一种智慧城市消防安全系统及其工作方法与流程

本发明涉及城市消防安全系统领域，尤其是涉及一种智慧城市消防安全系统及其工作方法。

背景技术：

1、随着我国城市化水平的不断提高，建筑业得到了迅猛发展。但是不少建筑存在消防设施不足、消防水源缺乏、消防管理混乱等问题，这些建筑一旦发生火灾情况，很容易造成重大的人员伤亡和经济财产损失。

2、火由起火部位向其他区域蔓延是通过可燃物的直接延烧、热传导、热辐射和热对流等方式扩大蔓延的。大量火灾实例表明，火从起火部位向别处蔓延的途径主要有：房间的门未能把火挡住。走廊内即使没有任何可燃物，从起火房问门口喷涌出的火焰、高温烟气的扩散，也能把火蔓延到较远的房间或区域。外墙窗室内火灾发展到全面燃烧阶段，大量高温烟气、火焰喷出窗口，直接通过上面楼层打开着的窗口或烧坏面楼层窗玻璃造成火势向上层蔓延。

3、当居民的家中发生火灾时，居民往往会因为恐慌而无法做出正确的判断，从而导致火势蔓延，形成大型火灾。目前火灾在火势较大时才能被发现，导致火灾错过最佳的扑灭时机。且当火灾形成后，同一栋楼中的居民往往无法及时进行安全有序的撤离，容易造成重大的人员伤亡和经济财产损失。因此，需要一种能够在发生火灾时及时进行火灾报警和指导的智慧城市消防安全系统。

技术实现思路

1、本发明所要解决的是如何及时发现火灾并进行火灾报警，如何在发生火灾时指导该楼体的居民有序撤离的技术问题，提供了一种智慧城市消防安全系统及其工作方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种智慧城市消防安全系统，包括若干消防单元、无人机火灾监控系统、消防机关。若干消防单元分散设置于城市中，消防单元包括楼体、若干消防箱、若干消防楼道、至少两条消防楼梯、消防控制系统、电力总阀、燃气总阀。楼体中设置有电梯。消防楼道横向设置于楼体内部，与楼体中同一楼层的若干房间连接。至少两条消防楼梯分散设置于楼体内部，消防楼梯竖向设置，且与若干消防楼道连接。电力总阀用于控制楼体的电力的连通与断开。燃气总阀用于控制楼体的燃气的连通与断开。若干消防箱分别设置于楼体的若干房间中，消防箱包括消防语音播报器、箱体、备用电源。箱体固定于楼体的房间内壁上。消防语音播报器设置于箱体上，用于在发生火灾时播报消防语音。备用电源用于在发生火灾时进行供电。消防控制系统与电梯、电力总阀、燃气总阀、消防箱建立通信连接。无人机火灾监控系统包括若干无人机、消防总控中心。若干无人机用于对城市进行巡航，无人机包括机体、距离计算模块、广播器、火灾检测模块。距离计算模块设置于机体上，用于计算火灾位置分别与至少两条消防楼梯之间的距离。广播器设置于机体上。火灾检测模块包括设置于机体上的采集相机，采集相机用于检测火灾。消防总控中心与无人机、消防控制系统、消防机关建立无线通信连接。

4、无人机在城市上方进行巡检，当火灾检测模块检测到某个楼体发生火灾时，飞向着火点，同时将火灾信息传送给消防总控中心，消防总控中心的工作人员通过采集相机对火灾大小进行判断，若火势较小，且该房间的居民在家，则通过广播器指导该房间的居民进行灭火。若火势较大，或该房间的居民不在家，通过距离计算模块分别计算出着火点与至少两条消防楼梯之间的最短距离，同时消防总控中心联系消防机关派出消防车，并向该楼体的消防控制系统发送火灾控制指令。消防控制系统接收到火灾控制指令后，关闭燃气总阀，控制电梯移动到楼体最底层并开启，控制消防语音播报器播报消防语音，指引居民从距着火点的最远的消防楼梯进行撤离，防止居民在逃生时被火灾阻挡，在电梯移动到楼体最底层并开启后，关闭电力总阀。通过设置无人机火灾监控系统，能够及时发现火灾并进行指导灭火或进行火灾报警。设置消防语音播报器，在发生火灾时指导该楼体的居民有序撤离。

5、进一步的，消防单元包括若干排烟管道、若干排烟风机、若干喷淋器、集水槽。若干排烟管道埋设于楼体内部，排烟管道的进风端与消防楼道或消防楼梯连通，若干排烟管道的排风端分散设置于楼体的外侧面上。若干排烟风机分别设置于若干排烟管道内。若干喷淋器分散设置于消防楼道和消防楼梯的顶部，用于在发生火灾时进行喷淋。集水槽设置于消防楼道、消防楼梯的地面上，用于收集并引导喷淋器喷出的水。消防控制系统与若干排烟风机、若干喷淋器连接。

