基于特征增强及多层次融合的火灾火焰检测

为提升火灾火焰识别检测方法性能,将传统图像处理与神经网络结合,提出1种基于特征增强及多层次融合的轻量级火灾火焰检测模型。模型利用多种色彩空间转换算法增强火焰特征信息,并设计双阶段多层次特征提取融合结构,配合空间注意力机制对火焰信息由粗到精进行提取;同时,针对火灾火焰特点,引入由浅到深逐步融合的自适应多尺度融合结构,提升对不同阶段火灾目标的检测精度。研究结果表明:本文模型可有效提升火灾火焰的检测效果,且具有更高的稳定性和鲁棒性,可准确高效地实现火灾火焰检测。研究结果可为现有火灾检测设备提供更准确的识别结果,从而更好地预防火灾事故发生。

飞机客舱饰面型防火涂料的防火阻燃性能研究

为研究飞机客舱饰面型无机复合膨胀型阻燃体系,首先提出并制备了三种不同配比的防火涂料,接着对涂料的干燥时间、涂层厚度及涂层黏度进行了测试分析,然后对其进行了模拟大板实验,得出并分析了三种试样的升温速率曲线,分析了燃烧后的炭层,最后通过热重分析(TG)、差热分析(DTA)两种热分析手段对三种试样进行了热特性分析,得出试样2的防火阻燃效果最佳。结果表明:季戊四醇、聚磷酸铵、三聚氰胺三者协同作用,在火场中不仅可产生难燃气体,起到气相阻燃作用,同时可分解产生无机物,从而在可燃物表面形成一层致密的氧化物薄膜,使新型涂料具有良好的防火阻燃效果;当苯丙乳液、硅溶胶、聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、氯化石蜡、二氧化钛的质量配比为380∶95∶336∶183∶56∶46∶69时,涂料的防火阻燃性能最佳。

高高原受限空间内小尺度油池火燃烧特性试验研究

为研究我国高高原地区的受限空间内液体燃料小尺度油池火燃烧特性,在高高原康定机场自主搭建受限空间内油池火的试验平台。共选取3类典型液体燃料(航空煤油、航空汽油、正庚烷)进行燃烧试验,测量火焰高度、火焰温度和烟气成分等变化规律,研究了高高原受限空间内小尺度油池火行为。研究发现:在高高原地区,正庚烷稳定燃烧阶段的平均火焰高度可以通过模型L/D=k+0.254Q^(2/5)/D表示,其中,火焰高度与压力之间的关系式为L/D~p^(-2/9)。3种燃料的火焰最高温度均超过600℃,而羽流轴线温升与火焰高度呈现-5/3的指数关系。产烟速率则表现出对环境压力的依赖性,其关系可表示为:v~p^(-1/3)。

原位生长的CNTs@MoS_(2)杂化物增强水性膨胀型防火涂料的耐火和隔热性能

目的设计并研制一种耐火和隔热性能突出的水性膨胀型防火涂料。方法以碳纳米管(CNTs)、四水合钼酸铵、十六烷基溴化铵(CTAB)、硫脲为原料,通过简单的一步水热法原位生长出一种新型的CNTs@MoS_(2)杂化物,并采用FT-IR、XRD、拉曼光谱、SEM等手段对复合杂化物进行表征。再将CNTs@MoS_(2)杂化物作为增效剂分散在水性膨胀型防火涂料(CNTs@MoS_(2)/WES)中,通过大板实验和涂层、炭焦层表面分析评价了涂层的耐火和隔热性能。结果与WES(膨胀倍率为3.90)、CNTs/WES涂层(膨胀倍率为6.04)、MoS_(2)/WES涂层(膨胀倍率为4.59)相比,CNTs@MoS_(2)/WES涂层具有最高的膨胀倍率(8.88)。CNTs@MoS_(2)/WES涂层所涂覆的钢板在燃烧40min后背面温度最低(133.3℃),这充分表明该涂层具有优异的隔热性能。结论制备的CNTs@MoS_(2)杂化物表现出稳定的网络交织结构,有效提高了它在涂料中的分散性能。此外,CNTs@MoS_(2)/WES涂层优异的耐火和隔热性能主要归因于:1)CNTs@MoS_(2)/WES涂层及其炭焦层具有更致密和完整的表面,阻隔了热量的传递;2)CNTs的添加增强了炭焦层的致密性,抑制了膨胀过程中产生的气体泄漏,提升了涂层膨胀倍率;3)MoS_(2)提高了膨胀层强度且促进了炭焦层的形成,减少了裂纹和孔隙的产生。

