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%。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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%。     

非色散红外CO2飞机火警探测技术研究

提出了基于非色散红外吸收原理(NDIR)实时监测环境中CO2气体浓度变化进行火警探测的方法。根据高空大气环境的特殊性,探讨了基于NDIR的CO2气体探测技术应用于飞机上所面临的低温低压难题。进行了基于NDIR的红外CO2飞机火警探测器的两种结构设计,提出了基于CO2气体浓度监测的红外CO2飞机火警探测器的主要参数要求,研究了基于CO2浓度变化速率与变化值的火灾报警算法。     

飞机货舱锂离子电池火灾烟雾光散射特性

锂离子电池应用广泛，飞机货舱内不可避免地会运载锂离子电池或含有锂离子电池的货物，导致货舱内锂离子电池火灾时有发生。然而，研究者对飞机货舱感烟火灾探测器是否适用于锂离子电池火灾及响应性能的认识尚不清楚。航空标准SAE AS8036A是为测试和评估飞机货舱感烟火灾探测器性能而制定的，其中仅规定了几种标准测试火，并没有锂离子电池火灾相关内容。使用SAE AS8036A标准中规定的试验装置，研究了两种荷电状态的18650锂离子电池火灾烟雾光散射特性，并选取SAE AS8036A标准中规定的2种阴燃烟雾、2种明火烟雾及2种粉尘干扰气溶胶作为对比。结果表明，设计的探测器模型采用两种波长入射光(405 nm、850 nm)及两个散射角(45°、135°)光电二极管，能区分识别火灾烟雾与粉尘干扰气溶胶，并且判断是否为锂离子电池火灾。     

高压电力电缆隧道火灾早期预警判据的实验研究

我国城市架空高压电力线路已逐渐下地进入电缆隧道,其中的火灾防控系统是保护整个电力输送安全与稳定的重要一环。搭建了高压电力电缆隧道火灾烟气模拟与测量实验平台,针对电缆受热着火燃烧的典型工况,研究了隧道两端不同开口状态下的顶棚各位置CO浓度、CO2浓度、烟颗粒浓度和温度的变化特征。结果表明,顶棚位置CO浓度和烟颗粒浓度可作为火灾早期预警的优选标志性参数,而CO2浓度和温度较不适合。设定CO浓度和烟颗粒浓度的预警阈值分别为10 ppm和0.05 dB/m,各顶棚位置均可实现报警,各工况下,不同顶棚位置报警时间呈以火源正上方探头为最早报警的V字形分布。此外,电缆隧道两端的开口状态对隧道内CO和烟颗粒运动产生一定影响,进而影响不同预警参数的响应灵敏度,即两端开口时,CO浓度预警模式更早响应,而两端关闭时,烟颗粒浓度预警模式更早响应。研究结果对高压电缆隧道火灾预警系统的设计具有指导作用,也可为未来高压电缆隧道的相关预警标准提供基础。     

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。     

一种关于点型探测器火灾探测能力的评估方法

以探测器火灾信息数据库为依据,通过对目前使用最为广泛的各种点型感烟、感温及CO气体探测器对八种典型试验火响应数据测量及数据挖掘,提出用梯度幅值评估方法,对上述探测器的火灾探测能力作出相应的评估结论,为城市建筑火灾自动探测报警系统的正确设计、选型和使用提供了参考理论依据。     

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。     

棉垛早期阴燃火灾特性及棉花仓库主动吸气式复合探测研究

以棉花仓库消防安全为背景,在火灾探测标准燃烧室内开展了棉花垛早期阴燃特性试验和吸气式复合探测试验研究。分析棉花垛早期阴燃过程中的质量损失、烟气浓度以及图像特征变化,以棉花垛顶部着火为例,归纳了阴燃过程大致包括水平蔓延及竖直蔓延两个阶段,并分析了各阶段特性。利用吸气式复合烟气诊断,分别记录了吸气管道出口的CO体积分数变化以及吸气式探测器的输出信号。结果表明,CO的响应时间明显快于吸气式探测器且几乎不受采样孔位置的影响。由于阴燃温度低,羽流湍浮力相对较弱,而CO气体密度远小于烟颗粒密度,在吸气管道中表现出更好的迁移性。因此,针对大空间棉储仓库,可以采用吸气式感烟火灾探测器与CO气体探测器相结合的复合探测手段,也可以考虑在传统吸气式探测器内部整合CO探测部件以提高探测报警速度,同时有效降低误报、漏报率。     

