液氮抑制32650型磷酸铁锂电池组热失控传播特性试验研究

文章从磷酸铁锂电池组热失控危险特性出发,通过试验研究32650型磷酸铁锂电池单体热失控特征及其电池组间热失控传播过程。探究利用液氮喷淋阻断电池组间热失控传播,分析液氮对磷酸铁锂电池的防灭火效能。结果表明:单体锂电池热失控可划分为被动加热、安全阀泄压、自反应、喷射火、明火熄灭等5个阶段,单体电池温度变化曲线呈倒“V”形。液氮可有效阻断电池组间的热失控传播,能够大幅降低喷射火阶段的电池峰值温度。且喷淋时间越长,阻止电池组热失控传播越明显。30 s液氮喷淋条件下,除电池A1外,其他电池未进入安全阀泄压阶段。

城市地下综合管廊电缆火灾低压细水雾灭火效能研究

为了研究城市地下综合管廊电缆火灾低压细水雾灭火的有效性、明确影响低压细水雾灭火效能的关键因素,搭建了缩尺寸综合管廊低压细水雾灭火试验平台并开展了灭火试验。试验结果表明,低压细水雾能够快速有效地扑灭综合管廊电缆火灾,灭火时间最快为7 s,在启动灭火系统后50 s即可将管廊内部最高温度从650℃降至40℃。压力与喷头流量系数的改变对低压细水雾灭火效能影响较大,灭火时间分别最多缩短75.0%和66.7%,平均降温速率最高为8.2℃/s和7.43℃/s;喷头间距的改变对灭火效能影响相对较小,灭火时间最多缩短47.3%,平均降温速率最高为6.1℃/s。

水凝胶对三元锂电池热失控抑制效果研究

为快速有效扑灭锂离子电池火灾,解决灭火时间长、耗水量大等消防领域关注的难题,探究水凝胶灭火剂对大容量锂离子电池热失控的抑制效果。首先,借助环境扫描电镜,分析水凝胶在高温下微观结构的变化;然后,搭建锂电池燃烧试验平台,开展水凝胶灭火试验;最后,以车用135 Ah方形铝壳三元锂电池组为试验对象,采用电加热的方法诱导其发生热失控,探究水凝胶对锂电池的降温抑制效果。结果表明:水凝胶受热后,内部孔状结构被破坏,有利于其黏附在物体表面持续降温;使用水凝胶灭火降温时,电池表面最大降温速率是水的2倍,水凝胶喷放结束后,锂电池温度回升速率较为缓慢,升温速率仅为水的一半;与水相比,水凝胶延缓相邻电池发生热失控的时间更长,这可以为救援逃生带来更长的安全时间。

储能模组内多孔防火材料增强液氮灭火效能研究

频发的锂离子电池火灾事故对分布式储能锂电池组的应用产生了巨大影响。深度冷却和持续降温是抑制并解决电池火灾的关键。为了探究多孔防火材料对液氮灭火效能的增强作用,搭建了储能模组火灾液氮灭火实验系统。通过在储能模组内铺设多孔防火材料的方式研究了玻璃棉、纳米气凝胶、硅酸铝陶瓷纤维和防火海绵四种多孔防火材料与液氮协同作用对模组内锂电池组火灾的灭火效果。实验结果表明,相同液氮用量条件下,与单独喷射液氮相比,在模组内加装多孔防火材料可以有效提升液氮的灭火效能。液氮与纳米气凝胶协同作用时,热失控电池表面回升最高温度仅为28℃,比液氮单独作用时降低了63℃,其余三种工况的电池表面回升温度也均低于液氮单独作用。此外,多孔防火材料的铺设方式对液氮灭火效能影响明显,材料侧壁铺设对热失控电池组的灭火效果优于底面铺设。本研究结果可为储能模组锂电池灭火技术提供参考。

