监控完全遮挡场景下火焰特征分析方法*

为解决监控完全遮挡场景下火灾原因认定面临的问题,探究火焰的视频特征分析方法。利用油盘火、垃圾桶火焰和短路火花3种实体火焰模拟室内火灾,布置普通彩色CCD监控摄像头使之被完全遮挡,收集火灾视频进行预处理,利用视频分析技术提取、对比、分析油盘火焰、垃圾桶火焰和短路火花的HSV颜色、火焰面积增长、质心变化、Harris角点变化、火焰频闪等特征,并总结对应特征变化规律。结果表明:在监控完全遮挡场景下,提出的火焰视频特征分析方法可以较为精确地定量表征火焰动静态特征,为火灾调查工作的顺利开展提供有力的工具。     

基于自动种子区域生长的火焰分割算法

在存在壁面反射的低照度火灾环境中,传统的火焰分割算法如颜色分割、运动检测等,在进行火焰分割时造成过分割现象,分割的效果不理想,影响后续的火灾正确识别。针对上述问题,提出了一种基于自动种子区域生长(Automatic Seeded Region Growing,ASRG)的火焰分割算法。首先将从火灾视频中获取的火灾图像从RGB颜色空间转换到YCbCr颜色空间,在Y通道中采用较大自适应阈值背景减法将火灾图像二值化,分别将可疑火焰像素点的横坐标和纵坐标按大小进行排序,取排序后的中间值作为种子点,再由原RGB火灾图像转换而成的灰度图像中,以该种子点进行区域生长,最后将区域生长后的火焰分割图像与采用较小自适应阈值背景减法得到的火焰分割图像进行交集处理,得到最终的火焰分割图像。实验表明ASRG算法在存在壁面反射的低照度火灾环境中,火焰分割效果好,有效解决了该环境下的火焰过分割问题,同时在其他火灾环境中也有较好的火焰分割效果。     

基于多特征无量纲向量的图像型管廊火灾探测技术研究

针对管廊火灾检测中背景干扰与小目标检测困难的问题,提出采用无量纲特征参数描述图像型火焰动静态特征的火灾检测方法。利用背景差分法分割火焰目标区域,分析火焰发展特性,提取、计算角二阶矩变化率(A^*_ASM)、对比度变化率(C^*_CON)、自相关度变化率(C^*_COR)、面积变化率(S^*)等无量纲特征参数;拟合无量纲特征融合向量T^*并在SVM模型中检验其可靠性。研究结果表明：通过对不同可燃物在不同空间环境下的燃烧视频随机200帧序列进行检测,发现提出的无量纲特征参数具有“稳定”的变化范围,对火灾火焰与一般火焰的识别率最高可达97.5%,98.0%,受监测空间环境的影响较小。研究结果可为图像型火焰特征提取提供借鉴。     

基于全方位视觉传感器的自动消防灭火装置

一种基于全方位视觉传感器的自动消防灭火装置,包括微处理器、用于监视现场的视频传感器、用于与外界通信的通信模块以及灭火喷头.灭火喷头连接喷头驱动装置,视频传感器是全方位视觉传感器,进行图像处理和分析,通过火焰颜色特征判断、火焰闪动频率特征判断、火焰形体变化特征判断、火焰轮廓变化特征判断、火焰面积变化特征判断和火焰整体运动特征判断得到综合判断结果,根据所发现的火苗点位置自动控制喷头对准火苗点将灭火剂喷洒在火源附近.本发明能够有效减少误报率、对火源点检测定位准确、实时性能好、在发现火苗情况时能自动控制喷头以最短的时间将灭火剂喷射到火苗点、实现的检测算法和控制算法简单.     

多种气压条件下甲醇池火燃烧特性的实验研究

通过自行研制的低氧低压模拟试验箱开展了小尺寸甲醇油池火燃烧实验,研究了在多种气压条件(40kpa、45kpa、55kpa、65kpa、75kpa、85kpa、100kpa)下的油池火燃烧特性参数的差异。实验发现,一定情况下,甲醇燃烧速率随着气压的升高而升高,呈现幂函数关系;火焰高度和火焰面积从低压开始先随着气压值的升高而升高,当达到一定的气压值后就会随着气压值的升高而降低;随着气压升高,羽流中心温度下降的幅度变缓。     

基于扩展分形特征的图像型火灾检测

针对火灾检测中存在的不稳定及误判率高的问题,提出一种基于扩展分形特征的图像型火灾检测算法。首先在图像的HSI颜色空间进行火焰疑似区域的分割,然后采用文中提出的扩展分形特征计算方法计算图像扩展分形特征,利用该特征对目标事物对比度和大小尺寸敏感的特性,对火焰区域进行再次分割,得到最后的火焰区域。实验结果表明,该算法运行效率较高、误报率较低,适用于多种场合的火灾检测。     

