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。     

基于U-Net深度神经网络的早期火灾烟雾自动分割方法

在火灾事件监测中,为了减少数据处理量、加快探测速度,需要先分割出疑似烟雾区域。传统的烟雾分割算法大多需要设置阈值进行处理,算法的环境适应能力还需进一步提升。在研究中,使用U-Net结构的深度神经网络进行早期火灾烟雾的自动分割,通过半自动算法人工辅助分割出烟雾区域的图像样本,基于深度神经网络对分割烟雾区域进行学习,得到原始视频帧到分割结果的映射模型,并据此模型进行烟雾区域分割。在测试集上的分割实验结果表明该方法与传统方法相比,不需要设置阈值,自动化程度更高,分割速度极快,在疑似烟雾区域分割任务中性能较好。     

室内火灾烟雾对微波衰减的影响研究

针对建筑室内火灾烟雾环境对微波信号的干扰问题,利用火灾标准实验间和微波实验装置,研究棉绳阴燃、聚氨酯明火等四种典型火灾烟雾对频率分别为600 MHz和2.7GHz微波衰减特性的影响规律。在有和无火灾烟雾环境下,对比分析入射波频率、烟雾浓度、烟雾类型对微波衰减的影响。实验结果表明,四种火灾烟雾对微波传播有明显衰减,且衰减量均随烟雾浓度的增加而增加,而衰减速率逐渐减小。频率以及不同特性类型的烟雾对微波衰减特性的规律不同。最后,计算并修正了室内火灾烟雾环境下微波衰减因子模型的衰减因子,提高了该模型在火灾烟雾环境下的适用性和准确性。     

飞机货舱烟雾探测系统优化布置技术及平台研发

对飞机货舱烟雾探测系统布置原则进行了论述,提出了一套飞机货舱烟雾探测系统布置方法,并开发出一套烟雾探测系统布置优化平台。对烟雾探测系统布置中的几个关键技术问题进行了详细讨论,并以某型运输机货舱为实例进行了仿真计算。     

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。     

激光片光前向散射法测量烟雾颗粒尺寸分布

提出了一种利用激光片光CCD成像测量火灾烟雾颗粒粒径的方法，结合Mie散射理论确定了采取前向散射成像的方法测量烟雾颗粒尺寸分布，针对摄影测量过程中的成像形变，给出了结合数字摄影测量DLT技术进行数字校正的方法，并对实验方法和结果进行了分析与讨论。     

安全生产监控中的红外图像融合技术研究

温度监测是生产安全监控的一个重要方面,但红外图像对温度的监测面积大,距离远,效果好。因为红外图像存在分辨率低、不够清晰的缺点,所以将可见光图像与红外图像进行融合,以取得清晰直观的温度分布图像。为了研究图像融合的过程,使用图像标定技术,对目标图像进行校正、对齐。在标定过程中,根据红外线发射的特点,分析了图像标定板的红外线发射机理,设计了适用的红外与可见光合一的图像标定板,获取了标定板的清晰红外图像。取得了满意的图像融合效果,适用于对生产设备、生产过程、产品仓储等的温度监控和预警。     

火灾烟雾的危害及预防

火灾不仅使失火现场者和消防队员受害,而且对火灾附近的人群也可产生影响。因此,火灾烟雾对人体的危害应引起现代人的高度重视。那么,火灾烟雾有哪些有害气体危害人体健康呢?1 火灾烟雾中的有害因素 火灾烟雾中所含的物质成分非常复杂,不同物质燃烧时产生的烟雾,其成分各不相同。即使同一物质燃烧,也可因湿度、氧气     

香烟烟雾中SO2、NOx和甲醛浓度的测定及评价

选择某品牌香烟3种产品,分别测定香烟主流烟雾中SO2、Nox和甲醛的含量.3种污染物分别采用盐酸副玫瑰苯胺比色法、盐酸萘乙二胺比色法和乙酰丙酮光度法测定.结果表明,3种香烟主流烟雾的SO2质量浓度分别为15.76mg/m3、19.21mg/m3、20.22mg/m3;Nox的质量浓度分别为2.02mg/m3、1.60mg/m3、1.70mg/m3;甲醛的质量浓度分别为4.28mg/m3、4.68mg/m3、5.68mg/m3.香烟烟雾中SO2、Nox和甲醛的浓度较高,远高于这些有害物质引起机体损伤的阈浓度,长期接触会对机体产生确定性损伤效应.     

火灾烟雾光学探测技术原理的数学分析

从辐射传热的角度，同时考虑照明条件下的火灾烟雾与环境背景中其他物体的辐射，采用信／噪比处理方法，对火灾烟雾光学探测原理进行了数学分析，分析指出：火灾烟雾光学探测必然分为散射型和透过型两种原理类型，以及存在着四种技术原理。     

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。     

燃烧假人实验室安全监控及应急处理系统设计

针对燃烧假人实验室的安全监控和应急处理要求,根据相关国家标准,设计了感温、感烟、可燃气体探测器、声光报警器,摄像装置、通排风系统、灭火处理系统和水喷淋降温装置,并采取防雷击和防静电措施,实现了对高温、烟雾和燃气泄露等安全隐患的全面监控和处理。     

