光纤灰尘传感器的研制及应用

微小颗粒场（灰尘、烟气）相对浓度的测量（报警）在大气、工业炉、化工厂及火灾研究等领域有着广阔的应用前景。我们成功地研制了光纤烟尘传感器、用于测量烟气、灰尘的相对浓度、尤其适用于恶劣和危险环境中的测量及控制。文中还给出该仪器对高炉布袋除尘器破损的测量实便。     

火灾烟气中CO和烟颗粒的光声复合探测方法

利用气体滤波光声技术和光散射原理测量早期火灾烟气中CO和烟颗粒浓度的方法和系统.分别采用两个气体滤波光声腔的作为CO测量光声腔和烟雾参比光声腔,在光源和光声腔之间建立火灾烟气的测量路径,记录其进入该路径后光声信号强度的变化,通过两个滤波波长上CO吸收和烟颗粒消光的相关处理,同时得到CO浓度和烟雾浓度.     

火灾烟气特征的实验研究

烟气是火灾过程的重要物理现象 .烟气中悬浮的烟气颗粒目、尺寸分布、团聚效应和烟气的湍流效应是火灾探测的重要影响因素 .本文分析了火灾烟气的特征 ,为多参数特征的火灾探测提供了理论依据     

舱室壁火仿真的不同亚格子模型适用性分析

有限空间舱室内墙壁火灾具有很大危害性,为研究火灾大涡仿真时不同新型亚格子模型的适用性,对半封闭实验舱室中墙火蔓延和火灾烟气运动过程进行了大涡仿真.分别采用常系数Smagorinsky模型、动力学Smagorinsky模型、Deardorff模型及Vreman模型等不同的亚格子模型与混合物分数燃烧模型结合,分析得到了舱室内烟气温度、主要组分浓度及地面辐射热流密度随时间的变化,将数值仿真得到的结果与实验测量结果进行了比较分析.结果表明,采用常系数Smagorinsky模型计算耗时最少,采用动力学Smagorinsky模型耗时最多.四个亚格子模型对主要组分浓度和辐射热流密度的预测精度基本相等,但Deardorff模型对烟气温度的预测结果与实验结果最接近,综合考虑仿真精度和计算耗时采用Deardorff模型最合适.     

基于烟气湍流效应的火灾判据

烟气是火灾过程的重要物理现象,烟气的湍流效应是火灾图像探测的重要影响因素,本文分析了烟气湍流效应对火灾图像探测的影响,得出了一些烟气湍流效应的图像特征,为多参特征的火灾探测提供了理论依据。     

基于平面圆盘传感器阵列的早期火灾源点定位研究

火灾源点定位对实现有针对性的灭火,人员疏散都有重要意义.火灾初期阴燃状态下,释放热量小,却产生大量的烟气,针对这一特点,根据早期烟气扩散模型,提出利用平面圆盘传感器阵列探测烟气延时,来实现阴燃火灾的源点定位,并引入了遗传算法对定位误差进行修正.圆盘定位方法的应用,减小了由于烟气自身扩散及其它环境因素带来的误差,大大提高了定位精度.试验结果表明,该方法对早期火灾源点定位效果良好,实效性强.     

湍流模型影响狭长空间内火灾烟气运动的数值研究

为准确地预测狭长空间内火灾引起的烟气运动,本文研究了不同湍流模型的影响.针对某一巷道内的火灾烟气运动,分别采用考虑浮力修正的双方程湍流模型和大涡模拟方法展开计算.计算结果表明大涡模拟方法的预测值与测量值吻合较好,普通的双方程湍流模型虽然进行了浮升力的修正,但计算结果与实验值仍然存在着一定的差距.     

