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滅火的基本原理與方法范文第1篇

【關(guān)鍵詞】 消防技術(shù) 滅火原理 滅火方法

1.引言

火災(zāi)作為日常生活中一種常見的突發(fā)事故，有著很強(qiáng)破壞性，不僅會(huì)對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大的損失，所帶來的社會(huì)影響也是十分巨大的。這就要求不僅要對(duì)火災(zāi)的防治工作進(jìn)行提高，同時(shí)也要對(duì)滅火方法和措施進(jìn)行提高升級(jí)，因?yàn)樵跍缁鸬倪^程中，由于滅火方法和滅火措施的不當(dāng)，極易造成火勢(shì)的擴(kuò)大乃至于爆炸事故的發(fā)生。因此對(duì)于火災(zāi)發(fā)生機(jī)理的研究，以及滅火原理和方法的分析探討就顯得十分的重要。因?yàn)橹挥羞@樣才可能在技術(shù)層面上防止類似事故的發(fā)生并使得火災(zāi)所造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失降到最小，達(dá)到控制火災(zāi)和爆炸事故的目的。本文對(duì)消防技術(shù)中滅火的原理以及方法進(jìn)行了一定的分析研究。

2.消防技術(shù)中滅火的原理

在我們?nèi)粘Ｉ?、工業(yè)生產(chǎn)以及自然界中，可燃燒的物質(zhì)充斥其中，伴隨著我們左右?；馂?zāi)的產(chǎn)生則是可燃物不按照人們所希望的目的燃燒的現(xiàn)象?？扇嘉锏娜紵傅氖瞧渑c氧化劑互相作用而發(fā)生的劇烈的放熱反應(yīng)，在這個(gè)過程中通常伴有發(fā)光發(fā)熱、火焰現(xiàn)象，爆炸也是燃燒的一種變現(xiàn)形式。我們所說的滅火，是指根據(jù)燃燒物燃燒的方式和狀態(tài)，對(duì)其采取必要的措施來破環(huán)燃燒的基本條件，終止燃燒的過程。

3.消防技術(shù)中滅火的方法

在前面所述的滅火原理之中我們知道，消防技術(shù)的滅火過程的關(guān)鍵在于燃燒鏈條的各個(gè)環(huán)節(jié)能夠得到有效阻礙。在通常情況下，消防技術(shù)采取的滅火方法可分化學(xué)滅火方式和物理滅火方式。典型的化學(xué)滅火方式是化學(xué)抑制方法，而物理滅火方式的典型代表為冷卻法、窒息法以及隔離法。在實(shí)際的消防技術(shù)滅火過程中，方法的采用可以是一種，也可以是其中的幾種更可以是交叉重發(fā)使用。

（1）化學(xué)抑制法?；瘜W(xué)抑制法主要是根據(jù)鏈鎖反應(yīng)著火理論，將化學(xué)滅火劑噴入燃燒區(qū)使其參與燃燒反應(yīng)，從而終止鏈條反應(yīng)?；瘜W(xué)抑制法是通過抑制燃燒的連鎖反應(yīng)所進(jìn)行的方法的，該方法是能夠很有效的抑制物體的燃燒，在消防滅火的過程中得到了有效的推廣。在實(shí)際的消防滅火技術(shù)中，燃燒物中含有的氫對(duì)維持可燃物的有效燃燒起到十分重要的作用，碳?xì)浠衔镌谌紵龝r(shí)的火焰中，其連鎖反應(yīng)的維持主要靠H、OH、O這些自由基來完成。在實(shí)際的滅火過程中，可以使用鹵代烷滅火劑，因?yàn)辂u代烷滅火劑在火焰的高溫作用下會(huì)產(chǎn)生Br、cl和粉粒，這些物質(zhì)可以對(duì)火焰的產(chǎn)生起到抑制作用，能夠?qū)崿F(xiàn)一種高效的滅火。

（2）冷卻法。燃燒物在燃燒時(shí)必須要達(dá)到其燃燒所需要的可燃點(diǎn)，這是一個(gè)必備的條件。假如說能夠把可燃物的溫度降低到可燃點(diǎn)之下，那么燃燒亦可以被終止。冷卻法就是利用了這個(gè)原理，其主要做法是將可燃物的燃點(diǎn)的溫度降到其可燃點(diǎn)以下，溫度的降低便會(huì)使物體在燃燒時(shí)無法達(dá)到其所必需的可燃點(diǎn)，不具備了充分的燃燒溫度，燃燒的過程便被終止了。在具體的實(shí)際消防滅火技術(shù)中，冷卻法的實(shí)施方式可以通過消防水槍的方式。水有著較大的汽化能力另外水的冷卻效果較好，當(dāng)冷卻物和燃燒物接觸時(shí)，可以將其直接作用到燃燒物體上，經(jīng)過一段時(shí)間的對(duì)燃燒物體的冷卻作用，燃燒就會(huì)終止。冷卻法比較適用于對(duì)固體可燃物所引發(fā)火災(zāi)的撲滅工作，能夠起到有效阻燃的目的。

（3）窒息法。在消防滅火中，窒息法是通過阻斷空氣流入燃燒區(qū)或者利用不可助燃的惰性氣體來稀釋空氣，使得燃燒時(shí)燃燒物因氧氣減少而熄滅。在窒息法中，一種行之有效的方法就是利用氮?dú)饣蛘叨趸紒韺?duì)空氣中氧氣的濃度進(jìn)行有效的稀釋。一般而言，空氣中氧氣濃度約為20%，當(dāng)出現(xiàn)氧氣不足時(shí)，整個(gè)燃燒的過程便會(huì)得到阻礙。窒息法的主要方式還有利用石棉毯、黃沙、泡沫等難燃物進(jìn)行燃燒物的覆蓋的方法，另外也可多起火的船艙、設(shè)備、坑道進(jìn)行封閉來實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于窒息法的注意事項(xiàng)有如下幾點(diǎn)，對(duì)于炸藥類物質(zhì)在房間、車廂等地方著火時(shí)，不可使用窒息滅火，反而要將門窗、艙蓋打開，進(jìn)行水的注入冷卻，因?yàn)椴捎弥舷⒎〞?huì)引起爆炸。在遇到鉀、鎂、鈉、鋁粉等物質(zhì)時(shí)也應(yīng)注意，因?yàn)檫@些物質(zhì)的金屬性質(zhì)十分活躍，若是采用二氧化碳或者其它惰性其他撲救時(shí)，這些物質(zhì)會(huì)奪取二氧化碳中的氧，進(jìn)而劇烈燃燒。在使用泡沫滅火劑時(shí)也應(yīng)注意忌水性物質(zhì)，因?yàn)榕菽瓬缁饎┖写罅康乃?，?huì)引起化學(xué)反應(yīng)進(jìn)而發(fā)生爆炸。

（4）隔離法。隔離法的原理在于將空氣和燃燒物質(zhì)進(jìn)行隔離或者移開，使得燃燒物質(zhì)缺少必要的燃燒條件，燃燒區(qū)就會(huì)因?yàn)槿狈θ剂隙荒苈佣Ｖ埂Ｔ谙罍缁鸺夹g(shù)中，隔離法的具體做法有使用泡沫或者石墨粉，在燃燒的物體和金屬之間形成有效的隔斷。當(dāng)可燃物與空氣隔離開時(shí)，火焰就失去了燃料來源，氧氣供給也會(huì)減少，可以達(dá)到燃燒自動(dòng)阻斷的效果。

