簡述一種消防模擬互動滅火裝置

摘 要 近幾年，隨著科技水平的提高以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)滲透到生活中的各個方面，開始在消防領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越大的作用。本系統(tǒng)應(yīng)用圖像顯示技術(shù)、光電傳感器技術(shù)，模擬真實的火焰狀態(tài)，以及火災(zāi)發(fā)生時滅火器的正確操作步驟，模擬火災(zāi)場景，是一種既安全、環(huán)保、又有實際體驗操作的訓(xùn)練設(shè)備。

關(guān)鍵詞 互動仿真;模擬滅火;火源顯示;消防安全

1仿真互動滅火系統(tǒng)設(shè)計組成

1.1 動態(tài)顯示屏系統(tǒng)

動態(tài)火焰顯示系統(tǒng)是仿真互動滅火裝置火源部分的重要組成部件，通過柔性點陣LED顯示屏構(gòu)成一個圓柱形的仿真火焰主體，顯示屏表面覆蓋磨砂膜，使顯示效果更加逼真，該裝置底部設(shè)置多個紅外線接收器和超聲波距離傳感器，頂部設(shè)置風(fēng)向標(biāo)，內(nèi)部設(shè)計有無線通信模組，語音播放模組，煙霧發(fā)生模組。

該裝置可模擬多種火災(zāi)場景以及對應(yīng)不同的滅火難度，內(nèi)部采用STM32F103C8T6做為主控制芯片，控制以74HC595、74LS138、場效應(yīng)管等組成的LED顯示屏驅(qū)動電路，在柔性LED屏上面顯示動態(tài)火焰的效果，超聲波傳感器用于判斷訓(xùn)練人員距離火源的距離。無線通信模塊用于各單元模塊之間通信，語音播放模組和煙霧發(fā)生模組用于營造火災(zāi)場景氛圍，頂部的風(fēng)向標(biāo)作為著火時的風(fēng)向指示。

動態(tài)顯示屏預(yù)留RS485通信接口，兼容Modbus協(xié)議，可通過外部通信設(shè)備詢問工作狀態(tài)以及滅火成績， 并控制顯示屏顯示的數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程修改滅火參數(shù)，滅火時間，聲音音效等內(nèi)部參數(shù)。

1.2 仿真滅火器

仿真滅火器的外觀和真實滅火器一致采用市場上常見的3kg干粉滅火器瓶體，內(nèi)置磷酸鐵鋰電池供電，安裝苯乙烯樹脂材質(zhì)的底座，這樣即保證整體重量與真實滅火器相仿又不影響美觀，內(nèi)部安裝有激光發(fā)射器、紅外線發(fā)射器、語音播放器、無線通信模塊以及按壓把手，保險銷等。實用操作和真實滅火器完全一樣，首先拔掉滅火器安全銷，按住壓把，對準(zhǔn)火焰根部進行來回掃射，區(qū)別在于并不會噴出真實的滅火介質(zhì)，取而代之的是光電信號，聲音信號。內(nèi)部主控制板采用STM32F103C8T6單片機，通信模塊采用CC2530F256，2.4G無限通信模塊以ZigBee協(xié)議發(fā)送一幀代碼即滅火器唯一識別信息，用于仿真火源判斷不同種類的滅火器，配合自動控制電路，輔助聲光系統(tǒng)，實現(xiàn)開關(guān)狀態(tài)判斷、發(fā)射紅外線、激光射線和驅(qū)動語音播放模塊產(chǎn)生滅火器噴射聲音。滅火器具有自動定時功能（3kg干粉滅火器使用時間約8秒），時間即將結(jié)束時語音模塊音量自動減小，直至關(guān)閉聲音，關(guān)閉紅外線和激光射線，需要重新按壓手把再次激活滅火器，可多次重復(fù)使用。

滅火器每4個為一組，統(tǒng)一安裝在滅火器箱內(nèi)，分別對應(yīng)四個不同的底座，底座上有快速充電接口，同時每個底座上安裝有一個紅外接近開關(guān)用于判斷滅火器與底座的接觸狀態(tài)。當(dāng)滅火器放到底座上后自動啟動充電電路，使用時可直接將滅火器拿出。滅火器箱內(nèi)也設(shè)計有一塊控制板，采用STC15W408AS單片機作為主控器件，負(fù)責(zé)電池供電，以及開關(guān)狀態(tài)信息的發(fā)送，開關(guān)狀態(tài)信息通過CC2530F256無線通信模塊發(fā)出。4個滅火器分別為：水基型滅火器、干粉滅火器、二氧化碳滅火器、干粉滅火器[1]。

