[发明专利]基于温度场和定位的屋盖火灾下坍塌预警装置及使用方法

权利要求书

1.基于温度场和定位的屋盖火灾下坍塌预警装置的使用方法，其特征在于，所述屋盖火灾下坍塌预警装置包括探测部(1)和一个处置部(2)；

所述探测部(1)由屋面穿孔组件(1-1)、第一伸缩管(1-2)、第二伸缩管(1-3)、第三伸缩管(1-4)、手持安装组件(1-5)、隔热缓冲接合组件(1-7)、隔热减震箱(1-8)、光显示高程助识组件(1-9)和投射接合组件(1-6)组成；

所述第一伸缩管(1-2)由等径的上圆管段Ⅰ(1-2-1)、沿圆周对称均布有偶数个方孔Ⅰ(1-2-3)的中圆管段Ⅰ(1-2-2)、下圆管段Ⅰ(1-2-4)依次焊接组成，且在下圆管段Ⅰ(1-2-4)的底端设有一下口缩小环Ⅰ(1-2-5)；

所述第二伸缩管(1-3)由等径的上圆管段II(1-3-1)、沿圆周对称均布有偶数个方孔II(1-3-3)的中圆管段II(1-3-2)、下圆管段II(1-3-4)依次焊接组成，且在上圆管段II(1-3-1)的顶端设有一上口扩大环II(1-3-6)，在下圆管段II(1-3-4)的底端设有一下口缩小环II(1-3-5)；

所述第三伸缩管(1-4)由等径的上圆管段Ⅲ(1-4-1)、沿圆周对称均布有偶数个方孔Ⅲ(1-4-3)的中圆管段Ⅲ(1-4-2)、下圆管段Ⅲ(1-4-4)依次焊接组成，且在上圆管段Ⅲ(1-4-1)的顶端设有一上口扩大环Ⅲ(1-4-6)；

所述隔热缓冲接合组件(1-7)由大小相等且紧贴的一层缓冲接合层(1-7-1)与一层隔热层(1-7-2)组成，在它们的中心设有一贯通的线孔(1-7-3)；

所述隔热减震箱(1-8)内安装有通过电路连接的系统供电组件、空间定位组件、数据采集组件、数据发射组件、声发射高程助识组件；

热电偶卡箍(1-11)由一个卡线短环(1-11-1)和焊接于其中部高度横切面且十字排布的四根水平固定杆(1-11-2)组成；

所述热电偶树(1-10)由三条不等长的热电偶线一端等间隔错位、另一端取齐后通身扎紧而成，三条热电偶线错位的散头端自下向上依次为，竖直向下伸的探测肢Ⅲ(1-10-1)，向下倾斜伸的探测肢II(1-10-2)和向下倾斜伸的探测肢Ⅰ(1-10-3)；

所述热电偶卡箍(1-11)四根水平固定杆(1-11-2)的外伸端固定在第三伸缩管(1-4)的上圆管段Ⅲ(1-4-1)与中圆管段Ⅲ(1-4-2)接缝处；所述第三伸缩管(1-4)自下圆管段Ⅲ(1-4-4)的底端插入第二伸缩管(1-3)上圆管段II(1-3-1)内；所述第二伸缩管(1-3)自下圆管段II(1-3-4)的底端插入第一伸缩管(1-2)上圆管段Ⅰ(1-2-1)内；

第一伸缩管(1-2)上圆管段Ⅰ(1-2-1)的顶端与等径的手持安装组件(1-5)一端连接，手持安装组件(1-5)另一端与隔热缓冲接合组件(1-7)缓冲接合层(1-7-1)表面对中连接；

所述隔热减震箱(1-8)对中固定于隔热缓冲接合组件(1-7)隔热层(1-7-2)表面，所述投射接合组件(1-6)固定于隔热减震箱(1-8)的顶面中心，所述光显示高程助识组件(1-9)套入投射接合组件(1-6)固定于隔热减震箱(1-8)的顶面，光显示高程助识组件(1-9)与隔热减震箱(1-8)内的数据采集组件电路连接；

所述热电偶树(1-10)设置在第三伸缩管(1-4)的上圆管段Ⅲ(1-4-1)内，热电偶树(1-10)的对齐端依次穿过手持安装组件(1-5)、隔热缓冲接合组件(1-7)的线孔(1-7-3)，进入隔热减震箱(1-8)内接入数据采集组件，同时将热电偶树(1-10)与线孔(1-7-3)用耐火胶固定密封；

热电偶树(1-10)的探测肢Ⅲ(1-10-1)自上向下由热电偶卡箍(1-11)的卡线短环(1-11-1)内伸出并固定，使探测肢Ⅲ(1-10-1)的端头位于数个方孔Ⅲ(1-4-3)的中部高度横截面内；