次高压天然气管道喷射火形态及热辐射试验研究

若天然气管道泄漏,与外部火源接触可能导致形成喷射火,对附近的工作人员和设备带来巨大风险。因此,深入研究天然气管道中喷射火焰的燃烧行为显得尤为关键。选取尺寸分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mm的6种孔径,压力分别为0.5、0.8、1.0、1.2、1.5 MPa,进行不同工况下的天然气管道喷射火试验。结果表明:当天然气燃烧达到稳定时,随着喷射压力和喷嘴口径的增大,火焰高度和热辐射逐渐升高;在孔径为3.0 mm时,火焰最长达到4.32 m,泄漏孔水平位置1.0 m处热辐射最大达到552 W/m^(2);当孔径在1.5 mm、压力为1.2 MPa时,火焰开始出现抬升现象,随着压力和孔径的增大,抬升现象更加明显。当泄漏孔径在3.0 mm、压力为1.5 MPa时,最大抬升到0.4 m。试验结果为处置天然气管道泄漏喷射火提供了数据依据。

高效磷氮硅防火涂层的制备与性能研究

为提高木材防火性能,采用六氯环三磷腈(HCCP)和三(2-羟乙基)异氰尿酸酯(THEIC)合成了新型磷腈枝化物(HT),HT与异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷(IPTS)制备了木材防火涂层。研究了涂层的透明性、热稳定性、硬度和防火性能。结果表明:涂层高度透明,铅笔硬度达3H,极限氧指数提高30%,垂直燃烧UL-94测试达V-0等级。锥形量热结果表明,与纯木材相比,涂层处理后的木材的最大热释放速率和总热释放量分别降低了25.5%和53.2%,同时涂层可以使生成的炭层更加致密、完整,可有效阻隔热量与可燃气体,使木材的防火性能得到提高。

基于图像处理的复杂场景火焰识别与火灾判定方法

为了提高复杂场景及不同火灾场景火焰识别的准确性,提出一种基于图像处理的复杂场景火焰识别与火灾判定方法。结合应用高斯低通滤波、基于HSI的分块同态滤波增强与基于Lab的K-means彩色图像分割算法实现火焰识别,并通过计算评估火焰的面积变化率和质心分散来判定是否发生火灾。结果表明,高斯低通滤波避免了“振铃”现象的产生,且峰值信噪比(PSNR)较巴特沃兹和理想低通滤波方法更高;基于HSI的分块同态滤波增强算法抑制了背景光亮度的影响,并与对比度受限的自适应直方图均衡化(CLAHE)和色彩恢复的多尺度视网膜(MSRCR)算法比较,达到了更高的对比度;基于Lab的K-means分割算法降低了光线及设备对分割结果的影响,与Otsu和区域生长方法相比,能够更准确提取不同场景火灾图像的火焰。通过对30张不同场景的火灾图像进行火焰识别测试,其平均识别准确率达96.66%,处理1张图像用时0.96 s。最后,以某餐厅和室内蔓延火灾火焰及蜡烛稳定燃烧火焰为例,判定当火焰面积变化率不低于0.22且质心分散不低于17.02时发生火灾,应及时触发火灾报警器,降低火灾事故的损失。

纤维素基水凝胶抑制磷酸铁锂电池火灾性能研究

近年来,锂离子电池火灾事故频发,且火灾事故的后果也极为严重,开发锂离子电池高效灭火剂成为研究的热点之一。本文采用高分子材料、交联剂与阻燃剂合成了一种纤维素基阻燃水凝胶,并与水按比例复配成水凝胶灭火剂,搭建锂离子电池灭火试验平台进行了灭火试验。灭火试验表明,与纯细水雾相比,该种水凝胶灭火剂能够更快速地降低电池表面的温度并有效扑灭明火,高温时,能够覆盖于电池表面,起到持续降温的作用,有效降低了第二温度峰的高度。且加入阻燃剂后能够进一步提高降温速率,对磷酸铁锂电池具有良好的灭火效果,可用于锂离子电池应急消防灭火工作中。

Method of Fire Image Identification Based on Optimization Theory

In view of some distinctive characteristics of the early-stage flame image, a corresponding method of characteristic extraction is presented. Also introduced is the application of the improved BP algorithm based on the optimization theory to identifying fire image characteristics. First the optimization of BP neural network adopting Levenberg-Marquardt algorithm with the property of quadratic convergence is discussed, and then a new system of fire image identification is devised. Plenty of experiments and field tests have proved that this system can detect the early-stage fire flame quickly and reliably.

