本发明涉及一种消防设备，尤指一种应用于隧道的智能消防系统。
背景技术：
近年来，我国的隧道工程发展迅速，隧道数量越来越多，隧道长度越来越长。隧道是一种结构复杂的建筑物，其带来巨大的交通快捷、便利的同时，存在着一些安全隐患，例如车辆碰撞、电气线路短路等引起的火灾。而一旦隧道内发生火灾，则因隧道的特殊通道结构，火势易迅速蔓延，对隧道内外人们的生命安全会造成巨大威胁，对隧道自身结构会造成巨大破坏。
目前已经出现了多种隧道消防系统，例如，申请号为10246127.x的中国发明专利申请公开了“一种公路隧道综合消防系统”，其包括自动灭火机器人，隧道内的侧壁顶端安装有轨道，轨道横贯整条隧道，自动灭火机器人可沿轨道自由移动，设置在隧道口外部的红外热像仪用于在隧道外发现火情，当发生火灾时，自动灭火机器人接收远程控制台发出的灭火指令，前往起火源，通过喷射灭火剂进行灭火。虽然此种公路隧道综合消防系统可以做到及时对火源处进行灭火处理，但是，自动灭火机器人自身携带的灭火剂是有限的，普通的火灾便需要4台自动灭火机器人共同执行灭火，可见，此种公路隧道综合消防系统存在持久灭火性能差，灭火剂消耗量大，灭火成本高，难以有效控制火势等弊端。
由此可见，设计出一种可及时、迅速地对隧道内的起火源进行扑灭、灭火成本低的消防设备，是目前急需解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种隧道智能消防系统，其在发生火情后可迅速自动抵达火源处执行灭火作业，持久灭火效果好，可有效控制火势。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种隧道智能消防系统，其特征在于：它包括沿隧道设置的消防水管和火灾检测设备，消防水管与消防水源连通，其中：消防水管上间隔安装有三通接头，三通接头朝下的接口上安装有对接公头；消防水管两侧安装有导轨，消防机箱位于导轨下方且借由行走驱动装置可沿导轨移动；消防机箱内安装有水管对接装置，对接母头夹持于水管对接装置上，对接母头借由水管对接装置实现与对接公头的接合与分离；对接母头通过软管与水成膜泡沫灭火剂箱连接，水成膜泡沫灭火剂箱通过软管与消防水炮连接；行走驱动装置、水管对接装置、消防水炮与主控制器连接，主控制器通过通信装置与火灾检测设备互相通讯。
本发明的优点是：
本发明可在火情发生后迅速地自动抵达火源处，迅速地自动对接上消防水管，与水成膜泡沫灭火剂箱配合来执行有效的灭火作业，可进行持久灭火，灭火成本低，可有效控制火势。
附图说明
图1是本发明隧道智能消防系统的结构组成示意图。
图2是图1的仰视示意图。
图3是图1的左视示意图(未示出主控制器、通信装置和广播装置)。
图4是本发明隧道智能消防系统处于水管未对接状态的局部放大示意图。
图5是本发明隧道智能消防系统处于水管对接状态的局部放大示意图。
图6是俯视看去，图4中的主动齿轮与从动齿轮的排布示意图。
具体实施方式
如图1至图6所示，本发明隧道智能消防系统包括沿隧道长度方向设置的消防水管10和沿隧道长度方向间隔均布的火灾检测设备(图中未示出)，消防水管10与消防水源(图中未示出)连通，其中：消防水管10上等间隔安装有三通接头11，例如在隧道内每隔10m设置1个三通接头11，三通接头11朝下的接口上安装有对接公头20，对接公头20的出水口朝下，三通接头11的其余两个接口用于连通相邻消防水管10；消防水管10两侧安装有导轨40，消防机箱50位于导轨40下方且借由行走驱动装置可沿导轨40移动；消防机箱50内安装有主控制器51、水成膜泡沫灭火剂箱53、消防水炮54和水管对接装置52，对接母头30夹持于水管对接装置52上，对接母头30借由水管对接装置52可实现与对接公头20的接合与分离；对接母头30的出水口通过软管55与水成膜泡沫灭火剂箱53的进水口连接，水成膜泡沫灭火剂箱53的输出口通过软管55与消防水炮54的导入口连接，消防水炮54的喷射口露于消防机箱50外；行走驱动装置、水管对接装置52、消防水炮54的信号端口分别与主控制器51的相应信号端口连接，主控制器51通过通信装置57与火灾检测设备互相通讯。
