基于PCA-BP神经网络的多股铜导线 熔痕定量金相识别方法研究

为实现火灾现场中多股铜导线熔痕的自动识别,采用主成分分析(PCA)和反向传播(BP)神经网络算法对四种多股铜导线熔痕(一次短路熔痕、二次短路熔痕、过负荷熔痕和火烧熔痕)的金相组织进行了识别研究。利用Image-Pro Plus 6.0和Axio-Imaging软件获取每种熔痕30组17维金相组织参数数据,采用PCA对四种熔痕共120组数据降维,获得前6个主成分得分矩阵,建立具有6个输入层节点,10个隐层节点和4个输出节点的神经网络模式识别模型。随机抽取每种熔痕的20组样品的主成分得分矩阵作为训练集,将每种熔痕的剩余10组主成分得分为测试数据,输入最终训练完成的模型进行识别,其识别准确率达到92.5%。实验结果表明采用PCA+BP神经网络的算法,可以较好地实现多股铜导线熔痕识别,为火灾物证鉴定工作提供了有力的工具。     

电气火灾一次短路熔痕金相组织特征参数定量分析

电气火灾一次短路熔痕鉴别和判定对分析火灾原因和事故认定至关重要,而目前金相分析方法目前处于经验和半经验水平,缺乏定量分析手段.本文开展不同电流条件下(100A至300A,间隔为20A)铜导线一次短路模拟实验,制作相应短路熔痕金相图谱.同时引入描述金相组织特征参数,基于Image - ProPlus应用数字图像处理技术提取图谱的金相组织特征参数量化指标,讨论金相组织晶粒和孔洞尺寸变化的特点,实现金相微观组织特征参数和电流之间的关系数据对比分析,探讨一次短路熔痕金相组织的量化判据和变化规律.     

铜导线短路熔痕的SEM/EDS分析

在电气线路火灾原因的调查中,为更好地区分铜导线一次短路与二次短路的熔痕特征,用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线能谱仪(EDS)对2种熔痕的形貌和相应的元素成分进行了试验研究。结果表明:铜导线一次短路与二次短路熔痕的表观形貌特征和元素成分具有明显的不同,二者的区别主要表现在熔痕表面所含的气孔、元素种类及导线本体与熔痕之间的过渡区方面,一次短路熔痕表面气孔多,元素种类少,导线与熔痕之间有明显界限,二次短路熔痕则相反。该研究结果可以区分短路熔痕形成的环境气氛,以此判断导线短路熔痕类型,为电气线路火灾原因的调查提供科学依据。     

消防射水对导线火烧熔痕金相组织的影响

模拟火灾现场,制作不同线径铜导线的火烧熔珠,然后在不同温度下对熔珠进行冷却.利用金相显微镜对火烧熔珠的金相组织进行观察,发现铜导线火烧熔痕在不同温度下经消防射水冷却后,会出现类似一次短路和二次短路熔痕的金相组织.     

铜导线短路熔痕微观形貌特征分析与研究

采用模拟实验的方法制备了铜导线一次短路熔痕和二次短路熔痕,利用KYKY-2800B型扫描电子显微镜(SEM)对铜导线一次短路熔痕和二次短路熔痕的微观形貌进行了观察,并对内部气孔的数量、大小、分布等进行了统计分析,发现了一次短路气孔的数量、分布与二次短路之间的差别与长期采用的鉴定依据不同.     

基于Matlab的短路熔痕凝固过程中熔体温度测算方法*

为解决无法对瞬时凝固的熔痕高温熔体进行测温，从而致使火灾物证鉴定界对短路熔痕组织形成规律无法达成共识的问题，使用高速摄像机采集熔痕形成时熔体的彩色影像，运用Matlab图像色温识别技术，对熔体凝固时的色彩变化进行识别与分析，从而建立测算短路熔痕凝固速率的方法。结果表明:该方法的平均标准差为9.63，标准不确定度为2.55 K，计算结果满足测试要求；在测算的10个熔痕中，灭弧瞬间熔体温度为1 734.03~2 759.15 K，初始冷却速率为-255.16~-86.61 K/ms，凝固时长为46.45~87.99 ms；灭弧时熔体温度与初始冷却速率呈近似正相关关系，与熔痕体积无关。通过此方法测算短路发生时高温熔体的温度变化，可为研究短路故障迸溅熔痕引燃、熔痕组织变化规律提供方法支持。     

