基于特殊材料的防冻消防栓

2020-06-11马松赵翔

广告大观 2020年2期

马松赵翔

摘要：团队成员设计了一款用于解决城市露天消防栓冬季取水困难的装置。该装置主要由栓头升降装置、聚四氟乙烯伸缩管、抽水泵组成，辅以盖板、升降装置固定杆、升降电机、升降链轮、球阀开关组成，整套装置经单片机控制，精准实现冬季轻松取水。该装置相比于传统室外地上栓，具有操作简单、节省人力、防止结冰等优点，大大提高了灭火效率。该研究紧密结合当代城市人口密度大的特点，可实现在紧急情况下快速取水，对降低人民财产损失和保障生命安全起到很好的促进作用，所以其具有极其重要的研究意义。

关键词：伸缩抗压材料，升降机构，自动控制

随着当今社会“城市化”步伐的加快以及生活水平的提高，大量农村人口涌入城市，使城市人口激增，水电暖煤气等基础设施建设随之增加。由于农村人口对于水电暖煤气方面的安全意识比较薄弱，所以在加强安全教育的同时，完善安全措施建设亦具有重要性，因此，消防栓建设是重中之重。目前城市消防栓主要分为分为室内消防栓和室外消防栓，由于某些特殊地方（如楼道，走廊）的设施等限制，无法安装室内消防栓，只能置于室外。

目前消防栓防冻措施各式各样，例如建房保护类，甚至使用衣服、棉物包裹此类不规范的“土法”，在一些特殊的消防任务中，由于繁琐以及不规范的操作，更会导致救援时间延长、人民群众的生命财产损失扩大。

为了保障人民群众的生命财产安全，尽量降低火灾发生时的各类损失，本团队特设计“基于特殊材料的防冻消防栓”，其特点在于室外消防栓可以不受环境因素尤其是寒冷因素的影响，从而可以正常且高效的投入使用。

整體结构：该装置基于可伸缩吸管伸缩改变长度方向尺寸的原理，结合聚四氟乙烯特殊材料，加上单片机、消防栓头、球阀开关、链条、电机等一些辅助部件及装置实现预定功能。自下而上依次是城市水网管道，球阀开关，法兰，聚四氟乙烯伸缩管，栓头。球阀开关接于地下城市供水管网，球阀开关一头通过法兰接于从城市供水管网引出的竖直管道上，另外一头通过法兰与该装置的聚四氟乙烯伸缩管一侧连接，聚四氟乙烯伸缩管另外一头与栓头连接，栓头通过四个滑动装置套在基坑周围的支柱上，实现来回滑动，栓头通过链条连接位于基坑底部的电动机，由电动机带动栓头上下运动，抽水泵固定在基坑一侧，用于排出栓头下降时留在伸缩管里的水，防止被冻住。基坑一侧安装有穿入地层的扶手，方便工作人员进入基坑维修。

操作方式：当消防车需要加水时，消防员打开盖板，启动单片机开关，单片机控制连接链条的电动机运转，在预定的延时程序下，消防栓头到达预定位置，将消防水袋连接于消防栓头上，随之启动控制球阀开关的步进电机。待水量达到所需水量时，通过步进电机关闭球阀开关，用水泵抽取残留在管道里的水，启动程序，栓头下降，达到预定位置后，盖上盖板，一次取水结束。

创新点：（1）.材料的选择。该装置采用了被称为“塑料王”的聚四氟乙烯材料，该材料具有耐高温、耐低温、耐酸碱性、耐大气老化性、高润滑、不粘附、无毒害、抗氧化性的优点，机械性质较软，具有非常低的表面能。采用该材料能一次安装多次使用，降低维护更换成本，能承受的住多次伸缩。

（2）.控制方式的改进。该装置采用单片机控制，取消了以往自动控制原理中传感器的使用，为准确控制栓头升降位置提供了保障，使聚四氟乙烯材料每次都能达到同一位置，减缓材料的衰老，另外单片机受外界因素影响小，因而控制精确度高。

（3）.操作方式的改进。该装置不像以往那种传统消防栓的操作，该装置摒弃了采用多人多步骤的操作方法，取而代之的是采用单片机进行精准控制各个电机，互不干涉，相辅相成，大大减轻了消防员体力支出。

（4）. 可伸缩栓头供水管：该装置采用了由聚四氟乙烯制成的可伸缩供水管，连接栓头和球阀开关，减小了装置总体积

（5）.栓头可以根据需要换成出水口数目不同的栓头。此装置可以根据不同城市的需求，在原来栓头出水口不能更改的基础上更改栓头，实现多车共用一处消防栓，减少城市消防栓总数目，减少部分城市基础建设开支。

结束语：

本研究仿照吸管可伸缩原理，基于城市消防栓冬季使用情况的使用时间长缺陷，根据需求，将该装置整体放置于地下，由于使用完可以有专门的小型抽水机将装置中残余水排除至基坑外，在上面端盖的保护下，保证了该装置在冬季不结冰，达到消防员随到快速取水的目的。

参考文献：

[1] 在建高层建筑消防安全指南 .公安部消防局

[2] 刘瑞新等单片机原理及应用教程机械工业出版社，2003.7

[3] 消火栓，你会使用了吗？ .上海消防网

[4] 新修订《中华人民共和国消防法》全文 .吉木萨尔县人民政府