基于趋势特征向量的火灾烟气流动与温度分布预测

火灾发生时烟气流动与温度分布预测是建筑和消防领域中的热门技术。针对现有的火灾烟气流动与温度分布预测工作烦琐、预测准确度低的现状,提出基于趋势特征向量的火灾烟气流动与温度分布预测模型,用深度学习方法进行相关数据的训练与预测,对揭示火灾发生及其发展规律有重要意义,可为火灾扑救和人员疏散提供辅助信息。所提模型能够抽取火灾时间序列数据中的趋势特征,并将这些特征作为先验知识来加速和优化深度神经网络的训练过程。文中还设计了LSTM-TFV(LSTM based on Trend Feature Vector)算法。实验结果表明,所提预测模型提高了火灾烟气流动与温度分布预测的准确度,实现了高效且方便的火灾时间序列数据预测。     

基于模糊神经网络的中庭火灾探测仿真研究

中庭式大空间建筑,由于特殊的结构形式,缺少分隔物,防火性差。针对中庭早期火灾探测的准确性与及时性和烟气的有效排放的要求,根据区域模型思想,分析了大空间内火灾烟气的发展过程,并推导出了烟气层高度发展的数学模型,在分析中庭火灾实验数据的基础上,总结出中庭火灾烟气流动特性,提出采用神经网络技术和模糊控制技术二者长处,构成模糊神经网络,将不同类型的火灾探测器的输出信号模糊化后送入神经网络并行处理,模糊系统利用指派法确定隶属度函数,用BP算法进行网络参数的训练,可由模糊逻辑判决火灾和非火灾。仿真结果表明,模糊神经网络能够准确探测各种试验火与标准火,为探测火灾提供了有效方法。     

基于神经网络模型的大空间火灾烟气层降实时仿真

以大空间建筑为研究对象,使用基于火灾动力学的大涡模拟计算了不同排烟风机启动时间、排烟流量、补风口高度、补风口面积和对称性条件下的烟气层降过程,以数值模拟数据为样本建立了大空间烟气层高度的BP神经网络计算模型,提出了快速预测火灾烟气层高度的工程计算方法.采用VC++.NET平台调用Matlab引擎的方式实现与神经网络模型的数据交互,并以模型计算结果数据控制Vega Prime中粒子系统表现的烟气层高度,实现了虚拟现实环境下大空间火灾烟气层降的实时仿真.     

雾天条件下基于机器视觉的森林火灾监测

基于机器视觉的森林火灾监测已成为森林火灾监测的一个重要发展方向。烟雾是森林火灾监测的重要指标。然而,诸如云雾和类似烟雾的诸多干扰物降低了火灾识别精度,为此提出了一种结合去云雾和烟雾检测的基于机器视觉的森林火灾监测方法。首先,提取视频中若干帧图像作为样本图像,采用基于Haze-Line的去雾算法对样本图像进行去雾处理。然后,利用基于Horn-Schunck光流法的烟雾检测算法进行烟雾检测,并利用最大类间方差法去除相邻2帧图像间像素质量差异对烟雾检测的影响。最后,利用扩散性分析进行火灾判断。仿真实验及对比分析结果表明,本文方法能够检测出烟雾区域随时间逐渐增加的趋势,从而有效地进行雾天条件下的森林火灾监测,具有更高的准确性和鲁棒性。     

面向管道安全监测的R-OTDR分布式光纤测温系统

针对长距离管道存在潜在泄漏及火灾等问题,提出了基于后向自发拉曼散射效应和光时域反射原理(R-OTDR)的分布式光纤温度检测方法用于管道安全监测.理论上分析了该方法在管道泄漏方面的检测原理,设计了R-OTDR分布式光纤温度监测系统,采用累加平均融合小波降噪的方法在改善系统测量精度的同时保证了系统实时性.在实验室中对系统性能进行测试,结果表明,系统检测距离可达10 km,测温量程-25℃～+200℃,测温精度±1℃,定位精度≤2 m,响应时间<3 s.同时在管道铺设现场进行了模拟实验,结果表明,该系统能够实现管道沿线温度的监测并准确定位,满足管道沿线泄漏和火灾的监测需求.     