风流增强作用对城市地下物流通道液氮灭火效能提升研究

狭长受限空间中常用的灭火系统在地下物流通道中存在限制,难以直接应用。为了探究风流增强作用对液氮灭火效能的影响,文章通过改变风速和注氮位置,对不同工况下地下物流通道氧气浓度与顶棚温度的变化进行分析。结果表明,注氮能够有效扑灭地下物流通道火灾,风流增强显著提升了液氮的灭火效能,注氮距离为50 m时,风流2 m/s工况的灭火效率较风流0 m/s工况提高了41.86%。同时,在固定的注氮距离下,增强风流后火源附近的温度和氧气体积分数下降的时间明显提前。此外,当注氮距离增加时,火源附近温度和氧气体积分数下降时间均推迟,但风流增强能够减少由于注氮距离较远导致的降温和窒息效果的滞后。该研究成果对于城市地下物流系统灭火研究提供了重要的理论依据。

城市轨道交通TOD综合体火灾防控研究现状及展望

为了解城市轨道交通TOD综合体(简称TOD综合体,下同)的防火研究进展情况并提供研究思路和参考,以典型TOD综合体为研究对象,从TOD综合体结构火灾危险性、目前研究进展及规范解读、研究方向展望三个角度梳理了TOD综合体火灾研究现状,探讨容易被忽视的火灾风险和可能存在的消防问题,分析结果表明TOD综合体地上商场、地下商业、地下轨道交通三部分传统系统区间组合后会呈现更加复杂的结构,使TOD综合体整体的火灾危险性大幅增长。国内防火规范对TOD综合体的规定过于分散,未考虑到TOD综合体的复杂场景,亟须建立TOD综合体防火设计体系。TOD综合体相关研究开展缓慢,缺少TOD综合体整体相互影响、相互联动、控烟排烟的火灾研究。未来研究人员应着重解决TOD综合体的通风排烟、监测预警、人员疏散、缺少专用应急装备等关键技术问题。因此,对TOD综合体火灾开展持续研究,建立专有消防体系,研发相关技术十分重要。

“数字友好”理念下智慧社区的演进历程与实现路径研究

面向社区高质量发展与数字化转型需求,本文首先系统梳理了智慧社区的政策与实践发展脉络和演进特征,包括住区智能化探索、社区信息化基础建设、人本导向的社区智慧服务惠民建设、可持续发展数字社区建设4个阶段,并总结了当前智慧社区的发展困境。其次,提出了“数字友好”的智慧社区发展理念,基于对“数字友好”理念内涵的解读,从智慧社区的人本导向顶层规划、平台一体化协同机制、安全可信运维机制与动态更新机制等方面解析了“数字友好”智慧社区的实现路径。最后,提出了智慧社区应进一步在新型信息基础设施建设、智慧城市体系融入和应用示范模式推广等方向进行探索优化,以期为智慧社区的可持续、人本导向的发展提供理论支撑。

水凝胶灭火剂对磷酸铁锂电池组灭火效能研究

为探索针对磷酸铁锂电池组热失控行为的高效灭火剂,搭建锂电池燃烧-抑制试验平台,选取27 Ah磷酸铁锂电池组,以300 W外部热源过热诱发电池热失控至起火。在水阻断磷酸铁锂电池热失控行为试验基础上,开展水凝胶灭火剂对磷酸铁锂电池组热失控行为阻断效果试验研究,对比分析锂离子电池组热失控爆发时间、温度变化速率等参数。结果表明:水对锂电池组冷却深度不足且利用率不高,无法有效阻断电池组间热失控传播。水凝胶灭火剂可快速扑灭明火,结束喷放后电池表面温度始终低于热失控临界温度,可有效阻断电池组热失控行为。灭火剂喷放速率越大,阻止电池组热失控传播越明显,大流量的水凝胶灭火剂可完全阻止热失控在电池组单体间传播。