基于数字图像处理技术的金相分析研究

采用和改进了人际交互式图像分割算法Live-wire,对电气火灾中的典型火烧金相图和一次短路金相图进行处理,结合数字形态学操作,精确提取了两类金相图中的典型胞状晶和柱状晶结构;分析和讨论了多种结构描述子对晶格分类的作用,结果表明,离心率和晶格标记方差两个描述子能有效区分两类晶格结构;采用聚类分析和Fisher判别法,实现了对两类金相图的自动分类.     

单芯铜线过电流故障电弧熔痕的微观特征研究*

为准确认定电气火灾中过电流故障，模拟4~7倍额定电流（Ie）条件下单芯铜导线过电流故障，利用光学显微镜和扫描电子显微镜（SEM）分析过电流故障电弧熔痕的组织特征，并结合Image-Pro Plus软件测定晶粒直径、周长和面积，探究金相组织的量化判据和变化规律。结果表明:当I＝4Ie时，过电流故障电弧熔痕的金相组织主要为方向性较强的树枝晶；当I＝5Ie，6Ie时，金相组织内树枝晶占比减小，胞状晶占比升高；当I＝7Ie时，方向性较弱的胞状晶占主导。随着电流增加，晶粒的平均直径、周长和面积均呈增长趋势。通过火灾案例分析可知，实验结果与现场的电弧熔痕组织特征基本相符，验证火灾事故原因为过电流故障。     

电气火灾残留物的SEM分析方法研究

通过分析电气火灾的形成原因,总结出该类型火灾的残留物种类。然后利用电焊机和电阻炉等设备分别制备出铜铝导线的一、二次短路熔痕和火烧熔痕,电热丝的通电过热和火烧熔痕,并运用了目前一种新式有效的显微结构分析工具——扫描电子显微镜,对以上样品的表面进行微观形貌的观察、比较与分析。通过分析讨论,可以发现电气火灾残留物在火灾前后其表面的微观形貌特征存在明显不同。根据这些特征能够很轻易的鉴别出电气设备在火灾发生前的使用状态,从而推断出火灾是否由该电气设备引发而起。此项结论能够为从事火灾调查的人员对电气火灾原因的准确认定提供可靠依据,也能够为扫描电子显微镜技术的应用领域进行拓宽提供一些帮助。     

ZR-BV单芯铜线过电流故障电弧熔痕特征研究

为准确认定电气火灾事故中的过电流故障,模拟在不同电流条件下ZR-BV单芯铜线的过电流故障,通过逐帧分析高速影像研究导线发生过电流故障时的变化过程,使用金相分析技术分类研究过电流导线电弧熔化痕迹的组织特征。结果表明:当I≥4Ie时,导线发生熔断,断路电弧将引燃热分解后的绝缘热解气体,造成火灾的蔓延扩大;过电流导线电弧熔断痕与火烧熔痕的宏观特征较为相似,但喷溅熔痕和发散状熔痕是过电流导线所特有的;枝晶偏析组织是过电流电弧熔断痕的典型组织,且随着电流值的升高,枝晶偏析组织分布范围明显扩大,几乎不再出现等轴状组织。     

基于CREAM的高温熔融金属作业人员可靠性分析

为了对冶金企业高温熔融金属作业人员的可靠性进行评估和量化,基于认知可靠性与失误分析方法(CREAM),提出了适用于高温熔融金属作业的人员可靠性分析方法。该方法给出了通用效能条件(Common Performance Condition, CPC)的评估细则,采用层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)与熵值法相结合的CPC因子权重确定方法,利用模糊数学原理实现CPC因子输入的模糊化,从而计算高温熔融金属作业人员失误概率(HEP)和可靠度。通过对炼钢冶炼作业的人员可靠性分析的结果表明:该方法合理有效,具有一定的应用性。     

