区域，则为纯气态；

如果x1大于31℃，则为纯气态。

s103、如果二氧化碳的状态是所述纯液态，则进入步骤s104；如果二氧化碳的状态是所述液气混合态，则进入步骤s105；如果二氧化碳的状态是所述纯气态，则进入步骤s106；如果二氧化碳的状态是所述其他状态，则进入步骤s107；

s104、从所述液位传感器得到当前液位，利用所述当前液位和初始液位的比值，得到当前容量，进入步骤108；

s105、分别计算当前液态分子数量和当前气态分子数量，然后将所述当前液态分子数量和所述当前气态分子数量之和，与初始分子数量求比值，得到所述当前容量，进入步骤108；

s106、计算所述当前气态分子数量和所述初始分子数量的比值，得到所述当前容量，进入步骤108；

s107、报告错误，完成；

s108、上报所述当前容量，完成。

进一步地，在步骤s102中，当温度x在0℃至31℃之间时，二氧化碳的压力y与温度x的所述变化曲线是：y＝mx+n；其中，m＝0.135,n＝3.15。

进一步地，步骤s104具体包含步骤：

s1041、从所述液位传感器得到所述当前液位l1；

s1042、利用所述当前液位l1和所述初始液位l0，计算比值得到所述当前容量k：

进一步地，步骤s105具体包含步骤：

s1051、从所述液位传感器得到所述当前液位l1，并根据所述钢瓶的内空间横截面s，进一步得到当前液体体积v11：v11＝s×l1；

s1052、利用所述钢瓶的内空间高度l2，所述内空间横截面s，得到所述钢瓶的内体积v2：v2＝s×l2；

s1053、得到所述钢瓶的瓶内气体体积v12：v12＝v2-v11；

s1054、利用气体状态方程，计算出气态二氧化碳的摩尔量z：

其中，p为所述当前压力、t为所述当前温度、r为普适气体常数，取值为8.3145、a为二氧化碳分子间引力参数，取值为3.592、b为二氧化碳每个分子平均占有的空间大小，取值为0.04267；

s1055、利用所述摩尔量z和二氧化碳气态的摩尔密度ρa，得到所述当前气态分子数量q1；利用所述当前液体体积v11和二氧化碳液体密度ρb,得到所述当前液态分子数量q2，最后利用所述当前气态分子数量q1和所述当前液态分子数量q2得到当前分子数量q3：

q3＝q1+q2＝ρa×z+ρb×v11

其中，ρa为二氧化碳气态的摩尔密度，ρb为二氧化碳液体密度；

s1056、由所述初始液位l0、所述内空间横截面s以及二氧化碳液体密度ρb得到所述初始分子数量q0，然后计算所述当前分子数量q3和所述初始分子数量q0的比值，作为所述当前容量k：

进一步地，步骤s106具体包含：

s1061、利用所述钢瓶的内空间高度l2和所述内空间横截面s，得到所述钢瓶的内体积v2＝s×l2；

s1062、利用气体状态方程，计算出气态二氧化碳的摩尔量z：

s1063、利用所述摩尔量z和二氧化碳气态的摩尔密度ρa，计算出所述当前气态分子数量q1：q1＝ρa×z。

s1064、由所述初始液位l0、所述内空间横截面s和二氧化碳液体密度ρb,得到所述初始分子数量q0，然后计算所述当前气态分子数量q1和初始分子数量q0的比值，作为所述当前容量k：

鉴于上述技术特征，本发明具有如下优点：

1、本发明容量感知智能型灭火器结合传感器、利用传感器监测的数据计算出灭火设备的剩余容量，无需拆卸钢瓶称重，提高了灭火设备的可靠性。

附图说明

图1是本发明容量感知智能型灭火器一个较佳实施例的结构示意图；

图2是本发明容量感知智能型灭火器一个较佳实施例的原理示意图；

图3是二氧化碳相区和压力随温度临界的关系图；

图4是本发明容量感知智能型灭火器一个较佳实施例的容量感知方法的流程图。

图中：1-气压传感器，2-智能芯片，3-智能气阀，4-温度传感器，5-液位传感器，6-钢瓶。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例

请参阅图1，本发明一种容量感知智能型灭火器的一个较佳实施例，包括用于填充灭火材料的钢瓶6，在钢瓶6上设置有用于输出灭火材料的智能气阀3。在钢瓶6内具有探测钢瓶内温度的温度传感器4、探测钢瓶内气压的气压传感器1、探测钢瓶内灭火材料液位的液位传感器5。气压传感器1、温度传感器4和液位传感器5的探测信号输出端均连接到智能芯片2，智能芯片2则进一步通过通讯模块连接控制中心。

在本实施例中，智能芯片2利用气压传感器1、温度传感器4和液位传感器5感测到的信号，计算出灭火材料的量值，并通过通讯模块输送到控制中心。智能芯片2还可以将气压传感器1、温度传感器4和液位传感器5感测到的信号，通过通讯模块输送到控制中心，由控制中心计算出灭火材料的量值。

请参阅图2和图3，二氧化碳的临界温度是31℃，临界压力为7.3mp，因此容易在室温下加压液化。本实施例中的容量感知智能型灭火器的钢瓶为标准圆柱体，正常工作温度范围是0到50℃。在20℃时将二氧化碳注入钢瓶，加压到5.2mp，此时钢瓶内的二氧化碳为纯液态。记录此时钢瓶内二氧化碳的初始液位l0为灭火材料满额度为100％的状态，记录钢瓶的其内空间横截面积s和钢瓶的内空间高度l2。当灭火材料被消耗后，当前的液位高度则为l1。在本实施例中，容量感知智能型灭火器的灭火材料是二氧化碳。

请参阅图2和图4，在本实施例中还包含了一种利用容量感知智能型灭火器进行容量感知方法，包含步骤：

s101、从气压传感器得到钢瓶内二氧化碳的当前压力，从温度传感器得到钢瓶内二氧化碳的当前温度，记录为坐标(x1，y1)；

s102、根据二氧化碳的压力与温度的变化曲线，得到在当前压力y1和当前温度x1下对应的坐标(x1，y1),得到当前二氧化碳的状态，具体包含：

如果x1小于0℃，则为其他状态；

如果x1大于31℃，则为纯气态。

依据图3中二氧化碳的相图，当温度x在0℃至31℃之间时，将二氧化碳的压力与温度的变化曲线近似简化为线性函数：y＝mx+n；其中，m＝0.135,n＝3.15。

s103、如果是纯液态，则进入步骤s104；如果是液气混合态，则进入步骤s105；如果是纯气态，则进入步骤s106；如果是其他状态，则进入步骤s107；

s104、从液位传感器得到当前液位，利用当前液位和初始液位的比值，得到当前容量，具体包含：

从液位传感器得到当前液位l1，然后计算当前液位l1和初始液位l0的比值，计算得到当前容量为：

计算完成后，进入步骤108。

s105、分别计算当前液态分子数量和当前气态分子数量，然后与初始分子数量求比值，得到所述当前容量，具体包含：

从液位传感器得到当前液位l1，并根据钢瓶的内空间横截面s，进一步得到当前液体体积v11：v11＝s×l1；