一种以智能面料为载体的织物高效火灾报警系统

1.本实用新型涉及织物火灾探测报警技术领域，特别涉及一种以智能面料为载体的织物高效火灾报警系统。


背景技术：

2.火灾事故的发生对人们的生命安全和财产安全造成重大的威胁，预防火灾发生、减轻其带来的危害刻不容缓。火灾报警系统在火灾的预防和控制中发挥着重要的作用，但是现有的火灾报警系统存在诸多问题，诸如探测的灵敏度弱、触发的阈值高、在严苛环境下的稳定性差、易发生误报、制造和应用的方式麻烦、生产成本高等，使得其在实际场景中的应用受到一定的限制。
3.一方面，随着科学技术的发展和社会的进步，纺织品的应用范围逐渐扩大，与此同时，因为纺织品着火而蔓延引起的火灾数量也在逐步增加。而目前人们仅是在不断注重纺织品的阻燃性能及安全性的研究。然而，针对织物着火后的报警装置的开发却有所缺失,故该类报警装置的出现对减少火灾的危害具有十分重要的现实意义。
4.另一方面，对于一些仪器、设备等物件，为了避免其受到暴晒或者灰尘沾染等外界因素，会采用一些布料或者薄膜进行保护或外观修饰。然而当被保护的物品一旦着火或者达到异常高温时，将难以及时被发现。因此，开发一种具有高灵敏度、高稳定性、高强度、易制造、新颖且方便使用的面料型火灾报警系统十分必要。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种以智能面料为载体的织物高效火灾报警系统。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种以智能面料为载体的织物高效火灾报警系统，包括：一电源、一示警组件、以及一智能面料；
7.智能面料包括至少三层结构，该三层结构包括依次层叠的第一外面料层、在小于350℃使相接电路形成断路并在350℃及以上使相接电路形成通路的中间温感面料层、第二外面料层；
8.该智能面料的中间温感面料层与电源、示警组件相接形成闭合电路，以使中间温感面料层在350℃及以上时，该闭合电路导通形成通路以使示警组件触发警示。
9.在一更佳的实施例中，所述示警组件包括：一现场报警装置、一信号发射器、以及一远程报警装置；
10.所述中间温感面料层与所述电源、所述现场报警装置、所述信号发射器相接形成闭合电路；所述信号发射器与所述远程报警装置信号连接。
11.在一更佳的实施例中，所述示警组件包括：一信号发射器、以及一远程报警装置；
12.所述中间温感面料层与所述电源、所述信号发射器相接形成闭合电路；所述信号发射器与所述远程报警装置信号连接。
13.在一更佳的实施例中，所述远程报警装置选自声信号报警器、光信号报警器以及振动信号报警器中的一种或多种串联或并联相接构成；所述声信号报警器选自蜂鸣器、警铃中的一种，所述光信号报警器为指示灯，所述振动信号报警器为振动马达。
14.在一更佳的实施例中，所述第一外面料层和所述第二外面料层的厚度均在10mm以下。
15.在一更佳的实施例中，所述第一外面料层的厚度为0.1-10mm，所述中间温感面料层的厚度为0.1-10mm，所述第二外面料层的厚度为0.1-10mm。
16.在一更佳的实施例中，所述第一外面料层的面积：中间温感面料层的面积：第二外面料层的面积比为(1～2):1:(1～2)。
17.在一更佳的实施例中，所述第一外面料层的表面上和所述第二外面料层的表面上设有温感变色印花。
18.在一更佳的实施例中，所述第一外面料层的表面上和第二外面料层的表面上设有由感湿变色材料形成的感湿变色图案。
19.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
20.1、采用本实用新型提供的以智能面料为载体的织物高效火灾报警系统，其应用方式简单方便、美观隐蔽，可以同时发挥织物在火灾报警作用，且不影响织物的外观修饰作用，将面料作为装饰物直接与现有物品结合，诸如将其应用于日常生活的地毯、壁纸、帘子、沙发中，或是作为面料直接与其他设备相结合以满足不同的应用场景，为智能火灾预警系统的制备和应用提供了全新的思路。
21.2、稳定性好、强度高，以柔韧的面料为核心探测组件的火灾报警装置不会因为受到撞击、爆炸等原因而失效，而且经过化学处理的耐高温智能温感面料在高温环境下拥有良好的阻燃效果，可以在长时间的高温环境或燃烧条件下稳定运作。
22.3、灵敏度高、响应速度快，且制备方式简单，成本低。
23.本实用新型的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。