北京市火灾风险综合评估指标体系研究

针对北京市火灾的特点,通过对北京市1995—2004年的火灾统计资料的分析,结合我国火灾分类分级及前人的研究成果,建立了北京市火灾风险的多层次评估因素集。运用模糊数学的理论和方法,建立了火灾综合评估指标特征值、隶属函数及权重的确定方法。根据模糊综合评价原理,提出北京市火灾风险的模糊综合评估模型,并应用该模型进行实例分析。通过所建立的综合评估指标体系,可在消防管理中实现管理重点更加突出、力量部署更为合理、资源分配趋于最优,对北京市综合减灾目标的实现,具有重要的参考意义。     

过电流故障铝导线熔痕部位与组织特征关联性研究

为深入研究过电流故障铝导线熔痕部位与组织特征之间的关联关系,本文模拟2.5 mm2BLV铝导线通25～ 187.5 A电流时的发热、熔断和燃烧过程,研究过电流铝导线发热形变与熔痕形成的内在关联,根据各部位熔痕受热形成过程,分类识别典型组织特征.研究结果表明:随着电流值升高,铝导线先后出现线芯发热、绝缘热解、熔断拉弧、绝...     

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。     

大气扩散计算流体力学模型综合评估方法研究

模型评估方法研究是模型研发工作的重要组成部分。基于科学性验证与统计性确认提出了大气扩散CFD模型的综合确认评估方法,通过示例的方式展示了方法的使用效果。综合确认评估方法可以提高模型筛选的速度,降低统计性评估对确认性试验数据的需求量,从总体上提高模型确认的效率。评估理论的研究有助于提高基于模型的大气扩散研究的准确性,也有利于高精度模型和试验的设计、开发与遴选。     

平煤集团煤与瓦斯突出强度预测的模糊综合评判

依据平煤集团历年煤与瓦斯突出事例的统计数据,应用7±2心理极限概念,合理选定模糊评判因素集,采用层次分析法确定各因素对突出强度的贡献度权重;采用定性数据定量化理论建立了各因素隶属于大型突出、中型突出和小型突出的隶属度;采用二级模糊综合评判方法和“加权平均型”评判数学模型,在国内外首次建立了煤与瓦斯突出强度预测模糊综合评判方法,按最大隶属度判别准则实现对突出强度的定量预测。对平煤集团91次突出事例突出强度预测验证表明,验证正确率为94 .5 % ,说明提出的煤与瓦斯突出强度预测方法在技术上是可行的,对突出矿井煤与瓦斯突出预测具有重要的指导意义。     

基于证据的熔融金属作业Safety Case方法

为定量表征熔融金属作业安全状态，采用Safety Case，GSN方法，对熔融金属作业影响因素、生产周期、作业区段等进行安全性分析，构建1种基于证据的熔融金属作业Safety Case方法框架；在此基础上，基于证据理论，构建安全论证数学模型，提出熔融金属作业Safety Case方法。最后，以某熔融金属作业系统为实例，对其安全状态进行论证，得出该熔融金属作业系统安全状态量值及安全状态。结果表明该方法在熔融金属作业安全论证方面具有一定的可行性与有效性，可为熔融金属作业安全论证提供思路与方法。     

故障树在含硫油罐火灾分析中的应用

含硫油罐爆炸主要是由自燃、明火、雷击和静电引起的,应用故障树分析法(FTA)对其进行了分析,建立了含硫油罐爆炸的故障树.采用下行法求出了系统的最小割集,通过故障树的定性分析和定量分析,提出了预防含硫油罐火灾爆炸事故的对策,给出了具体的防爆炸措施.故障树的分析结果可以为油罐的安全管理提供理论指导.     

建筑火灾风险指数法权重确定

建筑火灾风险指数法中指标权重的确定是一个关键技术问题。本文探讨了基于的AHP的评价指标权重的确定方法，通过专家调查表的形式，邀请40位相关专家评分，通过层次分析法建立判断矩阵，对判断矩阵的计算借助软件Yaahp 0．4．1，得出各位专家的权重值，再采用算术平均法求专家组的综合结果，从而得出总体累计权重的分布。研究结果为厘定火灾保险费率提供依据，为制定财产保险火灾风险评价标准提供技术上的支持，将填补我国在该领域的空白。