2互動滅火裝置使用步驟

互動滅火裝置有兩種使用模式，一種為智能答題模式，一種為互動滅火模式。

2.1 智能答題模式

按下設(shè)置在滅火器箱上的開始按鈕，語音播放模塊開始播放某個場景發(fā)生火災(zāi)后對應(yīng)的應(yīng)該使用哪種類型的滅火器的問題，然后訓(xùn)練人員拿起滅火器，選擇正確后，開始進入下一個環(huán)節(jié)，互動滅火模式。如果選擇不正確，則語音提示，重新選擇，連續(xù)選擇錯誤三次，則退出答題模式，需要操作開始按鈕，重新開始。

2.2 互動滅火模式

進入互動滅火模式后，動態(tài)火焰LED顯示屏自動開始顯示滾動的火焰，同時語音播放模組播放火焰燃燒時發(fā)出的聲音，煙霧發(fā)生模組產(chǎn)生煙霧營造逼真的火場環(huán)境，同時風(fēng)向標(biāo)隨機指示一個位置，此時火場環(huán)境已經(jīng)模擬完畢。拔下選擇好的滅火器安全銷，按下把手，滅火器內(nèi)部的語音模塊發(fā)出噴射的聲音，同時激光射線產(chǎn)生可見光柱，紅外射線發(fā)出散射的扇形光柱，由可見的激光光束引導(dǎo)，對準(zhǔn)仿真火源的根部左右來回掃射，掃射時應(yīng)根據(jù)風(fēng)向標(biāo)指示方向，必須站在上風(fēng)口位置，并在距離仿真火源2米以外的區(qū)域進行滅火操作。火焰大小通過火焰高度來實現(xiàn)，滅火效果通過滅火器紅外線照射的時間來判斷，在規(guī)定的時間內(nèi)，在正確的位置照射火源根部可快速撲滅火源。如果在規(guī)定時間內(nèi)沒有撲滅火源，火焰高度即使變低了也會重新恢復(fù)，實現(xiàn)火焰的復(fù)燃，可以在更換滅火器后繼續(xù)滅火，直到火焰熄滅，完成滅火過程。如果連續(xù)三次更換滅火器沒有滅掉火源，則認(rèn)為滅火失敗。滅火結(jié)束后，自動顯示結(jié)果。

2.3 仿真滅火器系統(tǒng)的設(shè)計特點

（1）消防模擬互動滅火裝置技術(shù)上采用光電傳感器技術(shù)、LED顯示屏驅(qū)動技術(shù) 、距離傳感器技術(shù)以及聲光煙模擬技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)，配合外觀與各類常用滅火器完全一致，具體操作程序、操作要領(lǐng)、操作要求也是基本相同。

（2）該裝置的專用仿真滅火器能反復(fù)使用（蓄電池供電模式，充電后可反復(fù)使用）而且該裝置可模擬多種火災(zāi)場景，方便攜帶，易于安裝，用途廣泛。

（3）消防模擬滅火裝置配備聲光及多個分支系統(tǒng)聯(lián)動功能，增加消防演練逼真效果，十分接近實戰(zhàn)。

（4）該消防模擬滅火裝置價格實惠，綠色無污染，重復(fù)使用消防演練完畢后須清理現(xiàn)場，可即刻進行下一輪演練，方便、快捷、高效是一種即安全又有實際操作體驗的訓(xùn)練裝置[2]。

3結(jié)束語

據(jù)調(diào)查顯示，目前各類公眾聚集場所、經(jīng)營業(yè)主、各工廠職工、社區(qū)居民等消防素質(zhì)普遍欠缺，缺少實際動手能力，災(zāi)害發(fā)生時手忙腳亂不能及時處理，自防自救能力差已成為普遍性的問題。

本消防模擬互動滅火裝置配合消防演練指揮員的引導(dǎo)，寓樂于教，訓(xùn)練人員在學(xué)習(xí)消防知識的同時快速熟練掌握滅火器使用要領(lǐng)。該裝置的推廣和應(yīng)用全面實施后，將有效提高全民消防素質(zhì)、增強全民消防意識，保障消防安全。

參考文獻

[1] 史月英.消防培訓(xùn)專用模擬滅火器的開發(fā)設(shè)想與應(yīng)用[J].武警學(xué)院學(xué)報，2002，4（18）：23-24

[2] 賀寶軍，嚴(yán)愛民.淺談普及消防安全教育的必要性[J].企業(yè)導(dǎo)報， 2015，（10）：147-148.

作者簡介

展召清（1987-），男，山東濟南人;學(xué)歷：本科，電氣工程師，現(xiàn)就職單位：青島凌鼎智能科技有限公司研發(fā)部。