一种应用于斜拉索桥的火灾监控及灭火方法与流程

本发明属于斜拉索桥消防技术领域，涉及一种应用于斜拉索桥的火灾监控及灭火方法。

背景技术：

桥梁运输是我国公路运输的重要组成部分，随着近年来更多的运输车辆投入使用，桥梁交通量的增加也造成了交通事故的发生的概率大大上升，特别是当车辆运载的是易燃易爆物品时，桥面上还很容易发生火灾事故。

斜拉索桥由拉索、索塔、主梁、和桥面组成，桥面荷载经主梁传给拉索、再由拉索传到索塔，斜拉索桥是的重要的结构现代大跨桥梁形式，特别是在跨越峡谷、海湾、大江、大河等不易修筑桥墩的地方架设大跨径的特大桥梁时，往往都选择悬索桥和斜拉索桥的桥型。

在斜拉索桥中发生的火灾事故，主要具备以下几个特点：由于车辆货物可燃性不明确，交通事故程度不可知性等，桥梁火灾性质具有较高的不确定性；火灾事故发生时，救援难度高，应急车辆到达现场的时间长；市政桥梁工程灭火救火的难度较大，交通拥堵通常已经形成，救援人员难以接近火源。一般来说，桥梁发生火灾时，火警设施响应后专业消防人员和救援人员需一定时间才能到达火灾现场，错过灭火的最佳时间点造成火势进一步扩大。

因此建设有效的桥梁消防装置，对于提高桥梁火灾的应急处治效率，有效的控制火灾的蔓延，减少损失，保证人员生命财产安全具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种应用于斜拉索桥的火灾监控及灭火方法，该火灾监控及灭火方法要解决的技术问题是：如何对斜拉索桥面发生的火灾进行实时监控并快速灭火。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种应用于斜拉索桥的火灾监控及灭火方法，其特征在于，该火灾监控及灭火方法包括以下步骤：

s1、开启电源，通过传感控制单元对斜拉索桥面环境进行实时监控；

s2、发现火情：

s2.1、mcu发出报警讯号；

s2.2、mcu通过红外双视热成像模块中的图像数据进行分析；

s2.3、确定火场区域以及温度最高的火源区域；

s2.4、mcu控制灭火装置进行灭火；

s3、灭火步骤：

若火源区域距离火场区域边界最大距离小于等于1m，且火场区域最远边界距离两侧桥塔的垂直距离均大于8m，即火势小、火源居于桥面中部的情况，执行s3.1；

若火源区域距离火场区域边界最大距离小于等于1m，且火场区域最远边界距离单侧桥塔的垂直距离小于等于8m，即火势小、火源居于桥面单侧的情况，执行s3.2；

若火源区域距离火场区域边界最大距离大于1m且小于等于5m，且火场区域最远边界距离两侧桥塔的垂直距离均小于等于8m，即火势较大、火源蔓延至桥面两侧的情况，执行s3.3；