城市极端爆炸事故引发周边建筑火蔓延行为研究

为减少城市内极端火灾爆炸事故引发周边建筑的二次灾害,以城市液化石油气储运装置爆炸事故为例,建立液化石油气储运装置爆炸简化模型和建筑内易燃物辐射引燃模型,提出城市极端爆炸事故引发周边建筑火蔓延行为分析方法。结果表明:城市极端爆炸事故能够引发周边建筑火蔓延行为,爆炸事故产生的热辐射将首先引燃建筑开口处的易燃物。随后,易燃物将引燃建筑内其他可燃物,火势以t^(2)火的趋势发展。当建筑整体过火后,火灾持续燃烧并保持稳定。建筑内部各楼层危险来临时间总体较为接近,温度是影响危险来临时间的主要因素。

注氮方式对综合管廊液氮灭火效果影响实验研究

为了研究综合管廊内液氮的灭火效果,搭建了一个缩尺寸综合管廊液氮灭火实验平台,通过分析注入管廊后的液氮与火焰相互作用以及火源附近温度和氧气浓度的变化来研究液氮的灭火效果。结果表明:液氮的灭火过程是冷却降温和隔氧窒息共同作用的结果,其中隔氧窒息占主导作用。同时,液氮释放距离越长,灭火时间越长,液氮对火源的抑制效果越弱,但对火焰区域的气体扰动越强,0 m处注氮较4 m处注氮灭火效率提升49%。此外,当液氮释放距离在一定范围内时,垂直注氮的灭火效能优于水平注氮,0 m处垂直注氮灭火效率较水平注氮提升18.7%,随着液氮释放距离的增加,二者的差距逐渐减小。因此,精准探测火源位置,优化注氮方式,可达到最佳的灭火效果。

不确定因素耦合作用下高层住宅建筑火灾温升概率模型

高层住宅建筑火灾温升模型对建筑防火设计、风险评估、消防救援具有重要的意义,由于建筑内部可燃物、壁面热惰性、开口因子具有一定随机性,高层住宅建筑火灾温升存在一定的不确定性。对38处城市高层住宅建筑开展了相关调研,并建立了火灾荷载密度、开口因子以及壁面热惰性的概率密度分布函数,构建了城市高层住宅建筑火灾随机场景。在此基础上,基于拉丁超立方抽样法,研究了不确定因素影响下城市高层住宅建筑火灾温升概率模型,给出了城市高层住宅发生火灾时可能的温升曲线及其概率分布,并建立了高层住宅建筑最具代表性的温升曲线。

基于YOLO-V3算法的加油站不安全行为检测

为控制加油站火灾爆炸风险目标,结合事故统计和故障树分析方法,提出一种基于YOLO-V3算法的加油站不安全行为检测模型。首先在收集90起加油站火灾爆炸事故的基础上,统计分析加油站火灾爆炸事故的点火源;其次构建加油站火灾爆炸故障树,计算各基本事件的结构重要度,并确定加油站危险性较高的不安全行为;然后采用现场采集和模拟的方法收集加油站不安全行为图像数据,利用数据增强方法构建加油站不安全行为图像数据集;最后基于深度学习的方法构建加油站不安全行为检测模型,经过1000次训练迭代后得到最终模型。研究结果表明:引起加油站火灾爆炸事故的不安全行为主要有抽烟、打电话等;训练得到的检测模型在测试集上对抽烟、打电话和正常行为检测类别的平均检测精度分别为67%、85%和77%,模型的平均检测精度均值为84%。

隧道火灾集中排烟系统排热效率预测方法

为探究排热效率对火灾时隧道排烟系统排烟性能的影响,提出一种火灾情况下隧道集中排烟系统排热效率理论预测方法,分析各系统参数对排热效率的影响,开展1∶20缩尺寸隧道模型火灾试验,并验证理论预测结果的准确性。研究表明:增加集中排烟系统排烟量是提高系统排热效率最有效的手段;随着火源功率的增加,排烟系统排热效率逐渐下降;系统总排热效率受排烟阀间距、尺寸、排烟道截面积、沿程阻力等参数影响较小,但在实际设计施工时需要考虑降阻密封的问题,避免系统阻力过大,排烟量降低。