感烟火灾探测器

介绍了利用光学物理效应的感烟火灾探测器基本原理、结构，并对其两种基本型式进行对比研究．讨论如何设计高性能光电烟雾探测器问题．     

反射式叶绿素仪的系统设计

本文主要阐述了测量叶片当中的叶绿素含量的反射式叶绿素仪的系统设计。仪器由三大部分组成,分别为光学系统设计、硬件电路设计和软件设计。系统光源采用双波长LED,LED光源采用调制方式供电来消除杂散光的影响。光学系统运用两个检测器检测两种不同的光,一个检测器是直接检测从光源发出的光,另一个检测器是检测发射光通过叶片反射回来的光,并对两种光强进行计算,最终得出叶片当中叶绿素浓度。     

基于数据融合的多点温度烟雾测控系统

针对机舱消防应急救援模拟训练系统中的训练环境控制问题,设计一种以AT89C52单片机为核心的多点温度烟雾测控系统,该系统可实现对模拟系统中消防环境（如烟雾、温度等）的实时测量和控制,为更精确地对训练环境进行控制,将基于算术平均值与分批估计的数据融合方法与PID控制算法相结合,从而提高温度、烟雾采集的精度,改善因传感器失效引起的误差等问题。实验结果验证了该系统的有效性。     

邮轮客房火灾自动探测与报警电路的设计

邮轮客房火灾具有突发性,不易控制,危害大等特点,火灾自动探测与报警装置对于邮轮必不可少。本文设计了一种基于单片机的邮轮客房火灾并报警电路。该电路包括主控模块、温度检测模块、烟雾检测模块、显示模块和报警模块,并运用Keil软件进行编程和Proteus软件进行仿真实验。当温度值和烟雾浓度值同时超过上限值时系统会发出声光报警信号。仿真分析表明：该电路工作稳定可靠,可及时、准确地实现客房温度、烟雾浓度的显示和自动报警。     

Full-polarimetric burn scar mapping – the differences of active fire and post-fire situations

Fire is a threat to human lives, infrastructure, and forestry. Satellite-based Earth observations enable a fast, efficient, and reliable estimation of burnt area. In most cases, optical satellite data are used for burn scar detection. However, smoke and cloud coverage strongly limits the suitability of optical imagery for rapid mapping of burn scars. Here, an automated procedure based on quad-polarized L-band Synthetic Aperture Radar (SAR) data is presented to enable fast burn scar mapping independently of the weather and smoke conditions. Full-polarimetric SAR data enable the decomposition of the SAR backscatter into different scattering mechanisms, describing the scatterer more precisely. Important differences in the polarimetric backscattering behaviour during the active fire and post-fire situations are reported. While the SPAN difference is best suited for burn scar mapping during active fire situations, the Entropy-Anisotropy-Alpha and the generalized Freeman–Durden decompositions showed the best suitability for burnt area mapping several months after the end of the fire. The proposed methodology is an object-based image analysis approach based on change detection. The big fire event which affected Fort McMurray, Alberta, Canada, in May–June 2016 was investigated as a case study.     

矿井巷道火灾烟流运动理论研究

煤矿井下发生火灾时会产生大量有毒有害的高温烟流,这些烟流沿着井下巷道流动,对井下工作人员及设备构成严重威胁。针对该问题,研究了倾斜巷道和水平巷道的火灾烟流的运动规律:当火灾发生在上行通风巷道中时,由于火风压和浮力效应的作用,火灾烟流将向火区的下游流动;当火灾发生在下行通风巷道中时,在火灾初期,火风压较小,火灾烟流沿着巷道风流的方向向下运动,随着火势的发展,火风压不断增大,当上游的风速低于临界风速时,火灾烟流向新鲜风流方向流动;在水平巷道火灾前期,节流效应作用不明显,火灾烟流向新鲜风流方向流动,随着火势的发展,节流效应作用增大,当节流效应值和巷道的通风阻力值一样大时,火灾烟流将逆流。该文对巷道火灾的救灾工作具有一定的指导作用。