基于光散射法粉尘个体监测仪研制*

为研制矿山呼吸性粉尘浓度个体监测仪,采用MIE光散射方法,试制以红外线发光二极管作为光源的呼吸性粉尘浓度个体监测仪,该监测仪主要由气路部分、光路部分及电路部分组成。利用中国安全生产科学研究院自制的粉尘简易试验装置,在气体流量为2 L/min、颗粒粒径不大于5 μm的条件下,研究试制仪器电压输出值和流入粉尘质量浓度二者的对应关系。结果表明:根据不同粉尘质量浓度下的输出电压数据,在0~300 mg/m3测量范围内,试制仪器输出电压值和粉尘浓度之间具有线性函数关系,说明呼吸性粉尘浓度个体监测仪是合理可行的;粉尘监测仪测试结果与比对仪器测量结果对比分析可知,测量误差最大为1.59%,满足粉尘检定规程要求。     

建筑材料火灾烟气减光性能的试验研究

笔者以木材、纺织品和塑料(聚苯乙烯) 3类材料作为高层建筑常用的可燃性建筑材料,对其在燃烧状态下释放的烟气进行了减光性能试验,研究了3种建筑材料在燃烧状态下,释放烟气的光学密度、减光系数、能见度及其相互关系,并建立了简明的函数关系式。通过试验,其结果表明,3种建筑材料释放烟气的光学密度随时间呈线性增长,烟场内疏散标志的能见度与烟气的减光系数、燃烧建材的性质、室内其他照明装置的开闭、疏散标志自身的亮度有关     

含碳纳米管的有机-无机杂化膨胀阻燃剂的合成及其应用

通过在磷酸季戊四醇三聚氰胺盐(PPMS)合成过程中加入碳纳米管(CNT)合成一种新型的有机-无机杂化膨胀阻燃剂(PPMSCNT),并结合傅里叶红外光谱(FTIR)和热重分析(TG)对其结构和性能进行分析。将所合成的PPMS和PPMS-CNT分别加入环氧树脂中,利用FTIR、TG、锥形量热仪和烟密度试验对其阻燃和抑烟性能进行测试。结果表明,相同添加量下的PPMS-CNT在环氧树脂中阻燃和抑烟效果明显优于PPMS。添加质量分数15%PPMS-CNT时,阻燃环氧树脂的峰值热释放速率、总释放热、峰值生烟速率和总生烟量相比于纯EP分别下降了68.2%、28.8%、66.7%和42.8%。热重分析表明,PPMS-CNT相比于PPMS能更有效地增强环氧树脂的热稳定性和成炭性能,进而表现出较好的阻燃和抑烟效果。炭层分析表明,CNT的加入能促进PPMS在膨胀过程中形成更多的P—O—C交联结构,以有效增强炭层的致密性。研究表明,含碳纳米管的有机-无机杂化膨胀阻燃剂的加入能显著提高环氧树脂的阻燃和抑烟性能。     

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%。     

马尾松凋落针叶热解燃烧烟气排放机理

使用热重一红外光谱分析仪联用（热红联用）技术棚4定了马尾松凋落针叶热解燃烧的起始温度、烟气成分、排放量及其达到峰值时的温度等。结果表明,针叶在250℃时气体排放开始大量增加,当升温至600℃左右时,有氧条件下其气体排放基本结束,而无氧条件下则继续排放气体,甚至在950℃时仍然有CO2和CO排出;针叶释放的无机烟气以CO2和CO为主,在有氧和无氧条件下,气态有机物在种类和排放量上均有较大差异,无氧条件下气态有机物的排放量最高。实验还发现,无氧条件下,CO和气态有机物排放量出现了多峰值现象,表明针叶在无氧条件发生了2—3次热解排放高峰。     

复合抛物面聚光器在光电感烟探测器应用研究

基于复合抛物面聚光器的设计原理,提出可应用于点型光电感烟探测器的聚光器设计方法以及装配方式。与现有聚光器相比,研究设计的聚光器能够限制收集散射光线的散射角范围。根据点型光电感烟探测器光学暗室的结构特点,确定聚光器初始模型基本参数,并提出侧面光线入口设计方式以及安装方式,增大聚光器的聚光性能。利用光学仿真软件TracePro对剖切后的聚光器进行光学模拟,研究不同剖切角的聚光器对光线的收集情况,模拟结果表明,选择恰当的剖切方式,可以增大聚光器对入射光线的角度接收范围或空间接收范围,有利于增强探测器的探测性能。     

基于改进GMM算法的林火烟雾识别研究

针对森林火灾烟雾场景光照突变时传统混合高斯模型(GMM)无法适应的问题,提出基于改进GMM的林火烟雾识别算法。通过六足机器人平台上的CCD摄像机读取当前帧图像,与混合高斯模型建立的前一个背景图像作差分得到变化区域,计算二值化后的变化区域中像素值为1的像素点占总像素点的比例,与设定的阈值相比较从而判别森林火灾场景中的光照是否发生突变。若场景内光照发生突变,采用一个较大的更新速率α,保持模型的稳定性;若场景内光照未发生突变,根据不同的情况自适应调整更新速率α的值,保证模型快速收敛。实验表明,改进的GMM算法可检测到场景中相对完整的动态烟雾区域,满足林火烟雾的检测要求,以期为图像处理在森林火灾巡检机器人上的应用和进一步研究提供参考。