一种用于保护多个通风柜的自动灭火系统及其设计方法与流程

本发明涉及通风柜，具体涉及一种用于保护多个通风柜的自动灭火系统及其设计方法。

背景技术：

1、众所周知，通风柜中会存放各种化学药剂以及进行实验，有一部分属于易燃易爆的化学物质，一旦使用不当，会有发生燃烧、爆炸的风险。目前市场上针对通风柜保护的灭火装置，主要是探火管式通风柜灭火装置，其存在工作方式单一、只能保护一台通风柜、火警响应速度非常慢、无法联动上级系统和灭火剂对人体存在危害等缺点；在通风柜中，使用的设备仪器涉及部分加热设备，如高温反应釜、真空气氛炉、蒸馏装置、精馏装置和旋蒸仪等。高温设备设置不当或者设备出现质量问题，可能会引发物料喷溅、暴沸、燃烧爆炸等风险。探火管式通风柜灭火装置其使用的co2灭火剂会对实验室内精密仪器产生破坏，同时对人员生命安全存在威胁；其使用的火探管在遇到高温破裂时会随意甩动，容易造成二次复燃。因此，设计一种能改善灭火动作，避免次生事故发生；能增强与通风柜的联动功能；实现保护多台通风柜；提高火警响应速度；采用对人体无害的灭火剂等优点的通风柜灭火装置很有必要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于保护多个通风柜的自动灭火系统及其设计方法，以解决现有通风柜的灭火装置工作方式单一、只能保护一台通风柜、火警响应速度非常慢、无法联动上级系统和灭火剂对人体存在危害的问题。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、本发明提供一种用于保护多个通风柜的自动灭火系统，所述用于保护多个通风柜的自动灭火系统包括：多台通风柜，多台通风柜依次设置且具有最边侧的第一通风柜；

4、灭火控制盒，所述灭火控制盒设置在第一通风柜上，所述灭火控制盒用于接收温度传感器的温度信号和灭火瓶的压力信息，并根据所述温度信号和所述压力信息生成输出信号；

5、各所述通风柜分别设置有温度传感器和音响报警器，所述第一通风柜外围边侧设置有灭火瓶，所述温度传感器、所述音响报警器和所述灭火瓶分别与所述灭火控制盒连接，其中，所述温度传感器设于各通风柜内部，以用于获取所述通风柜内的温度数据；所述音响报警器设置于各所述通风柜的上方且裸露于所述通风柜设置，以用于根据灭火控制盒的输出信号发出警报；所述灭火瓶包括灭火瓶管路和灭火瓶压力表，所述灭火瓶管路从所述灭火瓶的瓶口出发延伸至各所述通风柜的上方且贯穿各所述通风柜，各所述通风柜中均包含有所述分区阀，且各所述分区阀设置在所述灭火瓶管路上，以用于根据灭火控制盒的输出信号进行开启，开启时向所述通风柜内喷洒灭火剂；所述灭火瓶压力表设置在灭火瓶瓶口，以用于将灭火瓶压力信息传输至所述灭火控制盒，所述灭火瓶瓶口还设置有灭火瓶电磁阀，所述灭火瓶电磁阀用于根据灭火控制盒的输出信号开启。

6、可选择地，所述温度传感器为线式温度传感器。

7、可选择地，所述线式温度传感器包括：

8、终端连接器，所述终端连接器包括第一连接端和第二连接端，所述第一连接端连接所述灭火控制盒，所述终端连接器用于将所述线式温度传感器输出的温度信号传递至所述灭火控制盒；

9、线体，所述线体具有连接端；

10、中间连接器，所述中间连接器的两端分别连接所述线体的连接端和所述第二连接端，以连通线体和终端连接器；

11、多个线卡，多个所述线卡间隔设置且所述线卡通过一字螺丝将所述线体固定在通风柜内部。

12、可选择地，所述灭火瓶装有灭火剂，所用灭火剂为全氟己酮且所述全氟己酮的设计灭火用量计算公式为：

13、m＝k×(v/s)×[c/(100-c)]