所述屋面穿孔组件(1-1)尖端朝下，背侧平面与第三伸缩管(1-4)的下圆管段Ⅲ(1-4-4)底端对中连接；

依次伸长滑动第三伸缩管(1-4)、第二伸缩管(1-3)、第一伸缩管(1-2)，使上口扩大环Ⅲ(1-4-6)的底面与下口缩小环II(1-3-5)的顶面接触、上口扩大环II(1-3-6)的底面与下口缩小环Ⅰ(1-2-5)的顶面接触；

分别微调热电偶树(1-10)的探测肢II(1-10-2)、探测肢Ⅰ(1-10-3)，使探测肢II(1-10-2)的端头位于数个方孔II(1-3-3)的中部高度横截面内，使探测肢Ⅰ(1-10-3)的端头位于数个方孔Ⅰ(1-2-3)的中部高度横截面内；

依次缩短滑动第三伸缩管(1-4)、第二伸缩管(1-3)、第一伸缩管(1-2)，使上口扩大环Ⅲ(1-4-6)的顶面与上口扩大环II(1-3-6)的顶面平齐、下口缩小环II(1-3-5)的底面与下口缩小环Ⅰ(1-2-5)的底面平齐，热电偶树(1-10)再次盘曲放置于第三伸缩管(1-4)的上圆管段Ⅲ(1-4-1)内；

所述处置部(2)由通过电路连接于处理显示机的声识别组件、数据接收组件、模型算法模块、预警分级模块、建筑及屋盖结构信息输入模块、救援人员位置动态获取模块、预警发出模块组成；所述预警发出模块连接有声音播报组件、无线播报组件；

数个探测部(1)的声发射高程助识组件分别与处置部(2)的声识别组件连接，数个探测部(1)的数据发射组件分别与处置部(2)的数据接收组件连接；

基于温度场和定位的屋盖火灾下坍塌预警装置的使用方法，将不少于三个探测部(1)安装于拟探测的屋盖结构网格对应的屋面上，获得所探测点位的近屋面动态温度、动态空间坐标，并通过无线和声发射方式向外界传输数据，通过光显示方式即时发出视觉预警；

屋面穿孔组件(1-1)、手持安装组件(1-5)、投射结合组件(1-6)、隔热缓冲接合组件(1-7)用于刺穿及将探测部(1)整体安装固定于屋盖结构网格对应的屋面上；

屋面穿孔组件(1-1)用于探测部(1)安装过程中在网格所对应屋面范围内开孔；手持安装组件(1-5)和投射结合组件(1-6)分别用于以手动和定点投射的方式安装探测部(1)整体；隔热缓冲接合组件(1-7)用于缓冲探测部(1)安装过程中对隔热减震箱(1-8)整体、光显示高程助识组件(1-9)的震动并且将探测部(1)整体可靠固定于屋盖结构网格对应的屋面上；

由第一伸缩管(1-2)、第二伸缩管(1-3)、第三伸缩管(1-4)、热电偶树(1-10)、热电偶卡箍(1-11)构成温度探测组件，用于监测所探测点位的近屋面动态温度并被隔热减震箱(1-8)内数据采集组件存储；

光显示高程助识组件(1-9)获得数据采集组件存储的动态空间高程坐标数据并以颜色种类和深浅的方式向外界发出视觉预警；

隔热减震箱(1-8)用于确保探测部(1)整体安装于屋盖结构网格所对应屋面过程中内部的系统供电组件、空间定位组件、数据采集组件、数据发射组件、声发射高程助识组件及附属接线免受震动损坏及运行过程中免受溢出屋面的高温烟气损坏；

空间定位组件用于获得所探测点位的动态空间坐标，包括动态空间高程坐标数据和动态空间水平坐标数据，并被数据采集组件存储；数据发射组件获得数据采集组件存储的近屋面动态温度数据和动态空间坐标数据并以无线方式向外界传输；声发射高程助识组件获得数据采集组件存储的动态空间高程坐标数据并以声发射方式向外界传输；

处置部(2)安置于起火建筑周围的地面安全区域，通过无线和声识别方式接收各个探测部(1)发出的探测点位近屋面动态温度数据、动态空间坐标数据，并结合手动输入的建筑及屋盖结构信息数据开展计算，依据不同的预警级别向灭火救援现场全部人员发出声音预警并着重向建筑内处于危险区域的消防救援人员发出无线预警；

数据接收组件用于接收各个探测部(1)的数据发射组件通过无线传输的数据，并输入处理显示机；

声识别组件用于接收各个探测部(1)的声发射高程助识组件通过声发射传输的数据，并输入处理显示机；建筑及屋盖结构信息输入模块用于手动输入火情侦查员通过现场侦查或依据资料了解到的起火建筑内部占地面积、空间净高、屋面构造、屋盖结构、燃烧物种类、起火时刻的基本信息，并输入处理显示机；救援人员位置动态获取模块与每个消防救援人员随身携带的无线通讯机连接，用于获得起火建筑内部消防救援人员开展灭火作业时所处的动态空间位置，并输入处理显示机；

