基于物联网技术的汽车自动预警灭火装置设计

基于物联网技术的汽车自动预警灭火装置设计

谈荣彬 程登良* 冯采轩 陈仕军 柯杨 耿兆龙

湖北汽车工业学院 电气与信息工程学院，十堰，442002

摘要：汽车作为一种现代化的交通运输工具，给人们的生活和工作带来便利。但是，随着车辆使用年限不断增加的情况下，车辆暴露出的问题也越来越多，由于发动机舱电器线路老化、漏油以及自身设计等问题，在机舱温度过高的情况下，特别是夏天极易引发车辆火灾，甚至车毁人亡。因此预防汽车自燃及汽车燃烧初期探测到汽车火灾并及时扑灭显得尤为重要。因发动机舱相对封闭，灭火剂难于达到机舱内，火灾难于扑救。因此本文设计出合理的自动灭火系统，使其完成火灾预报功能和基础灭火功能。最大程度上降低自燃问题带来的影响。本产品可用于各种封闭空间及汽车发动机舱主动灭火，是一种高精度、基于物联网技术实时反馈的车辆防火灭火系统。可对发动机舱内进行多点温度采集和烟雾检测，可实时反馈温度信息和报警信息至驾驶室内屏幕终端，并以多种方式反馈到用户手机处(短信、电话)，在温度异常和烟雾传感器反馈下可实现自动灭火，极大的提高了车辆防火安全性，降低了车辆自燃的风险。

关键词：火灾预报；主动灭火；温度采集；烟雾检测

1项目实施的目的、意义

在汽车消防安全问题日趋严重的前提下，本着提高我国汽车消防安全领域的水平的目的。解决灭火不及时的问题，尽可能减少车主们的损失。

本项目设计并推出一款基于物联网的车载智能灭火器行灭火，解决灭火不及时的问题，减少车主们的损失，同时让它能广泛覆盖当下大部分车型。

2研究内容

目前汽车上配备基本为手持式干粉灭火器，受空间局限性放置后备箱，灭及时，并需要打开发动机舱，反而助长火势，增加灭火难度。传统灭火装置为被动灭火，存在储放难、灭火不及时、灭火效果差等问题。急需一款智能自动灭火装置。本项目汽车自动灭火装置兼具自动感应、远程报警、主动预防、快速灭火等功能特点，能够有效控制火势，保证人生财产安全，符合汽车防自燃的要求，也符合人工智能、5G、大数据技术背景下汽车消防的发展趋势。

3拟解决的关键问题

1）改变传统灭火器的被动灭火方式，通过单片机控制，主动灭火和被动灭火相结合。

2）通过多个传感器协同工作，实时对发动机舱温度、烟雾等因素进行监控。

3）解决车主不在车边，不能及时发现火情的问题。

4）更换灭火材料，解决灭火不彻底，二次复燃的问题。

5）增加语音提示，语音预警，实现人机交互。

4研究与设计

团队经过反复调试、实验设计出一款以预警功能为主的自动灭火装置—“安行1号”可以实现火灾、车辆故障自动预警（内置电池不破坏原车电路），图1示。装置安装在发动机舱易监测、易着火位置，通过单片机控制温度、光度、火焰、烟雾传感器检测，当传感器检测到汽车异常时，通过声光报警器提示车主该车发生异常情况，到达灭火条件时，触发气溶胶灭火装置（体积小，灭火精准）。

图1 系统硬件设计布局                 图2车载智能灭火装置原型设备

本设计为一主机一从机的方式，主机和从机都采用单片机系统开发。主机集成了单片机控制板、LCD显示屏、语音模块、物联网模块，扬声器。从机集成了单片机控制板、两个温度采集模块、一个烟雾传感器、电压传感器、灭火剂启动装置。

将本机主机安装于驾驶室内，从机安装于发动机舱内，从机的双温度传感器可分别检测机舱的左半部分和右半部分，烟雾传感器位于机舱中部，电压传感器安装在蓄电池上，可以实时采集数据传递到主机，主机进行显示，同时将采集到的数据上传到物联网平台，用户可以通过手机客户端实时查看，主机可判断传感器数据是否正常，如发现异常可进行语音播报提醒，同时发送短信至用户手机提示，如达到危险级别，自动启动灭火装置进行灭火。车载智能灭火装置原型设备图2示。

项目具体设计方案：

1）装置触控界面设计及优化能够实时监测发动机舱温度和装置状态以及温度、烟雾采集方面相关数据，并能够有一定程度的控制能力

2）搭建物联网云平台，同时搭建一个手机小程序，实时监控车辆和装置的状态。具有同装置触控界面相同的功能，但能够实现装置灭火过程的远程管理。

3）搭建展示模型 根据模拟的车辆着火场景，搭建相关模拟现场以供实际展示用途，以此来吸引投资商的投资。

参考文献

[1]王昊洁.电动汽车电池火灾预警报警及自动灭火装置设计[J]. 田龙祯;谢春丽.科学技术创新,2020.11

[2] 车用自动灭火装置的设计[J]. 冯加轩;吴家璇.内燃机与配件,2020

[3] 电气火灾自动灭火装置在智慧医院中的应用[J]. 廖述龙.现代建筑电气,2022

[4] 简易水喷淋自动灭火及报警方案[J]. 罗志如;张一;刘米达.消防技术与产品信息,2008