14、s＝0.0664+0.000274t

15、其中，m表示灭火剂设计用量，k表示海拔高度修正系数，k＝1，v表示防护区的净容积，s表示灭火剂比容，c表示灭火剂设计浓度，t表示最低环境温度。

16、可选择地，所述用于保护多个通风柜的自动灭火系统还包括：

17、工况开关，所述工况开关设置于第一通风柜上且与所述灭火控制盒线束连接，所述工况开关具有动端，所述动端具有连通自动工况的第一位置和连通手动工况的第二位置，以将所述用于保护多个通风柜的自动灭火系统切换于自动工况/手动工况；

18、手动按钮，所述手动按钮设置于各所述通风柜上且与灭火控制盒线束连接，用于接收用户输出的驱动信号并将所述驱动信号传输至所述灭火控制盒，以使得所述灭火控制盒根据所述驱动信号生成对所述灭火瓶的电磁阀驱动信号和各所述通风柜的分区阀驱动信号；

19、在所述自动工况：所述灭火控制盒接收各通风柜的温度信号，并根据当前通风柜的温度信号开启/关闭对应通风柜的音响报警器，若某一通风柜的音响报警器开启，则输出所述电磁阀驱动信号和该通风柜的分区阀驱动信号，释放灭火剂对该通风柜进行灭火；

20、在所述手动工况：所述灭火控制盒接收各通风柜的温度信号，并根据当前通风柜的温度信号开启/关闭对应通风柜的音响报警器，接收所述驱动信号，并根据所述驱动信号生成所述电磁阀驱动信号和该通风柜的分区阀驱动信号，释放灭火剂对该通风柜进行灭火。

21、可选择地，所述灭火控制盒包括：

22、灭火主控板，所述灭火主控板用于收发灭火控制盒的所有信号；

23、信号板，所述信号板设置有航空插，所述信号板通过所述航空插固定连接所述灭火主控板；所述灭火主控板具有多个第一通孔，所述信号板具有多个第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔孔径大小相等且中心同轴；

24、壳体和盖板，所述壳体具有容纳腔，所述盖板具有多个第三通孔，所述壳体具有多个第四通孔，所述第三通孔和所述第四通孔孔径大小相等且中心同轴；

25、支撑连接件，所述支撑连接件包括第一支撑连接件和第二支撑连接件，所述第一支撑连接件依次贯穿所述第一通孔和所述第二通孔，以将所述信号板和所述灭火主控板固定为一个整体，设置在所述容纳腔中；

26、所述第二支撑连接件依次贯穿所述第三通孔和所述第四通孔，以将所述盖板固定于所述壳体上。

27、可选择地，所述支撑连接件为六角隔离柱。

28、本发明还提供一种用于保护多个通风柜的自动灭火系统的设计方法，所述用于保护多个通风柜的自动灭火系统的设计方法包括：

29、s1：设计灭火主控板；

30、s2：基于所述灭火主控板，设计所述灭火控制盒；

31、s3：基于所述灭火控制盒，设计所述用于保护多个通风柜的自动灭火系统。

32、可选择地，所述s1中，所述灭火主控板包括硬件部分；

33、所述硬件部分包括：总电源模块、mcu控制模块、驱动模块、线传信号采集模块、手动及工况处理模块、联动信号输出模块；

34、所述总电源模块连接所述mcu控制模块、所述驱动模块、所述线传信号采集模块、所述手动及工况处理模块和所述联动信号输出模块，

35、所述mcu控制模块同时连接所述线传信号采集模块、所述手动及工况处理模块、所述驱动模块和所述联动信号输出模块；

36、所述总电源模块用于提供动力给所述mcu控制模块、所述驱动模块、所述线传信号采集模块、所述手动及工况处理模块和所述联动信号输出模块，

37、所述线传信号采集模块用于采集温度数据并传输温度数据至所述mcu控制模块，

38、所述手动及工况处理模块用于接收用户/系统输出的驱动信号且传输所述驱动信号至所述mcu控制模块，

39、所述mcu控制模块用于接收所述线传信号采集模块的温度数据和所述手动及工况处理模块的输出信号并输出各控制信号至所述线传信号采集模块、所述驱动模块和所述联动信号输出模块；

40、所述驱动模块用于分别输出驱动灭火瓶电磁阀的开/关信号、分区阀的开/关信号和音响报警器的开/关信号；

41、所述联动信号输出模块用于输出开/关通风柜排风及视窗系统的信号；

42、所述总电源模块包括保险丝fuse1、电阻r00、电阻r10、电阻r11、电容cy1、电容cy2、电容cy3、电容cx1、极性电容c3、共模电感l1、二极管d2和电源模块u3；