城市洪涝灾害下的分级协同响应应急调度及路径规划

为解决洪涝灾害下应急调度问题,提出双阶段分级协同响应应急调度路径规划方法。第1阶段通过开发的DP-A*算法求解应急救援站点到救援需求点的最短时间路径;第2阶段根据受灾点风险评估结果确定风险等级,按照分级协同响应机制,向救援需求点动态调度多部门应急力量。研究结果表明:DP-A*算法相比改进型Dijkstra算法和A*算法,其运算时间分别缩短49.53%和37.45%;通过救援需求点前端反馈实时动态调整功能,可实现更加精准的调度配置,避免响应不足导致的救援迟滞以及响应过度造成的资源浪费,有效提升应急响应行车路径规划和动态应急调度效率。研究结果可为政府应急调度指挥提供科学、精准的辅助决策支持。

基于Fluent的地下管廊液氮灭火数值模拟方法

为更好地研究液氮的灭火特性,提出基于Fluent软件的地下管廊液氮灭火数值模仿方法,并研究其适用性。首先,搭建缩尺寸地下管廊液氮灭火试验平台,通过改变注氮方向和注氮距离,开展地下管廊液氮灭火试验,以便得到数值模拟所需的输入参数和验证数据;然后,确定基于Fluent软件的数值模拟方法,用该方法开展与试验同工况的数值模拟,并对比二者结果。研究表明:该数值模拟结果与试验数据有较好的一致性;管廊顶棚不同位置处温度的变化趋势与试验一致,误差最低约为4.7%;管廊底部O_(2)体积分数的模拟效果与注氮距离有关,注氮距离越近,模拟效果越好,误差最低为0.3%,最高为15.3%。

基于机器学习的火源热释放速率预测方法

火源热释放速率的准确测量对深入理解火灾演变过程至关重要,然而目前被广泛使用的氧耗法所需设备造价昂贵,成本较高。该文提出了一种基于机器学习的综合性框架,用于输入温度数据预测火源热释放速率。基于火灾动力学模拟(FDS)软件模拟ISO 9705房间内不同参数的火灾场景,获取不同位置的温度数据,并建立火灾数据库。分别基于最小绝对收缩和选择(Lasso)、随机森林(RF)两种模型的递归特征消除(RFE)算法进行特征筛选,得到两个不同的低维特征子集,并设置对照组。基于不同的特征子集,分析比较了线性回归(LR)、K最近邻(KNN)和轻量级梯度提升机(LightGBM)3种典型模型对热释放速率的预测性能。结果表明:基于随机森林模型的递归特征消除算法筛选所得的特征子集训练的LightGBM模型预测效果最佳,预测结果的根均方误差(RMSE)和均绝对误差(MAE)分别为23.89 kW和15.49 kW,决定系数为0.991 6。该基于机器学习的综合性框架预测效果优异且实施成本较低,为预测火源热释放速率提供了有效途径。

基于物联网技术的超高层建筑消防安全监管系统

随着我国经济的飞速发展,高层建筑的数量增长迅速,伴随而来的火灾隐患也在急剧增多,然而高层建筑被动的消防管理工作已无法适应时代的需求。在国家的统筹规划下,消防管理工作正逐步迈向智慧时代。本文首先以某大厦为研究对象,基于物联网技术,分析超高层建筑可能存在的火灾隐患,同时结合高层大楼的特点,以满足安全性、稳定性、可持续性的设计原则为前提,融入移动互联网、大数据分析、视频智能分析等前瞻性技术,完成整套系统的开发设计。开发设计的某大厦消防安全监管管理系统能够实现数据采集、信息监管、火灾预警防控、智能巡检、视频联动控制、数据统计分析、安全评估、消防培训等功能。系统的应用能够帮助超高层建筑降低火灾风险,减少事故损失,实现消防安全管理模式向智能化、物联化方向的转变,极大提高消防安全管理效率。