CN115944878A - 一种车载水成膜灭火剂寿命估计装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车载水成膜灭火剂寿命估计装置，包括如下部件：（1）1个负责测量与储存数据的微控制器（MCU）；（2）1个紧贴水成膜灭火剂罐体的温度传感器；（3）1个浮置于水成膜灭火剂罐体旁空气中的温度传感器。装置可通过多种逻辑评估水成膜灭火剂剩余的储存寿命并在寿命耗尽时提供警报；通过额外的附近空气温度传感器还可预警即将发生的过高、低温事件。

Description

一种车载水成膜灭火剂寿命估计装置

技术领域

本发明涉及灭火剂和自动化智能化仪表领域，更具体地，涉及水成膜泡沫灭火剂、自动化传感系统，尤其是指一种车载水成膜灭火剂寿命估计装置。

背景技术

常见的车载灭火剂可分为干粉和水相灭火剂两种，其中水相灭火剂包括水成膜灭火剂。水成膜灭火剂的储存寿命服从阿龙尼乌斯公式，即储存寿命随储存温度成指数下降，对于一种典型的水成膜灭火剂，储存温度为30^oC时，推断寿命达到8.9年；储存温度为60^oC时，寿命仅为1.1年（袁余斌, 谢贤俊, 韩永和,等. 新型水成膜灭火剂储存寿命测定方法[J]. 消防科学与技术, 2008, 27(5):3.）。在车载情景下，水成膜灭火剂的储存温度变化范围较大，特别在夏日车内温度可能达到或超过60^oC，对水成膜灭火剂的储存寿命造成严重影响。此外，水成膜灭火剂还有最低储存温度限制，当低于此温度时，其组分将发生部分凝结，即使重新融化也可能会严重影响其灭火效能，因此有必要记录水成膜灭火剂所经历的低温事件。

发明内容

针对车载水成膜灭火剂寿命容易受到车辆温度影响的问题，本发明目的在于提供了一种车载水成膜灭火剂寿命估计装置。

本发明目的通过以下方案实现：一种车载水成膜灭火剂寿命估计装置，包括如下部件：

一个负责测量与储存数据的微控制器MCU；

一个紧贴水成膜灭火剂罐体的罐体温度传感器；

一个浮置于水成膜灭火剂罐体旁空气中的气体温度传感器，由微控制器MCU控制罐体温度传感器和气体温度传感器，间隔定时收集一次温度数据，并发送给车载计算机。

优选的，间隔定时为每间隔10min收集一次温度数据。

进一步的，微控制器MCU通过罐体温度传感器的回传温度数据评估罐内灭火剂温度，并通过阿龙尼乌斯公式估计一段时间内水成膜灭火剂储藏寿命的损耗，寿命耗尽时提供警报。

优选的，罐体温度传感器表面由泡沫保温块覆盖。

优选的，气体温度传感器设置于灭火剂罐体旁1 cm处；微控制器MCU通过气体温度传感器估计罐体温度传感器温度变化趋势。

微控制器MCU通过气体温度传感器回传温度数据评估温度是否在预设的温度范围内，当超过温度上下限时提供预警。

微控制器MCU从紧贴水成膜灭火剂罐体的温度传感器的回传温度数据读得过低的温度数据时，额外引入机制判断水成膜灭火剂有效性，该温度可由灭火剂生产厂家出厂时设定。

优选的，MCU中使用安装LiteOS 5.0实时操作系统（RTOS）的STM32L431RCT6单片机作为微控制器。

优选的，罐体温度传感器和气体温度传感器采用相同的温度传感器，均为DS18B20型温度传感器。

根据实验测定，在水成膜灭火剂储存过程中，越靠近罐体壳体的液体历经的平均温度越高，损失寿命越快，因此在本发明中，使用罐体温度估计灭火剂液体寿命，无需穿透灭火剂罐体。MCU采用阿龙尼乌斯公式计算一段时间（记为dt）内灭火剂损失的寿命，若将此段时间内平均温度记为T，则水成膜灭火剂在此段时间中损失的寿命百分比dL根据下式计算：

dL = dt/(A * exp(-BT) * 100 % (1)

