Tìm hiểu về hệ thống chữa cháy tự động sử dụng lăng phun robot

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển vượt bậc về khoa học – công nghệ (KH-CN) nói chung, KH-CN trong phòng cháy, chữa cháy (PCCC) cũng đã có những bước tiến nhất định. Một trong những tiến bộ đó là ứng dụng sử dụng lăng phun nước (bọt) chữa cháy điều khiển bằng robot thông qua các cảm biến định vị tọa độ, vị trí của đám cháy. Chúng ta cùng tìm hiểu về tính năng tác dụng, nguyên lý hoạt động và khả năng ứng dụng của hệ thống này trong công tác PCCC.

  1. Tính năng tác dụng

Hệ thống hoạt động dựa trên 3 nhóm các thiết bị chính:

– Nhóm cảm biến phát hiện lửa, khói, nhiệt gồm: camera báo cháy; camera nhiệt; đầu báo lửa; đầu báo cháy nhiệt, khói thông thường…

– Nhóm phân tích và xử lý tín hiệu là bộ điều khiển logic có thể lập trình.

– Lăng phun nước (bọt) chữa cháy được điều khiển bằng robot.

Tùy theo từng mục đích sử dụng mà lựa chọn loại cảm biến báo cháy khác nhau hoặc sử dụng hỗn hợp, mỗi loại thiết bị có những ưu, nhược điểm khác nhau sau đây:

Cảm biến báo cháy Ưu điểm Nhược điểm
Camera nhiệt Phát hiện nhanh chóng và chính xác sự tích tụ nhiệt, đưa ra cảnh báo sớm về nguy cơ cháy sắp xảy ra trước khi bất kỳ ngọn lửa nào xuất hiện. Dễ bị báo giả, sự tích tụ nhiệt có thể xuất phát từ máy móc và các nguồn khác không phải là nguy cơ cần được ngăn chặn.
 

Đầu báo lửa chuyên dụng(Tyco FV300 IR)

– Cung cấp khả năng cảnh báo theo thời gian thực với độ chính xác cao.

– Khả năng báo cháy giả thấp.

– Cung cấp tọa độ 2D của các ngọn lửa được phát hiện.

– Bằng cách kết hợp dữ liệu từ 2 đầu dò, có thể cung cấp tọa độ 3D.

– Có thể phát hiện và theo dõi đồng thời 4 đám cháy và xếp hàng chờ những đám cháy khác.

Chỉ phản ứng với ngọn lửa có thể nhìn thấy thực tế trong tầm nhìn của đầu báo lửa; không phản ứng với sự tích tụ nhiệt cũng như ngọn lửa bị ẩn khỏi tầm nhìn của đầu báo lửa.
Đầu báo lửa thông thường – Cung cấp khả năng cảnh báo theo thời gian thực với độ chính xác cao.

– Khả năng báo cháy giả thấp.

 

– Chỉ phản ứng với ngọn lửa có thể nhìn thấy thực tế trong tầm nhìn của đầu báo lửa; không phản ứng với sự tích tụ nhiệt cũng như ngọn lửa bị ẩn khỏi tầm nhìn của đầu báo lửa.

– Không xác định được tọa độ ngọn lửa do đó hạn chế hiệu quả chữa cháy và làm tăng tổng lượng nước tiêu thụ.

Camera báo cháy – Có khả năng phát hiện lửa, khói với độ nhạy cao.

– Định vị được tọa độ của lửa, khói.

– Lưu trữ hình ảnh phục vụ phân tích hoặc điều tra.

– Tùy biến thiết lập, điều chỉnh các dạng cảnh báo cháy khác nhau một cách độc lập.

– Do độ nhạy và xử lý hình ảnh bằng các thuật toán, nên có khả năng bị cảnh báo sai. (Tuy nhiên, các thuật toán tiếp tục được phát triển đã hạn chế dần các cảnh báo giả).

– Không được khuyến khích để phát hiện ngoài trời do dễ bị báo động giả từ mặt trời và phản xạ mặt trời cũng như từ các vật thể di động có dạng giống như sóng

Đầu báo cháy nhiệt, khói thông thường, cáp báo cháy nhiệt. – Một cáp báo cháy có thể bao phủ một khu vực rộng lớn;

– Đầu báo cháy nhiệt, cáp báo cháy nhiệt thích ứng tốt với môi trường về độ ẩm, bụi;

– Tỷ lệ báo động giả thấp;

– Dễ lắp đặt và bảo trì.

