一种用于灭火训练的真实火源模拟器
阅读说明：本技术 一种用于灭火训练的真实火源模拟器 (Real fire source simulator for fire extinguishing training ) 是由 史志清 张维岳 孙艳苹 孙梦 孙妍 柴景龙 于 2021-06-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于灭火训练的真实火源模拟器,包括提供模拟火焰的火源系统、为火源系统提供燃气的燃料系统、模拟灭火设备的灭火系统、以及控制火源系统、燃料系统和灭火系统的电气控制系统；本发明解决了火情控制差、安全性低、训练效率低等问题；硬件架构基于成熟货架产品,通信网络基于成熟以太网技术实现真实火源点火、灭火多模式人性化准确控制；采用一系列安全控制及监控措施,保证了训练设备使用安全；提供直观的人机交互界面及底部实时采集数据处理功能模块,确保火情状态可控、系统状态可视、训练数据可量化。(The invention discloses a real fire source simulator for fire extinguishing training, which comprises a fire source system for providing simulated flames, a fuel system for providing fuel gas for the fire source system, a fire extinguishing system for simulating fire extinguishing equipment, and an electrical control system for controlling the fire source system, the fuel system and the fire extinguishing system; the invention solves the problems of poor fire control, low safety, low training efficiency and the like; the hardware architecture is based on mature goods shelf products, and the communication network is based on mature Ethernet technology to realize multi-mode humanized accurate control of real fire source ignition and fire extinguishing; a series of safety control and monitoring measures are adopted, so that the use safety of the training equipment is ensured; the system provides an intuitive human-computer interaction interface and a bottom real-time acquisition data processing functional module, and ensures that the fire condition state is controllable, the system state is visible, and the training data is quantifiable.)
技术领域
本发明属于乘务培训训练设备技术领域，具体涉及一种用于灭火训练的真实火源模拟器。
背景技术
灭火训练是乘务员培训不可或缺的训练科目，真实火源模拟器为乘务灭火训练提供专业的训练环境。目前，国内外乘务培训的灭火训练多采用传统方式，采用普通燃烧物和真实机载灭火器对乘务员人员进行灭火操作培训，这类灭火训练存在训练成本高、火势控制差、污染环境较大、安全性低、训练环境局限、学员训练难量化等诸多缺点。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
本发明实施例提供一种用于灭火训练的真实火源模拟器，包括提供模拟火焰的火源系统、为火源系统提供燃气的燃料系统、模拟灭火设备的灭火系统、以及控制火源系统、燃料系统和灭火系统的电气控制系统。
在本发明提供的实施例中，所述火源系统包括点火系统柜、设置在点火系统柜上的火焰池结构、设置在所述火焰池结构上方的防烟罩、设置在防烟罩上方的导风罩。所述火焰池结构包括至少两根管道，所述管道上设有多个Φ1㎜孔；所述火焰池结构与燃料系统连接。所述火焰池结构下方设有感应板。
在本发明提供的实施例中，所述燃料系统包括燃气瓶、通过管路与所述燃气瓶连接的燃气阀门、所述燃气阀门通过管路与火焰池结构连接。所述燃气阀门为电磁阀。
在本发明提供的实施例中，所述灭火系统包括气源系统、通过管路与所述气源系统连接的气源阀门，通过管路与所述气源阀门的仿真灭火瓶。所述气源阀门为电磁阀。所述气源系统为空气压缩机。