若火源区域距离火场区域边界最大距离大于5m，即火势大、火源持续不可控的情况，执行s3.4；

s3.1、火势小、火源居于桥面中部的优先火源灭火：

s3.1a、控制距离火源区域最近的两侧高压喷头，以及距离火场区域最近的两侧高压喷头，对火源的位置进行灭火；

s3.1b、当火源区域的物体表面温度为30℃到100℃时，控制距离火场区域最近的两侧高压喷头，对火场区域边界进行灭火；

s3.1c、当整个火场区域的物体表面温度降至常温时，停止对该区域进行灭火；

s3.2、火势小、火源居于桥面单侧的优先火源灭火：

s3.2a、控制管道网络对单侧高压喷头进行集中供水，控制距离火源区域最近的单侧高压喷头，以及距离火场区域最近的单侧高压喷头，对火源的位置进行灭火；

s3.2b、当火源区域的物体表面温度为30℃到100℃时，控制距离火场区域最近的单侧高压喷头，对火场区域边界进行灭火；

s3.2c、当整个火场区域的物体表面温度降至常温时，停止对该区域进行灭火；

s3.3、火势较大、火源蔓延至桥面两侧的优先防扩散灭火：

s3.3a、控制距离火场区域最近的两侧高压喷头，对火场区域边界进行灭火，在火场区域边界形成大量的水蒸气，起到隔绝氧气和防止火场区域扩大的效果；

s3.3b、控制距离火源区域最近的两侧高压喷头，对火源的位置进行灭火；

s3.3c、直到火源区域距离火场区域边界最大距离小于等于1m，执行s3.1；

s3.4、火势大、火源持续不可控的优先防扩散灭火，此时火情已超出灭火装置的灭火能力，执行s3.3，远程操作人员应同时呼叫火警指挥中心；

s4、灭火完成；

s5、维护人员清理火场，传感控制单元继续进行监控。

本火灾监控及灭火方法中通过传感控制单元对斜拉索桥面环境进行实时监控，具体地，通过mcu发出报警讯号，mcu通过红外双视热成像模块中的图像数据进行分析，确定火场区域以及温度最高的火源区域，mcu控制灭火装置进行灭火，进而实现火灾的预警以及灭火，抗干扰能力较强，空间适用性强，更有利于对斜拉索桥面发生的火灾进行实时监控并快速灭火。

所述步骤s1中的传感控制单元包括传感模块、mcu和无线数据传输模块；所述传感模块包括红外双视热成像模块和全景摄像头模块；所述mcu与传感模块、灭火装置以及电源连接，并且与远程操作人员通过无线数据传输模块交互。

所述步骤s2中的灭火装置包括桥塔和管道网络，桥塔上固定有桥体，桥塔两侧通过斜拉索连接桥体，斜拉索上套接有斜拉索套管，斜拉索套管上设置有喷淋机构，桥塔的内部固定有分隔板，分隔板将桥塔内部分割成安装仓和升降仓，安装仓和升降仓分别位于分隔板的上下两侧，升降仓的内部设置有升降机构和抽水机构，管道网络包括主路水管和若干支路水管，主路水管位于安装仓的内部，支路水管位于斜拉索套管的内部。

本发明的工作原理是：当斜拉索桥上发生火灾时，喷淋机构识别到火灾发生时，升降机构将抽水机构降低到水中，抽水机构将河水抽离到主路水管，再由主路水管输送到若干支路水管，若干支路水管将河水输送到喷淋机构处，喷淋机构将河水喷淋到火灾发生处，从而可以快速对火灾发生处进行灭火。

所述斜拉索套管的内部开设有密闭腔和管道腔，支路水管位于管道腔的内部，且管道腔与安装仓连通，斜拉索位于密闭腔的内部。

采用以上结构，密闭腔对斜拉索进行密闭保护，管道腔为支路水管提供了安装位置。

所述喷淋机构包括包括齿条和若干安装箱，齿条固定在斜拉索套管侧面，安装箱的侧面固定有防脱板，安装箱的侧面开设有升降槽，安装箱的内部固定有转动电机，转动电机的输出轴上固定有主动齿轮和主动伞齿轮，主动伞齿轮位于主动齿轮的上方，安装箱的底部设置有快速接头，快速接头通过弹簧水管连接支路水管，快速接头上通过金属管道连接高压喷头，高压喷头位于安装箱上方，金属管道上固定有从动齿轮，从动齿轮与主动齿轮啮合，安装箱的内侧壁固定有电动推杆，电动推杆的下方固定有连轴块，连轴块的内部转动设置有传动轴，传动轴滑动设置在升降槽的内部，传动轴的一端固定有从动伞齿轮，从动伞齿轮可以与主动伞齿轮啮合，传动轴的另一端固定有行进齿轮，行进齿轮与齿条啮合。

采用以上结构，当红外双视热成像模块识别到斜拉索桥面(斜拉索桥面宽度一般为20米左右)发生火灾时，启动火灾相邻安装箱内部的电动推杆，电动推杆带动连轴块移动，连轴块带动传动轴下降，传动轴将从动伞齿轮与主动伞齿轮啮合，从而使安装箱上升，之后，转动电机带动主动伞齿轮进行转动，主动伞齿轮带动从动伞齿轮进行转动，从动伞齿轮带动传动轴转动，传动轴带动行进齿轮转动，行进齿轮在齿条上转动，从而带动安装箱移动，安装箱带动到高压喷头移动到火灾发生处，之后，电动推杆带动连轴块移动，连轴块带动传动轴上升，传动轴将从动伞齿轮与主动伞齿轮分离，从而使安装箱下降，对火灾进行灭火，多个高压喷头汇聚喷淋，可以有效增加灭火的速度。

所述若干个高压喷头的安装点均位于同一水平线上，且高压喷头的安装水平线与齿条的分度线平行。

采用以上结构，高压喷头位于同一水平线上方便调节高压喷头对火灾处进行喷淋。

所述主路水管上设置有控制阀，且相邻主路水管之间连接有联通管。

采用以上结构，控制阀可以对主路水管进行闭合，从而切断主路水管和支路水管的供水，方便对主路水管进行后期维护，而且通过控制阀与联通管的配合，可以提高对单侧主路水管的供水量。