6、消防控制系统接收到火灾控制指令后，启动喷淋器进行喷水，被喷淋器喷出的水被集水槽收集并引流排放， 防止产生积水导致逃生的居民滑倒。启动排烟风机，将消防楼道和消防楼梯中的火灾烟雾从排烟管道排出，保护逃生的居民，并将喷淋器喷出的水雾从排烟管道排出，在楼体外侧面上形成气墙，防止着火点喷出的高温烟气、火焰通过上面楼层打开着的窗口向上层蔓延。将喷淋器喷出的水雾从排烟管道排出，能够通过水的蒸发和气流对楼体进行降温，减缓火灾的蔓延。

7、进一步的，消防箱包括若干消防装备单元。箱体的侧部设置有箱门，箱门的一侧通过转轴与箱体转动连接，箱门的转轴连接有开箱电机，箱门上设置有观察窗，观察窗为透明材料。若干消防装备单元设置于箱体内部，消防装备单元包括灭火器、氧气瓶、雨衣、弹性夹、底盘、两个固定环、伸缩气缸。底盘横向设置于箱体内。伸缩气缸横向设置于箱体内部，与箱体内壁固定，伸缩气缸的伸缩端与底盘连接，用于将底盘推出到箱体外。雨衣放置于底盘上，雨衣的外表面设置有吸水层。弹性夹设置于底盘上，用于夹持雨衣。灭火器放置于底盘上。氧气瓶放置于底盘上。两个固定环分别套设于灭火器和氧气瓶上，处于底盘上方，且通过支撑架与底盘固定。

8、消防控制系统接收到火灾控制指令后，通过开箱电机控制箱门转动，将箱体打开，然后控制伸缩气缸伸长，使底盘移动到箱体外。之后居民在消防语音播报器的指导下，穿上雨衣，取下灭火器和氧气瓶，然后从距着火点的最远的消防楼梯撤离出楼体。雨衣的外表面设置有吸水层，用于吸收喷淋器喷出的水，提高雨衣的防火效果。

9、进一步的，消防装备单元包括扫描仪、转动电机。转动电机固定于伸缩气缸的伸缩端上，转动电机的转轴向上与底盘中心固定，转动电机的转轴轴线竖向设置。扫描仪固定于箱体的内侧壁上，面向灭火器和氧气瓶，用于周期性检测灭火器和氧气瓶的保质期和缺失情况。消防箱包括防遗漏模块、操作面板。操作面板设置于箱体上，用于预先输入房间中的人员总数。防遗漏模块设置于箱体内，与操作面板、扫描仪、消防语音播报器连接，用于在发生火灾时，通过消防语音播报器播报未取出消防装备的人员人数。

10、扫描仪周期性对灭火器和氧气瓶进行检测，在检测时，消防控制系统控制转动电机转动，转动电机带动底盘转动，底盘带动灭火器和氧气瓶转动，然后通过扫描仪对灭火器和氧气瓶的缺失情况、保质日期进行检测，若灭火器和氧气瓶有缺失或超出保质日期，则控制消防语音播报器提醒居民进行补充或更换。居民通过操作面板预先输入该房间中的总人数，在消防控制系统接收到火灾控制指令，且在扫描仪通过观察窗检测到消防箱前有人后，防遗漏模块控制消防语音播报器持续播报未取得消防装备的人员人数。设置防遗漏模块，用于防止在发生火灾时，居民由于恐慌从而导致遗忘小孩和老人。

11、进一步的，消防箱包括预演单元、独立单元。操作面板包括预演按钮。独立单元用于开闭消防控制系统与消防箱之间的通信连接。预演单元设置于箱体内部，与伸缩气缸、防遗漏模块、转动电机、扫描仪、消防语音播报器、预演按钮、独立单元连接，用于在预演按钮被触发时，进行火灾预演。

12、在居民需要进行火灾预演时，按下预演按钮，预演单元控制独立单元将消防控制系统与消防箱之间的通信连接断开，然后通过开箱电机控制箱门转动，将箱体打开，然后控制伸缩气缸伸长，使底盘移动到箱体外；之后居民在消防语音播报器的消防语音的指导下，穿上雨衣，取下灭火器和氧气瓶。在扫描仪通过观察窗检测到消防箱前有人后，防遗漏模块控制消防语音播报器停止播报消防语音，转而持续播报未取出消防装备的人员人数。在火灾预演结束后，再次按下预演按钮，预演单元控制伸缩气缸收缩，使底盘移动到箱体内，然后通过开箱电机控制箱门转动，将箱体关闭，最后预演单元控制独立单元恢复消防控制系统与消防箱之间的通信连接。居民进行火灾预演，有利于在发生火灾时，快速进行反应，有序进行逃离。在需要修理或使用消防箱时，可以通过预演按钮使底盘移动到箱体内，便于将灭火器和氧气瓶取出。在进行火灾预演时，预演单元控制独立单元将消防控制系统与消防箱之间的通信连接断开，能够防止火灾预演导致消防控制系统错误判定发生了火灾。