在本发明提供的实施例中，所述电气控制系统包括控制台、所述控制台通过控制电路分别与点火控制、灭火控制连接。所述控制台包括控制面板、上电指示灯、密码启动锁、急停按钮、监控显示器。所述控制面板为具有触摸功能的工业一体机；所述控制面板包括教员控制软件。所述教员控制软件包括系统状态监测模块、真实火源控制模块、灭火计时模块、以及网络通信模块。所述系统状态监测模块包括燃气报警器状态监控、PLC通讯状态监控、点火状态监控。所述真实火源控制模块包括点火按钮、灭火按钮、灭火计时。
在本发明提供的实施例中，包括排烟系统。包括燃气泄漏报警系统。所述燃气泄漏报警系统包括燃气报警器、燃气电磁阀、电磁阀、轴流风机、PLC控制系统及若干线路、气路。
本发明建立在安全、可控和环保的基础上，既满足乘务真实火源灭火培训的环境效果，又能安全、准确地控制火源，确保训练人员的训练安全。同时根据灭火时间进行量化评判，有助于教员教学、提高学员训练的水平。主要特点如下：
a）改进灭火设备：相较于使用机载灭火瓶进行灭火，改进后的仿真灭火瓶采用模拟充气（压缩空气）形式（外观、操作方式和机载灭火瓶一致），可多次重复使用，降低了训练成本，又环保不产生废弃物；
b）固定燃烧物（燃料）类型：相较于普通燃料，固定选用天燃气或石油液化气（便携）作为培训燃气源，更加环保不产生废弃物；
c）改善灭火场地需室外的限制：火焰池结构设计（燃烧池）采用半封闭设计，可集成安装在室内使用，拓宽了真实火源训练设备的使用场地要求范围；
d）点火、灭火准确控制：相较于人工点火，改进后的多模式人性化控制（远程控制、遥控器控制），比普通点火更加安全；
e）提供量化的训练数据：对学员灭火时间进行量化评判，提高了训练及设备使用效率，有助于教员教学。
f）提供直观的人机交互界面及底部实时采集数据处理功能模块，确保火情状态可控、系统状态可视、训练数据可量化。
本发明解决了火情控制差、安全性低、训练效率低等问题。硬件架构基于成熟货架产品，通信网络基于成熟以太网技术实现真实火源点火、灭火多模式人性化准确控制（控制台控制、遥控器控制）；采用一系列安全控制及监控措施，保证了训练设备使用安全；提供直观的人机交互界面及底部实时采集数据处理功能模块，确保火情状态可控、系统状态可视、训练数据可量化。
本发明可作为真实灭火培训类训练设备的通用框架。可控的真实火源点，保证了设备使用安全。可多次重复使用的灭火训练设备，降低了训练成本。直观人性化的人机交互界面，提高了训练及设备使用效率。可广泛应用于真实灭火训练及消防灭火培训中。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例整体结构示意图。
图2为本发明实施例火源系统结构示意图。
图3为本发明实施例防烟罩结构示意图。
图4为本发明实施例火焰池结构示意图。
图5为本发明实施例导风罩结构示意图。
图6为本发明实施例仿真灭火瓶结构示意图。
图7为本发明实施例教员控制软件模块。
图8为本发明实施例教员控制软件界面图。
图9为本发明实施例点火系统图。
图10为本发明实施例灭火系统图。
图11为本发明实施例燃气泄漏报警系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
在本发明实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。
结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明。
如图1所示，本发明提供一种用于灭火训练的真实火源模拟器，包括提供模拟火焰的火源系统1、为火源系统1提供燃气的燃料系统、模拟灭火设备的灭火系统、以及控制火源系统、燃料系统和灭火系统的电气控制系统4。
可以理解，在本发明提供的实施例中，如图2所示，所述火源系统包括点火系统柜11、设置在点火系统柜11上的火焰池结构12、设置在所述火焰池结构12上方的防烟罩13、设置在防烟罩13上方的导风罩14。
进一步地，如图3所示，所述火焰池结构12包括至少两根气路管121，所述气路管上设有多个Φ1㎜孔；所述火焰池结构12与燃料系统连接。
具体的，火焰池结构是由Φ12㎜不锈钢管焊接而成，外置的6根斜管上钻间隔均匀的Φ1㎜小孔，火焰池结构通过接头与燃料系统连接，形成完整气路。
燃气通过该小孔向外喷射，点燃后形成火势，气路管上安装电磁阀和手动球形阀来控制气路的供气。
进一步地，如图4所示，防烟罩13采用铝合金框架，并安装钢化玻璃。
具体的，防护罩是由铝合金型材组装成的框架，左、右两侧和后侧安装钢化玻璃，火焰池置于防护罩中，以防护火焰的外射。
进一步地，如图5所示，导风罩14采用不锈钢材料制造，直径250mm，在导风罩末端安装轴流风机（静音）将废气和烟尘排出室外。
具体的，导风罩由不锈钢板焊接而成，安装在防护罩的上方，并用可调长度的导风管穿越墙壁上的开洞，在导风罩末端安装轴流风机将废气和烟尘排出室外，其中轴流风机安装在训练大厅的外墙上，排烟口置于室外，并设置有防雨水装置。
可选的，在本发明提供的实施例中，所述火焰池结构12后下方设有感应板，用于灭火瓶灭火感应。