所述抽水机构包括升降箱，升降箱设置在升降仓的内部，升降箱的侧面均设置有过滤网，升降箱的内部固定有抽水泵，抽水泵的侧面设置有出水管，出水管贯穿升降箱，出水管的末端位于升降箱的上方，且出水管的末端通过弹簧软管连接主路水管。

采用以上结构，过滤网对水进行过滤，之后，抽水泵将水抽入出水管，出水管在通过弹簧软管输送到主路水管内部。

所述升降机构包括安装板，安装板呈l型，安装板固定在升降仓的内壁上，安装板的侧面固定有升降电机，升降电机的输出轴贯穿安装板，且升降电机的输出轴上固定有吊索轴，吊索轴上设置有吊索，吊索的端部固定在升降箱的上方。

采用以上结构，升降电机通过输出轴带动吊索轴转动，吊索轴带动吊索转动，吊索带动升降箱升降，升降箱可以调节高度，适用于不同时期的水位，从而保证可以抽离河水进行灭火。

与现有技术相比，本应用于斜拉索桥的火灾监控及灭火方法具有以下优点：

本火灾监控及灭火方法中通过传感控制单元对斜拉索桥面环境进行实时监控，具体地，通过mcu发出报警讯号，mcu通过红外双视热成像模块中的图像数据进行分析，确定火场区域以及温度最高的火源区域，mcu控制灭火装置进行灭火，进而实现火灾的预警以及灭火，抗干扰能力较强，空间适用性强，更有利于对斜拉索桥面发生的火灾进行实时监控并快速灭火。

附图说明

图1是本发明中火灾监控及灭火流程示意图。

图2是本发明中火灾监控及灭火总体架构图。

图3是本发明中灭火装置的立体结构示意图。

图4是本灭火装置中喷淋机构的立体结构示意图。

图5是本灭火装置中喷淋机构的前侧内部结构示意图。

图6是图3中a处的放大结构示意图。

图7是本灭火装置中抽水机构的立体结构示意图。

图8是本灭火装置中管道网络的立体结构示意图。

图9是本灭火装置中喷淋机构的后侧内部结构示意图。

图中，1、桥塔；101、安装仓；102、升降仓；103、分隔板；2、桥体；3、喷淋机构；301、安装箱；302、高压喷头；303、从动齿轮；304、主动伞齿轮；305、快速接头；306、转动电机；307、主动齿轮；308、电动推杆；309、从动伞齿轮；310、行进齿轮；311、齿条；312、防脱板、313、传动轴；4、斜拉索套管；5、升降机构；501、吊索；502、安装板；503、升降电机；504、吊索轴；6、抽水机构；601、过滤网；602、出水管；603、升降箱；604、抽水泵；7、管道网络；701、支路水管；702、主路水管；703、联通管。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1-图2所示，本实施例提供一种应用于斜拉索桥的火灾监控及灭火方法，斜拉索桥上设置有传感控制单元，该火灾监控及灭火方法包括以下步骤：

s1、开启电源，通过传感控制单元对斜拉索桥面环境进行实时监控；

s2、发现火情：

s2.1、mcu发出报警讯号；

s2.2、mcu通过红外双视热成像模块中的图像数据进行分析；

s2.3、确定火场区域以及温度最高的火源区域；

s2.4、mcu控制灭火装置进行灭火；

s3、灭火步骤：

若火源区域距离火场区域边界最大距离小于等于1m，且火场区域最远边界距离两侧桥塔的垂直距离均大于8m，即火势小、火源居于桥面中部的情况，执行s3.1；

若火源区域距离火场区域边界最大距离小于等于1m，且火场区域最远边界距离单侧桥塔的垂直距离小于等于8m，即火势小、火源居于桥面单侧的情况，执行s3.2；

若火源区域距离火场区域边界最大距离大于1m且小于等于5m，且火场区域最远边界距离两侧桥塔的垂直距离均小于等于8m，即火势较大、火源蔓延至桥面两侧的情况，执行s3.3；

