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

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(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、爆炸等突發(fā)緊急事件的應對措施并不完善。當石油化工企業(yè)遇到易燃、易爆及有毒化學物質(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)工藝復雜，大多需要高溫、高壓、低壓、高速、深冷凍等各種嚴苛條件，有些反應劇烈，極易失控，原料和產(chǎn)品存儲也有非常嚴格的標準。因此在險情出現(xiàn)時，必須要通過專業(yè)的工程師對現(xiàn)場情況進行判斷，選擇正確的火災撲滅方式，不然就有可能導致更加嚴重的火災事故，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行隔氧處理。

目前石油化工企業(yè)的火災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)場進行觀察采樣，之后迅速制定對策，調(diào)集消防設備、人員集中滅火。該策略在應付火勢緩和、火源情況明確的火災中，非常實用；但是在應對火勢迅猛、火源情況不明的火災撲救中，則存在極大的人員傷亡風險，其中最著名的案例就是2015年發(fā)生在天津港的爆炸事件，該事件直接導致天津港消防中隊的重大人員傷亡。因此，對于該類火災，無人操作、穩(wěn)定可靠的超視距智能火災撲救系統(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，導致了工業(yè)消防機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)的超視距智能火災撲救系統(tǒng)，通過超視距的遠程控制系統(tǒng)，可以極大的降低人員傷亡，并可以更加準確的制定滅火措施。

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)的超視距智能火災撲救系統(tǒng)，包括天然水源、輸水系統(tǒng)、智能火災撲救平臺、火災遠場指揮中心；

所述智能火災撲救平臺用于火災撲救作業(yè)，其包括底盤單元，以及底盤單元上搭載的火源感測設備、消防設備、無線通訊設備、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備和底盤單元，并控制消防設備和底盤單元工作；所述無線通訊設備與智能控制單元連接，用于將火源信息和消防設備信息傳送至火災遠場指揮中心；

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

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

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、遠場數(shù)據(jù)通訊模塊、遠場控制模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊用于從火源感測設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)整智能火災撲救平臺的朝向和進退；所述消防系統(tǒng)控制模塊用于控制消防設備進行工作；所述遠場數(shù)據(jù)通訊模塊與無線通訊設備連接，用于回傳火源信息和消防設備信息，并通過無線通訊設備傳送至火災遠場指揮中心；所述遠場控制模塊接收線通訊設備傳送來的火災遠場指揮中心的控制指令，并將控制指令傳送至消防設備和底盤單元。

所述汲水設備為提升泵；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；水箱設置于智能火災撲救平臺；其中，相鄰的加壓模塊之間的距離為5公里。

所述消防設備包括高壓射流水炮、排煙風機、滅火劑存儲罐、水箱。

所述火災遠場指揮中心設置在工程機械運輸車內(nèi)，通過UPS不間斷電源進行供電。

所述無線通訊設備為基于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。

所述主控設備為便攜式工控機。

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

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)自主設計搭建，管路走向較為復雜，與高?；す艿烙薪诲e并行的情況。當發(fā)生火災爆炸事故時，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，極大的增加了火災撲救難度。消防車所攜帶的應急水箱容量較小，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)的火災撲救過程中，消防員與工程師必須在火源現(xiàn)場進行應急措施制定和火災撲救作業(yè)；另外，目前工業(yè)滅火機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僅100米左右，在石油化工企業(yè)特別是PX項目的火災中，該遙控距離仍處在高危區(qū)域內(nèi)，起不到保護消防員和工程師的作用。

火災遠場指揮中心與智能火災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程執(zhí)行火災撲救任務，極大的避免了人員傷亡。

3、火災撲救執(zhí)行方面：

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

智能火災撲救平臺的火源感測系統(tǒng)采用機器視覺系統(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)場就可以很準確的觀察火情。該平臺的消防設備控制系統(tǒng)可以智能自主進行火災撲救，也可以接受指揮中心的全權(quán)控制，執(zhí)行各種具體操作。如果火情復雜，仍然需要消防員和工程師到場，智能火災撲救平臺還可以充當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為火災遠場指揮中心系統(tǒng)框圖；

圖4為智能火災撲救平臺控制框圖。

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)的超視距智能火災撲救系統(tǒng)包括天然水源、輸水系統(tǒng)、智能火災撲救平臺、火災遠場指揮中心；

所述智能火災撲救平臺用于火災撲救作業(yè)，其包括底盤單元，以及底盤單元上搭載的火源感測設備、消防設備、無線通訊設備、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備和底盤單元，并控制消防設備和作底盤單元工作；所述無線通訊設備與智能控制單元連接，用于將火源信息和消防設備信息傳送至火災遠場指揮中心；

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

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

根據(jù)石油化工企業(yè)選址標準，在廠房及化工設施所在地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，傳輸至智能火災撲救平臺。中繼加壓模塊采用大功率柴油機驅(qū)動抽水泵。若以10公里的輸送距離為標準，在輸送管道中，每隔5公里的位置安置一個中繼加壓模塊。

火災遠場指揮中心設置在工程機械運輸車內(nèi)，該運輸車負責將1～3輛智能火災撲救平臺運輸至火場。到達火場后，該車卸下所有智能火災撲救平臺，連接好各平臺的滅火劑管路(包括供水管、化學試劑貯存瓶)，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程操作模式或向各撲救平臺下達智能自主作業(yè)指令。

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

智能火災撲救平臺以機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。平臺采用工程機械底盤，載重可達8噸。平臺搭載的關(guān)鍵滅火設備是高壓射流水炮，通過高壓射流的方式對最遠170米距離外的火源進行滅火。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機，裝載1～2噸沙土、500公斤左右的各型化學中和劑貯存瓶。

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、遠場數(shù)據(jù)通訊模塊、遠場控制模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊用于從火源感測設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)整智能火災撲救平臺的朝向和進退；所述消防系統(tǒng)控制模塊用于控制消防設備進行工作；所述遠場數(shù)據(jù)通訊模塊與無線通訊設備連接，用于回傳火源信息和消防設備信息，并通過無線通訊設備傳送至火災遠場指揮中心；所述遠場控制模塊接收線通訊設備傳送來的火災遠場指揮中心的控制指令，并將控制指令傳送至消防設備和底盤單元。

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)送至遠程指揮中心，相應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)信息進行遠程指揮滅火操作，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后退，同時根據(jù)水流落水點與火焰位置通過負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，傳輸至智能火災撲救平臺內(nèi)置的水箱。

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

圖4為智能火災撲救平臺控制系統(tǒng)框圖，包括底盤單元，以及底盤單元上搭載的火源感測設備、消防設備、無線數(shù)傳電臺、智能控制單元。火災撲救平臺采用液壓馬達作為運行動力，液壓馬達由80千瓦康明斯柴油機泵提供液壓力，大功率消防設備采用蓄電池供電，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行通訊。

火源感測設備常配設備包括可測溫、測距型紅外熱像儀，可見光監(jiān)控攝像機；選配設備包括：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物質(zhì)泄漏探測傳感器?；鹪锤袦y設備采集的火源信息，依次通過智能控制單元、無線數(shù)傳電臺，傳輸至火災遠場指揮中心。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程執(zhí)行火災撲救任務，極大的避免了人員傷亡。

智能火災撲救平臺核心控制目標及主要功能如下：

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

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行滅火。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出：對于本技術(shù)領域的普通技術(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和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。