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技術的發展，虛擬現實技術已經滲透到生活中的各個方面，開始在消防領域中發揮著越來越大的作用。本系統應用圖像顯示技術、光電傳感器技術，模擬真實的火焰狀態，以及火災發生時滅火器的正確操作步驟，模擬火災場景，是一種既安全、環保、又有實際體驗操作的訓練設備。

關鍵詞 互動仿真;模擬滅火;火源顯示;消防安全

1仿真互動滅火系統設計組成

1.1 動態顯示屏系統

動態火焰顯示系統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，該裝置底部設置多個紅外線接收器和超聲波距離傳感器，頂部設置風向標，內部設計有無線通信模組，語音播放模組，煙霧發生模組。

該裝置可模擬多種火災場景以及對應不同的滅火難度，內部采用STM32F103C8T6做為主控制芯片，控制以74HC595、74LS138、場效應管等組成的LED顯示屏驅動電路，在柔性LED屏上面顯示動態火焰的效果，超聲波傳感器用于判斷訓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生模組用于營造火災場景氛圍，頂部的風向標作為著火時的風向指示。

動態顯示屏預留RS485通信接口，兼容Modbus協議，可通過外部通信設備詢問工作狀態以及滅火成績， 并控制顯示屏顯示的數據，遠程修改滅火參數，滅火時間，聲音音效等內部參數。

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，內置磷酸鐵鋰電池供電，安裝苯乙烯樹脂材質的底座，這樣即保證整體重量與真實滅火器相仿又不影響美觀，內部安裝有激光發射器、紅外線發射器、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，對準火焰根部進行來回掃射，區別在于并不會噴出真實的滅火介質，取而代之的是光電信號，聲音信號。內部主控制板采用STM32F103C8T6單片機，通信模塊采用CC2530F256，2.4G無限通信模塊以ZigBee協議發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，實現開關狀態判斷、發射紅外線、激光射線和驅動語音播放模塊產生滅火器噴射聲音。滅火器具有自動定時功能（3kg干粉滅火器使用時間約8秒），時間即將結束時語音模塊音量自動減小，直至關閉聲音，關閉紅外線和激光射線，需要重新按壓手把再次激活滅火器，可多次重復使用。

滅火器每4個為一組，統一安裝在滅火器箱內，分別對應四個不同的底座，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用于判斷滅火器與底座的接觸狀態。當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。滅火器箱內也設計有一塊控制板，采用STC15W408AS單片機作為主控器件，負責電池供電，以及開關狀態信息的發送，開關狀態信息通過CC2530F256無線通信模塊發出。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生火災后對應的應該使用哪種類型的滅火器的問題，然后訓練人員拿起滅火器，選擇正確后，開始進入下一個環節，互動滅火模式。如果選擇不正確，則語音提示，重新選擇，連續選擇錯誤三次，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出的聲音，煙霧發生模組產生煙霧營造逼真的火場環境，同時風向標隨機指示一個位置，此時火場環境已經模擬完畢。拔下選擇好的滅火器安全銷，按下把手，滅火器內部的語音模塊發出噴射的聲音，同時激光射線產生可見光柱，紅外射線發出散射的扇形光柱，由可見的激光光束引導，對準仿真火源的根部左右來回掃射，掃射時應根據風向標指示方向，必須站在上風口位置，并在距離仿真火源2米以外的區域進行滅火操作。火焰大小通過火焰高度來實現，滅火效果通過滅火器紅外線照射的時間來判斷，在規定的時間內，在正確的位置照射火源根部可快速撲滅火源。如果在規定時間內沒有撲滅火源，火焰高度即使變低了也會重新恢復，實現火焰的復燃，可以在更換滅火器后繼續滅火，直到火焰熄滅，完成滅火過程。如果連續三次更換滅火器沒有滅掉火源，則認為滅火失敗。滅火結束后，自動顯示結果。

2.3 仿真滅火器系統的設計特點

（1）消防模擬互動滅火裝置技術上采用光電傳感器技術、LED顯示屏驅動技術 、距離傳感器技術以及聲光煙模擬技術、伺服驅動技術，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、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使用（蓄電池供電模式，充電后可反復使用）而且該裝置可模擬多種火災場景，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聯動功能，增加消防演練逼真效果，十分接近實戰。

（4）該消防模擬滅火裝置價格實惠，綠色無污染，重復使用消防演練完畢后須清理現場，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練裝置[2]。

3結束語

據調查顯示，目前各類公眾聚集場所、經營業主、各工廠職工、社區居民等消防素質普遍欠缺，缺少實際動手能力，災害發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，寓樂于教，訓練人員在學習消防知識的同時快速熟練掌握滅火器使用要領。該裝置的推廣和應用全面實施后，將有效提高全民消防素質、增強全民消防意識，保障消防安全。

參考文獻

[1] 史月英.消防培訓專用模擬滅火器的開發設想與應用[J].武警學院學報，2002，4（18）：23-24

[2] 賀寶軍，嚴愛民.淺談普及消防安全教育的必要性[J].企業導報， 2015，（10）：147-148.

作者簡介

展召清（1987-），男，山東濟南人;學歷：本科，電氣工程師，現就職單位：青島凌鼎智能科技有限公司研發部。