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研究生:王士維
研究生(外文):Shi Wei Wang
論文名稱:濃煙情境之侷限空間逃生訓練系統
論文名稱(外文):A New Design of Breathing Air Training Gallery
指導教授:林仲廉林仲廉引用關係
指導教授(外文):JONQLAN LIN
口試委員:高崇洋高維新張祖烈
學位類別:碩士
校院名稱:清雲科技大學
系所名稱:機械工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:83
中文關鍵詞:煙霧體驗器火災模擬器侷限空間
外文關鍵詞:Breathing Air Training GalleryFire simulatorconfined space
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本論文係設計與製作一套模擬火災發生時濃煙密布之情境體驗器,自行研發製作的貨櫃型煙霧體驗器,以模擬侷限空間逃生訓練為主,主要用途可提供消防人員訓練之用途及民眾體驗火場濃煙密布之情境體驗。本研究之內容係以侷限情境空間設計,以模組化設計概念,達到變化不同逃生路徑為需求。研究內容主要包括本體設計、情境模擬規劃、控制與監視系統。本研究所開發之濃煙體驗器具有高機動性、模組化設計、多重安全保護、極具商品化價值及產品競爭力。
The main work of research is to develop a new breathing air training gallery as a simulator and conduct an actual simulation of the scene of a smoke. The proposed system is the first investigation for such research topic in Taiwan. The new prototype of breathing air training gallery can provide training scenarios of heavy smoke for the disaster relief personnel during firing situation. Moreover, trainee can relax its tense mood and promote its escaping and rescuing ability while in front of fire calamity by using the training gallery. The proposed training system also owns the following advantages: easy to install and uninstall of components, fast assembly, high structural stability, module mechanism design, and flexible escape path planning. Compare to the foreign products, the proposed device owns low cost benefit and high quality design. Therefore, the breathing air training gallery investigated in this research owns the potential to be developed into commercial products.
目錄
中文摘要....................................................................................................i
英文摘要...................................................................................................ii
誌謝..........................................................................................................iii
目錄..........................................................................................................iv
表目錄......................................................................................................vi
圖目錄.....................................................................................................vii
符號說明..................................................................................................xi
第一章 緒論..............................................................................................1
1.1 前言....................................................................................................1
1.2 文獻回顧............................................................................................3
1.3 研究目的............................................................................................5
1.4 研究架構............................................................................................6
第二章 爬梯體能訓練機..........................................................................7
2.1 機構設計............................................................................................7
2.2 爬梯橫桿設計及其固定螺絲之強度分析......................................13
2.3 動力傳動與運轉系統......................................................................20
2.4 安全裝置..........................................................................................24
2.5 電控系統..........................................................................................28
第三章 侷限空間訓練室設計................................................................29
3.1 Training Gallery外部機構設計......................................................29
3.2 Training Gallery內部空間設計......................................................33
3.2.1 設計與實際尺寸...........................................................................34
3.2.2 地板支撐架強度分析...................................................................37
3.2.3 障礙空間設置...............................................................................44
3.2.4 情境路徑規劃...............................................................................48
3.3 隔煙區域..........................................................................................49
3.4 控制台..............................................................................................50
第四章 濃煙情境控制系統設計............................................................51
4.1 煙霧產生器簡介與控制..................................................................51
4.2 電控系統..........................................................................................52
4.3 無線控制系統..................................................................................53
4.4 CCD監看系統.................................................................................53
第五章 侷限空間訓練室情境模擬結果................................................54
5.1 訓練標準作業程序..........................................................................54
5.2 電腦動畫模擬..................................................................................56
5.3 實際測試..........................................................................................57
第六章 結論與未來研究方向................................................................61
6.1 結論..................................................................................................61
6.2 未來研究方向..................................................................................63
參考文獻.................................................................................................65
附錄A.1……...........................................................................................66
附錄A.2……...........................................................................................68
附錄A.3……...........................................................................................75
附錄A.4……...........................................................................................76
附錄A.5……...........................................................................................80
簡歷……….............................................................................................82

表目錄
表2.1 不鏽鋼SUS304-CSPH機械性質..............................................15
表2.2 爬桿應力模擬比較表..................................................................18
表2.2 中碳鉻鉬合金鋼SCM440機械性質...........................................19
表3.1 結構用鋼SS41(CNS SS400)機械性質....................................39
表3.2 地板支撐架應力分析結果比較表. ............................................43
表6.1 本研究平台與國外廠商(Dräeger)之比較.................................62