在实际设计中，如图3，行走驱动装置包括滚轮501和行走驱动电机502，滚轮501在行走驱动电机502的驱动下滚动，行走驱动电机502的信号端口与主控制器51的相应信号端口连接，并且，借由对行走驱动电机502的转数检测，可准确定位消防机箱50的运行位置。另外，行走驱动装置还可包括紧扣导轨40、确保消防机箱50定位不动的辅轮(图中未示出)。
在实际设计中，导轨40呈凹字形，导轨40由铝合金型材制成。消防水管10置于两个导轨40之间，消防水管10与导轨40平行。导轨40通过支撑横臂41与消防水管10固定连接，消防水管10通过支撑吊臂12与隧道顶壁固定连接，支撑横臂41与支撑吊臂12之间通过加强件42连接。
如图1，消防机箱50上还安装有双红外火焰探测器59，双红外火焰探测器59的信号端口与主控制器51的相应信号端口连接。双红外火焰探测器59用于实现本发明隧道智能消防系统的自行巡逻功能，也就是说，整个消防机箱50在行走驱动装置的驱动下在整个隧道内来回巡逻，借由双红外火焰探测器59可自行及时发现火情。
如图1，消防机箱50内还安装有高清摄像头56，高清摄像头56的信号端口与主控制器51的相应信号端口连接。高清摄像头56用于录制现场火灾视频。
如图1，消防机箱50内还安装有广播装置58，广播装置58的信号端口与主控制器51的相应信号端口连接，广播装置58例如为喇叭。
在实际设计中，消防机箱50内安装有可充电的锂电池，锂电池为各电子设备供电。
如图4和图5，水管对接装置52包括支撑台61，支撑台61上转动安装有多个从动齿轮64和一个主动齿轮63，各从动齿轮64分别与主动齿轮63齿合，以在主动齿轮63的带动下同步转动，支撑台61上方设有下紧固架66，下紧固架66上方设有上紧固架67，对接母头30呈进水口朝上的状态，其壳体31夹持固定于下紧固架66上，对接母头30的锁套32夹持固定于上紧固架67上，其中：下紧固架66与各从动齿轮64之间通过滚珠丝杆65连接，主动齿轮63与支撑台61内安装的主驱动电机70的出力轴71固定连接，主驱动电机70的信号端口与主控制器51的相应信号端口连接，其中，滚珠丝杆65的螺杆顶端与下紧固架66固定连接，滚珠丝杆65的螺杆底端通过固定在从动齿轮64中心孔内的螺母而可转动地贯穿安装于从动齿轮64上，支撑台61上对应滚珠丝杆65的螺杆应开设有通孔，于是主动齿轮63在主驱动电机70的驱动下转动并带动从动齿轮64转动，从动齿轮64的转动带动滚珠丝杆65的螺杆转动并上下移动，以使下紧固架66带动对接母头30一起向上或向下移动；下紧固架66下面安装有多个脱扣驱动电机69，脱扣驱动电机69的信号端口与主控制器51的相应信号端口连接，所有脱扣驱动电机69同步运行，脱扣驱动电机69的出力轴上固定连接有微调丝杆68，微调丝杆68穿过下紧固架66后与上紧固架67转动连接，微调丝杆68在脱扣驱动电机69的驱动下转动，使上紧固架67相对于微调丝杆68做略微的上下运动，从而使上紧固架67带动锁套32一起向上或向下略微移动。
当然，在实际实施时，各从动齿轮64围绕主动齿轮63均布，各脱扣驱动电机69中心对称均布，从动齿轮64、脱扣驱动电机69的数量可为三个或多于三个，具体数量可视实际情况而定，不受局限。
滚珠丝杆65为将旋转运动转化成直线运动的已有部件，其通常包括螺杆、螺母、钢球、预压片、反向器和防尘器。
在实际设计中，对接母头30上可安装有定位摄像头(图中未示出)，定位摄像头的信号端口与主控制器51的相应信号端口连接。定位摄像头用于协助主控制器51借由对行走驱动装置的控制，使对接母头30的进水口精确对准对接公头20的出水口，以便两者准确对接。
在本发明中，对接公头20和对接母头30为匹配的卡套式快速接头。
例如，对接公头20和对接母头30为kzf型自封开闭式气动液压卡套式快速接头，这种卡套式快速接头具有公母头对接后自动导通流水、公母头分离后各自阻断流水的特点，并且，公母头的分离需要先执行脱扣操作。kzf型自封开闭式气动液压卡套式快速接头通常包括壳体、插足(具有进水口)、锁套、锁套簧、钢球、o型圈、密封头、自锁簧和定位座。
