【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及城市冰雪场所保温材料火灾探测，尤其涉及基于elds的保温材料火灾早期探测装置及方法。
技术介绍
1、
2、为保证温度效果室内冰雪场馆大量应用聚氨酯、聚苯乙烯等易燃可燃保温材料，这些材料燃点低，燃烧速度快，一般填充在封闭较好的夹层里，被引燃后在火灾初期为阴燃状态，极难从外部监测发现；除此之外，保温材料在室内各个区域相互贯通，一旦发生燃烧必将相互引燃造成大面积火灾，且燃烧时会产生大量高温毒害烟气，使得人员的逃生救援难以开展进而造成重大人员伤亡与财产损失，因此针对城市冰雪场所内保温材料阴燃时期火灾进行探测预警具有重大意义。
3、目前针对城市冰雪场所内保温材料火灾的探测预警设备极少，大多均为探测区域火灾的传统探测器，如探测火灾烟气的感烟探测器和探测火灾温度的感温探测以及利用光学结构的红外传感器等，但红外传感器光源信号弱且抗湿能力差，由于冰雪场所室内湿度大，室内保温材料自身易燃且存在位置封闭，在该环境下以上传感器使用寿命短，且当该类探测器发生报警时，火势已经较大并相互引燃蔓延，产生大量高温有毒烟气；因此，为有效阻止城市冰雪场所内保温材料火灾的发生，阴燃阶段的保温材料火灾的识别与预警极为重要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于elds的保温材料火灾早期探测装置及方法，该装置通过吸气装置结合激光探测器探测以高分子薄膜分离下的火灾气气腔，以实现保温材料火灾的早期探测与预警，为城市冰雪场所如冷库、冰雪运动场、游乐场等的保温材料阴燃时期火灾早期探
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用技术方案具体为：一种基于elds的保温材料火灾早期探测装置，包括吸气装置和探测装置，所述吸气装置和探测装置之间设置有输气管，所述吸气装置包括腔体，所述腔体上设置多个进气管，位于所述进气管与输气管之间的腔体内部还设置有吸气泵；所述探测装置包括壳体，所述壳体内部设置有高分子薄膜和特征气探测与数据处理装置，所述高分子薄膜将壳体内部分隔为第一气腔和第二气腔，所述第一气腔和第二气腔上分别设置有出气管，所述特征气探测与数据处理装置包括自校准系统、气体浓度探测系统、光信号处理系统和智能数据决策系统。
3、进一步地，所述进气管、输气管和出气管内均设置有过滤网，所述过滤网采用微米级滤网，可以更好的用于过滤空气中的较大颗粒如粉尘、烟气等。
4、进一步地，所述探测装置内的高分子薄膜是以有机高分子聚合物制成的均匀薄膜，其两侧分别设置有金属网状的隔片，这样可以减小薄膜受损，维持薄膜的长久使用性。
5、进一步地，所述自校准系统包括内置反射镜及检测单元，能够避免零点漂移问题，实现光源器件的智能校准，确保探测准确度。
6、进一步地，所述气体浓度探测系统包括第一激光发射器组和第二激光发射器组，所述第一激光发射器组和第二激光发射器组分别设置在第一气腔和第二气腔内部，所述第一激光发射器组内设置有检测热解特征气浓度的激光二极管，所述第二激光发射器组内设置有检测火灾特征气浓度的激光二极管。
7、进一步地，所述光信号处理系统包括设置在壳体内部的散射光信号处理系统、热解特征气光学信号处理系统和火灾特征气光学信号处理系统。
8、进一步地，所述壳体外侧设置有防爆防潮的声光报警装置，用于外界的警报。
9、进一步地，所述壳体由金属材质制成。
10、进一步地，所述第一气腔的激光发射器组规格如下：
11、出射激光波长：7-12μm；
12、能量：2320mj
13、单次激光脉冲持续：20ns
14、重复频率：10hz
15、第二气腔的激光发射器组规格如下：
16、出射激光波长：4.2-4.6μm；
17、能量：1075mj
18、单次激光脉冲持续：20ns
19、重复频率：10hz
20、基于朗伯-比尔定律，单一频率辐射光穿过待测气体后，光强与气体浓度关系如下所示：
21、i(ν)＝i0(ν)exp[-σ(ν)cl]
22、σ(ν)＝sφ(ν)
23、i0(ν)—吸收气体前的光强；
24、σ(ν)—气体吸收截面，表示气体在单一频率辐射光处的吸收线型；
25、l—吸收路径长度；
26、c—气体浓度；
27、s—分子吸收线强，与温度有关；
28、φ(ν)—吸收线性函数。
29、本专利技术还提供一种基于elds的保温材料火灾早期探测方法，包括以下步骤：
30、s1：吸气装置吸收保护区域内的阴燃火灾气体，特征气体经分离后依次进入到第一气腔和第二气腔；
31、s2：气体浓度探测系统中的第一激光发射器组和第二激光发射器组分别对第一气腔和第二气腔内的气体进行检测，热解特征气光学信号处理系统和火灾特征气光学信号处理系统分别对两侧气体的检测信息进行处理，并将处理信息传送给智能数据决策系统；
