通风对飞机货舱烟雾探测影响研究

为探讨通风对飞机货舱火灾探测造成的影响,采用火灾动态仿真(FDS)模拟不同通风工况下飞机货舱内烟雾扩散情况。建立DC-10货舱三维数值模型,仿真计算并验证通风时顶棚温度、气体浓度、光透率(LT);通过计算5种通风工况下顶棚烟雾流场及光透率,研究通风工况及探测器阈值对不同位置探测时间的影响。结果表明:相比于无通风工况,货舱通风显著影响舱内烟雾扩散;通风口下游较上游位置容易探测到烟雾;通风延迟烟雾探测时间,且通风量越大响应时间越长,通风量大于11. 33 m~3/min时探测不到烟雾;探测器阈值影响探测时间,适当提高探测器阈值及减小通风量能缩短探测时间。     

飞机货舱复合烟雾探测方法研究

为解决目前飞机货舱火警探测装置易受空气中灰尘和水蒸气颗粒干扰造成误报率极高的问题,提出一种复合多传感器的飞机货舱火灾探测方法。首先搭建包括温度传感器、CO传感器和双波长光电式烟雾传感器的复合式火灾探测装置,设计火灾探测系统软件;然后进行真假火源试验,采集火灾过程中烟雾、温度、气体的变化特征参数;最后采用人工神经网络算法对采集到的数据进行融合分析。结果表明:嵌入双波长光电式烟雾探测器的多传感器探测装置报警正确率比传统火灾烟雾探测器有大幅度提高,干扰源识别相对误差不超过5.7%。     

锂离子电池电解液火灾的烟雾探测方法研究

基于散射不对称比的气溶胶识别方法,采用单个入射波长和两个散射角的方式测定了电解液火灾、正庚烷火、棉绳阴燃三种火灾烟雾和D90粉尘的前后向散射不对称比。结果表明,在红外LED光源作用下,前向散射角为45°和后向散射角为135°时,不同类型气溶胶的散射不对称比的均值和变化率存在差异,这可以用于区分火灾烟雾和干扰气溶胶。此外,在进行锂离子电池火灾烟雾探测器的光源选择时发现,在电解液火灾初期,短波长作用下的烟雾不对称比变化率更大,由此提出了采用405 nm～525 nm单波长光源和双散射角的电解液火灾烟雾探测方法。     

激光烟雾图像和CO气体复合火灾探测器的设计

准确可靠并且尽早期地发现火灾是火灾探测最重要的环节。传统的单一量火灾探测器是对燃烧过程中产生的烟气或者火焰温度等单一的火灾参量作出响应,判断是否有火灾发生,容易引起误报。介绍了一种基于激光图像感烟和CO气体的复合式探测器的设计,在设置报警输出时,将烟雾探测结果和气体浓度探测结果进行逻辑"与",只有当两者都达到预先设置的阈值时,整个探测器才报警,从而提高了火灾探测的可靠性。     

光学迷宫对飞机货舱感烟探测器响应性能的影响

针对飞机货舱火灾的探测延迟性问题,探讨了光学迷宫对点型光电感烟探测器响应性能的影响,实验研究了点型光电感烟探测器在有、无迷宫两种情况下烟雾探测的响应过程,对比分析了不同烟量时迷宫的作用,并提出探测器迷宫结构的改进设计思路。实验结果表明,在探测器响应过程中,有光学迷宫的探测器烟雾浓度波动幅度较小,迷宫对烟气有滞留作用,提高了探测器的稳定性;但迷宫会使探测腔室的烟雾浓度明显滞后且低于腔外,增大了探测器的迟滞时间,烟雾浓度较低时这种迟滞影响更为明显,严重影响货舱火警探测器的灵敏度。     