其中A与B是由实验确定的常量；

MCU通过持续累加dL值即可评估当前灭火剂的剩余寿命Lr：

Lr = 100 % - ΣdL (2)。

根据实验结果，罐体、罐内灭火剂温度均跟随罐体附近空气温度变化，浮置于水成膜灭火剂罐体旁空气中的温度传感器的作用在于持续测量车内灭火剂罐体附近的空气温度从而预测罐体温度的变化趋势，用户可自行设置低温、高温预警，MCU可通过自带显示屏或与之相连的车载计算机进行提示。

对于低温事件，装置可根据该种灭火剂的低温实验结果适当扣去寿命，或者参照GB15308-2006的要求，当低温不低于凝固点以下10℃，且低于凝固点温度累计时间不超过96 h时，认为灭火剂可完全恢复，重新融化后不扣寿命；当低于凝固点温度累计时间超过96h或低温低于凝固点以下10℃时，认为灭火剂将无法复原，寿命归零。

本发明无需穿透水成膜灭火剂罐体，通过额外设置的气温传感器可预警即将到来的高温/低温事件。装置可通过多种逻辑评估水成膜灭火剂剩余的储存寿命并在寿命耗尽时提供警报；通过额外的附近空气温度传感器还可预警即将发生的过高、低温事件。

附图说明

图1 车载水成膜灭火剂寿命估计装置示意图；

图中标号说明：

1——MCU;

2——紧贴水成膜灭火剂罐体的温度传感器；21——保温层；

3——浮置于水成膜灭火剂罐体旁空气中的温度传感器；

4——灭火剂罐体；

5——车载计算机。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1.

一种车载水成膜灭火剂寿命估计装置，如图1所示，水成膜灭火剂装载在灭火剂罐体4内，包括如下部件：

一个负责测量与储存数据的微控制器MCU1；

一个紧贴水成膜灭火剂罐体的温度传感器2，在该温度传感器2外包覆了采用泡沫材料的保温层21；

一个浮置于水成膜灭火剂罐体旁空气中的温度传感器3，由微控制器MCU1控制紧贴水成膜灭火剂罐体的温度传感器2和浮置于水成膜灭火剂罐体旁空气中的温度传感器3，间隔定时收集一次温度数据，并发送给车载计算机5。

一、 搭建装置：

在一个溶剂为8 L的灭火剂模拟罐体上根据附图1安装微控制器、罐体温度传感器和空气温度传感器，并通过TTL电平通信与模拟车载计算机相连。

二、实现设备逻辑：

在MCU中安装LiteOS 5.0实时操作系统（RTOS）并编写任务逻辑实现温度监测、寿命估计和所述各项功能，装置运行稳定，最长无人工干预运行时间达到3个月以上。

间隔定时为每间隔10min收集一次温度数据。

3.根据权利要求1或2所述的车载水成膜灭火剂寿命估计装置，其特征在于，微控制器MCU（1）通过罐体温度传感器（2）的回传温度数据评估罐体内水成膜灭火剂温度，并通过阿龙尼乌斯公式估计一段时间内水成膜灭火剂储藏寿命的损耗，寿命耗尽时提供警报。

4.根据权利要求3所述的车载水成膜灭火剂寿命估计装置，其特征在于，MCU采用阿龙尼乌斯公式计算一段时间（记为dt）内灭火剂损失的寿命，若将此段时间内平均温度记为T，则水成膜灭火剂在此段时间中损失的寿命百分比dL根据下式计算：

dL = dt/(A * exp(-BT) * 100 % (1)

其中A与B是由实验确定的常量；

MCU通过持续累加dL值即可评估当前灭火剂的剩余寿命Lr：

Lr = 100 % - ΣdL (2)。

5.根据权利要求1或2所述的车载水成膜灭火剂寿命估计装置，其特征在于，罐体温度传感器（2）表面由泡沫材料的保温块（21）覆盖。

6.根据权利要求1或2所述的一种车载水成膜灭火剂寿命估计装置，其特征在于，空气温度传感器（3）设置于灭火剂罐体旁1 cm处；微控制器MCU（1）通过气体温度传感器（3）估计紧贴水成膜灭火剂罐体的温度传感器（2）温度变化趋势。