典型硅化合物阻燃硬质聚氨酯泡沫的火灾安全性能

将正硅酸乙酯(TEOS)作为阻燃剂,以提高硬质聚氨酯泡沫(RPUF)的火灾安全性能。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对其进行表征,根据锥形量热仪测试(CCT)、微型量热仪(MCC)、热重分析(TG)、热重-红外联用(TG-IR)和极限氧指数(LOI)测试RPUF复合材料火灾安全性能。CCT结果表明,RPUF/TEOS复合材料的热释放速率峰值(PHRR)降低。RPUF/TEOS1.0的点燃时间与纯RPUF相比延长了7倍,复合材料的CO和CO_(2)的峰值释放速率均降低。RPUF/TEOS2.0烟释放速率峰值(PSPR)降低了35%。RPUF/TEOS1.0的火灾性能指数(FPI)是纯RPUF的7.42倍,而火灾蔓延指数(FGI)是纯RPUF的0.24倍。RPUF/TEOS复合材料的极限氧指数(LOI)值均高于纯RPUF。TEOS的加入使RPUF/TEOS复合材料的炭层更加稳定与致密,抑制了热和氧的传递。因此,TEOS的引入提高了RPUF复合材料的火灾安全性能。

基于CNN的化工园区火灾火焰图像识别研究

为及时发现化工园区火灾事故,降低事故损失,利用卷积神经网络(CNN)建立化工园区火灾实时检测系统。基于CNN-YOLOv5算法训练化工园区火灾数据集和普通火灾数据集,分析对比2个数据集的损失值、召回率、精度和类别平均精度。其中,化工园区火灾数据集的损失值和召回率略低,但精度和类别平均精度高于普通火灾数据集,证明通过CNN检测化工园区火灾的可行性。结果表明:基于火灾检测结果,借助PyQt5程序框架设计化工园区火焰图像识别软件系统,可实现对化工园区火灾火焰图像和视频的识别应用,扩大该方法适用范围。基于CNN的YOLOv5目标检测算法可以实时检测化工园区火灾,其检测方法具有便携性、检测结果具有可靠性,可提高化工园区的安全管理水平。

横向风作用下变压器油池火燃烧速率与火焰倾角关系研究

油浸式变压器多布置在室外环境,环境风是影响开放空间变压器火灾发展的关键因素。本文开展了不同风速下变压器油池火试验,分析了池火燃烧速率和火焰倾角等参数的变化规律,结果表明:环境风流的作用下,池火稳定燃烧速率呈现非单调演化规律,稳定燃烧速率随着风速的增加,呈现上升、下降、上升的趋势。由于浮力与油池直径呈正相关,火焰倾角与油池直径成反比;随风速增加,火焰倾角呈现快速增加,然后缓慢增加的趋势。对比了4种火焰倾角模型,得到了适用性最佳的变压器油火焰倾角模型。研究结果可为变压器火灾控制提供理论支撑。

面向消防需求的火焰快速检测方法

消防系统中的火焰检测设备在执行检测任务时存在精度低、实时性差等问题,会导致误报率较高,发现不及时,从而错过施救的最佳时机。为了解决上述问题,以YOLOv7-tiny算法为基础,对ELAN-tiny结构进行改进,设计ELAN-TP结构,该结构大量减少了原结构的冗余计算。为提高主干网络的特征提取能力,在主干网络的末端引入ConvNeXt结构。使用SimAM注意力机制对颈部网络结构进行改进,增加模型对目标的定位精度以及对不同尺寸特征的融合能力。结果表明:改进模型的火焰检测精度mAP@50达到了57.7%,相较于原模型提升了4.8%,FPS(检测帧率)达到了97,提升了13。将改进后的模型在边缘计算设备Jet⁃son Nano上部署,FPS在20上下波动,满足了实时性的需求,能够较好地在各种场景下执行火焰检测任务,具有较高的实用价值。

喷射速率及障碍物对多侧受限火焰特征影响试验研究

为研究多侧边界限制下的水平喷射火焰形态,通过燃气喷射燃烧试验,设定喷射速率为1.04~6.25 m/s,喷射孔与障碍物的间距为0.05、0.10、0.15、0.20 m,研究不同工况下的火焰扩散行为,并基于图像处理技术得到火焰高度,分析喷射速率和孔-板间距对受限水平喷射火特征的影响。结果表明:随喷射速率增加、孔-板间距增加,火焰高度减小;喷射速率较小且孔-板间距较大时,火焰扩散主要受浮力控制,火焰未填充整个受限空间横向区域。喷射速率较大且孔-板间距较小时,火焰撞击壁面沿撞击点上下扩散,火焰延伸高度较大。采用耦合喷射速率、孔-板间距与火源功率的无量纲参数建立无量纲火焰高度预测表达式,使其适用于三侧受限水平喷射火高度计算。