飞机货舱火灾CO浓度神经网络补偿算法研究

针对飞机货舱火灾探测误报率偏高且响应速度较慢的问题，采用电化学式一氧化碳传感器来代替传统民机所用的光电式烟雾探测器来探测飞机货舱火灾，并提出了一种基于粒子群算法(Particle Swarm Optimization, PSO)优化长短期记忆(Long Short-Term Memory, LSTM)神经网络的一氧化碳浓度补偿模型。首先在自搭建试验平台采集密闭空间火灾的多项试验数据，然后用PSO优化LSTM的隐藏层神经元个数和学习率，提高了LSTM的预测精度。通过与其他3种神经网络对比，PSO改进LSTM模型在基于时间序列的火灾一氧化碳检测中具有更好的补偿效果。通过浓度补偿，可以使电化学式一氧化碳探测器在飞机货舱火灾发生的早期阶段进行更准确的探测预警。     

油罐内火焰快速探测系统研究

为填补目前油罐内火焰快速探测系统研究的空白,开发出一种基于紫外与红外的复合型储罐火焰探测器并研究探测器在罐顶的布置方式。首先,通过试验研究酒精和正庚烷的火焰传播特性;然后,根据试验中的火焰蔓延速度确定探测器的性能参数;最后,通过探测器的探测角度、探测距离和储罐的尺寸信息等设计探测器的布置方式。研究表明:常温常压下酒精和正庚烷的火焰蔓延速度分别为2.2～2.4 m/s和1.5～1.7 m/s,且不受油池尺度和液层厚度的影响;探测器的性能参数满足储罐火灾快速探测的要求;4种布置方式高效可靠。     

“激光图像感烟火灾探测技术”通过专家鉴定

由火灾科学国家重点实验室、中科院热安全工程技术研究中心共同承担的“激光图像感烟火灾探测技术”项目通过专家鉴定。该项目采用激光多角度散射技术 ,有利于信号的获取、分析和处理 ,降低了计算误差 ,大大提高了探测器测量烟气参数的准确性和可靠性 ;通过ＣＣＤ的影象信号 ,对不同散射角范围内的散射信号进行了同时接收处理 ,使探测器对不同的火灾烟气都有相同的灵敏度 ,有效的图像处理算法和智能的火灾识别模型可以稳定地识别火灾信号和非火灾的干扰因素 ;将火灾探测作为非线性问题处理 ,更加接近真实的火灾发展规律。使用模式识别、时间…     

一种火场多参量在线监测系统的设计与实现

火场氧浓度降低、大量烟气遮挡视线和吸入毒性气体是造成火灾中人员无法逃生而窒息死亡的三大主要因素.基于波长调制光谱和谐波探测技术,利用光源调制实现了气体浓度的谐波检测;采用激光烟浓度检测方法,测得减光系数,以表征烟雾浓度.通过合理高效的系统光路和硬件设计,采用分时复用方法,大大缩短了检测周期,每2.5秒便可完成一次对火场多参量的检测,实现了同时对火场中多参量(包括火灾产物中O2、CO、CO2、HCN的浓度和烟雾浓度)的在线实时监测.     

飞机货舱火灾多传感器探测方法研究

为解决目前飞机货舱火灾探测器误报率极高、响应速度慢的问题,开发一种基于烟雾颗粒浓度、温度、CO质量浓度和CO_2质量浓度的多传感器飞机货舱火警探测方法并制定多参数报警算法。选择合适型号探测器构成烟雾、温度、CO和CO_2多传感器探测装置;采用常见火灾材料及干扰源在模拟货舱内进行真假火源试验;根据从试验数据中提取的火灾发生的特征信息制定多参数报警算法。结果表明:真实火灾产生大量的CO和CO_2,其质量浓度变化非常大;假火灾只产生极少量的CO和CO_2,质量浓度基本与环境中持平;用基于多传感器火灾探测装置可以准确区分真假火源,大幅度降低误报警率;多参数报警算法较单参数算法响应更快。     

单放射源感烟探测器及感烟-感温复合探测器的研制

着重阐述了以~(241)Am作为放射源的单源型离子感烟探测器的原理、结构和性能。与双放射源型探测器相比,它具有抗干扰能力强、适应温湿度变化的范围大,不改换元器件而灵敏度连续可调、响应速度快、放射源用量少等特点,因此有更广泛的适用性。同时介绍了感烟-感温复合探测器。它是在感烟探测器的电路中加入温度传感器,可在不增加线制的条件下,在同一探测器上实现烟雾报警和温度报警,从而提高了报警的准确率。     