圖目錄
圖1.1 侷限空間逃生訓練.........................................................................4
圖1.2 侷限空間逃生訓練系統.................................................................5
圖2.1 爬梯體能訓練機外觀尺寸模擬圖.................................................8
圖2.2 爬梯體能訓練機外觀實體圖.........................................................9
圖2.3 內部結構.......................................................................................10
圖2.4 吊環...............................................................................................11
圖2.5 安裝輪、底部高度調整腳模擬圖...............................................11
圖2.6 安裝輪、底部高度調整腳實體圖...............................................12
圖2.7 維修門設施...................................................................................12
圖2.8 爬桿...............................................................................................13
圖2.9 爬桿間距.......................................................................................13
圖2.10 爬梯橫桿之設計模擬圖.............................................................14
圖2.11 爬梯橫桿與鏈條連接方式.........................................................14
圖2.12 爬梯橫桿之邊界以及負載條件設定.........................................16
圖2.13 實心橫桿之應力模擬結果.........................................................16
圖2.14 空心橫桿之應力模擬結果.........................................................17
圖2.15 固定螺絲受剪力之情形.............................................................19
圖2.16 電氣式馬達帶動系統模擬圖.....................................................21
圖2.17 電氣式馬達帶動系統實體圖.....................................................22
圖2.18 變頻器實體圖.............................................................................22
圖2.19 張力調整機構.............................................................................23
圖2.20 鏈條軌道安裝實體圖.................................................................24
圖2.21 體重感測裝置之架構.................................................................25
圖2.22 紅外線感應器模擬圖.................................................................26
圖2.23 行程末端感應器設置圖.............................................................26
圖2.24 檔板模擬與實體圖.....................................................................27
圖2.25 控制箱配置及選用零件.............................................................28
圖3.1 Training Gallery機構之Solid Works整體圖.............................30
圖3.2 整體外觀與側板開合之模擬圖....................................................31
圖3.3 整體外觀與側板開合之實體圖....................................................32
圖3.4 侷限情境空間及控制室之間製作之落地窗................................32
圖3.5 貨櫃支撐........................................................................................33
圖3.6 Training Gallery之尺寸...............................................................34
圖3.7 侷限空間零件之模擬圖................................................................35
圖3.8 侷限空間零件之實體圖................................................................36
圖3.9 組裝方式之模擬圖........................................................................36
圖3.10 地板支撐架拆除之模擬圖..........................................................37
圖3.11 地板支撐架示意圖......................................................................37
圖3.12 地板支撐架與固定圓盤之組裝關係圖......................................38
圖3.13 地板支撐架之邊界條件設定......................................................39
圖3.14 地板支撐架之負載條件設定......................................................40
圖3.15 負載條件設定A............................................................................41
圖3.16 負載條件設定A之應力分析結果................................................41
圖3.17 負載條件設定B...........................................................................41
圖3.18 負載條件設定B之應力分析結果...............................................42
圖3.19 負載條件設定C...........................................................................42
圖3.20 負載條件設定C之應力分析結果...............................................43
圖3.21 隔網外框模擬圖..........................................................................44
圖3.22 隔間網安裝步驟圖......................................................................44
圖3.23 基本型隔間網..............................................................................45
圖3.24 障礙型隔間與通道之模擬類型..................................................46
圖3.25 障礙型隔間與通道之實體圖......................................................47
圖3.26 情境路徑規劃..............................................................................48
圖3.27 隔煙氣密窗之模擬圖..................................................................49
圖3.28 控制台..........................................................................................50
圖4.1 煙霧產生器....................................................................................51
圖4.2 單點on/off迴路..............................................................................52
圖4.3 控制面板........................................................................................52
圖4.4 無線控制器組................................................................................53
圖4.5 監視器監看系統............................................................................53
圖5.1 作業流程圖....................................................................................55
圖5.2 電腦模擬圖....................................................................................56
圖5.3 爬梯體能訓練................................................................................57
圖5.4 侷限空間之情境............................................................................60
圖6.1 爬梯體能訓練機之人機介面控制示意圖....................................63
圖A.1 變頻器配線....................................................................................66
圖A.2 變頻器按鈕配置表........................................................................67
圖A.3 爬梯訓練機電路設計圖................................................................68
圖A.4 啟動前計數器設定........................................................................69
圖A.5 啟動控制迴路................................................................................69
圖A.6 馬達電路圖....................................................................................69
圖A.7 爬梯訓練機PLC程式設計............................................................70
圖A.8 PLC算數邏輯運算........................................................................71
圖A.9 MOV指令示意圖............................................................................71
圖A.10預備程式與馬達啟動...................................................................72
圖A.11 PLC輸出/輸入之變換示意.........................................................72
圖A.12 主控制命令MC、MCR...............................................................72
圖A.13 爬桿數模式..................................................................................73
圖A.14 時間模式......................................................................................73
圖A.15 爬程距離模式..............................................................................74
圖A.16 PLC數值重置之程式..................................................................74
圖A.17 煙霧產生器..................................................................................75
圖A.18 Training Gallery控制電路圖.....................................................76
圖A.19 馬達控制電路..............................................................................77
圖A.20 煙霧產生器數量選擇電路..........................................................77
圖A.21 啟動、正常停止與緊急停止電路圖..........................................78
圖A.22 單點on/off之純電路迴路圖........................................................79
圖A.23 Training Gallery操作流程圖......................................................81
1.內政部統計處http://www.moi.gov.tw/stat/ 民國九十七、九十八年。
2.台灣徳爾格安全防護設備Dräger公司http://www.draeger-safety.com/GC/en/
3.行政院勞工委員會,勞工法令,勞工安全衛生設施規則,第三十一條,2009。
4.安特利Antari http://www.antari.com.tw/
5.林仲廉、張祖烈、劉家彰、何三平、高崇洋與劉國青「防災模擬器教具製作與現場展示操作」,行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所期末報告,勞研所IOSH98-S322,2009年12月。
6.吳炳煌、黃仁清,FX2可程式控制器原理與實習,二版,台北,高立圖書有限公司,民國九十七年。
7.基隆市消防局http://www.klfd.gov.tw/fire3a/03-know/know/know1_1.htm
8.張祖烈,「全電式脈衝型電譯」,新型專利證書M279008號,2005年10月21日至2015年5月11日。
9.曾賢壎、周溫成,氣液壓學,五版,台北,高立圖書有限公司,民國九十六年。
10.新竹市消防訓練基地http://www.hcfd.gov.tw/hcftf2.asp
11.新竹市消防局http://hcfd.hccg.gov.tw/law_4.asp
12.愛德利科技股份有限公司 http://www.adlee.com/index_c.html

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