7.根据权利要求6所述的一种车载水成膜灭火剂寿命估计装置，其特征在于，微控制器MCU（1）通过气体温度传感器（3）回传温度数据评估温度是否在预设的温度范围内，当超过温度上下限时提供预警。

8.根据权利要求1或2所述的一种车载水成膜灭火剂寿命估计装置，其特征在于，微控制器MCU（1）罐体温度传感器（2）的回传温度数据读得过低的温度数据时，额外引入机制判断水成膜灭火剂有效性，该温度可由灭火剂生产厂家出厂时设定；即：低温不低于水成膜灭火剂凝固点以下10℃，且低于凝固点温度累计时间不超过96 h时，认为灭火剂可完全恢复，重新融化后不扣寿命；当低于凝固点温度累计时间超过96 h或低温低于凝固点以下10℃时，认为灭火剂将无法复原，寿命归零。

上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种车载水成膜灭火剂寿命估计装置，其特征在于，包括如下部件：

一个负责测量与储存数据的微控制器MCU（1）；

一个紧贴水成膜灭火剂罐体的罐体温度传感器（2）；

一个浮置于水成膜灭火剂罐体旁空气中的气体温度传感器（3）；

由微控制器MCU（1）控制罐体温度传感器（2）和气体温度传感器（3），间隔定时收集一次温度数据，并发送给车载计算机。

2.根据权利要求1所述的车载水成膜灭火剂寿命估计装置，其特征在于，间隔定时为每间隔10min收集一次温度数据。

3.根据权利要求1或2所述的车载水成膜灭火剂寿命估计装置，其特征在于，微控制器MCU（1）通过罐体温度传感器（2）的回传温度数据评估罐体内水成膜灭火剂温度，并通过阿龙尼乌斯公式估计一段时间内水成膜灭火剂储藏寿命的损耗，寿命耗尽时提供警报。

4.根据权利要求3所述的车载水成膜灭火剂寿命估计装置，其特征在于，MCU采用阿龙尼乌斯公式计算一段时间（记为dt）内灭火剂损失的寿命，若将此段时间内平均温度记为T，则水成膜灭火剂在此段时间中损失的寿命百分比dL根据下式计算：

dL = dt/(A * exp(-BT) * 100 % (1)

其中A与B是由实验确定的常量；

MCU通过持续累加dL值即可评估当前灭火剂的剩余寿命Lr：

Lr = 100 % - ΣdL (2)。

5.根据权利要求1或2所述的车载水成膜灭火剂寿命估计装置，其特征在于，罐体温度传感器（2）表面由泡沫材料的保温块（21）覆盖。

6.根据权利要求1或2所述的一种车载水成膜灭火剂寿命估计装置，其特征在于，空气温度传感器（3）设置于灭火剂罐体旁1 cm处；微控制器MCU（1）通过气体温度传感器（3）估计紧贴水成膜灭火剂罐体的温度传感器（2）温度变化趋势。

7.根据权利要求6所述的一种车载水成膜灭火剂寿命估计装置，其特征在于，微控制器MCU（1）通过气体温度传感器（3）回传温度数据评估温度是否在预设的温度范围内，当超过温度上下限时提供预警。

8.根据权利要求1或2所述的一种车载水成膜灭火剂寿命估计装置，其特征在于，微控制器MCU（1）罐体温度传感器（2）的回传温度数据读得过低的温度数据时，额外引入机制判断水成膜灭火剂有效性，该温度可由灭火剂生产厂家出厂时设定；即：低温不低于水成膜灭火剂凝固点以下10℃，且低于凝固点温度累计时间不超过96 h时，认为灭火剂可完全恢复，重新融化后不扣寿命；当低于凝固点温度累计时间超过96 h或低温低于凝固点以下10℃时，认为灭火剂将无法复原，寿命归零。

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