基于静态特征和动态行为的火灾检测模型*

为实时准确地检测视频监控的火灾信号,减少火灾误报,提出1种基于静态特征和动态行为的火灾检测方法。利用改进的Faster RCNN检测模型,根据可疑火灾区域的颜色特征和空间特征对其进行目标检测和特征降维,与传统的Faster RCNN相比平均检测精度提升5%;利用ILSTM对连续帧中的特征进行累加,对短期内是否发生过火灾进行分类。连续的短期决策在1min内以多数票表决最后决策。结果表明:方法将火灾检测的准确率提升到97.92%,并成功解释火焰和烟雾的时间行为。     

飞机货舱低气压环境对火灾探测参量影响研究

旨在为飞机货舱火灾探测系统设计和研制提供理论支撑,在飞机货舱环境模拟实验舱内开展了70kPa、80kPa、90kPa和100kPa下正庚烷火灾实验,分析了低气压环境对顶棚温度、烟气密度和气体浓度火灾探测参量的影响规律。低压下空气密度较小,卷吸系数减小,导致顶棚最高温升增加,顶棚温度衰减变快。同时,低压下烟气密度降低,并与压力呈指数关系,指数系数约为0.946,扩展了前人研究结果的应用范围。CO浓度最大值随压力降低而增加,且CO增长速率与压力呈负指数关系。CO2增长速率随着压力降低而略有减小。     

基于红外热成像的隧道火焰检测技术研究

精准的火焰检测是有效避免火灾发生的关键,针对传统的火灾探测算法在公路隧道等大空间环境中存在及时性与准确性相互制约的问题,通过研究隧道火焰初期在图像中呈现的静态和动态特征,提出了一种基于红外热成像的公路隧道火灾初期火焰检测方法。利用温度阈值获取疑似火焰区域,根据红外图像在引导滤波器作用下降噪,同时利用区域增长法分割疑似火焰区域;从疑似区域中提取的特征值构成特征向量,进行数据归一化提高SVM收敛速度;利用人工蜂群算法优化参数。结果表明:ABC-SVM能够实现公路隧道火灾初期的火焰识别,检测正确率相较于RBF方法提升了2.26%,运行时间缩短了2.29 ms;检测正确率相较于SVM方法提升了0.87%,运行时间缩短了2.22 ms。本方法可以对初期隧道火灾进行快速、有效检测,并有良好的环境适用性。     

容积式受限空间油气爆燃火焰特征的实验研究

根据容积式受限空间油气爆燃火焰特征实验研究的需要,设计了实验系统,进行了不同油气体积分数下的油气爆燃模拟实验。基于实验所得的瞬时火焰信号数据与火焰图像,分析了不同油气体积分数下容积式受限空间内油气爆燃的火焰形态结构、传播速度、强度与持续时间等主要行为特征,所得结果对探索油气爆燃机理与基本规律具有重要参考意义。     

多孔材料对管道内甲烷-空气预混火焰传播的影响

为研究多孔材料对封闭管道内甲烷-空气预混气体火焰传播的影响,设计加工了横截面积为80 mm×80 mm的方形试验管道,运用自发光拍摄技术和动态压力传感器对甲烷-空气预混火焰在该管道内传播过程中形状变化和压力特性进行了实验研究。结果表明,在管道尾部放置3种不同材质的多孔材料时,其对爆炸压力均有一定的抑制作用,聚氨酯泡沫对管道内压力的衰减效果优于聚苯乙烯泡沫和自制泡沫材料。对压力曲线进行一次求导,得出了压力变化速率,结果与空管道实验相比,在放置多孔材料的管道内压力降低的速率更快,时间更短。     

低压下不同新型清洁气体灭火剂抑灭21700型锂离子电池火研究

为探究在航空运输低压环境下Novec1230（全氟己酮）和2-BTP（2-溴-3,3,3三氟丙烯）2种新型清洁气体灭火剂扑灭和抑制空运锂离子电池火的效果,基于动压变温实验舱,自主设计了适用于气体灭火剂的实验灭火装置;在40,60,80 kPa 3种环境压力梯度下开展灭火实验,分析了施加2种灭火剂前后锂电池表面温度变化和灭火过程中的实验现象。结果表明:低压下2-BTP和Novec1230均能有效降低锂离子电池火焰中自由基浓度,快速扑灭明火;2-BTP的降温和抑制温升效果明显优于Novec1230,能更好地抑制锂电池之间的连锁热失控。研究结果可为新一代机载灭火剂的选择提供参考。     

瓦斯煤尘爆炸特性及抑爆方法研究进展

为探究瓦斯煤尘爆炸特性及抑爆机理,本文通过一系列实验,研究瓦斯、煤尘爆炸的速度和温度等特征,提出利用图像相关系数法和辐射测温原理计算火焰传播速度及温度场变化,定量分析影响煤尘爆炸的因素以及产物变化规律,揭示煤尘爆炸的宏微观机制。结果表明:火焰分形维数可以用来反应瓦斯爆炸强度,即当分形维数更接近2.2937时爆炸反应最为强烈,其爆炸过程中自由基最终生成浓度与CH 4初始浓度呈倒U型关系;当量比对煤粉火焰爆炸压力及速度也有一定影响,在最佳当量比的2倍左右时可以达到最大爆炸压力和最大火焰传播速度。另外本文亦采用泡沫陶瓷对瓦斯的多次爆炸和连续爆炸进行抑爆,发现不同厚度和孔隙的泡沫陶瓷具有不同的抑制效果,孔隙较大的泡沫陶瓷对爆炸能量有较好的抑制作用。     