25.图1为本实用新型一实施例所提供的智能面料的结构示意图；
26.图2为本实用新型实施例1所提供的一种以智能面料为载体的织物高效火灾报警系统的结构示意图；
27.图3为本实用新型实施例2所提供的一种以智能面料为载体的织物高效火灾报警系统的结构示意图。
28.附图标记：
29.1、电源；2、示警组件；21、现场报警装置；22、信号发射器；23、远程报警装置；3、智能面料；31、第一外面料层；32、中间温感面料层；33、第二外面料层。
具体实施方式
30.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本实用新型不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.在本实用新型的描述中，需要说明的是，本实用新型所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义，不能理解为对本实用新型的限制；应进一步理解，本实用新型所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本实用新型中明确如此定义之外。
32.以下所公开的不同实施例可能重复使用相同的参考符号和/或标记。这些重复是为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例和/或结构之间有特定的关系。
33.本实用新型一实施例提供一种以智能面料为载体的织物高效火灾报警系统，包括：一电源1、一示警组件2、以及一智能面料3；
34.一电源1，该电源1可以是电池等、或者是采用外接电源；
35.一示警组件2，其可以是一现场报警装置21，也可以是一信号发射器22和一远程报警装置23的组合，还可以是一现场报警装置21、一信号发射器22和一远程报警装置23的组合；
36.当系统中包括信号发射器22时，系统中通过导线连通的部分的装置可以包含现场报警装置21或是不含现场报警装置21，当与智能面料3通过导线连通的各组件中不包含现场报警装置21时，可以将远程报警装置23放置于可以被容易观测到的位置或内置于智能设备中，当高温环境下体系开始运作时，信号发射器22将通过发射无线电波等信号触发远程报警装置23从而及时提示人们火灾的发生。
37.该现场报警装置21可以是声信号报警器、光信号报警器以及振动信号报警器中的一种或多种串联或并联相接构成；所述声信号报警器可以是蜂鸣器、警铃、扬声器中的一种，所述光信号报警器可以是指示灯，所述振动信号报警器可以是振动马达；此外，还可以是电子设备上的提示程序等警醒装置等。
38.该远程报警装置23可以是声信号报警器、光信号报警器以及振动信号报警器中的一种或多种串联或并联相接构成；所述声信号报警器可以是蜂鸣器、警铃、扬声器中的一种，所述光信号报警器可以是指示灯，所述振动信号报警器可以是振动马达；此外，还可以是电子设备上的提示程序等警醒装置等。
39.智能面料3包括至少三层结构，该三层结构包括依次层叠的第一外面料层31、在小于350℃使相接电路形成断路并在350℃及以上使相接电路形成通路的中间温感面料层32、第二外面料层33；
40.该智能面料3的中间温感面料层32与电源1、示警组件2相接形成闭合电路，以使中间温感面料层32在350℃及以上时，该闭合电路导通形成通路以使示警组件2触发警示。
41.较佳地，该第一外面料层31、第二外面料层33可以采用常见的棉纤维、麻纤维、涤纶、锦纶、丙纶、氨纶、维纶、粘纤等材料；
42.较佳地，本实用新型提供该中间温感面料层32的两种制备方法，如下：
43.方法一：首先将含一定量的多醛的有机溶液滴入含一定量的多胺的有机溶液中进行醛胺缩合反应，待反应完全后，通过过滤、洗涤、真空干燥得到具有阻燃性能和温感特性的聚合物微球。上述所使用的有机溶剂包括甲醇、乙醇，上述多胺包括但不限于对苯二胺、4,4-二氨基二苯基甲烷、六(4-氨基苯氧基)环三磷腈等，上述多醛包括但不限于三(4-甲酰基-2-甲氧基苯基)磷酸酯等可与上述多胺进行醛胺缩聚反应的物质；
44.然后将上述聚合物微球分散在含有聚乙烯醇、戊二醇、导电介质的水溶液中，通过超声分散后将一种棉织物浸入溶液，浸泡均匀，然后在烘箱里干燥。上述导电介质包括但不限于碳纳米管、石墨烯等良好导电材料。最后将处理后得到的棉织物浸入hcl溶液中30分钟使聚乙烯醇和戊二醇发生交联，然后用去离子水冲洗以除去hcl，并在烘箱中干燥，从而得到一种在常温下电阻极大、在高温下会发生特殊化学变化而转变为良好导体的具有耐高温阻燃特性的智能温感棉织物。