若火源区域距离火场区域边界最大距离大于5m，即火势大、火源持续不可控的情况，执行s3.4；

s3.1、火势小、火源居于桥面中部的优先火源灭火：

s3.1a、控制距离火源区域最近的两侧高压喷头，以及距离火场区域最近的两侧高压喷头，对火源的位置进行灭火；

s3.1b、当火源区域的物体表面温度为30℃到100℃时，控制距离火场区域最近的两侧高压喷头，对火场区域边界进行灭火；

s3.1c、当整个火场区域的物体表面温度降至常温时，停止对该区域进行灭火；

s3.2、火势小、火源居于桥面单侧的优先火源灭火：

s3.2a、控制管道网络对单侧高压喷头进行集中供水，控制距离火源区域最近的单侧高压喷头，以及距离火场区域最近的单侧高压喷头，对火源的位置进行灭火；

s3.2b、当火源区域的物体表面温度为30℃到100℃时，控制距离火场区域最近的单侧高压喷头，对火场区域边界进行灭火；

s3.2c、当整个火场区域的物体表面温度降至常温时，停止对该区域进行灭火；

s3.3、火势较大、火源蔓延至桥面两侧的优先防扩散灭火：

s3.3a、控制距离火场区域最近的两侧高压喷头，对火场区域边界进行灭火，在火场区域边界形成大量的水蒸气，起到隔绝氧气和防止火场区域扩大的效果；

s3.3b、控制距离火源区域最近的两侧高压喷头，对火源的位置进行灭火；

s3.3c、直到火源区域距离火场区域边界最大距离小于等于1m，执行s3.1；

s3.4、火势大、火源持续不可控的优先防扩散灭火，此时火情已超出灭火装置的灭火能力，执行s3.3，远程操作人员应同时呼叫火警指挥中心；

s4、灭火完成；

s5、维护人员清理火场，传感控制单元继续进行监控。

本火灾监控及灭火方法中通过传感控制单元对斜拉索桥面环境进行实时监控，具体地，通过mcu发出报警讯号，mcu通过红外双视热成像模块中的图像数据进行分析，确定火场区域以及温度最高的火源区域，mcu控制灭火装置进行灭火，进而实现火灾的预警以及灭火，抗干扰能力较强，空间适用性强，更有利于对斜拉索桥面发生的火灾进行实时监控并快速灭火。

步骤s1中的传感控制单元包括传感模块、mcu和无线数据传输模块；所述传感模块包括红外双视热成像模块和全景摄像头模块；所述mcu与传感模块、灭火装置以及电源连接，并且与远程操作人员通过无线数据传输模块交互。

如图3-图9所示，步骤s2中的灭火装置包括桥塔1和管道网络7，桥塔1上固定有桥体2，桥塔1两侧通过斜拉索连接桥体2，斜拉索上套接有斜拉索套管4，斜拉索套管4上设置有喷淋机构3，桥塔1的内部固定有分隔板103，分隔板103将桥塔1内部分割成安装仓101和升降仓102，安装仓101和升降仓102分别位于分隔板103的上下两侧，升降仓102的内部设置有升降机构5和抽水机构6，管道网络7包括主路水管702和若干支路水管701，主路水管702位于安装仓101的内部，支路水管701位于斜拉索套管4的内部。

本灭火装置的工作原理是：当红外双视热成像模块识别到斜拉索桥面(斜拉索桥面宽度一般为20米左右)发生火灾时，启动火灾相邻安装箱301内部的电动推杆308，电动推杆308带动连轴块移动，连轴块带动传动轴312下降，传动轴312将从动伞齿轮309与主动伞齿轮304啮合，从而使安装箱301上升，之后，转动电机306带动主动伞齿轮304进行转动，主动伞齿轮304带动从动伞齿轮309进行转动，从动伞齿轮309带动传动轴312转动，传动轴312带动行进齿轮310转动，行进齿轮310在齿条311上转动，从而带动安装箱301移动，安装箱301带动到高压喷头302移动到火灾发生处，之后，升降电机503通过输出轴带动吊索轴504转动，吊索轴504带动吊索501转动，吊索501带动升降箱603升降，升降箱603可以调节高度，从而将升降箱603放入到河水里，过滤网601对水进行过滤，之后，抽水泵604将水抽入出水管602，出水管602在通过弹簧软管输送到主路水管702内部，再由主路水管702输送到若干支路水管701，若干支路水管701将河水输送到高压喷头302处，之后电动推杆308带动连轴块移动，连轴块带动传动轴312上升，传动轴312将从动伞齿轮309与主动伞齿轮304分离，从而使安装箱301下降，对火灾发生处进行灭火，多个高压喷头302汇聚喷淋，从而可以快速对火灾发生处进行灭火。

