本發(fā)明涉及火災(zāi)救援領(lǐng)域，具體涉及一種火災(zāi)救援人員佩戴的安全頭盔。

背景技術(shù)：

近年來，隨著現(xiàn)代建筑物室內(nèi)電器、液化氣等的普及，室內(nèi)的火災(zāi)發(fā)生率越來越高。室內(nèi)起火一旦發(fā)生，因為救援不及時，救援設(shè)施遠(yuǎn)等因素就會造成大量的財產(chǎn)損失以及人員傷亡。在室內(nèi)火災(zāi)救援過程中，因為現(xiàn)代建筑多為高層建筑，并且起火環(huán)境復(fù)雜，逃生通道少等原因，消防員在救援過程中難以在外面進(jìn)行救援，只能進(jìn)入建筑物內(nèi)部進(jìn)行救援，這大大加大了救援的危險性。此外，在火災(zāi)救援過程中，由于能見度低、溫度過高等原因造成的消防員傷亡的事件不計其數(shù)，進(jìn)入火場救災(zāi)，消防員只能憑借自己的經(jīng)驗進(jìn)行火災(zāi)環(huán)境的判斷，這種方法非常冒險，極容易使消防員喪失性命，因此，研究一種火災(zāi)救援人員佩戴的安全頭盔，能夠在能見度過低以及火災(zāi)環(huán)境過于危險時提醒消防人員進(jìn)行撤退的裝置有著重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種火災(zāi)救援人員佩戴的安全頭盔。

本發(fā)明通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種火災(zāi)救援人員佩戴的安全頭盔，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、遠(yuǎn)程終端和預(yù)警模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集火災(zāi)現(xiàn)場的環(huán)境信息，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊用于將采集得到的環(huán)境信息傳輸?shù)竭h(yuǎn)程終端，所述遠(yuǎn)程終端用于對采集得到的環(huán)境信息進(jìn)行處理并進(jìn)行火災(zāi)現(xiàn)場的安全等級評估，當(dāng)評估結(jié)果為當(dāng)前環(huán)境較為危險時，所述預(yù)警模塊即以語音提示的方式進(jìn)行預(yù)警。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集模塊采集得到的環(huán)境信息包括火災(zāi)現(xiàn)場空氣溫度和火災(zāi)現(xiàn)場的空間體積。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊采用GPRS的無線傳輸方式。

優(yōu)選地，所述遠(yuǎn)程終端包括數(shù)據(jù)處理模塊和安全評估模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊用于對采集得到的環(huán)境信息進(jìn)行處理，所述安全評估模塊用于根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)對火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行安全等級評估。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理模塊用于對傳感器采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，具體為：

設(shè)某時刻i采集到的火災(zāi)現(xiàn)場空氣溫度為t_i，則處理后的空氣溫度為t_i′：

式中，f₁、f₂、f₃分別為相應(yīng)的權(quán)重因子。

優(yōu)選地，所述安全評估模塊用于根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)對火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行安全狀態(tài)評估，具體包括：

(1)根據(jù)采集得到的環(huán)境信息對火災(zāi)現(xiàn)場能見度進(jìn)行計算，計算公式為：

N＝C/p

式中，N為火災(zāi)現(xiàn)場能見度，C為無量綱常數(shù)，此處C＝3，p為煙氣的消光系數(shù)；

其中，煙氣的消光系數(shù)p為：

則，能見度的最終表達(dá)式為：

式中，p_m為煙氣的平均減光系數(shù)，x_m為木材的建光系數(shù)，y_m為紡織品的減光系數(shù)，z_m為塑料的減光系數(shù)，α₁、α₂、α₃分別為木材、紡織品和塑料的減光系數(shù)的權(quán)重，m_e為燃燒物的產(chǎn)煙量占總?cè)剂系馁|(zhì)量比率，為固定常數(shù)，ρ是可燃物的煙氣生成效率，k是單位質(zhì)量可燃物的理論最大發(fā)煙量，l是發(fā)煙材料的質(zhì)量燃燒速率，V是火災(zāi)現(xiàn)場的空間體積；