如图4、图5，支撑台61底部可设有多个减震弹簧62，减震弹簧62的设计利于对接母头30精确对准对接公头20，且可降低由于水流中含有气泡而导致的水管振动影响消防水炮瞄准火源的准确度。
在本发明中，火灾检测设备、水成膜泡沫灭火剂箱53、消防水炮54、高清摄像头56、双红外火焰探测器59、对接公、母头20、30为本领域的已有设备或器件，故其具体构成、工作原理等不在这里详述。
火灾检测设备用于通过烟气量等检测手段及时发现隧道内的起火点并将起火位置信息反馈给主控制器51。
水成膜泡沫灭火剂箱53存储有水成膜泡沫灭火剂，与水混合后可进行灭火，适用于绝大多数种类的火灾。
消防水炮54的喷头覆盖范围≥30m，喷头可自由转动来对准火源。
在本发明中，主控制器51、通信装置57为本领域的熟知器件或设备，故其具体构成不在这里详述。
主控制器51包括单片机、plc控制器或工控机中的任一种。
通信装置57可采用4g/wifi通讯技术，隧道内可覆盖有公共移动通信网络，或自行布设wifi、lte-v等无线网络来支持良好的通讯效果。
消防水源可为隧道已有的消防供水系统。若隧道没有现成的消防水源，则可打深井并设置加压泵构建消防水源。
当隧道内某一位置的火灾检测设备发现火情时，其将起火位置信息借由通信装置57反馈给主控制器51。于是，主控制器51控制行走驱动装置运行，令消防机箱50沿导轨40移动并停止在距离起火位置最近的三通接头11处。在实际中，借由对行走驱动电机502的转数检测，可令水管对接装置52上的对接母头30准确定位在三通接头11上安装的对接公头20正下方。另外，还可借由定位摄像头来使对接母头30的进水口准确对准对接公头20的出水口。
然后，通过水管对接装置52，令对接母头30上移而与对接公头20对接上，于是，消防水管10内的水借由对接公头20和对接母头30流入水成膜泡沫灭火剂箱53，与水成膜泡沫灭火剂混合后经由消防水炮54向火源喷出，实施有效灭火。
当灭火结束后，通过水管对接装置52，令对接母头30下移而与对接公头20分离，于是，对接母头30、对接公头20各自自动封闭，阻断水流继续流出。
如图4和图5，水管对接装置52的具体工作过程为：
对接时，主动齿轮63在主驱动电机70的驱动下转动，于是主动齿轮63带动从动齿轮64转动，从动齿轮64的转动带动滚珠丝杆65的螺杆转动，于是螺杆转动着上移，下紧固架66带动对接母头30向上移动，于是对接母头30与对接公头20实现对接，对接的同时，对接母头30通过自身钢球和水压，其上锁套32会实现自动锁紧，于是，对接母头30与对接公头20之间牢固锁紧，开始供水。
分离时，先令微调丝杆68在脱扣驱动电机69的驱动下转动，使上紧固架67向下略微移动，于是上紧固架67带动锁套32一起向下略微移动，完成锁套32下拉，实现对接母头30与对接公头20的脱扣。脱扣后，对接公头20、对接母头30会自动封闭。然后，在主驱动电机70的驱动下，主动齿轮63、从动齿轮64转动，滚珠丝杆65的螺杆转动着下移，下紧固架66带动对接母头30向下移动，于是，对接母头30与对接公头20实现分离。分离的同时，令微调丝杆68在脱扣驱动电机69的驱动下反向转动，使上紧固架67向上略微移动，于是上紧固架67带动锁套32向上略微移动，完成锁套32上推，实现对接母头30锁套32复位。
本发明的优点是：
1、本发明在火情发生后可迅速地自动抵达火源处，迅速地自动对接上消防水管，与水成膜泡沫灭火剂箱配合来执行有效的灭火作业，可进行持久灭火，灭火成本低，可有效控制火势。
2、本发明可根据报警信息前往火源处，或自行发现火情。
3、本发明可通过高清摄像头获取现场火灾视频，一方面实时记录灭火过程，另一方面可通过广播装置宣传火灾情况以及辅助进行事故现场的指挥作业等。
4、本发明可基于自动或手动控制方式在隧道内进行火灾巡逻，以及可对隧道内的相关设备进行巡检。
5、本发明针对隧道内常见火灾的特性，采用水与水成膜泡沫灭火剂相配合的灭火方式来对隧道内常见的非水溶性液体燃料引起的火灾实施有效扑灭。