双波长气溶胶粒径传感方法及其火灾烟雾探测器

提出了双波长光散射气溶胶粒径传感方法,设计实现了采用该方法的双波长火灾烟雾探测器。使用短波长和长波长的双波长光源,通过计算其光功率比值,利用其与中值粒径的关系函数获得气溶胶粒径,并根据不同粒径下的气溶胶浓度分别给出大小不同粒径的火灾烟雾或干扰气溶胶提示。因而,不仅可以有效区分大小不同粒径的火灾烟雾气溶胶,以正确探测火灾,而且能够识别微米级的大粒径干扰粒子,降低火灾误报率,可以应用于飞机等航空器空中密闭的特殊环境。     

报警和监控：必须超越互连

办公楼小储藏间某处的电子装置短路引发起火。探测到烟雾的烟雾探测器启动火灾报警系统，从而接通通告装置、关闭采暖通风和空调系统(HVAC)、向中心站发送信号，并打开出入大门。在消防指挥站，计算机监视器立即提醒操作员这一紧急情况，自动调出该区域的视频摄像机图像，显示说明探测器准确位置的平面图，并提供必须采取行动方面的指示。     

基于气体浓度和烟颗粒消光系数的复合火灾预警系统

为解决火灾烟雾颗粒的消光效应对光声火灾检测带来的影响,以近红外激光为光源,结合波长调制技术和谐波检测技术对光声信号和颗粒消光系数进行了测量,并建立了火灾复合探测模型。利用棉绳阴燃、木材热解2组阴燃火实验以及正庚烷明火、木材明火2组明火实验进行了火灾模拟探测,并结合特定算法对结果进行了判定。结果表明系统能较好地对实验产生的CO浓度和烟颗粒消光系数进行探测,且运行稳定,能够满足火灾预警需求。     

红外热成像观察世界的第三只慧眼

正一、前言早期安防报警业利用人体红外热辐射特性,开发出被动式红外探测器(Passive Infared Detector,PIR):人体辐射的红外波长3~50μm,其中8~14μm占46%,最大辐射出现在约9.5μm处,人是恒温动物,红外辐射也最为稳定。被动式红外探测器本身不发射任何能量而只被动接收、探测来自环境的红外辐射。探测器安装后,在无人或动     

特大断面公路隧道线型感温火灾探测系统适用性研究

随着我国公路交通量日益增多,大断面、特大断面公路隧道不断涌现,可靠、有效的隧道火灾探测越来越重要。选取了6种典型的隧道断面,综合考虑探测器类型、纵向风速、火源功率、火源位置等因素,运用火灾动力学模拟软件FDS分析了系列火灾场景下温度、烟气分布、探测器报警时间、报警位置偏移量等特性。研究结果表明: 隧道断面尺寸、纵向风速越大,感温探测器报警时间越长。通过对顶棚烟气温度的分析,发现特大断面隧道中线型感温探测系统采用差温报警较定温报警更有效。在使用差温报警时,纵向通风会使报警位置发生偏移,报警位置偏移量d与隧道纵向风速v、火源到隧道顶棚距离Hd满足线性关系式:d=6.404v+0.923Hd-6.762。随着隧道断面尺寸的增大,需要敷设更多的感温光纤以在规定时间(60 s)内探测到火灾。对于高度H≥12 m的隧道,即使增设多条感温光纤,也无法在60 s内有效报警,需补充设置基于火焰和烟气特征的非接触式火灾探测器。     