采用隔離法時(shí)，疏散火場(chǎng)的可燃物質(zhì)有造成新的火災(zāi)隱患的可能，應(yīng)對(duì)搬離火場(chǎng)的可燃物質(zhì)進(jìn)行有效處理，避免二次火災(zāi)的發(fā)生。在遇到液化石油氣、天然氣火災(zāi)時(shí)，極易發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，這時(shí)應(yīng)先切斷燃料來源，若不可切斷時(shí)，應(yīng)使用水槍冷卻使其穩(wěn)定。

4、結(jié)語

滅火方法的有效性以及迅速性對(duì)火災(zāi)的撲救工作有著很高的提升，能夠減少火災(zāi)到來的損失。因此對(duì)于滅火原理和滅火方法的研究有著很高的理論和實(shí)踐意義。本文對(duì)消防技術(shù)中的滅火原理和滅火方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并對(duì)各種滅火方法的注意事項(xiàng)進(jìn)行了介紹。相信在未來的研究中，我國(guó)消防技術(shù)會(huì)有更高的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王力伯，楊寧.油類火災(zāi)滅火劑及應(yīng)用研究進(jìn)展.2011全國(guó)阻燃學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C]，2011.

滅火的基本原理與方法范文第2篇

關(guān)鍵詞 探火管感溫自啟動(dòng)滅火裝置；探火管；優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)G210 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2013）92-0203-02

1 探火管滅火裝置概述

探火管感溫自啟動(dòng)滅火裝置（以下簡(jiǎn)稱探火裝置）是一種簡(jiǎn)單、成本低，且可靠性高的獨(dú)立自動(dòng)滅火裝置，它無需電源，無需煙（溫）感探測(cè)器，無需復(fù)雜的設(shè)備及管線，靠自身的儲(chǔ)壓運(yùn)作，是消防行業(yè)的一項(xiàng)創(chuàng)新發(fā)明。探火管感溫自啟動(dòng)滅火裝置產(chǎn)自歐洲，其在國(guó)外已有30多年的歷史，自2000年引入我國(guó)，至今有十多年時(shí)間[1]。

探火管是由滅火劑壓力容器瓶、可以噴出滅火劑的探火管與容器閥等組成，其工作原理是：將裝置安在易于著火的位置上方，并且運(yùn)用沿探火管的一系列線性探測(cè)點(diǎn)進(jìn)行探測(cè)。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生的時(shí)候，探火管就在高溫處被軟化并爆破，而滅火劑會(huì)通過探火管或噴嘴噴射到需保護(hù)的對(duì)象，從而達(dá)到探火、滅火的目的，實(shí)現(xiàn)“定點(diǎn)噴射，定向滅火”效果 [2]。

2 基于GPRS的探火管滅火裝置遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)

探火管滅火裝置畢竟是一個(gè)無人工操作的系統(tǒng)，因而不能對(duì)火災(zāi)中出現(xiàn)的其他突發(fā)事件作出及時(shí)有效的反應(yīng)。而解決這一問題的比較理想的方法就是遠(yuǎn)程監(jiān)控。所謂遠(yuǎn)程監(jiān)控，顧名思義，遠(yuǎn)距離“監(jiān)”與“控”，所謂“監(jiān)”是指通過網(wǎng)絡(luò)獲得信息；而“控”即指通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。此處介紹的是一種基于GPRS系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)。

GPRS系統(tǒng)在IP協(xié)議的基礎(chǔ)上，能夠達(dá)到與外界網(wǎng)絡(luò)的充分連接，擁有通信效果穩(wěn)定、接入網(wǎng)絡(luò)迅速、成本低等優(yōu)點(diǎn)。GPRS的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)讓它非常易于作為遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸媒介。建立于GPRS的探火管遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)運(yùn)用中心服務(wù)器——多客戶端方式組網(wǎng)，主要由監(jiān)控中心服務(wù)器組成、GPRS傳輸網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程終端設(shè)備組成。它的工作方式為：將RTU安置于防護(hù)區(qū)觀測(cè)點(diǎn)，時(shí)刻收集防護(hù)區(qū)的各種工作數(shù)據(jù)，包括防護(hù)區(qū)里各部件的工作參數(shù)、壓力、溫度等信息。并可以將采集的數(shù)據(jù)通過終端控制器處理后利用GPRS模塊發(fā)送進(jìn)GPRS系統(tǒng)，然后經(jīng)通過接入點(diǎn)專線連接到擁有IP地址移動(dòng)內(nèi)網(wǎng)的監(jiān)控中心服務(wù)器。監(jiān)控中心就能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分類保存，以便操作人員進(jìn)行分析、查詢。[6]

監(jiān)控中心工作人員可以隨時(shí)觀測(cè)到防護(hù)區(qū)各部件的工作參數(shù)，通過對(duì)比正常運(yùn)行情況下與異常情況的工作參數(shù)，推測(cè)出部件運(yùn)行是否正常，部件是否出現(xiàn)老化、故障等異常情況，預(yù)測(cè)事故是否發(fā)生，從而防患于未然，將危險(xiǎn)的種子扼殺于搖籃之中，實(shí)現(xiàn)對(duì)防護(hù)區(qū)的有效監(jiān)控。

當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，由于防護(hù)區(qū)內(nèi)溫度急速上升，報(bào)警器因受熱而發(fā)出警報(bào)，并通過RTU的GPRS模塊向監(jiān)控中心警示，監(jiān)控中心工作人員即可通過終端服務(wù)器直接監(jiān)視到火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，監(jiān)控探火管滅火裝置的滅火情況。當(dāng)異常情況發(fā)生，如當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，探火管滅火裝置因故障尚未開始工作，此時(shí)，監(jiān)控中心可以向RTU發(fā)送控制命令，啟動(dòng)防護(hù)區(qū)中的另一個(gè)滅火裝置。如果現(xiàn)場(chǎng)沒有另一套滅火裝置，則監(jiān)控中心工作人員需及時(shí)呼叫火警或相關(guān)工作人員趕往現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)施救火。

另一個(gè)需要遠(yuǎn)程監(jiān)控的情況是滅火劑的使用量。探火管滅火裝置滅火方式有兩種：全淹沒滅火與局部滅火。全淹沒滅火是指在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，向防護(hù)區(qū)噴放設(shè)計(jì)規(guī)定用量的滅火劑，并使其均勻地充滿整個(gè)防護(hù)區(qū)的滅火方式。局部滅火是指向保護(hù)對(duì)象以設(shè)計(jì)噴射率直接噴射滅火劑，并持續(xù)一段時(shí)間的滅火方式。無論是全淹沒滅火還是局部滅火，其滅火筒所裝載的滅火劑量都是在特定范圍內(nèi)能夠全部撲滅火災(zāi)的最大用量。當(dāng)火勢(shì)較大時(shí)，容器瓶中的滅火劑剛好足夠完全撲滅火災(zāi)，此時(shí)滅火劑不存在浪費(fèi)。然而，當(dāng)火勢(shì)較小時(shí)，僅僅少部分滅火劑即可滅火，但滅火劑仍然會(huì)不斷釋放直至沒有，此時(shí)滅火劑將存在較大部分的浪費(fèi)。因此，當(dāng)火勢(shì)較大時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控室無需對(duì)裝置進(jìn)行控制；當(dāng)火勢(shì)較小，滅火裝置僅用少部分滅火劑即撲滅所有火苗時(shí)，為節(jié)省滅火劑，監(jiān)控室就需要通過終端服務(wù)器向RTU發(fā)送控制命令，暫停滅火裝置的繼續(xù)運(yùn)作。除了遠(yuǎn)程監(jiān)控，另一種控制滅火劑噴射量的方法是在滅火裝置容器閥上端裝設(shè)一個(gè)感溫感光設(shè)備。當(dāng)火被滅盡，溫度降低時(shí)，該設(shè)備感應(yīng)到溫度與光的變化時(shí)，會(huì)自動(dòng)關(guān)閉容器瓶，停止滅火劑的噴射。[7]