45.方法二：首先将一定量的纳米阻燃材料分散在有机溶液中，之后将含有一定量的多胺的有机溶液添加到该溶液中，超声处理分散均匀。然后将含有一定量的多醛的有机溶液滴入反应溶液中进行醛胺缩合反应，待反应完全后，通过过滤、洗涤、真空干燥得到具有阻燃性能和温感特性的聚合物包覆微球。上述所使用的有机溶剂包括甲醇、乙醇，上述纳米阻燃材料包括但不限于炭黑、层状双氢氧化物、二氧化锰、二氧化硅、氧化铜、石墨烯、氮化硼、碳纳米管等，上述多胺包括但不限于对苯二胺、4,4
’‑
二氨基二苯基甲烷、六(4-氨基苯氧基)环三磷腈等，上述多醛包括但不限于三(4-甲酰基-2-甲氧基苯基)磷酸酯等可与上述多胺进行醛胺缩聚反应的物质；
46.将上述聚合物微球分散在含有聚乙烯醇、戊二醇、导电介质的水溶液中，通过超声分散后将一种棉织物浸入溶液，浸泡均匀，然后在烘箱里干燥。上述导电介质包括但不限于碳纳米管、石墨烯等良好导电材料。最后将处理后得到的棉织物浸入hcl溶液中30分钟使聚乙烯醇和戊二醇发生交联，然后用去离子水冲洗以除去hcl，并在烘箱中干燥，从而得到一种在常温下电阻极大、在高温下会发生特殊化学变化而转变为良好导体的具有耐高温阻燃特性的智能温感棉织物。
47.将上述得到的具有耐高温阻燃特性的温感棉织物通过缝制的手段与普通的棉织物相结合，得到外层是普通面料、内层是具有耐高温阻燃特性的智能温感面料的复合材料，其兼具美观度、舒适度和功能性，其结构如图1所示。
48.采用温感面料，其在常温下电阻极大，使得体系无法形成完整的导电通路，而在燃烧或高温环境下，耐高温智能温感面料表面会发生化学变化从而形成导电的通路，具体来说，该发生化学变化的温度在350℃及以上，其低于火焰燃烧后的温度，可在第一时间就发现所保护的物品是否发生燃烧，与传统的火灾报警器具有本质区别，但是却可以与传统的火灾报警器结合起来使用，例如在室内有很多贵重的物品或仪器、或者易燃物等，其可以通过布料等织物进行包裹、遮盖以防灰尘、避光、同时还可提升美感，具有一定的装饰性等，或
者将其设置在临近/靠近该些贵重/易燃物品、甚至是设置在该些物品周围、或者直接作为窗帘、地毯、壁纸、沙发等布料使用，一旦火势烧到该贵重物品、仪器或织物附近，智能面料则会快速感应到并触发本技术报警系统的警示，此外，若具有明火直接接触到本技术的智能面料，也同样会触发报警，不仅如此，其由于该智能面料的体积较小，可以置于部分精密仪器、或大型设备的易燃组件上，由于本技术提供的智能面料还具优异的阻燃、耐火效果，因而当该些易燃组件发生燃着时，本技术的报警系统则可及时发出示警；相较于传统的火灾报警器一般只能安装在墙上或天花板上而言，其可以更加贴近易燃物、贵重物品或织物等，当然，若其燃烧的物品附近无本技术所述的智能面料，导致物品燃烧至火势较大，那么传统的报警器能更好的感受到，因此，本技术旨在弥补单个、多个重要物件、或者织物上被小范围点燃或达到高温时的迅速报警，而该些情况下的传统温感火灾报警器并不能快速感应到，导致多数情况下，直至这个物件被完全烧净后、或者长时间异常高温才会触发报警，而本技术提供的火灾报警装置，则可以在设计上与被保护的物品相结合，不仅不影响物品的外观甚至可以起到装饰作用，从而有效提醒人们火灾的发生，即时保障人们的生命安全和财产安全。
49.该温感面料可以是耐高温温感面料并在高温环境下，还可保持良好的阻燃性能，用以保证火灾报警系统的稳定性。基于此，可以将该种耐高温智能温感面料缝制在普通面料的下面或是其夹层中，从而保证适当的美观度和舒适性。
50.此外，该温感面料还可以采用文章《a flame retardant fabric nanocoating based on nanocarbon blackparticles@polymer composite and its fire-alarm application》中提供的制备方法制得，该文章的发表日期在2021年11月公开，或者现有技术中其他方式获得，在此不做过多赘述。
51.所述第一外面料层31和所述第二外面料层33的厚度均在10mm以下，应注意的是，第一外面料层31、第二外面料层33的厚度不宜过厚，以至于发生火灾时难以迅速地将高温信息传递给内层；
52.较佳地，所述第一外面料层31的厚度为0.1-10mm，所述中间温感面料层32的厚度为0.1-10mm，所述第二外面料层33的厚度为0.1-10mm。
53.在一实施例中，该中间温感面料层32的厚度略厚于外面料层。