低压货舱多参数火灾探测集成模型的优化选择

针对低压飞机货舱环境下单模型的烟雾探测算法不灵敏的问题,给出了一种基于二次优化选择(Quadratic Optimization Choice, QOC)策略的集成分类模型。首先,对多种火灾特征参数包括CO体积分数、温度、湿度、红外和蓝光波长光散射功率信号、烟颗粒索特平均直径及对应增长率进行增益评估,筛选出关联度高的参数作为属性,通过特征工程和性能对候选分类器进行排序,然后采用QOC策略和软投票法集成机制确定次级分类器,最后指定多层感知器(Multilayer Perceptron, MLP)作为元分类器的模型集成方法,以提高烟雾探测模型在真实飞行环境的准确性和鲁棒性。模型性能将基于精确率、召回率和F₁、F₂、F₃指标进行比较。结果表明,集成模型应用于60 kPa低压环境烟雾探测结果优于K邻近算法(K Nearest Neighbor,KNN)和MLP,对榉木和航空汽油可燃物分别具有0.972 4和0.960 1的分类精确率,较原始算法KNN分别提高了0.087 2和0.062 6,较原始算法MLP分别提高了0.036 ...     

一种基于纹理特征的主动红外烟雾识别方法

视频图像火灾探测技术因其探测效率高、响应速度快等优点而被广泛应用,但普通摄像机无法拍摄零照度(黑暗)甚至低照度环境下的烟雾图像。而火灾发生时往往先产生烟雾,若能实现火灾早期的烟气探测将有利于预防火灾规模的扩大和人员财产的损失。利用红外摄像机结合红外发射灯来成像以完成对火灾的探测,具体探测过程为:首先利用中值滤波去除原始灰度图像中的噪声;其次利用三帧差分法提取烟雾前景;然后通过Local Binary Patterns与灰度共生矩阵分别获取烟雾纹理的局部和统计特征;最后将烟雾纹理特征输入Fisher分类器以识别烟雾与非烟雾(如水汽、飞尘等),并及时发出报警信号。设计有无环境风和人为干扰环境下的烟雾与水汽试验,利用烟雾运动的不规则性与扩散性、图像的Gabor特征、LBP尺度验证所用纹理特征。结果表明,从分类正确率和响应时间看,在低照度环境下所用纹理特征优于其他烟雾特征法。另外,通过调节相机与火源之间的距离,可得到应用于实际工程的红外摄像机最佳安装距离。     

堆积参数对MSW生物干化的影响

采用生物干化技术来处理高含水率城市生活垃圾(Municipal Solid Waste,MSW),研究了堆积高度(0.75 m、1.0 m、1.2 m、1.5 m)、堆积密度(0.46×10~3~0.64×10~3kg/m~3)对城市生活垃圾生物干化的影响。通过生物干化装置和数据收集系统监测MSW生物干化过程中温度、含水率、挥发性固体(VS)质量分数、热值的情况。微生物发酵的产热量通过堆体内部温度的累积来表征。经过15 d的生物干化试验,当垃圾堆积高度为1.2 m、堆积密度为0.51×103kg/m~3时,垃圾的含水率降到最低,仅为33.6%,低位热值提高130%,达到12 264 k J/kg。试验产物的平均低位热值提高到10 973 k J/kg,达到制备垃圾衍生燃料的要求。结果表明,通过优化垃圾的堆积参数,可有效提高垃圾含水率下降幅度、单位质量垃圾水分去除率、单位质量垃圾有机物降解率和低位热值。     

基于数字锁相技术的飞机货舱火灾烟雾光学参数方法研究*

为解决飞机货舱火灾光学探测易受环境杂光和空气中灰尘、水汽干扰,误报率高的问题,提出1种基于数字锁相的双波长火灾烟雾探测方法。利用数字锁相技术调制双波长光源,选择性地提取微弱光散射信号,并设计前、后双向散射光探测光路。采用常见火灾材料及干扰源进行真假火源实验,依据米氏散射理论及不同粒径气溶胶颗粒对不同波长光的散射效应差异,以不对称比（AR）和双波长光强比（DWIR）作为火灾检测参数对不同粒径颗粒进行区分,根据2种火灾检测参数建立数据样本,利用BP神经网络进行分析,并加入复合式传感器实验作为对比。研究结果表明:基于数字锁相技术的火灾烟雾光学探测方法能够在一定程度上区分火灾烟雾和干扰源,误报率小于3.5%。