基于GPRS的探火管滅火裝置遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以實(shí)時(shí)監(jiān)控防護(hù)區(qū)的運(yùn)行狀況，而且可以實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)火災(zāi)的發(fā)生，防患于未然。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)也能及時(shí)獲知并全程掌控滅火現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)突發(fā)狀況作出迅速的反應(yīng)，以降低火災(zāi)帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

基于GPRS的探火管滅火裝置遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是對(duì)探火管滅火裝置的一項(xiàng)極為重要的補(bǔ)充與完善，對(duì)防護(hù)區(qū)的防火、滅火、災(zāi)后修復(fù)等各項(xiàng)工作提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)防護(hù)區(qū)的有效保護(hù)有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。

探火管滅火裝置引入我國(guó)僅10余年，與歐洲國(guó)家在這一裝置中的研發(fā)與使用仍存在較大的差距，因此，引入遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)探火管滅火裝置工作過程進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)控制，是消防行業(yè)的一大趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

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[2]原芝泉.火探管式自動(dòng)探火滅火裝置介紹[J].醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)，2010（3）：55-58.

[3]俞棟.火探自動(dòng)滅火系統(tǒng)淺析[J].全國(guó)給水排水技術(shù)信息網(wǎng)2009年年會(huì)論文集，175-176.

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[5]韓曉燕，陳旭.聚四氟乙烯防腐蝕涂層的研究進(jìn)展[J].塑料，2007（2）：52-57.

滅火的基本原理與方法范文第3篇

一、燃點(diǎn)、自燃點(diǎn)和閃點(diǎn)

火災(zāi)和爆炸的形成，與可燃物的燃點(diǎn)、自然點(diǎn)和閃點(diǎn)密切有關(guān)。了解這方面的知識(shí)，有助于防止發(fā)生火災(zāi)和爆炸。

（一）燃點(diǎn)。燃點(diǎn)是可燃物質(zhì)受熱發(fā)生自燃的最低溫度。達(dá)到這一溫度，可燃物質(zhì)與空氣接觸，不需要明火的作用，就能自行燃燒。

（二）自燃點(diǎn)。物質(zhì)的自燃點(diǎn)越低，發(fā)生起火的危險(xiǎn)性越大。但是，物質(zhì)的自燃點(diǎn)不是固定的，而是隨著壓力、溫度和散熱等條件的不同有相應(yīng)的改變。例如，汽油的自燃點(diǎn)在0.1兆帕（1公斤力/平方厘米）下為480，在1兆帕（25公斤力/平方厘米）下為250。一般壓力愈高，自燃點(diǎn)愈低?？扇?xì)怏w在壓縮機(jī)中之所以較容易爆炸，原因之一就是因壓力升高后自燃點(diǎn)降低了。

（三）閃點(diǎn)。閃點(diǎn)是易燃與可燃液體揮發(fā)出的蒸氣與空氣形成混合物后，遇火源發(fā)生內(nèi)燃的最低溫度。

閃燃通常發(fā)生藍(lán)色的火花，而且一閃即滅。這是因?yàn)?，易燃和可燃液體在閃點(diǎn)時(shí)蒸發(fā)速度緩慢，蒸發(fā)出來的蒸氣僅能維持一剎那的燃燒，來不及補(bǔ)充新的蒸氣，不能繼續(xù)燃燒。從消防觀點(diǎn)來說，閃燃就是火災(zāi)的先兆，在防火規(guī)范中有關(guān)物質(zhì)的危險(xiǎn)等級(jí)劃分，就是以閃點(diǎn)為準(zhǔn)的。

二、燃燒和爆炸

要有效防止火災(zāi)和爆炸的發(fā)生，正確掌握防火防爆技術(shù)，需要了解形成燃燒和爆炸的基本原理。

（一）燃燒。燃燒是可燃物質(zhì)與空氣或氧化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生放熱、發(fā)光的現(xiàn)象。在生產(chǎn)和生活中，凡是產(chǎn)生超出有效范圍的違背人們意志的燃燒，即為火災(zāi)。燃燒必須同時(shí)具備以下三個(gè)基本條件。

1.凡是與空氣中氧或其他氧化劑發(fā)生劇烈反應(yīng)的物質(zhì)，都稱為可燃物。如木材、紙張、金屬鎂、金屬鈉、汽油、酒精、氫氣、乙炔和液化石油等。

2.助燃物。凡是能幫助和支持燃燒的物質(zhì)，都稱為助燃物。如氧化氯酸鉀、高錳酸鉀、過氧化鈉等氧化劑。由于空氣中含有21％左右的氧，所以可燃物質(zhì)燃燒能夠在空氣中持續(xù)進(jìn)行。

3.火源。凡能引起可燃物質(zhì)燃燒的熱能源，都稱為火源。如明火、電火花、聚焦的日光、高溫灼熱體，以及化學(xué)能和機(jī)械沖擊能等。

防止以上三個(gè)條件同時(shí)存在，避免其相互作用，是防火技術(shù)的基本要求。

（二）爆炸。物質(zhì)由一種狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)變成為另一種狀態(tài)，并在極短的時(shí)間內(nèi)以機(jī)械功的形式放出巨大的能量，或者是氣體在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生劇烈膨脹，壓力迅速下降到常溫的現(xiàn)象，都稱為爆炸。爆炸可分為化學(xué)性爆炸和物理性爆炸兩種。

1.化學(xué)性爆炸。物質(zhì)由于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生出大量氣體和熱量而形成的爆炸。這種爆炸能夠直接造成火災(zāi)。根據(jù)其化學(xué)反應(yīng)又可以分為以下三種類型：

（1）簡(jiǎn)單爆炸。例如爆炸物乙炔銅和乙炔銀等受到輕微振動(dòng)發(fā)生的爆炸。

（2）復(fù)雜分解爆炸。屬于這類爆炸物有炸藥、苦味酸、硝化棉和硝化甘油等。

（3）爆炸性混合性爆炸。這里指可燃?xì)怏w、蒸氣或粉塵與空氣（或氧氣）按一定比例均勻混合，達(dá)到一定的濃度，形成爆炸性混合物時(shí)遇到火源而發(fā)生的爆炸。

2.物理性爆炸。通常指鍋爐、壓力容器或氣瓶?jī)?nèi)的物質(zhì)由于受熱、碰撞等因素，使氣體膨脹，壓力急劇升高，超過了設(shè)備所能承受的機(jī)械強(qiáng)度而發(fā)生的爆炸。

