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专利号: 2024109226793
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种新能源汽车破拆灭火及其智能流量控制装置,包括中空结构的传输管道(3),传输管道(3)的一端通过接口与灭火剂存储装置连接,其特征在于,传输管道(3)的另一端为消防雾化区域,且在消防雾化区域的端部连接破拆杆(7),破拆杆(7)与消防雾化区域端部的连接段为圆弧状,由连接段处开始破拆杆(7)的直径逐渐减小,直到破拆杆(7)另一端的厚度与电池外壳卡接处的缝隙的厚度相适配,从而能够撬开电池外壳并深入被撬开的电池外壳内部;在破拆杆(7)的内部预留一条用来传输灭火剂以及信号传输线的灭火通道(8),其余为实心结构,在灭火通道(8)的出口处开有倒三角形缺口;在传输管道(3)上安装有流量计(4)和控制阀(1),在破拆杆(7)上安装用于测量火焰温度以及火焰形态的红外监测模块(6),红外监测模块(6)将监测到的温度数据转化为电信号传至控制器(2)的输入端,流量计(4)用于监测传输管道(3)内的流量变化,并将流量数据转化为电信号传至控制器(2)的输入端,控制器(2)的输出端通过线路连接控制阀(1),并根据设定的温度、流量以及控制策略对控制阀(1)进行控制,控制阀(1)接收控制器(2)传输的信号,根据信号要求来调节传输管道(3)内的流量。

2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车破拆灭火及其智能流量控制装置,其特征在于,消防雾化区域的管道上均匀布置若干个消防雾化孔(5),消防雾化孔(5)环绕传输管道(3)以及沿着传输管道(3)方向每隔2.5cm布置,管道内部布置有雾化导流通道,当高压水流通过通道时,经由喷口将其喷洒成细水雾。

3.根据权利要求1或2所述的一种新能源汽车破拆灭火及其智能流量控制装置,其特征在于,破拆杆(7)另一端的厚度为0.5cm。

4.根据权利要求3所述的一种新能源汽车破拆灭火及其智能流量控制装置,其特征在于,红外监测模块(6)安装在破拆杆(7)远离消防雾化区域的一侧,其采用面阵式红外测温传感器与微处理器。

5.根据权利要求3所述的一种新能源汽车破拆灭火及其智能流量控制装置,其特征在于,所述流量计(4)包括超声波传感器、放大器和滤波器,超声波传感器用于测量传输管道(3)内流体的流量变化,放大器对超声波传感器采集到的信号进行放大、转换与处理,滤波器将超声波传感器采集到的信号内的噪声过滤掉,最终输出真正的流量信号。

6.根据权利要求5所述的一种新能源汽车破拆灭火及其智能流量控制装置,其特征在于,所述控制器(2)包括数据采集器、信号转换器、处理器、存储器,数据采集器用于接收红外监测模块(6)的温度数据以及流量计(4)的流量信号,所述数据采集器输出端与信号转换器的输入端连接,信号转换器将接收到的模拟信号转化为数字信号,最终交由处理器对数字信号进行处理,实现实时监测传输管道(3)内流量与火灾的温度变化及变化趋势,根据处理器内部的控制策略做出调控;存储器用于存储所需的计算代码、数据与各种参数。

7.根据权利要求6所述的一种新能源汽车破拆灭火及其智能流量控制装置,其特征在于,控制器(2)内部的控制策略能够根据红外监测模块(6)监测到的实时火灾温度来调节传输管道(3)中的灭火剂流量 ,从而使用适量的灭火剂降低火灾温度直至灭火,同时通过连接网络,根据以往的火灾案例和实际调控效果的数据进行学习和建模,不断优化修正因子 和调控因子 ;

控制策略为:

喷洒灭火剂后随时间 降温,降温系数 ,在时间 后,火焰温度从初始温度 降至期望温度 ,即 ;灭火剂流量 与实际温度 的关系为

式中: 为灭火剂流量 与实际温

度 的预设函数关系; 为根据期望温度 进行的流量修正; 为修正因子;灭火剂流量 与实际温度 函数关系由实验结果拟合得出,拟合效果良好,即

,式中: 为调控因子; 为临界温度; 为基准流量。

8.据权利要求7所述的一种新能源汽车破拆灭火及其智能流量控制装置,其特征在于,建模、优化修正因子 和调控因子 的步骤如下:

数据收集与预处理:通过远程终端网络爬虫在已有数据库中抓取并提取相关数据,已有数据库包括实际应用案例中传感器接收的数据以及在实验环境下收集的数据,远程终端对采集得到的数据进行清洗;

模型的构建与训练:通过使用Python中的scikit‑learn库,采用SVR模型,模拟生成数据,def generate_sample_data(),通过设定初始的修正因子 ,经过大量数据训练,远程终端会标记异常样本,例如温度处于较高范围且下降速度较慢得样本,远程终端程序会模拟修正因子 增大,或者当监测到流量对初始温度降温效果较差时,远程终端程序会模拟调控因子 增大,划分训练集与测试集,创建并训练回归模型,在测试集上进行预测,计算均方误差评估模型性能;

实时数据输入与预测:在实际应用中将红外监测模块(6)获取到的实时温度数据输入到训练好的回归模型中,回归模型根据学习到的规律与模式,迅速启动其内部的计算与推理机制,通过对当前的温度数值、温度的变化趋势、期望的温度设定以及流量的变化情况综合考量与运算,准确预测出合适的修正因子 或调控因子 的值,并将预测出的合适的修正因子 和调控因子 传递至控制器(2),当控制器(2)接收到修正后的修正因子 和调控因子 后,会结合内部的控制策略立即启动调整机制。

9.根据权利要求6所述的一种新能源汽车破拆灭火及其智能流量控制装置,其特征在于,控制阀(1)包括阀芯、阀门体、密封圈与传动结构,阀芯接收控制器(2)的控制信号,并根据控制信号控制阀门的开启与关闭,密封圈则用于保证阀门体的密闭性,确保液体不会泄露,传动结构则是用于传递控制器(2)的电子信号,将电子信号转化为机械运动,从而控制阀门的开启与关闭。