– Tốc độ phát hiện nhiệt rất chậm;

– Độ chính xác của vị trí nguồn lửa, nhiệt kém;

– Khó phát hiện đám cháy âm ỉ có nhiệt độ thấp;

– Không xác định chính xác được tọa độ điểm cháy nên giảm hiệu quả chữa cháy.

 

  1. Nguyên lý hoạt động

Khi đám cháy phát sinh, nó được phát hiện trong vài giây bởi các cảm biến báo cháy, báo lửa, báo hình ảnh trong thời gian ngắn, cung cấp tọa độ của đám cháy cho thiết bị điện tử tiên tiến của hệ thống, được gọi là Bộ xử lý trung tâm PLC. Bằng cách kết hợp dữ liệu vị trí hai chiều từ hai cảm biến riêng biệt, phần mềm của hệ thống có thể xác định kích thước và vị trí của đám cháy theo ba chiều. Với thông tin này, hệ thống sau đó hướng vòi phun robot vào đám cháy, đồng thời mở van để phun nước (bọt) vào đám cháy, với độ chính xác cao. Toàn bộ quá trình phát hiện đám cháy, xác định kích thước và vị trí 3D của đám cháy, hướng lăng phun và xả nước (bọt) vào đám cháy thường chỉ mất 5-15 giây. Hệ thống liên tục cập nhật vị trí của đám cháy, chữa cháy động theo thời gian thực, tương tự như cách người lính cứu hỏa thực hiện.

Ngay khi không còn phát hiện lửa, hệ thống sẽ báo hiệu van đóng lại, dừng dòng nước. Tuy nhiên, hệ thống vẫn tiếp tục phát hiện sự hiện diện của đám cháy và sẽ sẵn sàng dập tắt nếu đám cháy bùng phát trở lại.

Bằng cách hướng chính xác một lượng lớn nước vào đám cháy nhanh chóng sau khi bắt lửa, hệ thống đã được thử nghiệm chữa cháy quy mô đầy đủ được chứng minh có khả năng dập tắt hoàn toàn đám cháy trong 20 giây hoặc ít hơn kể từ khi bắt lửa.

Trong sơ đồ dưới đây, tùy theo nhu cầu sử dụng mà người thiết kế có thể lựa chọn một trong các thiết bị cảnh báo cháy hoặc sử dụng hỗn hợp để tăng độ chính xác và tính hiệu quả của thiết bị.

  1. Ứng dụng chữa cháy

Hệ thống đặc biệt thích hợp để chữa cháy các khu vực có không gian lớn mà hệ thống chữa cháy tự động bằng đầu phun sprinkler, drencher không hiệu quả, tiêu biểu là các dạng công trình sau:

– Nhà chứa máy bay;

– Sân vận động;

– Kho xăng dầu, cảng xuất nhập xăng dầu;

– Kho chứa lớn;

– Nhà máy nhiệt điện;

– Công trình lịch sử;

– Bên ngoài tòa nhà cao tầng;

– Cơ sở sản xuất;

– Đường hầm…

Về bản chất, hệ thống hoạt động rất giống một lính chữa cháy làm việc liên tục, nó phản ứng ngay lập tức và chiến đấu với lửa rất giống con người. Trên thực tế, thử nghiệm do Phòng thí nghiệm nghiên cứu Hải quân Hoa Kỳ thực hiện, đã đọ sức giữa một nhân viên điều khiển lăng chữa cháy cùng một vòi phun robot. Nhân viên vận hành đã dập tắt đám cháy thử nghiệm trong 20 giây với khoảng 380 lít nước, trong khi hệ thống tự động dập tắt đám cháy thử nghiệm có kích thước tương tự hoàn toàn chỉ trong 15 giây và chỉ sử dụng khoảng 250 lít nước. Nói tóm lại, hệ thống tự động đã hoạt động nhanh hơn và hiệu quả hơn so với người vận hành.

Với những tính năng ưu việt nêu trên, hệ thống chữa cháy tự động sử dụng lăng phun điều khiển bằng robot có thể sẽ được nghiên cứu để ứng dụng trong công tác PCCC tại Việt Nam, có thể thay thế hệ thống chữa cháy tự động bằng nước tại một số dự án, công trình có quy mô lớn./.

                             Theo Cục Cảnh sát PCCC&CNCH

Trường Đại học PCCC tổ chức thẩm định, nghiệm thu giáo trình, tài liệu dạy học
Giáo viên Bộ môn Mác – Lênin và KHXHNV bảo vệ thành công Luận văn Thạc sĩ triết học tại Đại học Quốc gia Hà Nội.
Trường Đại học PCCC có thêm 2 đồng chí được Hội đồng chức danh Giáo sư Nhà nước công nhận đạt tiêu chuẩn chức danh Phó Giáo sư.