（三）爆炸極限。可燃?xì)怏w、蒸氣和粉塵與空氣（或氧氣）的混合物，在一定的濃度范圍內(nèi)能發(fā)生爆炸。爆炸性混合物能夠發(fā)生爆炸的最低濃度，稱為爆炸下限；能夠發(fā)生爆炸的最高濃度，稱為爆炸上限。爆炸下限和爆炸上限之間的范圍，稱為爆炸極限。可燃?xì)怏w或蒸氣的爆炸極限，通常以其在混合物中百分比來表示；可燃粉塵的爆炸極限，以其在混合物中的體積重量比（克/立方米）表示。例如，乙炔和空氣混合的爆炸極限為（2.2－81％，鋁粉法的爆炸下限為35克/立方米。顯然，可燃物質(zhì)的爆炸下限越低，爆炸極限范圍越寬，則爆炸的危險(xiǎn)性越大。影響爆炸極限的因素很多。爆炸性混合物的溫度越高，壓力越大，含氧量越高，以及火源能量超大等，都會(huì)使爆炸極限范圍擴(kuò)大。幾種可燃?xì)怏w分別與空氣、氧氣混合的爆炸極限?？扇?xì)怏w與氧氣混合的爆炸范圍都比與空氣混合的爆炸范圍寬。因而更具有爆炸的危險(xiǎn)性。

三、化學(xué)危險(xiǎn)物質(zhì)分類

化學(xué)危險(xiǎn)物質(zhì)種類繁多，具有各自的物理、化學(xué)反應(yīng)。有不少化學(xué)物品在受熱、摩擦、震動(dòng)、撞擊、接觸火源、日光曝曬、接觸空氣等條件下，會(huì)引起燃燒、爆炸、腐蝕和中毒等事故。這些化學(xué)危險(xiǎn)物品視其性質(zhì)、形態(tài)和發(fā)生事故的危險(xiǎn)程度，在我國(guó)現(xiàn)行的法規(guī)中，大致分為以下十類：

第一類，爆炸性物質(zhì)。爆炸性物質(zhì)受高熱、摩擦、撞擊、震動(dòng)的影響或一定物質(zhì)的激發(fā)作用，能發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的氣體和熱量，氣體的體積急劇增加，壓力增大，從而引起爆炸。

第二類，氧化劑。氧化劑按其化學(xué)組成可分為無機(jī)氧化劑和有機(jī)氧化劑。兩種氧化劑按其氧化性強(qiáng)弱分為一、二兩個(gè)級(jí)別。

第三類，可燃?xì)怏w?？扇?xì)怏w按其爆炸濃度下限，劃分為一、二兩個(gè)級(jí)別。

第四類，自燃性物質(zhì)。自燃性物質(zhì)劃分為一、二兩個(gè)級(jí)別。

第五類，遇水燃燒物質(zhì)。遇水燃燒物質(zhì)按其危險(xiǎn)程度劃分為一、二兩個(gè)級(jí)別。

第六類，易燃和可燃液體。易燃和可燃液體按其閃點(diǎn)劃分為一、二兩個(gè)級(jí)別。

第七類，易燃和可燃固體。易燃和可燃固體按其危險(xiǎn)程度劃分為一、二兩個(gè)級(jí)別。

第八類，毒害性物質(zhì)。毒害性物質(zhì)按其性質(zhì)劃分為以下4種：（1）無機(jī)劇毒物質(zhì)；（2）有機(jī)劇毒物質(zhì)；（3）無機(jī)有毒物質(zhì)；（4）有機(jī)有毒物質(zhì)。

第九類，腐蝕性物質(zhì)。

第十類，放射性物質(zhì)。

四、易燃易爆物質(zhì)

防火防爆工作有很強(qiáng)的針對(duì)性，必須有的放矢地進(jìn)行，才能取得成效。很重要的一點(diǎn)，就是要認(rèn)清哪些物質(zhì)具有易燃易爆的特點(diǎn)。

（一）可燃?xì)怏w。是指凡遇明火、受熱或當(dāng)氧化劑接觸能著火、爆炸的氣體。根據(jù)其爆炸濃度下限的不同，分為兩級(jí)。一級(jí)可燃?xì)怏w，為爆炸濃度下限低于10％的可燃?xì)怏w。例如，氫氣、甲烷、乙烯、乙炔、環(huán)氧乙烷、氯乙烯、硫化氫、水煤氣和天然等絕大多數(shù)可燃?xì)怏w。

二級(jí)可燃?xì)怏w爆炸濃度下限等于和高于10％的可燃?xì)怏w。例如，氨氣、一氧化碳和發(fā)生爐煤氣等少數(shù)可燃?xì)怏w。在實(shí)際生產(chǎn)、儲(chǔ)存和使用中，將一級(jí)可燃?xì)怏w歸為甲類火災(zāi)危險(xiǎn)品，二級(jí)可燃?xì)怏w歸為乙類火災(zāi)危險(xiǎn)品。

（二）可燃粉塵。凡是顆粒微小，遇著火源能發(fā)生燃燒、爆炸的固體物質(zhì)，都稱為可燃粉塵。例如，在加工麻、煙、糖、谷物、硫、鋁等物質(zhì)的過程，粉碎、研磨、過篩等操作時(shí)所產(chǎn)生的粉塵，就其理化性質(zhì)來說，比原來生成物質(zhì)的火災(zāi)危險(xiǎn)性要大得多，在一定條件下能夠爆炸?？扇挤蹓m爆炸要具備三個(gè)條件：（1）粉塵本身具有爆炸性；（2）粉塵須懸浮在空氣中與空氣混合達(dá)到爆炸極限；（3）有足以引起粉塵爆炸的熱能源。

（三）自燃性物質(zhì)。凡是不需要外界火源的作用，本身與空氣氧化或受外界溫度、濕度的影響，即可發(fā)熱并積熱散達(dá)到自燃點(diǎn)而引起燃燒的物質(zhì)，都稱為自燃性物質(zhì)。自燃性物質(zhì)按其發(fā)生自燃的難易程度劃分為兩個(gè)級(jí)別。一級(jí)自燃物質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)比較活潑，在空氣中易氧化分解，易于自燃，而且燃燒猛烈，危險(xiǎn)性大。如黃磷、三乙基鉛、硝化纖維和鋁鐵溶劑等。二級(jí)自燃物質(zhì)，在空氣中氧化比較緩慢，自燃點(diǎn)較低，在積熱不散的條件下能夠自燃。如油紙、油布等含有油脂的物品。在實(shí)際生產(chǎn)、儲(chǔ)存和使用中，將一級(jí)自燃物質(zhì)歸為甲類火災(zāi)危險(xiǎn)品，二級(jí)自燃物質(zhì)歸為乙類火災(zāi)危險(xiǎn)品。

（四）遇水燃燒物質(zhì)。凡是能與水發(fā)生劇烈反應(yīng)放出可燃?xì)怏w，同時(shí)放出大量熱量，使可燃?xì)怏w溫度猛升到自燃點(diǎn)，從而引起燃燒爆炸的物質(zhì)，都稱為遇水燃燒物質(zhì)。遇水燃燒物質(zhì)按遇水或受潮后發(fā)生反應(yīng)的強(qiáng)烈程度及其危害的大小，劃分為兩個(gè)級(jí)別。

轉(zhuǎn)貼于

一級(jí)遇水燃燒物質(zhì)，與水或酸反應(yīng)時(shí)速度快，能放出大量的易燃?xì)怏w，熱量大，極易引起自燃或爆炸。如鋰、鈉、鉀、銣、鍶、銫、鋇等金屬及其氫化物等。