(2)火災(zāi)現(xiàn)場溫度增長系數(shù)R的測量可以通過測量火災(zāi)現(xiàn)場的空氣溫度來確定，計算公式為：

其中，h為實時測量得到的空氣溫度，h₀為固體燃燒的平均熱釋放率，h₁為液體燃燒的平均熱釋放率，h₂為氣體燃燒的平均熱釋放率，τ₁、τ₂、τ₃分別為固體、液體和氣體燃燒時熱釋放率的權(quán)重，τ₁、τ₂、τ₃>0且τ₁+₂+₃＝1，t為消防員進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場的救援時間；

(3)定義火災(zāi)現(xiàn)場的安全評估系數(shù)，當(dāng)安全評估系數(shù)低于安全閾值時即進(jìn)行預(yù)警，提醒消防員退出火災(zāi)現(xiàn)場，

安全評估系數(shù)α為：

其中，α為火災(zāi)現(xiàn)場安全性的評估系數(shù)，R為火災(zāi)現(xiàn)場的溫度增長系數(shù)，N為火災(zāi)現(xiàn)場的能見度；

(4)根據(jù)安全評估系數(shù)α與安全閾值ω之間的關(guān)系定義劃分安全等級，具體為：

本發(fā)明的有益效果為：通過各模塊的構(gòu)建，實現(xiàn)了對火災(zāi)現(xiàn)場的環(huán)境信息進(jìn)行實時的采集，并通過對數(shù)據(jù)的有效處理和對火災(zāi)現(xiàn)場安全情況的有效評估，在出現(xiàn)危險時及時對消防員進(jìn)行預(yù)警，保證了消防員在火災(zāi)搶險過程中的人身安全。

附圖說明

利用附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但附圖中的實施例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。

圖1為一種火災(zāi)救援人員佩戴的安全頭盔結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：

數(shù)據(jù)采集模塊1、數(shù)據(jù)傳輸模塊2、遠(yuǎn)程終端3、預(yù)警模塊4、數(shù)據(jù)處理模塊31、安全評估模塊32。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

一種火災(zāi)救援人員佩戴的安全頭盔，包括數(shù)據(jù)采集模塊1、數(shù)據(jù)傳輸模塊2、遠(yuǎn)程終端3和預(yù)警模塊4，所述數(shù)據(jù)采集模塊1用于采集火災(zāi)現(xiàn)場的環(huán)境信息，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊2用于將采集得到的環(huán)境信息傳輸?shù)竭h(yuǎn)程終端3，所述遠(yuǎn)程終端3用于對采集得到的環(huán)境信息進(jìn)行處理并進(jìn)行火災(zāi)現(xiàn)場的安全狀態(tài)評估，當(dāng)評估結(jié)果為當(dāng)前環(huán)境威脅消防員自身安全時，所述預(yù)警模塊4即以語音提示的方式進(jìn)行預(yù)警。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集模塊1采集得到的環(huán)境信息包括火災(zāi)現(xiàn)場空氣溫度和火災(zāi)現(xiàn)場的空間體積。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊2采用GPRS的無線傳輸方式。

本優(yōu)選實施例通過各模塊的構(gòu)建，實現(xiàn)了對火災(zāi)現(xiàn)場的環(huán)境信息進(jìn)行實時的采集，并通過對數(shù)據(jù)的有效處理和對火災(zāi)現(xiàn)場安全情況的有效評估，在出現(xiàn)危險時及時對消防員進(jìn)行預(yù)警，保證了消防員在火災(zāi)搶險過程中的人身安全。

優(yōu)選地，所述遠(yuǎn)程終端3包括數(shù)據(jù)處理模塊31和安全評估模塊32，所述數(shù)據(jù)處理模塊31用于對采集得到的環(huán)境信息進(jìn)行處理，所述安全評估模塊32用于根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)對火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行安全狀態(tài)評估。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理模塊31用于對傳感器采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，具體為：