斜拉索套管4的内部开设有密闭腔和管道腔，支路水管701位于管道腔的内部，且管道腔与安装仓101连通，斜拉索位于密闭腔的内部。

密闭腔对斜拉索进行密闭保护，管道腔为支路水管701提供了安装位置。

喷淋机构3包括包括齿条311和若干安装箱301，齿条311固定在斜拉索套管4侧面，安装箱301的侧面固定有防脱板312，安装箱301的侧面开设有升降槽，安装箱301的内部固定有转动电机306，转动电机306的输出轴上固定有主动齿轮307和主动伞齿轮304，主动伞齿轮304位于主动齿轮307的上方，安装箱301的底部设置有快速接头，快速接头通过弹簧水管连接支路水管701，快速接头上通过金属管道连接高压喷头302，高压喷头302位于安装箱301上方，金属管道上固定有从动齿轮303，从动齿轮303与主动齿轮307啮合，安装箱301的内侧壁固定有电动推杆308，电动推杆308的下方固定有连轴块，连轴块的内部转动设置有传动轴312，传动轴312滑动设置在升降槽的内部，传动轴312的一端固定有从动伞齿轮309，从动伞齿轮309可以与主动伞齿轮304啮合，传动轴312的另一端固定有行进齿轮310，行进齿轮310与齿条311啮合，安装箱301的下方设置有红外温度传感器。

当红外双视热成像模块识别到斜拉索桥面(斜拉索桥面宽度一般为20米左右)发生火灾时，启动火灾相邻安装箱301内部的电动推杆308，电动推杆308带动连轴块移动，连轴块带动传动轴312下降，传动轴312将从动伞齿轮309与主动伞齿轮304啮合，从而使安装箱301上升，之后，转动电机306带动主动伞齿轮304进行转动，主动伞齿轮304带动从动伞齿轮309进行转动，从动伞齿轮309带动传动轴312转动，传动轴312带动行进齿轮310转动，行进齿轮310在齿条311上转动，从而带动安装箱301移动，安装箱301带动到高压喷头302移动到火灾发生处，之后，电动推杆308带动连轴块移动，连轴块带动传动轴312上升，传动轴312将从动伞齿轮309与主动伞齿轮304分离，从而使安装箱301下降，对火灾进行灭火，多个高压喷头302汇聚喷淋，可以有效增加灭火的速度。

若干个高压喷头302的安装点均位于同一水平线上，且高压喷头302的安装水平线与齿条311的分度线平行。

高压喷头302位于同一水平线上方便调节高压喷头302对火灾处进行喷淋。

主路水管702上设置有控制阀，且相邻主路水管702之间连接有联通管703。

控制阀可以对主路水管702进行闭合，从而切断主路水管702和支路水管701的供水，方便对主路水管702进行后期维护，而且通过控制阀与联通管703的配合，可以提高对单侧主路水管702的供水量。

抽水机构6包括升降箱603，升降箱603设置在升降仓102的内部，升降箱603的侧面均设置有过滤网601，升降箱603的内部固定有抽水泵604，抽水泵604的侧面设置有出水管602，出水管602贯穿升降箱603，出水管602的末端位于升降箱603的上方，且出水管602的末端通过弹簧软管连接主路水管702。

过滤网601对水进行过滤，之后，抽水泵604将水抽入出水管602，出水管602在通过弹簧软管输送到主路水管702内部。

升降机构5包括安装板502，安装板502呈l型，安装板502固定在升降仓102的内壁上，安装板502的侧面固定有升降电机503，升降电机503的输出轴贯穿安装板502，且升降电机503的输出轴上固定有吊索轴504，吊索轴504上设置有吊索501，吊索501的端部固定在升降箱603的上方。

升降电机503通过输出轴带动吊索轴504转动，吊索轴504带动吊索501转动，吊索501带动升降箱603升降，升降箱603可以调节高度，适用于不同时期的水位，从而保证可以抽离河水进行灭火。

综上，喷淋机构3采用齿条312和行进齿轮310配合，可以带动高压喷头302进行移动，对火源进行集中喷淋，从而对斜拉索桥上发生的起火事故进行快速灭火；抽水机构6采用过滤网601和抽水泵604配合，可以避免抽取河水时堵塞管道，降低了故障发生率；升降机构5采用升降电机503和吊索504配合，可以将升降箱603进行升降，从而适用于不同的水位，避免水位降低导致无法抽取河水灭火；管道网络7采用主路水管702和支路水管701配合，可以将水快速输送到喷淋机构3，从而实现多点灭火，提高了灭火效率。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

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