二級(jí)遇水燃燒物質(zhì)，與水或酸反應(yīng)時(shí)的速度比較緩慢，放出的熱量也比較少，產(chǎn)生的可燃?xì)怏w，一般需要有水源接觸，才能發(fā)生燃燒或爆炸。如金屬鈣、氫化鋁、硼氫化鉀、鋅粉等。

在實(shí)際生產(chǎn)、儲(chǔ)存與使用中，將遇水燃燒物質(zhì)都?xì)w為甲類火災(zāi)危險(xiǎn)品。

（五）燃燒液體。凡遇火、受熱或與氧化劑接觸能燃燒爆炸的液體，都稱為燃燒液體。燃燒液體按其閃點(diǎn)大小，劃分為易燃液體和可燃液體兩種。

1.易燃液體。系指閃點(diǎn)等于和低于45的燃燒液體。這類液體劃分為兩個(gè)級(jí)別。

一級(jí)易燃液體，指閃點(diǎn)低于28的易燃液體。如汽油、酒精、丙酮和苯等。

二級(jí)易燃液體，指閃點(diǎn)介于28～45的易燃液體。如煤油、松節(jié)油。醋酸等。

2.可燃液體。系指閃點(diǎn)高于45的燃燒液體。如丁醇、柴油、乙二醇、苯等。

在實(shí)際生產(chǎn)、儲(chǔ)存和使用中，將一級(jí)易燃液體歸為甲類火災(zāi)危險(xiǎn)品；二級(jí)易燃液體和閃點(diǎn)低于60的可燃液體歸為乙類火災(zāi)危險(xiǎn)品；可燃液體和閃點(diǎn)等于和高于60歸為丙類火災(zāi)危險(xiǎn)品。

（六）燃燒固體。凡遇火、受熱、撞擊、摩擦或與氧化劑接觸能燃燒的固體物質(zhì)，統(tǒng)稱為燃燒固體。燃燒固體按其熔點(diǎn)、燃點(diǎn)或閃點(diǎn)的高低不同，劃分為易燃固體和可燃固體兩種。

1.易燃固體。指高熔點(diǎn)固體（燃點(diǎn)在300以下）、低熔點(diǎn)固體（閃點(diǎn)在100以下），并作為化工原料和制品使用的燃燒固體。按其燃燒易程度劃分為兩個(gè)級(jí)別。

一級(jí)易燃固體，燃點(diǎn)低，易于燃燒或爆炸，且燃燒速度快，并能放出劇毒氣體。它們大體是這樣一些物品：①磷與磷的化合物，如紅磷、三硫化磷等；②硝基化合物，如二硝基甲苯、二硝基萘等；③其他，如含氮量在12.5％以下的硝化棉、氨基化鈉、重氮氨基礎(chǔ)苯、閃光粉等。

二級(jí)易燃固體，燃燒性能比一級(jí)易燃固體差，燃燒速度較慢，燃燒產(chǎn)生毒性較小。它們大體包括下列一些物品：①各種金屬粉末，如鎂粉、鋁粉、錳粉等。②堿金屬氨基化合物，如氨基化鋰、氨基化鈣等。③硝基化合物，如硝基芳烴、二硝基丙烷等。④硝化棉制品，如硝化纖維漆布、賽璐珞等。⑤萘及其衍生物，如萘、甲基萘等。⑥其他，如硫磺、生松香、聚甲醛等。

2.可燃固體。指高熔點(diǎn)固體（燃點(diǎn)在300以上）、低熔點(diǎn)固體（閃點(diǎn)在100以上），并作為化工原料和制品使用的燃燒固體，以及燃點(diǎn)在300以下的天然纖維及其農(nóng)副產(chǎn)品。

在實(shí)際生產(chǎn)、儲(chǔ)存和使用中，將一級(jí)易燃固體歸為甲類火災(zāi)危險(xiǎn)品，二級(jí)易燃固體歸為乙類火災(zāi)危險(xiǎn)品，可燃固體則歸為丙類火災(zāi)危險(xiǎn)品。

五、火災(zāi)、爆炸原因

在一般情況下，發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故的原因有以下九個(gè)方面。

（一）用火管理不當(dāng)。無論對(duì)生產(chǎn)用火（如焊接、鍛造、鑄造和熱處理等工藝），還是對(duì)生活用火（如吸煙、使用爐灶等），火源管理不善。

（二）易燃物品管理不善，庫(kù)房不符合防火標(biāo)準(zhǔn)，沒有根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)分類儲(chǔ)存。例如，將性質(zhì)互相抵觸的化學(xué)物品放在一起，滅火要求不同的物質(zhì)放在一起，遇水燃燒的物質(zhì)放在潮濕地點(diǎn)等。

（三）電氣設(shè)備絕緣不良，安裝不符合規(guī)程要求，發(fā)生短路，超負(fù)荷，接觸電阻過大等。

（四）工藝布置不合理，易燃易爆場(chǎng)所未采取相應(yīng)的防火防爆措施，設(shè)備缺乏維護(hù)、檢修，或檢修質(zhì)量低劣。

（五）違反安全操作規(guī)程，使設(shè)備超溫超壓，或在易燃易爆場(chǎng)所違章動(dòng)火、吸煙或違章使用汽油等易燃液體。

（六）通風(fēng)不良，生產(chǎn)場(chǎng)所的可燃蒸氣、氣體或粉塵在空氣中達(dá)到爆炸濃度并遇火源。

（七）避雷設(shè)備裝置不當(dāng)，缺乏檢修或沒有避雷裝置，發(fā)生雷擊引起失火。

（八）易燃易爆生產(chǎn)場(chǎng)所的設(shè)備管線沒有采取消除靜電措施，發(fā)生放電火花。

（九）棉紗、油布、沾油鐵屑等放置不當(dāng)，在一定條件下自燃起火。

六、防火防爆的基本措施

根據(jù)當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)條件，火災(zāi)和爆炸是可以防止的。一般采取以下五項(xiàng)措施。

（一）開展防火教育，提高群眾對(duì)防火意義的認(rèn)識(shí)。建立健全群眾性義務(wù)消防組織和防火安全制度，開展經(jīng)常性的防火安全檢查，消除火險(xiǎn)隱患，并根據(jù)生產(chǎn)氧氣性質(zhì)，配備適用和足夠的消防器材。

（二）認(rèn)真執(zhí)行建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范。廠房和庫(kù)房必須符合防火等級(jí)要求。廠房和庫(kù)房之間應(yīng)有安全距離，并設(shè)置消防用水和消防通道。

（三）合理布置生產(chǎn)工藝。根據(jù)產(chǎn)品原材料火災(zāi)危險(xiǎn)性質(zhì)，安排、選用符合安全要求的設(shè)備和工藝流程。性質(zhì)不同又能相互作用的物品應(yīng)分開存放。具有火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)的廠房，要采用局部通風(fēng)或全面通風(fēng)，降低易燃?xì)怏w、蒸氣、粉塵的濃度。

（四）易燃易爆物質(zhì)的生產(chǎn)，應(yīng)在密閉設(shè)備中進(jìn)行。對(duì)于特別危險(xiǎn)的作業(yè)，可充裝惰性氣體或其它介質(zhì)保護(hù)，隔絕空氣。對(duì)于與空氣接觸會(huì)燃燒的應(yīng)采取特殊措施存放，例如，將金屬鈉存于煤油中，磷存于水中，二硫化碳用水封閉存放等。