综合管廊内火灾自动报警探测器实验研究

为了能够有效提升综合管廊内火灾自动报警系统的准确性和可靠性,本文采用火灾实体试验的方法,通过对各类型火灾自动报警探测器响应时间的情况进行分析和比较,研究综合管廊电力舱内常用探测器的性能。研究结果表明:接触式缆式线型感温火灾探测器可以较早的探测到电缆温度异常变化的现象,可用于早期预警。点型感烟探测器对烟粒子浓度较为敏感,可用于综合管廊电力舱室的空间探测。分布式光纤型感温火灾探测器对明火温度的变化较为敏感,作为空间型的火灾探测器比较可靠。     

模糊神经网络在火灾探测系统中的应用

为使火灾探测具有较低的误报率、较高的可靠性和较强的环境适应能力,提出了一种基于人工智能的数据融合技术的火灾探测算法,以环境温度、烟雾浓度、CO含量为检测对象,利用人工神经网络和模糊推理技术对多传感器信号进行融合,最终输出火灾危险性大小的信号。神经网络采用径向基函数网络(RBF),运用最近邻聚类学习算法,实现隶属度函数参数的自动提取,并结合模糊逻辑具有较强综合判断能力和识别能力的特点,在MATLAB下完成了火灾探测系统的设计与仿真,明显提高了火灾探测系统的性能。     

白酒火灾防控关键技术试验在合肥顺利开展

<正>2019年3月25-26日,中国安全生产科学研究院在合肥顺利开展了白酒火灾防控关键技术试验。通过开展感温探测器、火焰图像探测器、紫红外探测器等火灾早期探测报警系统响应能力对比试验,干粉、泡沫、细水雾等移动式灭火装置灭火效果对比试验,以及水喷雾、细水雾等固定式灭火系统灭火效能对比试验,研究了当前白酒生产企业酒库火灾防控装备和技术的适用性及有效性。此次试验由中国安全生产科学研究院牵头并联合中国科学技术大     

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 ...     

地铁运营工况点型探测器探测性能试验研究

为了解地铁运营期点型探测器受活塞风的影响及其适应性和设置方式,采用碎纸、棉绳和聚氨酯塑料试验火,在地铁站台进行初期火灾探测实体试验。对2种类型点型探测器在模拟运营工况与夜间停运工况的适应性进行对比分析,同时,针对设置镂空格栅吊顶地铁车站,研究点型探测器在吊顶上下不同安装位置时的响应性能。试验结果表明:列车运行产生的活塞风扰乱烟气的上升和扩散运动,对阴燃火源烟气影响显著,有烟明火烟气能较快地通过格栅空隙到达中板;在地铁运营工况条件,烟温复合探测器响应性能表现不理想,不同空间安装的点型感烟探测器报警时间与报警数量均较停运工况发生变化。设置镂空格栅吊顶车站站台层公共区运营期使用点型感烟探测器进行保护时,应当贴中板和贴格栅吊顶双层安装。     

基于光声原理的早期火灾探测系统的研究

基于光声原理的火灾探测是一种新型非接触式、直接测量火灾参数的早期火灾探测技术。本文基于光声原理设计了早期火灾探测系统,利用两个光声腔对早期火灾产生的烟颗粒和一氧化碳进行了复合测量．实现了对早期火灾有效地探测;并设计和试制了基于光声原理的早期火灾探测系统和相应报警算法。在实验燃烧室对其进行了测试,并根据实验结果得出了其实现早期火灾探测的关键参数。实验证明,基于光声原理的早期火灾探测系统能通过对烟颗粒和CO复合测量,达到实现火灾早期探测报警的目的。     

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。