环境氧浓度对可碳化固体可燃物表面火蔓延的影响

在顺流风速为7．5cm／s、氧浓度分别为正常大气氧浓度0．9，1．0，1．1，1．2，1．3，1．4，1．5倍的条件下，测量了3mm厚的白木表面水平火蔓延速率及其上方的温度场特性。实验中观察到，在本实验条件范围内当来流氧浓度小于正常大气氧浓度的0．8倍（绝对氧浓度为16．8％）时火蔓延不能自发维持。当来流氧浓度高于正常大气氧浓度的0．9倍（绝对氧浓度为18．9％）时，随着氧浓度的逐渐增加，火蔓延速率以二次指数形式在增加。另外随着氧浓度的增加，固体表面上方火焰前锋处的温度场也出现了变化，固体表面上方最高温度出现的位置随着氧浓度的增加向远离表面方向移动，并且高温区域随着氧浓度的增加而逐渐变大。     

利用主成分分析法简化甲烷/空气层流预混火焰的反应机理

利用主成分分析(Principal Component Analysis)的方法对甲烷/空气氧化的详细化学反应机理进行了简化，在低压层流预混火焰条件下进行了计算，计算结果与详细机理的计算结果及实验值进行了比较。结果表明简化机理与详细机理吻合较好，简化机理的规模和计算时间有所减少。     

座舱减压时间对应急供氧参数的影响

通过实验和理论计算的方法对座舱爆炸减压过程中压力变化进行了研究 ,推导了座舱减压时间的计算公式 ;并就座舱减压时间的变化对应急供氧参数进行了分析。结果表明 :减压时间与座舱的容积成正比 ,与爆炸孔的有效面积成反比 ;减压时间的不同 ,对爆炸减压峰值有影响 ,而对剩余压力、稳定值影响不大。研究结果为今后进行供氧系统的爆炸减压实验提供了依据     

LES – DFSD modelling of vented hydrogen explosions in a small-scale combustion chamber

Accidental explosions are a plausible danger to the chemical process industries. In the event of a gas explosion, any obstacles placed within the path of the flame generate turbulence, which accelerates the transient flame and raises explosion overpressure, posing a safety hazard. This paper presents numerical studies using an in-house computational fluid dynamics (CFD) model for lean premixed hydrogen/air flame propagations with an equivalence ratio of 0.7. A laboratory-scale combustion chamber is used with repeated solid obstacles. The transient compressible large eddy simulation (LES) modelling technique combined with a dynamic flame surface density (DFSD) combustion model is used to carry out the numerical simulations in three-dimensional space. The study presented uses eight different baffle configurations with two solid obstructions, which have area blockage ratios of 0.24 and 0.5. The flame speed, maximum rate of pressure-rise as well as peak overpressure magnitude and timing are presented and discussed. Numerical results are validated against available published experimental data. It is concluded that, increasing the solid obstacle area blockage ratio and the number of consecutive baffles results in a raised maximum rate of pressure rise, higher peak explosion overpressure and faster flame propagation. Future model development would require more experimental data, probably in a more congested configuration.     

地面空调车调控下的飞机座舱热环境试验

为使冬季机舱内的空气温度达到登机要求,一般采用飞机地面空调车对机舱空气进行加温。采用试验的方法研究MD-82飞机机舱加温过程中机舱热环境的变化,采用两种方式控制地面空调车的送风温度,研究了不同控制方式对机舱热环境的影响。结果表明:冬季加热工况下机舱壁面边界温度和机舱空气温度存在明显的温度分层现象;加热一段时间后,与控制送风温度的方式相比,采用舱温控制的方式时机舱内空气的垂直温差更小。因此,若需要实现机舱环境的快速加热,宜采用控制送风温度的方式(M1)对机舱温度进行调控;若对机舱内热舒适要求较高,则建议采用控制机舱内空气温度的方式(M2)对机舱温度进行调控。     

低压环境对锂电池热失控释放温度影响

为研究锂电池在民航飞行低压特殊环境的安全性及发生热失控灾害后的高温危险性,通过可模拟飞行变动条件的动压变温实验舱开展系列实验,研究锂电池在不同低压环境下的（101,60,30 kPa）多节18650型锂离子电池热失控温度特性,采集电池池体温度及热失控喷射释放温度等参数。研究结果表明:随环境压力降低,圆柱锂电池间的热失控传播并不能被阻断,但锂电池热失控灾害所释放产生的高温区域减少,且高温持续时间变短,释放所产生温度的高温危险性随环境压力的降低而有所降低。