（五）從技術(shù)上采取安全措施，消除火源。例如，為消除靜電，可向汽油內(nèi)加入抗靜電劑。油庫(kù)設(shè)施包括油罐、管道、卸油臺(tái)、加油柱應(yīng)進(jìn)行可靠的接地，接地電阻不大于30歐；乙炔管道接地電阻不大于20歐。往容器注入易燃液體時(shí)，注液管道要光滑、接地，管口要插到容器底部。為防止雷擊，在易燃易爆生產(chǎn)場(chǎng)所和庫(kù)房安裝避雷設(shè)施。此外，設(shè)備管理符合防火防爆要求，廠房和庫(kù)房地面采用不發(fā)火地面等。

七、滅火的基本方法

發(fā)生了火災(zāi)，要運(yùn)用正確的方法進(jìn)行滅火。滅火的基本原理，主要是破壞燃燒過程及維持物質(zhì)燃燒的條件。通常采用以下四種方法。

（一）隔離法。將著火點(diǎn)或著火物與其周圍的可燃物質(zhì)隔離或移開，燃燒會(huì)因缺少可燃物而停止。

（二）窒息法。阻止空氣進(jìn)入燃燒區(qū)，或者用不燃燒的物質(zhì)（氣體、干粉、泡沫等）隔絕或沖淡空氣，使燃燒物得不到足夠的氧氣而熄滅。

（三）冷卻法。將水、泡沫、二氧化碳等滅火劑噴射到燃燒區(qū)內(nèi)，吸收或帶走熱量，降低燃燒物的溫度和對(duì)周圍其它可燃物的熱輻射強(qiáng)度，達(dá)到停止燃燒的目的。

滅火的基本原理與方法范文第4篇

泡沫滅火系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)發(fā)展很快，廣泛應(yīng)用于石油化工企業(yè)，貯油庫(kù)，館藏場(chǎng)所，地下工程，飛機(jī)場(chǎng)等重特大及特殊場(chǎng)所。對(duì)泡沫滅火系統(tǒng)的檢驗(yàn)檢測(cè)，是對(duì)設(shè)計(jì)，施工，驗(yàn)收，日常維保的一個(gè)重要把關(guān)口，重點(diǎn)是驗(yàn)證其設(shè)施是否完整，運(yùn)行是否正常，作用是否有效。但國(guó)內(nèi)由于沒有一個(gè)統(tǒng)一的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，各地在檢測(cè)方法與手段，檢測(cè)過程等上，差異較大，得出的檢測(cè)結(jié)論也不盡能反映出以上三個(gè)“是否”的目的要求。對(duì)泡沫滅火系統(tǒng)的檢測(cè)，就其設(shè)施的完整性和運(yùn)行是否正?？梢宰鲆恍┍容^直觀的觀測(cè)檢驗(yàn)與功能性試驗(yàn)，但在作用是否有效的判定上，關(guān)鍵是對(duì)泡沫液理化指標(biāo)的檢測(cè)。

一、泡沫液類型的確認(rèn)

泡沫液種類繁多，一般根據(jù)其起泡原理，發(fā)泡倍數(shù)或用途進(jìn)行分類。設(shè)計(jì)上，較多的是依據(jù)其發(fā)泡倍數(shù)進(jìn)行選型，由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員一般由機(jī)電專業(yè)的人員來完成，因此很少注意到其化學(xué)性質(zhì)，檢測(cè)時(shí)應(yīng)把握好以下幾點(diǎn)，以驗(yàn)證其選型的正確性。

1.泡沫液應(yīng)與保護(hù)對(duì)象的理化性狀匹配

泡沫液經(jīng)產(chǎn)生泡沫后，應(yīng)使其保護(hù)對(duì)象的表面張力降低，附著角足夠小，這樣才能保證泡沫的著床與聚集，并在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到足夠的厚度形成全覆蓋層，從而使保護(hù)對(duì)象與空氣相隔離，起到窒息的作用。檢測(cè)時(shí)，應(yīng)仔細(xì)核對(duì)設(shè)計(jì)施工技術(shù)文件，對(duì)產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)嚴(yán)格檢查，防止水溶性與非水溶性，極性與非極性物質(zhì)的錯(cuò)用串用。

2.泡沫液不應(yīng)對(duì)保護(hù)對(duì)象造成二次損害

對(duì)館藏場(chǎng)所，電子電氣設(shè)備，地下工程，飛機(jī)場(chǎng)等保護(hù)場(chǎng)所，有嚴(yán)格的泡沫液選型要求，不應(yīng)對(duì)保護(hù)對(duì)象產(chǎn)生諸如浸漬，腐蝕等二次損害，檢測(cè)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格核對(duì)。

3.減少對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響

在開放型的全淹沒系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)設(shè)有環(huán)境保護(hù)設(shè)施，以免大量的泡沫液對(duì)周邊環(huán)境造成影響。

4.見證取樣確認(rèn)

作為消防產(chǎn)品，我國(guó)實(shí)行條碼全程跟蹤的產(chǎn)品認(rèn)證管理制度，但泡沫液存在一個(gè)二次灌裝問題，即泡沫液從預(yù)包裝容器中重新灌入泡沫滅火系統(tǒng)中的母液槽中。這樣，其條碼形式消失。為了確認(rèn)其所使用的泡沫液是正確選型的產(chǎn)品，需要檢測(cè)機(jī)構(gòu)在現(xiàn)場(chǎng)取樣帶回實(shí)驗(yàn)室分析確認(rèn)。這要在使用單位或第三方的見證下，從母液槽中取一定量的樣品，封樣后帶回。目前，我國(guó)消防檢測(cè)機(jī)構(gòu)絕大部分都不具備這個(gè)檢測(cè)能力。消防檢測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)配備液相色譜儀這樣的高科技裝備，以對(duì)樣品進(jìn)行定性定量分析。定性分析以確定其類型，定量分析以確定其純度。應(yīng)當(dāng)指出，目前使用標(biāo)準(zhǔn)曲線法，檢測(cè)其使用液的混合比，在無法確定其母液純度的情況下，得出的結(jié)論是不正確的。

二、幾個(gè)理化指標(biāo)的測(cè)定方法

1.混合比例的測(cè)定

發(fā)泡劑與成泡溶液的體積，百分比稱之為混合比，混合比影響到泡沫質(zhì)量，從而直接影響到滅火效果，國(guó)內(nèi)沒有標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法，一般用標(biāo)準(zhǔn)曲線法，有以下幾種：

1.1電導(dǎo)率法

使用液中隨發(fā)泡劑濃度的增加，其導(dǎo)電系數(shù)增大，電導(dǎo)率相應(yīng)增大，濃度與電導(dǎo)率成線性相關(guān)，制成標(biāo)準(zhǔn)曲線后，測(cè)定查得。

1.2折光率法

基本原理同上，濃度比例與折光率呈線性相關(guān)，制成標(biāo)準(zhǔn)曲線后，測(cè)定使用液折光率后查得。

1.3密度法

使用液密度與混合比呈線性相關(guān)，制成標(biāo)準(zhǔn)曲線后，測(cè)定后查得。

2.發(fā)泡倍數(shù)的測(cè)定

發(fā)泡倍數(shù)指的是單位體積使用液能產(chǎn)生的泡沫體積，一般情況下，倍數(shù)在20以下的為低倍數(shù)發(fā)泡液，21-200為中倍數(shù)發(fā)泡沫，200以上為高倍數(shù)發(fā)泡液。測(cè)定時(shí)，用5-10L的容器直接在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)量取泡沫，用刮尺刮平后，在電子秤上去皮稱得重量為M（kg），然后用下式計(jì)算得到：