13、进一步的，消防单元包括消防供水管道、压力检测装置、定位装置、照明单元。消防供水管道设置于楼体的侧方。压力检测装置设置于消防供水管道内部，用于检测消防供水管道的内部水压。定位装置设置于消防供水管道上。照明单元设置于消防供水管道上，用于在发生火灾时对消防供水管道进行照明。消防总控中心与压力检测装置、定位装置、照明单元连接。

14、在压力检测装置检测到消防供水管道中的水压低于阈值时，向消防总控中心发送信息，然后消防总控中心派遣修理人员对消防供水管道进行修理，防止在发生火灾时消防供水管道中的水压不足，影响火灾救援。消防总控中心联系消防机关派出消防车时，消防总控中心控制照明单元开启，使消防车能够通过定位装置快速赶到火灾位置，并快速寻找到消防供水管道，有助于提高火灾救援的效率。

15、进一步的，无人机包括防护筒、加重盘、定型圈、若干连接绳、吸附盘。吸附盘设置于机体底部，吸附盘内设置有电磁铁。定型圈为铁磁性材料，设置于吸附盘下方，并通过若干连接绳与机体连接。防护筒为防火柔性材料，设置于定型圈下方，防护筒的上端口与定型圈固定。加重盘为铁磁性材料，设置于防护筒下方，与防护筒固定。

16、当无人机检测到发生火灾的楼层中的被困人员时，消防总控中心控制无人机移动到着火房间的窗口处，然后关闭吸附盘内的电磁铁，使定型圈、加重盘、防护筒展开，之后被困人员进入防护筒中，最后消防总控中心控制无人机下降到安全地点，实现对被困人员的救援。由于消防车到达火灾区域需要一定的时间，且救援较高楼层的被困人员十分困难，通过无人机进行救援，能够及时有效的救援被困人员，减少人员伤亡。加重盘还能作为无人机的停放底座使用。

17、一种智慧城市消防安全系统的工作方法，包括以下步骤：a1：若干无人机在城市上方进行巡检，当火灾检测模块检测到某个楼体发生火灾时，无人机飞向着火点，同时将火灾信息传送给消防总控中心，消防总控中心的工作人员通过采集相机对火灾大小进行判断。a2：若火势较小且该房间的居民在家，则通过无人机上的广播器指导该房间的居民进行灭火。a3：若火势较大或该房间的居民不在家，则通过无人机上的距离计算模块分别计算出着火点与至少两条消防楼梯之间的最短距离，同时消防总控中心联系消防机关派出消防车，并向该楼体的消防控制系统发送火灾控制指令。a4：消防控制系统接收到火灾控制指令后，关闭燃气总阀，控制电梯移动到楼体最底层并开启，控制消防语音播报器播报消防语音，指引居民从距着火点的最远的消防楼梯进行撤离，在电梯移动到楼体最底层并开启后，关闭电力总阀。

18、先对火灾的大小进行判断，将火灾分为火势较大的火灾和火势较小的火灾，能够指导居民灭掉火势较小的火灾，节约消防资源。

19、进一步的，在所述a4中，当消防控制系统接收到火灾控制指令10分钟后，若电梯已经移动到楼体最底层并开启，则关闭电力总阀。若电梯还未移动到楼体最底层并开启，则在电梯移动到楼体最底层并开启后关闭电力总阀。

20、在检测到火灾后，等待10分钟再关闭电力总阀，用于为珍贵数据的保存和整理提供缓冲时间，降低经济财产损失。

21、进一步的，在需要修理或使用消防箱时，按下预演按钮，预演单元控制独立单元将消防控制系统与消防箱之间的通信连接断开，然后通过开箱电机控制箱门转动，将箱体打开，然后控制伸缩气缸伸长，使底盘移动到箱体外。在修理或使用完消防箱后，再次按下预演按钮，预演单元控制伸缩气缸收缩，使底盘移动到箱体内，然后通过开箱电机控制箱门转动，将箱体关闭，最后预演单元控制独立单元恢复消防控制系统与消防箱之间的通信连接。

22、通过预演单元能够实现火灾预演，并能够使修理或使用消防箱时更加方便。

23、本发明的有益效果：

24、1、通过设置无人机火灾监控系统，能够及时发现火灾并进行指导灭火或进行火灾报警。设置消防语音播报器，在发生火灾时指导该楼体的居民有序撤离。

25、2、在发生火灾时，将消防楼道和消防楼梯中的火灾烟雾从排烟管道排出，保护逃生人员，并将喷淋器喷出的水雾从排烟管道排出，在楼体外侧面上形成气墙，防止着火点喷出的高温烟气、火焰通过上面楼层打开着的窗口向上层蔓延。将喷淋器喷出的水雾从排烟管道排出，能够通过水的蒸发和气流对楼体进行降温，能够防止火灾蔓延扩大。

26、3、通过无人机进行救援，能够及时有效的救援被困人员，减少人员伤亡。