設(shè)某時刻i采集到的火災(zāi)現(xiàn)場空氣溫度為t_i，則處理后的空氣溫度為t_i′：

式中，f₁、f₂、f₃分別為相應(yīng)的權(quán)重因子。

本優(yōu)選實施例通過對采集得到的火災(zāi)現(xiàn)場環(huán)境信息進(jìn)行處理，進(jìn)一步的增加了后續(xù)安全評估模塊評估結(jié)果的精確性。

優(yōu)選地，所述安全評估模塊32用于根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)對火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行安全狀態(tài)評估，具體包括：

(1)根據(jù)采集得到的環(huán)境信息對火災(zāi)現(xiàn)場能見度進(jìn)行計算，計算公式為：

N＝C/p

式中，N為火災(zāi)現(xiàn)場能見度，C為無量綱常數(shù)，此處C＝3，p為煙氣的消光系數(shù)；

其中，煙氣的消光系數(shù)p為：

則，能見度的最終表達(dá)式為：

式中，p_m為煙氣的平均減光系數(shù)，x_m為木材的建光系數(shù)，y_m為紡織品的減光系數(shù)，z_m為塑料的減光系數(shù)，α₁、α₂、α₃分別為木材、紡織品和塑料的減光系數(shù)的權(quán)重，m_e為燃燒物的產(chǎn)煙量占總?cè)剂系馁|(zhì)量比率，為固定常數(shù)，ρ是可燃物的煙氣生成效率，k是單位質(zhì)量可燃物的理論最大發(fā)煙量，l是發(fā)煙材料的質(zhì)量燃燒速率，V是火災(zāi)現(xiàn)場的空間體積；

(2)火災(zāi)現(xiàn)場溫度增長系數(shù)R的測量可以通過測量火災(zāi)現(xiàn)場的空氣溫度來確定，計算公式為：

其中，h為實時測量得到的空氣溫度，h₀為固體燃燒的平均熱釋放率，h₁為液體燃燒的平均熱釋放率，h₂為氣體燃燒的平均熱釋放率，τ₁、τ₂、τ₃分別為固體、液體和氣體燃燒時熱釋放率的權(quán)重，τ₁、τ₂、τ₃>0且τ₁+₂+₃＝1，t為消防員進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場的救援時間。

(3)定義火災(zāi)現(xiàn)場的安全評估系數(shù)，當(dāng)安全評估系數(shù)低于安全閾值ω時即進(jìn)行預(yù)警，提醒消防員退出火災(zāi)現(xiàn)場，

安全評估系數(shù)α為：

其中，α為火災(zāi)現(xiàn)場安全性的評估系數(shù)，R為火災(zāi)現(xiàn)場的溫度增長系數(shù)，N為火災(zāi)現(xiàn)場的能見度，ω為根據(jù)歷年火災(zāi)救險時的數(shù)據(jù)制定的安全閾值；

(4)根據(jù)安全評估系數(shù)α與安全閾值ω之間的關(guān)系定義劃分安全等級，具體為：

本優(yōu)選實施例結(jié)合火災(zāi)現(xiàn)場能見度和火災(zāi)現(xiàn)場的溫度增長系數(shù)進(jìn)行火災(zāi)現(xiàn)場的安全狀況評估，最大限度的保證了消防人員的人身安全。

基于上述實施例，根據(jù)數(shù)據(jù)火災(zāi)事故中不同起火階段采集得到的環(huán)境信息對本系統(tǒng)進(jìn)行了一系列測試，以下是測試得到的評估結(jié)果：

從上述實施例可以看出，根據(jù)火災(zāi)不同起火階段采集得到現(xiàn)場環(huán)境信息進(jìn)行的火災(zāi)現(xiàn)場安全等級評估，具有較高的準(zhǔn)確性，完全可以起到消防員進(jìn)行火災(zāi)救援時的危險預(yù)警，保護(hù)了消防員的人身安全。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。