B=V0/V1

V0：容器體積（L），

V1：使用液體積（L），可用下式得到：

V1=M/ρ

ρ：使用液密度（g/cm3）

所以：B=ρ·V0/M

這里ρ是使用液的密度，必須在比例混合器的出口取一定量的使用液用密度計(jì)測(cè)得。當(dāng)使用液為6%以下水成膜型時(shí)，可近似取值為1。

3.持泡時(shí)間測(cè)定

滅火的基本原理與方法范文第5篇

>> 基于MPU6050的手勢(shì)遙控器設(shè)計(jì) 基于CMOS攝像頭的智能車路徑跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)代電子技術(shù) 基于攝像頭導(dǎo)航的智能車系統(tǒng) 基于深度攝像頭的虛擬試衣系統(tǒng) 基于USB攝像頭的局域網(wǎng) 基于攝像頭的智能車循跡方法 基于攝像頭的手勢(shì)控制小車 基于攝像頭的智能汽車設(shè)計(jì) 基于PTZ攝像頭的視頻人臉識(shí)別 用攝像頭DIY　監(jiān)控系統(tǒng) 基于攝像頭的路徑信息采集系統(tǒng)的簡(jiǎn)易設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 基于OpenCV的攝像頭實(shí)時(shí)人臉檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 基于ARM9和USB攝像頭的網(wǎng)絡(luò)視頻采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于攝像頭和條形碼的實(shí)驗(yàn)儀器管理系統(tǒng) 基于USB攝像頭的嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng) 基于雙攝像頭3D顯示技術(shù)的倒車影像系統(tǒng) 基于USB攝像頭的實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)錄入系統(tǒng) 基于ARM的多攝像頭無線視頻報(bào)警系統(tǒng) 基于VGA攝像頭識(shí)別技術(shù)的機(jī)床工作狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng) 基于Linux系統(tǒng)的USB攝像頭視頻播放實(shí)現(xiàn) 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：

關(guān)鍵詞：滅火訓(xùn)練；虛擬現(xiàn)實(shí)；射擊模擬；室內(nèi)定位；捷聯(lián)慣導(dǎo)

DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2015.10.020

龍愷（1990-），碩士研究生。研究方向：虛擬現(xiàn)實(shí)。龔濤，副教授/博士，研究方向：嵌入式系統(tǒng)。

引言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，建筑規(guī)模日益擴(kuò)大，火災(zāi)的危險(xiǎn)性逐漸增大。每年由火災(zāi)造成的人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失十分嚴(yán)重。生活中很多火災(zāi)的發(fā)生是由于普通民眾對(duì)簡(jiǎn)單火情的處理不及時(shí)或不得當(dāng)而產(chǎn)生的[1]。而火災(zāi)的產(chǎn)生情況復(fù)雜，模擬火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)具有一定危險(xiǎn)性且成本昂貴，普通民眾很難接觸到各類簡(jiǎn)單火情的模擬訓(xùn)練。

隨著信息技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等高新技術(shù)迅猛發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)模擬各類火情并指導(dǎo)人們適當(dāng)處理簡(jiǎn)單火情成為可能。以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為主要依托的虛擬訓(xùn)練方法可以繞開實(shí)際模擬火災(zāi)的種種弊端，如安全性、可重復(fù)性、訓(xùn)練內(nèi)容單一[2]。本系統(tǒng)利用大屏投影與模擬滅火器，為使用者提供多種火情的應(yīng)對(duì)訓(xùn)練方案。在提高訓(xùn)練效果的同時(shí)，降低訓(xùn)練成本、提升安全系數(shù)。

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本套模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的基本原理是利用位于投影屏幕上方的兩個(gè)攝像頭定位位于滅火器模型前端的紅外LED，得到LED相對(duì)于攝像頭的空間坐標(biāo)L，再利用位于滅火器內(nèi)部的兩塊運(yùn)動(dòng)傳感器，計(jì)算出滅火器噴口的朝向，即滅火器的3維空間航姿A。通過空間坐標(biāo)L和滅火器噴口朝向A，得到滅火器所指向到屏幕上的具置坐標(biāo)T[3]。此套系統(tǒng)也可用于模擬打靶。系統(tǒng)工作流程如下圖1所示。

滅火器模型噴口上放有一顆LED紅外發(fā)光管。在系統(tǒng)啟動(dòng)后，此發(fā)光管常亮。滅火器內(nèi)固定有一嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)上包含運(yùn)動(dòng)傳感器MPU6050和磁力計(jì)HMC5883。該嵌入式系統(tǒng)所用的核心處理器為STM32F103系列的32位ARM微控制器。處理器采集運(yùn)動(dòng)傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)并計(jì)算出滅火器噴口的朝向A后，通過同樣位于嵌入式系統(tǒng)上的nRF24L01無線通信芯片，將朝向數(shù)據(jù)A實(shí)時(shí)發(fā)送給系統(tǒng)主機(jī)。該嵌入式系統(tǒng)還可以檢測(cè)滅火器閥門按壓情況，按壓開閉合信號(hào)同樣由nRF24L01無線芯片發(fā)送給主機(jī)。

同時(shí)，位于屏幕上方的CMOS攝像頭捕捉到滅火器噴口上的紅外LED發(fā)光點(diǎn)。通過位于攝像頭模塊的嵌入式系統(tǒng)處理，得到發(fā)光點(diǎn)位于CMOS攝像頭采集的平面畫面中坐標(biāo)，兩個(gè)攝像頭得到的坐標(biāo)分別為（cx1，cy1）和（cx2，cy2）。攝像頭內(nèi)嵌入式系統(tǒng)的核心處理器為STM32F407系列的高速ARM微控制器。同樣，兩個(gè)攝像頭模塊通過nRF24L01芯片將坐標(biāo)（cx1，cy1）和（cx2，cy2）實(shí)時(shí)傳輸?shù)较到y(tǒng)主機(jī)統(tǒng)一計(jì)算處理。

系統(tǒng)主機(jī)根據(jù)最新得到的兩個(gè)坐標(biāo)（cx1，cy1）和（cx2，cy2），加上滅火器噴口朝向數(shù)據(jù)A融合計(jì)算得到滅火器所指向到屏幕上的具置坐標(biāo)T。位于主機(jī)上運(yùn)行的火災(zāi)模擬訓(xùn)練軟件在得到坐標(biāo)T后判斷滅火器是否對(duì)準(zhǔn)需要滅火的位置，并輸出模擬火情的畫面到投影屏幕上。通過以上流程，訓(xùn)練者利用滅火器模型與大屏幕投影顯示，實(shí)現(xiàn)互動(dòng)與滅火訓(xùn)練。

紅外點(diǎn)定位

為了能定位滅火器模型相對(duì)于投影屏幕的空間坐標(biāo)，本文采用雙攝像頭定位空間中唯一點(diǎn)的方案，屬于計(jì)算機(jī)視覺中的雙視計(jì)算范疇。相比一般的室內(nèi)定位方案諸如超聲波定位和藍(lán)牙定位等無線定位手段，雙視計(jì)算得到的定位數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確、精度更高，定位誤差可以控制在厘米級(jí)。