54.在另一实施例中，所述第一外面料层31、第二外面料层33其表面上设有温感变色印花和/或由感湿变色材料形成的感湿变色图案，一方面，该些温感变色印花或感湿变色图案会根据室内的温度变化而变色，感湿变色图案会根据室内的湿度变化而变色，方便人们根据图案的颜色变化了解到室内的温度和湿度，功能丰富，同时，若其周围环境过于干燥时，也可以通过变化的颜色用以实现提前示警作用，进一步地，该温感变色印花由温感变色油墨印制而成；而所述感湿变色材料为无钴变色硅胶，该无钴变色硅胶的主要成分为二氧化硅，颜色随湿度不同而变化，空气湿润时为绿色、及墨绿色，而干燥时则为橙黄色，从而配合其内的中间温感面料层32使用。
55.较佳地，所述第一外面料层31的面积：中间温感面料层32的面积：第二外面料层33的面积比为(1～2):1:(1～2)，具体来说，基于对该智能面料美观度和实用性的因素考虑，该第一外面料层31的面积或该第二外面料层33的面积与该中间温感面料层32的面积之比应在1以上，但该比例不可过大以至于导致将该三层面料通过缝制等方式连接后，会留有较
多空隙，而空气的导热率相对较低，由此导致外部燃烧信号难以传导至内层，故该比值则应在2以下，较佳的应在1.5以下。
56.下文将结合附图1-3和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。
57.实施例1
58.请同时参考图1和图2，本实施例提供一种以智能面料为载体的织物高效火灾报警系统，包括：一电源1、一示警组件2、以及一智能面料3；
59.智能面料3包括至少三层结构，该三层结构包括依次层叠的第一外面料层31、中间温感面料层32、以及第二外面料层33；
60.所述第一面料层31的厚度为1mm，所述中间温感面料层32的厚度为1mm，所述第二外面料层33的厚度为1mm。所述第一面料层31、所述中间温感面料层32和所述第二外面料层33的面积分别为25cm2、25cm2、25cm2，三者的面积比为1:1:1；
61.该中间温感面料层32采用前述制备方法制得，该第一外面料层31、第二外面料层33采用棉纤维，由此制成智能面料3；
62.电源1采用电池，示警组件2为一声信号报警器，通过导线将智能面料3的中间温感面料层32与电源1、示警组件2串联相接形成闭合电路；
63.在常温下，由于智能面料3的电阻极大，使得该系统无法形成完整的导电通路，因此，该系统不会运作。当燃烧发生或系统处在高温环境下时，作为探测组件的中间温感面料层32将会发生化学反应，从而转变为良好的导体使得该系统形成完整的导电通路，因此，示警组件2将会触发警示以及时提醒附近的人们火灾的发生，从而保障人们的生命安全和财产安全。
64.实施例2
65.请同时参考图1和图3，本实施例提供一种以智能面料为载体的织物高效火灾报警系统，包括：一电源1、一示警组件2、以及一智能面料3；
66.智能面料3包括至少三层结构，该三层结构包括依次层叠的第一外面料层31、中间温感面料层32、以及第二外面料层33；
67.该实施例中各面料层结构的尺寸与实施例1一致；
68.该中间温感面料层32采用前述制备方法制得，该第一外面料层31、第二外面料层33采用棉纤维，由此制成智能面料3；
69.电源1采用电池，所述示警组件2包括：一现场报警装置21、一信号发射器22、以及一远程报警装置23；该现场报警装置21为一光信号报警器，该远程报警装置23为一声信号报警器；
70.通过导线将智能面料3的中间温感面料层32与电源1、现场报警装置21、信号发射器22串联相接形成闭合电路；
71.在常温下，由于智能面料3的电阻极大，使得该系统无法形成完整的导电通路，因此，该系统不会运作。当燃烧发生或系统处在高温环境下时，作为探测组件的中间温感面料层32将会发生化学反应，从而转变为良好的导体使得该系统形成完整的导电通路，因此，现场报警装置21将会触发警示以及时提醒附近的人们火灾的发生，从而保障人们的生命安全和财产安全。同时，信号发射器22、将会发射无线电波将危险的信号传送给远程报警装置23，远程报警装置23在接收到火灾发生的信号后将会及时提醒人们在某处有火灾正在发
生，从而保障人们的生命安全和财产安全。
72.实施例3
73.本实施例提供一种以智能面料为载体的织物高效火灾报警系统，包括：一电源1、一示警组件2、以及一智能面料3；其与实施例2的区别在于示警组件2中仅含有远程报警装置23而不含有现场报警装置21，其运转原理与前述实施例类似，因此不做过多赘述。