处理显示机调用模型算法模块实现对通过数据接收组件和声识别组件接收的各个探测点位的动态空间高程坐标数据分别进行筛选并拟合为各自的新动态空间高程坐标数据，实现对建筑及屋盖结构信息、各个探测点位的近屋面动态温度、新动态空间坐标数据的迭代计算并获得建筑内部起火燃烧范围对应的屋面严重受影响区域范围、位于屋面的位置、区域变形发展特征、区域内屋盖结构构件内部温度场数据信息并输出至预警分级模块；

处理显示机调用预警分级模块，处理模型算法模块输出的数据信息，并从屋面严重受影响区域范围占屋面面积的比例及位置、域内屋盖结构构件内部温度场达到临界温度的占比、区域变形发展呈现出的膨胀或坍塌阶段及量值方面自动确定预警级别或执行火场救援指挥人员手动输入的预警级别，同时处理从救援人员位置动态获取模块获得的各消防救援人员位置数据信息，相结合后向预警发出模块传输预警指令；处理显示机能够实时显示屋面严重受火灾影响区域范围、位于屋面的位置、区域变形发展特征、域内屋盖结构构件内部温度场数值、消防救援人员所处的动态空间位置、预警级别及预警指令执行情况；

预警发出模块接收预警分级模块的指令，最终驱动声音播报组件向灭火救援现场全部人员发出不同级别声音预警，最终驱动无线播报组件向建筑内处于危险区域的消防救援人员发出不同级别无线预警；

基于温度场和定位的屋盖火灾下坍塌预警装置的使用方法，步骤如下：

S1、抵达起火建筑现场后，将处置部(2)安置于起火建筑周围的地面安全区域并供电工作；

S2、火情侦查员第一时间了解起火大空间建筑内部占地面积、空间净高、屋面构造、屋盖结构、燃烧物种类、起火时刻的基本信息，并输入至处置部(2)的建筑及屋盖结构信息输入模块；

S3、屋面破拆人员手持探测部(1)的手持安装组件(1-5)，避开屋盖主体承重结构且选定网格内对应的屋面位置作为探测点位，利用屋面穿孔组件(1-1)刺穿选定网格内屋面并迅速将探测部(1)由屋面穿孔组件(1-1)端插入屋面，在屋面穿孔组件(1-1)的带动下，第三伸缩管(1-4)自第二伸缩管(1-3)、第二伸缩管(1-3)自第一伸缩管(1-2)依次完全伸出，使上口扩大环Ⅲ(1-4-6)的底面与下口缩小环II(1-3-5)的顶面接触、上口扩大环II(1-3-6)的底面与下口缩小环Ⅰ(1-2-5)的顶面接触，将隔热缓冲接合组件(1-7)的缓冲接合层(1-7-1)与屋面面板紧密贴合，S1的处置部(2)接收探测部(1)发出的信号并进行通讯连接，远程遥控它开始工作，完成一个探测点位处探测部(1)的安装；

S4、重复S3步骤，屋面破拆人员在屋面的其它两个近边缘位置再各安装一个探测部(1)，使室内起火位置所对应的屋面严重受影响区域中心位于三个探测部(1)连线形成的三角形内，且随着室内火灾的蔓延必要时增加探测部安装数量，即屋面严重受影响区域的中心位于多个探测部(1)依次连线形成的多边形内；

S5、或替代S3、S4步骤，使用投射设备通过定点投射的方式替代屋面破拆人员手动操作，即先对屋面情况进行无人观测，选定至少三个避开屋盖主体承重结构且位于网格内对应的屋面位置作为探测点位，将投射设备与一个探测部(1)通过投射接合组件(1-6)连接，待将探测部(1)移动到预定投射位置后，驱动投射设备与投射接合组件(1-6)分离，探测部(1)通过屋面穿孔组件(1-1)刺穿并插入对应的已选定屋面探测点位，并重复本步骤定点投射操作；

S6、拟进入建筑内部及位于建筑室外周边开展灭火作业的消防救援人员将随身携带的无线通讯机与处置部(2)的消防救援人员位置动态获取模块连接并开始工作；

S7、坍塌预警监测过程中，火场救援指挥人员监视处置部(2)的处理显示机显示信息、注意现场火情发展情况信息和火情侦查员实时报告的信息；

S8、预警分级模块实时自动确定预警级别或执行火场救援指挥人员手动输入的预警级别并结合处理后的现场消防救援人员位置数据信息，向预警发出模块传输预警指令；

S9、灭火救援现场建筑室外周边的救援人员通过光显示高程助识组件(1-9)了解屋面探测点位的变形发展特征，全部人员能够听到声音播报组件发出的预警提醒，建筑内处于危险区域的消防救援人员通过随身携带的无线通讯机接收无线播报组件发出的预警提醒；

S10、最后，受起火大空间建筑屋面坍塌风险威胁的相关消防救援人员迅速撤离至安全区域。