32、s3：智能数据决策系统根据接收到的处理信息，分别从两个路径判别是否发生火灾，即当在第一次检测到热解特征气后缩短时间间隔再进行连续两次检测，仍存在热解特征气时，或未检测到热解特征气但检测到超过浓度限制的火灾特征气时，向预警装置发送信号进行声光预警，同时将气体浓度信息和着火位置信息发送至后台控制端。
33、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
34、1、本专利技术通过自校准特征激光识别经高分子薄膜分离下的保温材料热解与火灾特征气及其浓度，并构建智能数据处理系统从不同路径判断是否发生火灾以及发生火灾时向后台控制端传送关键信息，结合防爆防潮的声光预警系统向周围传递报警信息；
35、2、本专利技术采取保温材料阴燃时的热解特征气四氢吡喃-2-甲酸甲酯和2-乙基己醇，这两种气体在保温材料热解时相对含量较多分别占热解气的42.2％和10.3％且保留时间长，相较于其他火灾气体能够实现火灾的早期探测；激光法相较于化学、红外、固态等方法更为准确和稳定，采取与特征气对应的特征激光能够更为精准辨别火灾信号，且通过自校准系统能够修正设备误差，使光源始终工作在预期状态，有效避免零点与量程的漂移问题。
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1.基于ELDS的保温材料火灾早期探测装置，其特征在于，包括吸气装置(1)和探测装置(2)，所述吸气装置(1)和探测装置(2)之间设置有输气管(3)，
2.根据权利要求1所述的基于ELDS的保温材料火灾早期探测装置，其特征在于，所述进气管(5)、输气管(3)和出气管(11)内均设置有过滤网(12)，所述过滤网(12)采用微米级滤网。
3.根据权利要求1所述的基于ELDS的保温材料火灾早期探测装置，其特征在于，所述高分子薄膜(8)是以有机高分子聚合物制成的均匀薄膜，其两侧分别设置有金属网状的隔片(21)。
4.根据权利要求1所述的基于ELDS的保温材料火灾早期探测装置，其特征在于，所述自校准系统包括内置反射镜(13)及检测单元(14)。
5.根据权利要求4所述的基于ELDS的保温材料火灾早期探测装置，其特征在于，所述气体浓度探测系统包括第一激光发射器组(15)和第二激光发射器组(16)，所述第一激光发射器组(15)和第二激光发射器组(16)分别设置在第一气腔(9)和第二气腔(10)内部，所述第一激光发射器组(15)内设置有检测热解特征
6.根据权利要求5所述的基于ELDS的保温材料火灾早期探测装置，其特征在于，所述光信号处理系统包括设置在壳体(7)内部的散射光信号处理系统(17)、热解特征气光学信号处理系统(18)和火灾特征气光学信号处理系统(19)。
7.根据权利要求6所述的基于ELDS的保温材料火灾早期探测装置，其特征在于，所述壳体(7)外侧设置有声光报警装置(20)。
8.根据权利要求1所述的基于ELDS的保温材料火灾早期探测装置，其特征在于，所述壳体(7)由金属材质制成。
9.根据权利要求1所述的基于ELDS的保温材料火灾早期探测装置，其特征在于，所述第一侧气腔(9)的激光发射器组规格如下：
10.一种基于ELDS的保温材料火灾早期探测方法，所述方法基于权利要求1至9任一所述的基于ELDS的保温材料火灾早期探测装置，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.基于elds的保温材料火灾早期探测装置，其特征在于，包括吸气装置(1)和探测装置(2)，所述吸气装置(1)和探测装置(2)之间设置有输气管(3)，
2.根据权利要求1所述的基于elds的保温材料火灾早期探测装置，其特征在于，所述进气管(5)、输气管(3)和出气管(11)内均设置有过滤网(12)，所述过滤网(12)采用微米级滤网。
3.根据权利要求1所述的基于elds的保温材料火灾早期探测装置，其特征在于，所述高分子薄膜(8)是以有机高分子聚合物制成的均匀薄膜，其两侧分别设置有金属网状的隔片(21)。
4.根据权利要求1所述的基于elds的保温材料火灾早期探测装置，其特征在于，所述自校准系统包括内置反射镜(13)及检测单元(14)。
5.根据权利要求4所述的基于elds的保温材料火灾早期探测装置，其特征在于，所述气体浓度探测系统包括第一激光发射器组(15)和第二激光发射器组(16)，所述第一激光发射器组(15)和第二激光发射器组(16)分别设置在第一气腔(9)和第二气腔...
【专利技术属性】
技术研发人员：安伟光，王降雪，王涛，宋晓枫，王尧，王喆，朱红亚，王俊胜，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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