43、所述保险丝fuse1的一端连接火线ac(l)，所述保险丝fuse1的另一端同时连接电阻r11的一端，电容cy1的一端和共模电感l1的接口1，所述电阻r11的另一端同时连接零线ac(n)、电容cy3的一端和共模电感l1的接口2，电容cy1的另一端同时连接电容cy3的另一端和地线pe，共模电感l1的接口3同时连接电容cx1的一端和电源模块u3的零线ac(n)接口，共模电感l1的接口4同时连接电容cx1的另一端和电源模块u3的火线ac(l)接口，共模电感l1的中间为z字结构，所述电源模块u3的+vo接口同时连接电容cy2的一端、极性电容c3的正极、24vn端口、二极管d2的负极、电阻r10的一端和电阻r00的一端，所述电源模块u3的-vo接口、电容cy2的另一端、极性电容c3的负极、二极管d2的正极和电阻r10的另一端同时接地，电阻r00的另一端作为总电源模块的输出端并通过网络标号yl+同时连接至所述mcu控制模块、所述驱动模块、所述线传信号采集模块、所述手动及工况处理模块和所述联动信号输出模块；

44、所述mcu控制模块采用基于cortex-m3内核的微控制器芯片lpc1756；

45、所述驱动模块包括电阻r88、电阻r82、三极管q13、二极管d34、三极管q21、二极管d30、电阻r89、电阻r98、电阻r104、场效应管q17、电阻r84、二极管d25、电阻r78；

46、电阻r88的一端作为所述驱动模块的输入端并通过网络标号bott-drive连接所述mcu控制模块，电阻r88的另一端同时连接电阻r82的一端和三极管q13的基极，电阻r82的另一端同时连接三极管q13的发射极和+12v端口，三极管q13的集电极同时连接二极管d34的正极和三极管q21的基极，二极管d34的负极同时连接三极管q21的发射极、二极管d30的负极和电阻r98的一端，三极管q21的集电极接地，二极管d30的正极连接电阻r89的一端，电阻r89的另一端同时连接电阻r98的另一端、电阻r104的一端和场效应管q17的栅极，电阻r104的另一端和场效应管q17的源极接地，场效应管q17的漏极同时连接电阻r84的一端和二极管d25的正极，电阻r84的另一端连接+24端口，二极管d25的负极连接电阻r78的一端，电阻r78的另一端连接+24端口，电阻r78的另一端作为所述驱动模块的第一输出端并通过网络标号valve3+同时连接所述灭火瓶电磁阀的正极、分区阀的正极和音响报警器的正极，场效应管q17的漏极作为所述驱动模块的第二输出端并通过网络标号valve3-同时连接所述灭火瓶电磁阀的负极、分区阀的负极和音响报警器的负极；

47、所述线传信号采集模块包括电阻r143、电阻r144、二极管d5、电阻r138、二极管d45、电阻139、电阻r148、电阻r149、电阻r153、线式采集模块u22、线式采集模块u23、电阻r134、电阻r136、电阻r137、电阻r140、电阻r141、电阻r142、电阻r145、电阻r146、电阻r147、电阻r150、电阻r151和电阻r152；