可以理解，如图1所示，在本发明提供的实施例中，所述燃料系统包括燃气瓶21、通过管路与所述燃气瓶连接的燃气阀门22、所述燃气阀门22通过管路与火焰池结构12连接。
进一步地，所述燃气瓶21中选用天燃气或石油液化气作为培训燃气源。
进一步地，所述燃料系统的配置清单如下表;
可选的，在本发明提供的实施例中，所述燃气阀门22为电磁阀，也可以为手动阀门。
可以理解，如图1所示，在本发明提供的实施例中，所述灭火系统包括气源系统31、通过管路与所述气源系统31连接的气源阀门32，通过管路与所述气源阀门32的仿真灭火瓶33。
具体的，灭火系统包括仿真灭火瓶和气源系统组成，配置2个仿真充气灭火瓶，其操作方法模拟机载灭火瓶，
气源系统主要由空压机、球阀、管路等组成。气源系统为充气灭火瓶提供所需压缩空气，空压机采用静音空压机，40L大容量气缸，满足灭火使用需求。
进一步地，所述气源系统的配置清单如下：
进一步地，所述气源阀门32为电磁阀。所述气源系统为空气压缩机。
进一步地，所述仿真灭火瓶33的结构，如图6所示，包括快卸接头61、气管62、以及出气口63，所述快卸接头与气源系统连接。
可以理解，在本发明提供的实施例中，所述电气控制系统4包括控制台、所述控制台通过控制电路分别与点火控制、灭火控制连接。
进一步地，在本发明提供的实施例中，所述控制台4包括控制面板、上电指示灯、密码启动锁、急停按钮、监控显示器。
进一步地，在本发明提供的实施例中，如图7、8所示，所述控制面板为具有触摸功能的工业一体机；所述控制面板包括教员控制软件。
具体的，控制面板真实火源模拟器的总控制中心，系统通过以太网TCP/IP协议通讯实现对各功能模块的控制，主要由工业一体机及教员控制软件组成，为真实火源训练提供便捷的人工交互界面。
主要实现功能如下：
a)点火控制；
b)灭火控制。
进一步地，所述教员控制软件包括系统状态监测模块、真实火源控制模块、灭火计时模块、以及网络通信模块。
所述系统状态监测模块包括燃气报警器状态监控、PLC通讯状态监控、点火状态监控。
具体的：
1)燃气报警器状态监控：显示燃气报警器工作状态。
2)PLC通讯状态监控：显示PLC工作状态。
3)点火状态监控：显示火焰池工作状态。
所述真实火源控制模块包括点火按钮、灭火按钮、灭火计时。
具体的：
1)点火按钮：按下时点火，点火器工作。
2)灭火按钮：按下后，电磁阀断电，燃气切断实现灭火。
3)灭火计时：按下点火按钮后，计时启动，使用充气灭火瓶灭火后计时停止（超过20秒后火焰池自动灭火）。
进一步地，在本发明提供的实施例中，控制电路由PLC、开关电源DC24V和继电器组成。
a) 输入：220V 50Hz 500W
b) 输出：DC24V 5A
进一步地，在本发明提供的实施例中，点火控制采用电极打火方式，在气源嘴两端安装1个脉冲电极点火器打火产生电火花，以使燃气燃烧，点火原理如图9所示。
具体的，点火控制方法有以下两种：
a)控制台点火；
b)遥控点火（遥控器采用按键式遥控器）；
进一步地，在本发明提供的实施例中，学员按动充气灭火瓶的手动阀，释放出高压气体吹动风动板将灭火信号传递给PLC，从而实现灭火，真实火焰灭火原理见方框原理如图10所示。
具体的，灭火控制方法有以下四种：
a)控制台灭火：教员操作IOS控制软件的灭火开关，切断燃气源，实现灭火；
b)遥控器灭火：教员按压遥控器上的灭火开关，切断燃气源，实现灭火；
c)灭火瓶灭火：训练人员正确操作灭火瓶，切断燃气源，实现灭火；
d)延时自动灭火：在设定的时间范围内（一般为20秒钟），没有采取灭火措施或采取了灭火措施而没有灭掉火源，控制系统会自动切断燃气源，实现灭火。
进一步地，在本发明提供的实施例中，包括排烟系统。
具体的，排烟系统是排除真实火焰燃烧时的废气和残留燃气的专用设施，最终把废气排出灭火训练大厅外。
排烟系统由控制系统、导风罩、轴流风机和排气管等组成，由排风扇和控制系统组成，真实火源排风扇为防爆轴流风机。排烟系统设置在真实火源灭火系统的火焰池上方。
进一步地，轴流风机风量为：2000立方米/小时、压力：40~60pa、直径：300~350毫米
进一步地，在本发明提供的实施例中，如图11所示，包括燃气泄漏报警系统，所述燃气泄漏报警系统包括燃气报警器51、燃气电磁阀52、电磁阀53、轴流风机54、PLC控制系统55及若干线路、气路。
为了训练安全，在燃气瓶附件安装燃气泄漏报警器，燃气报警器采用壁挂方式安装，高度不超过4米，距离燃气气源不超过4米。
燃气泄漏报警系统是为防止燃气泄漏影响人员和设备安全而设置的，采用的燃气报警器，具有稳定性和灵敏度，具备故障自检功能。工作期间若燃气泄漏达到一定程度时会发出警告，并将信号输入到PLC，PLC自动关闭电磁阀、燃气报警器关闭燃气电磁阀同时轴流风机开始工作进行换气排风，以便及时检查管路系统和关闭气瓶阀门,非工作期间设备断电后，燃气泄漏监控工作由燃气报警器接管，泄漏时，燃气报警器切断燃气电磁阀并发出大于80分贝的声音进行提示，轴流风机开始换气排气。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
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