74.另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本实用新型的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。
75.尽管本文中较多的使用了诸如电源、示警组件、智能面料、第一外面料层、中间温感面料层、第二外面料层、现场报警装置、远程报警装置、信号发射器等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的；本实用新型实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
76.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种以智能面料为载体的织物高效火灾报警系统，其特征在于，包括：一电源(1)、一示警组件(2)、以及一智能面料(3)；智能面料(3)包括至少三层结构，该三层结构包括依次层叠的第一外面料层(31)、在小于350℃使相接电路形成断路并在350℃及以上使相接电路形成通路的中间温感面料层(32)、第二外面料层(33)；该智能面料(3)的中间温感面料层(32)与电源(1)、示警组件(2)相接形成闭合电路，以使中间温感面料层(32)在350℃及以上时，该闭合电路导通形成通路以使示警组件(2)触发警示。2.根据权利要求1所述的以智能面料为载体的织物高效火灾报警系统，其特征在于，所述示警组件(2)包括：一现场报警装置(21)、一信号发射器(22)、以及一远程报警装置(23)；所述中间温感面料层(32)与所述电源(1)、所述现场报警装置(21)、所述信号发射器(22)相接形成闭合电路；所述信号发射器(22)与所述远程报警装置(23)信号连接。3.根据权利要求1所述的以智能面料为载体的织物高效火灾报警系统，其特征在于：所述示警组件(2)包括：一信号发射器(22)、以及一远程报警装置(23)；所述中间温感面料层(32)与所述电源(1)、所述信号发射器(22)相接形成闭合电路；所述信号发射器(22)与所述远程报警装置(23)信号连接。4.根据权利要求2或3所述的以智能面料为载体的织物高效火灾报警系统，其特征在于：所述远程报警装置(23)选自声信号报警器、光信号报警器以及振动信号报警器中的一种或多种串联或并联相接构成；所述声信号报警器选自蜂鸣器、警铃中的一种，所述光信号报警器为指示灯，所述振动信号报警器为振动马达。5.根据权利要求1所述的以智能面料为载体的织物高效火灾报警系统，其特征在于：所述第一外面料层(31)和所述第二外面料层(33)的厚度均在10mm以下。6.根据权利要求1所述的以智能面料为载体的织物高效火灾报警系统，其特征在于：所述第一外面料层(31)的厚度为0.1-10mm，所述中间温感面料层(32)的厚度为0.1-10mm，所述第二外面料层(33)的厚度为0.1-10mm。7.根据权利要求1所述的以智能面料为载体的织物高效火灾报警系统，其特征在于：所述第一外面料层(31)的面积：中间温感面料层(32)的面积：第二外面料层(33)的面积比为(1～2):1:(1～2)。8.根据权利要求1所述的以智能面料为载体的织物高效火灾报警系统，其特征在于：所述第一外面料层(31)的表面上和所述第二外面料层(33)的表面上设有温感变色印花。9.根据权利要求1所述的以智能面料为载体的织物高效火灾报警系统，其特征在于：所述第一外面料层(31)的表面上和所述第二外面料层(33)的表面上设有由感湿变色材料形成的感湿变色图案。

技术总结
本实用新型涉及织物火灾探测报警技术领域，特别涉及一种以智能面料为载体的织物高效火灾报警系统。该以智能面料为载体的织物高效火灾报警系统，包括：一电源、一示警组件、以及一智能面料；智能面料包括至少三层结构，该三层结构包括依次层叠的第一外面料层、在小于350℃使相接电路形成断路并在350℃及以上使相接电路形成通路的中间温感面料层、第二外面料层；该智能面料的中间温感面料层与电源、示警组件相接形成闭合电路，以使中间温感面料层在350℃及以上时，该闭合电路导通形成通路以使示警组件触发警示。采用本实用新型提供的以智能面料为载体的织物高效火灾报警系统，其灵敏度高、响应速度快，且制备方式简单，成本低。成本低。成本低。


技术研发人员：戴李宗 池诚 夏龙 何思源 缪仲熙 徐慧 曾碧榕 罗伟昂
受保护的技术使用者：厦门大学
技术研发日：2022.12.08
技术公布日：2023/6/27