48、所述电阻r143的一端作为所述线传信号采集模块的输入端并通过网络标号uart_rx连接所述mcu控制模块的p0_1口，所述电阻r143的另一端同时连接所述电阻r138的一端、所述二极管d45的正极和所述二极管d5的正极，所述电阻r138的另一端连接vdd端口，所述二极管d5的负极同时连接所述电阻r139的一端和线式采集模块u22的test1口，电阻r139的另一端连接p0_1口，线式采集模块u22的引脚1接地，线式采集模块u22的引脚6连接vdd端口，线式采集模块u22的引脚14接地，线式采集模块u22的引脚15接5v端口，线式采集模块u22的引脚17接地，线式采集模块u22的引脚18连接电阻r142的一端，电阻r142的另一端连接p1_24口，线式采集模块u22的引脚19连接电阻r141的一端，电阻r141的另一端连接p1_23口，线式采集模块u22的引脚20连接电阻r140的一端，电阻r140的另一端连接p1_22口，线式采集模块u22的引脚21连接电阻r137的一端，电阻r137的另一端连接p1_20口，线式采集模块u22的引脚22连接电阻r136的一端，电阻r136的另一端连接p1_19口，线式采集模块u22的引脚23连接电阻r134的一端，电阻r134的另一端连接p1_18口，所述电阻r144的一端作为所述线传信号采集模块的输出端，并通过网络标号uart_tx连接所述mcu控制模块的p0_0口，电阻r144的另一端同时连接电阻r148的一端、电阻r153的一端、线式采集模块u22的test2引脚和线式采集模块u23的test2引脚，电阻r148的另一端连接p0_0口，电阻r153的另一端连接p0_15口，二极管d45的负极同时连接电阻r149的一端和线式采集模块u23的test1引脚，电阻r149的另一端连接p0_16口，线式采集模块u23的引脚1接地，线式采集模块u23的引脚6连接vdd端口，线式采集模块u23的引脚14接地，线式采集模块u23的引脚15接5v电压，线式采集模块u23的引脚17接地，线式采集模块u23的引脚18连接电阻r152的一端，电阻r152的另一端连接p2_6口，线式采集模块u23的引脚19连接电阻r151的一端，电阻r151的另一端连接p2_5口，线式采集模块u23的引脚20连接电阻r150的一端，电阻r150的另一端连接p1_29口，线式采集模块u23的引脚21连接电阻r147的一端，电阻r147的另一端连接p1_28口，线式采集模块u23的引脚22连接电阻r146的一端，电阻r146的另一端连接p1_26口，线式采集模块u23的引脚23连接电阻r145的一端，电阻r145的另一端连接p1_25口；

49、所述手动及工况处理模块包括电阻r32、反相器u9a、电阻r33、电容c35、电容c37、电容c38、极性电容c42、电容c39、电容c40、极性电容c41、反相器u9b、电阻r39、电容c36；

50、所述电阻r32的一端作为所述手动及工况处理模块的第一输出端，并通过网络标号jk2+连接所述mcu控制模块，电阻r32的另一端同时连接电容c37的一端、电容c38的一端、极性电容c42的正极和反相器u9b的输入端，电容c37的另一端、电容c38的另一端、极性电容c42的负极均接地，反相器u9b的输出端连接电阻r33的一端，电阻r33的另一端通过p0_7口连接电容c35的一端，电容c35的另一端接地，所述电阻r40的一端作为所述手动及工况处理模块的第二输出端，并通过网络标号jk1+连接所述mcu控制模块，电阻r40的另一端同时连接电容c39的一端、电容c40的一端、极性电容c41的正极和反相器u9a的输入端，电容c39的另一端、电容c40的另一端、极性电容c41的负极均接地，反相器u9a的输出端连接电阻r39的一端，电阻r39的另一端通过p0_6口连接电容c36的一端，电容c36的另一端接地；

51、所述联动信号输出模块用于开关通风柜的排风及视窗系统，所述联动信号输出模块包括二极管d43、多个第一电阻、多个第二电阻以及多个排风及视窗系统控制子模块，所述排风及视窗系统控制子模块包括：24v继电器ls4、二极管d39、电阻r108、电阻109和电容c46；一个所述第一电阻、

52、一个所述第二电阻和一个所述排风及视窗系统控制子模块构成联动信号输出模块子模块，各所述第一电阻的一端同时连接所述二极管d43的负极，各所述第一电阻的另一端和各所述第二电阻的一端同时连接各所述24v继电器ls4的接口8和接口9，各所述第二电阻的另一端同时接地，所述二极管d43的正极连接24v端口，24v继电器ls4的接口1连接所述二极管d39的正极，同时接口1作为所述联动信号输出模块的输入端，并通过网络标号ldq4连接所述mcu控制模块，24v继电器ls4的接口16连接所述二极管d39的负极和24v端口，24v继电器ls4的接口4和接口13通过网络标号ld4同时连接电阻r108的一端、电阻r109的一端和电容c46的一端，电阻r108的另一端连接24v端口，电阻r109的另一端和电容c46的另一端同时接地。

53、本发明具有以下有益效果：

54、1、用于保护多个通风柜的自动灭火系统低成本的实现了工作方式多样，可以同时保护多台通风柜；

55、2、用于保护多个通风柜的自动灭火系统相较于传统的探火管式灭火装置具备安装便捷、火警响应速度快、可联动视窗系统、对人员和精密设备无害等优点。