本系統(tǒng)中，位于攝像頭模塊中的微處理器負(fù)責(zé)完成對(duì)紅外LED特征點(diǎn)的定位計(jì)算工作[4]。本文采用的微處理器型號(hào)是STM32F4071GT6，它采用的是32位ARM Cortex-M4F內(nèi)核，內(nèi)置DCMI，F(xiàn)SMC接口，極大方便了視屏采集。由于微處理器的計(jì)算能力有限，為了簡(jiǎn)化圖像處理運(yùn)算并更高效地識(shí)別滅火器模型前端的紅外特征點(diǎn)，本文在攝像頭前加上一塊紅外濾鏡。紅外濾鏡可以阻擋過濾可見光通過，同時(shí)只允許規(guī)定波長(zhǎng)的紅外線通過。根據(jù)選用的紅外LED類型，選擇相應(yīng)波段的紅外濾鏡。當(dāng)然，所選用的CMOS數(shù)字?jǐn)z像頭必須對(duì)LED所釋放的特定波長(zhǎng)紅外光線比較敏感。本文選用的攝像頭是美光公司型號(hào)為MT9V032的數(shù)字?jǐn)z像頭套件。此款攝像頭可保持分辨為640*480的情況下達(dá)到每秒60幀畫面數(shù)據(jù)輸出，同時(shí)此款攝像頭對(duì)波長(zhǎng)為850nm的紅外光線也十分敏感。因此選用的紅外LED發(fā)出的波長(zhǎng)和紅外濾鏡的可透過波長(zhǎng)均為850nm。

經(jīng)過紅外濾鏡處理后，數(shù)字?jǐn)z像頭看到的畫面如圖2所示，畫面中出紅外LED發(fā)光點(diǎn)相對(duì)于周圍環(huán)境會(huì)顯得異常明亮，十分方便識(shí)別此發(fā)光點(diǎn)的位置。

在微處理器取得一幀畫面的數(shù)據(jù)后，首先進(jìn)行簡(jiǎn)單的降噪和二值化處理，將紅外發(fā)光點(diǎn)標(biāo)識(shí)為1，周圍環(huán)境標(biāo)示為0。之后取得標(biāo)識(shí)點(diǎn)小圓塊上下左右邊界點(diǎn)的坐標(biāo)僮，并取平均值，得到標(biāo)識(shí)圓點(diǎn)的中心點(diǎn)坐標(biāo)即（cx1，cy1）。

攝像頭快門速度為每秒60次，攝像頭模塊內(nèi)嵌入式系統(tǒng)每秒60次將坐標(biāo)通過nRF傳送給系統(tǒng)上位機(jī)。攝像頭經(jīng)過標(biāo)定檢測(cè)后測(cè)得其水平可視角度約為80°。在訓(xùn)練過程中滅火器模型前端紅外LED距離攝像頭垂直距離小于2米，而攝像頭的水平像素點(diǎn)數(shù)為640個(gè)。由此可以計(jì)算出定位的理論誤差最大約為3mm。定位比較精確，符合使用環(huán)境的。

滅火器朝向計(jì)算

在通過雙攝像機(jī)定位出紅外LED的空間三維坐標(biāo)后，再得到滅火器噴口的朝向就能計(jì)算出模擬滅火器噴在了屏幕何處。

航姿跟蹤技術(shù)在自平衡無人機(jī)領(lǐng)域已有應(yīng)用，為了檢測(cè)滅火器的噴口朝向，本文選用HMC5883三軸數(shù)字羅盤和MPU6050 3軸陀螺儀，加速度計(jì)來精確確定頭戴顯示器的航姿。陀螺儀能夠測(cè)量物體轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，具有短時(shí)間內(nèi)測(cè)量精度高、穩(wěn)定、可靠的優(yōu)點(diǎn)。但陀螺儀對(duì)溫度的要求性高，在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，其由于溫度的變化而產(chǎn)生漂移，導(dǎo)致積分累加得到的角度值會(huì)大大的偏離實(shí)際值。加速度計(jì)鑒于測(cè)量原理，在短時(shí)間內(nèi)波動(dòng)很大，但是在長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量中其性能不錯(cuò)。磁強(qiáng)計(jì)通過測(cè)量地磁的大小，經(jīng)換算可得到與地磁南極的夾角。故在頭盔姿態(tài)檢測(cè)中，采取的策略是由陀螺儀積分累加得到角度，同時(shí)又以加速度計(jì)為基準(zhǔn)對(duì)累加的角度進(jìn)行修正，這個(gè)過程稱之為融合濾波。這個(gè)由陀螺儀和加速度計(jì)組成的系統(tǒng)稱作捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)。

本文采用的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的姿態(tài)算法，即融合濾波算法是四元數(shù)微分方程的畢卡求解法[5]。四元數(shù)微分方程為：

四元數(shù)法只需求解四個(gè)未知量的線性微分方程組，計(jì)算小且算法簡(jiǎn)單、易于操作，是工程中常用的方法。但其對(duì)有限轉(zhuǎn)動(dòng)引起的不可交換誤差的補(bǔ)償不夠，姿態(tài)解算中漂移會(huì)十分嚴(yán)重，因此加上HMC5883三軸數(shù)字羅盤幫助捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行誤差校正。經(jīng)過磁力計(jì)校正后，漂移即會(huì)基本消失。航姿檢測(cè)模塊展示如圖3。

需要注意的是，噴口朝向計(jì)算需要進(jìn)行初始化，初始化的目的是保證在程序啟動(dòng)時(shí)，噴口朝向的方向是垂直于屏幕的，否則對(duì)于水平面上角度的檢測(cè)將會(huì)出錯(cuò)。

通信與數(shù)據(jù)整合

本套系統(tǒng)共有3個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊，分別是：滅火器模塊、1號(hào)攝像頭模塊、2號(hào)攝像頭模塊。這三個(gè)模塊同時(shí)向系統(tǒng)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，都是通過nRF24L01無線模塊完成的。

nRF24L01是由NORDIC生產(chǎn)的工作在2.4GHz～2.5GHz的ISM頻段的單片無線收發(fā)器芯片。輸出功率頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過SPI接口進(jìn)行設(shè)置，幾乎可以連接到各種單片機(jī)芯片，并完成無線數(shù)據(jù)傳送工作。且功耗很低，接收時(shí)工作電流12.3mA，0dBm功率發(fā)射時(shí)11.3mA，掉電模式時(shí)僅為900nA。是十分簡(jiǎn)單易用的無線數(shù)傳模塊。

本文將3個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊端的內(nèi)置nRF24L01模塊設(shè)置成發(fā)送模式，系統(tǒng)主機(jī)端需要插入一塊nRF24L01轉(zhuǎn)USB協(xié)議的接收模塊。該模塊內(nèi)的nRF24L01設(shè)置成接收模式，專門負(fù)責(zé)接收3個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊傳送過來的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)打包通過USB端口傳給上位機(jī)系統(tǒng)。需要注意的是為了防止3個(gè)數(shù)據(jù)模塊傳送過來的數(shù)據(jù)交叉混亂，接收端nRF24L01需要啟用3個(gè)數(shù)據(jù)通道分別接收來自3個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)[6]。

收集到3組數(shù)字后，形成新的一個(gè)數(shù)據(jù)包。通過USB-HID協(xié)議發(fā)送給上位機(jī)電腑。數(shù)據(jù)包格式如表1。