阻燃剂对水性钢结构防火涂料性能的影响

[目的]为实现碳达峰、碳中和目标,水性涂料的需求日益增加。应用于石化领域的防火涂料更有耐特种火的性能要求。[方法]研制了一种基于乙酸乙烯酯乳液的水性膨胀型钢结构防火涂料,通过热重分析,以及阻燃性、烟密度和耐特种火性能测试,考察了分别以二苯基磷酸乙酯、苯基磷酰氨酸二苯基酯和(4-乙酰基苯基)-磷酸二乙酯作为阻燃剂对其性能的影响。[结果]综合残炭量、热分解温度、氧指数、UL94标准水平/垂直测试结果、烟密度、钢结构升温曲线等指标,采用苯基磷酰氨酸二苯基酯的水性钢结构防火涂料具有最长的点燃时间、最低的燃烧速率、最小的烟密度和最低的最终升温,综合性能最佳。[结论]该涂料满足GB 14907-2018《钢结构防火涂料》标准对室内防火涂料的全部性能要求,配套水性聚氨酯面漆后也可通过全部室外防火涂料测试,可望用于石化领域。

低浓度煤层气输送阻火器设计参数优化分析

为保障低浓度煤层气的输送安全,实现“煤与瓦斯共采共用”,对适用于低浓度煤层气输送安全保障系统的阻火器结构参数进行优化研究,并进行测试实验。结果表明:低浓度煤层气输送管路上的阻火器应优选具有足够强度的金属板波纹型阻火芯,以抵抗强烈的爆炸冲击波;为了使火焰在传播过程中被加速冷却后熄灭,并减小阻力,将阻火器设计加工成“中间粗、两头细”的结构,中间阻火芯的直径应足够大;优化设计的DN500干式阻火器中,波纹板数量为2、间距为30 mm,波纹带厚度为0.25 mm,阻火芯外壳直径为1500 mm,当煤层气流速为15 m/s时,阻力为670 Pa;当火焰传播速度低于775 m/s时,该阻火器可以成功阻火。

矿用聚合物材料阻燃改性研究进展

聚合物材料已经被广泛应用于矿山采矿的生产中。如何解决由于聚合物的不阻燃,导致矿山生产带来安全隐患的问题,是目前矿用聚合物材料的研究重点。本文根据近年来矿山安全生产中聚合物材料的应用情况,简单介绍了阻燃机理及常用的表征测试方法,详细综述了相关聚合物材料阻燃改性方面国内外的研究进展,并提出了阻燃改性应用中存在的问题,最后展望了未来的发展方向。

环境风下大型储罐火灾火焰特征与热物理性质研究

为研究燃油储罐火灾过程中的火焰特性与火灾发展过程,基于相似准则设计小尺度实验,通过数值模拟进行全尺度实验验证,指出风速状态对储罐火灾的火焰特征、特性的影响。研究结果表明:处于软风、轻风状态时,甲醇汽油的燃烧会更快进入稳定燃烧阶段,维持稳定阶段的时间更久。火焰高度与火焰倾角的变化随着风速的增加逐渐减小并逐渐趋于平缓、火焰最高温度逐渐减小,但对火焰轴线的温度分布影响不明显;在无风状态时,风速的增加对达到热释放速率最大值的时间影响不大,但对热释放速率最大值影响较为显著;在软风、轻风状态时,风速对达到热释放速率最大值的时间影响较大。通过全尺度数值模拟实验验证得到相似实验与数值模拟实验之间的相对误差基本分布在15%以下,具有一定可靠性。研究结果可为燃油储罐火灾的安全性及其小尺度相似实验提供设计参考。

木结构古建筑防火改造技术研究

针对木结构古建筑的消防安全问题,提出了增设消防池、设计火警设施、使用木材阻燃技术、设计自主灭火程序、合理配备灭火设施等改造技术方法,解决了古建筑火灾隐患,实现了木质古建筑的消防安全。结果表明,基于方案三的材料配比,木质建筑的阻燃时间大于20min;进行真空加压阻燃技术处理的木质板材,其阻燃性能够达到规范要求;多种火灾改造技术不仅可以保证木质建筑安全,研究结果可应用于各类木结构古建筑,有效增强木质建筑防火效果。