以上所述是本发明较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。
技术特征：
1.一种隧道智能消防系统，其特征在于：它包括沿隧道设置的消防水管和火灾检测设备，消防水管与消防水源连通，其中：消防水管上间隔安装有三通接头，三通接头朝下的接口上安装有对接公头；消防水管两侧安装有导轨，消防机箱位于导轨下方且借由行走驱动装置可沿导轨移动；消防机箱内安装有水管对接装置，对接母头夹持于水管对接装置上，对接母头借由水管对接装置实现与对接公头的接合与分离；对接母头通过软管与水成膜泡沫灭火剂箱连接，水成膜泡沫灭火剂箱通过软管与消防水炮连接；行走驱动装置、水管对接装置、消防水炮与主控制器连接，主控制器通过通信装置与火灾检测设备互相通讯。
2.如权利要求1所述的隧道智能消防系统，其特征在于：
所述行走驱动装置包括滚轮和行走驱动电机，滚轮在行走驱动电机的驱动下滚动，行走驱动电机的信号端口与所述主控制器的相应信号端口连接。
3.如权利要求2所述的隧道智能消防系统，其特征在于：
所述导轨呈凹字形；
所述消防水管置于两个所述导轨之间，所述消防水管与所述导轨平行；
所述导轨通过支撑横臂与所述消防水管固定连接，所述消防水管通过支撑吊臂与隧道顶壁固定连接，支撑横臂与支撑吊臂之间通过加强件连接。
4.如权利要求1所述的隧道智能消防系统，其特征在于：
所述消防机箱上安装有双红外火焰探测器，双红外火焰探测器的信号端口与所述主控制器的相应信号端口连接。
5.如权利要求1所述的隧道智能消防系统，其特征在于：
所述消防机箱内安装有高清摄像头，高清摄像头的信号端口与所述主控制器的相应信号端口连接；
所述消防机箱内安装有广播装置，广播装置的信号端口与所述主控制器的相应信号端口连接。
6.如权利要求1至5中任一项所述的隧道智能消防系统，其特征在于：
所述水管对接装置包括支撑台，支撑台上转动安装有多个从动齿轮和一个主动齿轮，各从动齿轮与主动齿轮齿合，支撑台上方设有下紧固架，下紧固架上方设有上紧固架，所述对接母头的壳体夹持于下紧固架上而锁套夹持于上紧固架上，其中：下紧固架与各从动齿轮之间通过滚珠丝杆连接，主动齿轮与主驱动电机的出力轴固定，主驱动电机的信号端口与所述主控制器的相应信号端口连接，主动齿轮在主驱动电机驱动下转动并带动从动齿轮转动，从动齿轮的转动带动滚珠丝杆的螺杆转动并上下移动，以使下紧固架带动所述对接母头上下移动；下紧固架下面安装有多个脱扣驱动电机，脱扣驱动电机的信号端口与所述主控制器的相应信号端口连接，脱扣驱动电机的出力轴固定有微调丝杆，微调丝杆穿过下紧固架后与上紧固架转动连接，微调丝杆在脱扣驱动电机驱动下转动而使上紧固架带动锁套上下移动。
7.如权利要求6所述的隧道智能消防系统，其特征在于：
所述对接母头上安装有定位摄像头。
8.如权利要求6所述的隧道智能消防系统，其特征在于：
所述对接公头和所述对接母头为匹配的卡套式快速接头。
9.如权利要求6所述的隧道智能消防系统，其特征在于：
所述支撑台底部设有多个减震弹簧。
技术总结
本发明公开了一种隧道智能消防系统，包括沿隧道设置的消防水管和火灾检测设备，消防水管与消防水源连通。消防水管上间隔安装三通接头，三通接头朝下的接口上安装对接公头。消防水管两侧安装导轨，消防机箱位于导轨下方且借由行走驱动装置可沿导轨移动。消防机箱内安装水管对接装置，对接母头夹持于水管对接装置上，对接母头借由水管对接装置实现与对接公头的接合与分离。对接母头通过软管与水成膜泡沫灭火剂箱连接，水成膜泡沫灭火剂箱与消防水炮连接。行走驱动装置、水管对接装置、消防水炮与主控制器连接，主控制器通过通信装置与火灾检测设备通讯。本发明在发生火情后可迅速自动抵达火源处执行灭火作业，持久灭火效果好，可有效控制火势。
技术研发人员：徐陈群;陈剑威;朱书善;李先锋;姚静;王玉珏;张琪;程苏沙;贾琦
受保护的技术使用者：中路未来(北京)交通技术研究院有限公司
技术研发日：.11.25
技术公布日：.01.10
