基于多传感器的建筑火灾试验多参数同时监测系统
技术领域
本实用新型涉及火灾试验领域，更具体地说，是涉及一种基于多传感器的建筑火灾试验多参数同时监测系统。
背景技术
火灾作为难以预见的突发事件，严重威胁人类生命和财产安全。火灾试验真实展现火灾发展的规律和过程，是消防科学研究的基础。
建筑火灾试验的开展对火灾预防、消防设计、应急逃生、人员疏散具有积极意义，有助于提升建筑火灾的防治水平。建筑火灾试验是破坏性试验，此类试验成本较高，试验场地环境复杂。据此特殊性，开展试验时应监测尽可能多的参数，提高监测精度。而传统建筑火灾试验时采用单传感器，监测单一或有限的火灾特征参量，获得的火灾试验信息缺乏全面性和准确性。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于多传感器的建筑火灾试验多参数同时监测系统，可对火灾试验信息进行全面监测，高度还原火灾燃烧场景，并对相关参数进行连续、在线采集和分析，提高火灾试验效率，提升火灾试验价值，具有较高的实用价值。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。
本实用新型基于多传感器的建筑火灾试验多参数同时监测系统，由测量模块、信号传输模块、数据采集模块、实时显示模块四个模块构成；所述测量模块设置于燃烧室内，所述数据采集模块、实时显示模块均设置于监测室内，所述数据采集模块的信号输入端通过信号传输模块与测量模块进行有线或无线通信，所述数据采集模块的信号输出端通过信号传输线与实时显示模块的信号输入端连接；
所述测量模块包括温度传感器、热辐射通量传感器、气体传感器、压力传感器和风速传感器；所述数据采集模块包括采集卡和数据采集主机；
所述实时显示模块包括数据显示终端、热成像监控终端和图像监控终端，所述数据显示终端通过信号传输线与数据采集模块中数据采集主机的信号输出端连接，所述热成像监控终端通过信号传输线与设置于燃烧室内的热成像监控设备连接，所述图像监控终端通过信号传输线与设置于燃烧室内的视频监控设备连接。
所述温度传感器包括红外测温传感器、光纤测温传感器和热电偶，在燃烧室内的火源处和火源外分别设置温度传感器。
所述热辐射通量传感器包括热式热流计、辐射热流计和量热热流计，在燃烧室内的火源外设置热辐射通量传感器。
所述气体传感器包括一氧化碳、氧气、氮化物、硫化物传感器，在燃烧室内的火源处和火源外分别设置气体传感器。
所述压力传感器包括气压传感器和微位移传感器，在燃烧室内布置气压传感器，在燃烧室内建筑结构处布置微位移传感器。
所述风速传感器包括热线风速传感器和叶轮风速传感器，在燃烧室内布置风速传感器。
在燃烧室内设置有信号器，在监测室内设置有中继器。
与现有技术相比，本实用新型的技术方案所带来的有益效果是：
(1)本实用新型集合温度传感器、热辐射通量传感器、气体传感器、风速传感器和压力传感器，实现温度、烟气成分、热通量、风速、压力和结构微位移等火灾特征参量的全面监测，并对相关参数进行连续、在线采集和分析。
(2)本实用新型在有线通信模式基础上增加无线通信模式，简化了试验现场的布置难度，易于增减和更换测点，提升了试验数据的实效性和完整性。建筑火灾试验是破坏性试验，难以在固定实验室内开展，因此现场环境十分复杂，加之有线通信的接线繁多且杂乱，此种通信模式能有效避免环境复杂和布线困难的问题。
(3)本实用新型的实时显示模块的数据显示终端，热成像监控终端和图像监控终端，对建筑火灾试验的全部火灾特征参量进行显示，直观得到多个火灾特征参量的实时变化和图像数据，极大提高火灾试验效率和价值。
附图说明
图1是本实用新型的组成示意图；
图2是本实用新型的工作流程图。
附图标记：1-温度传感器，2-气体传感器，3-热辐射通量传感器，4-风速传感器，5-微位移传感器，6-气压传感器，7-热成像监控设备，8-视频监控设备，9-图像监控终端，10-数据显示终端，11-热成像监控终端。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1和图2所示，本实用新型基于多传感器的建筑火灾试验多参数同时监测系统，主要由测量模块、信号传输模块、数据采集模块、实时显示模块四个模块构成。所述测量模块设置于燃烧室内，所述数据采集模块、实时显示模块均设置于监测室内，所述数据采集模块的信号输入端通过信号传输模块与测量模块进行有线或无线通信，所述数据采集模块的信号输出端通过信号传输线与实时显示模块的信号输入端连接。测量模块将实时监测火灾试验场内多个参数的变化情况，包括温度、氧气浓度、烟气成分、热通量、风速、压力、结构位移等，经由信号传输模块将信号传送至数据采集模块，经过数据处理后，实时显示模块对此次火灾试验的全部火灾特征参量进行显示。
所述测量模块包括温度传感器1、热辐射通量传感器3、气体传感器2、压力传感器和风速传感器4。布置好测点后，测量模块通过蓝牙或无线宽带实现无线通信。其中，所述温度传感器1包括红外测温传感器、光纤测温传感器和热电偶等，在燃烧室内的火源处和火源外分别设置温度传感器1。所述热辐射通量传感器3包括热式热流计、辐射热流计和量热热流计等，在燃烧室内的火源外设置热辐射通量传感器3。所述气体传感器2包括一氧化碳、氧气、氮化物、硫化物等多种常见烟气成分传感器，在燃烧室内的火源处和火源外分别设置气体传感器2。所述压力传感器包括气压传感器6和微位移传感器5，在燃烧室内布置气压传感器6，在燃烧室内建筑结构处布置微位移传感器5。所述风速传感器4包括热线风速传感器和叶轮风速传感器，在燃烧室内布置风速传感器4。
所述信号传输模块由数个信号器构成，信号器包括信号发射器和信号接收器，信号器的信号发射器位于测量模块内的各个传感器内，信号器的信号接收器位于数据采集模块内。另外，为了保证数据传输，还可酌情增加中继器。
所述数据采集模块包括多通道高精度高速采集卡和数据采集主机，采集卡位于数据采集主机内。所述信号传输模块包括无线通信和有线通信两种模式与测量模块和数据采集模块进行通信。测量模块通过蓝牙或无线宽带实现各传感器信号无线通信，并利用中继器放大信号传输至信号接收器，信号接收器再通过RS-485或RJ45传输至高速采集卡实现有线通信，数据采集主机将采集的各传感器信号实时处理并传输至数据显示终端10。
所述实时显示模块包括数据显示终端10、热成像监控终端11和图像监控终端9，所述数据显示终端10通过信号传输线与数据采集模块中数据采集主机的信号输出端连接，所述热成像监控终端11通过信号传输线与设置于燃烧室内的热成像监控设备7连接，所述图像监控终端9通过信号传输线与设置于燃烧室内的视频监控设备8连接。其中，数据显示终端10可通过数值显示、柱状图、曲线图等实时显示火灾特征参量的实时数值、最大值、最小值、平均值和百分比等。
本实用新型基于多传感器的建筑火灾试验多参数同时监测系统的试验过程：
确定火灾试验场地后，完成本实用新型监测系统的搭建。根据建筑火灾试验的试验方案，按照要求布置试验平台，包括燃烧室和监测室，在燃烧室布设传感器。火源处设置温度传感器1测量火源温度，设置气体传感器2测量烟气成分和火源处气体浓度变化。火源外设置温度传感器1测量烟气温度，设置热辐射通量传感器3测量火源的热辐射通量，设置气体传感器2测量烟气成分和试验场地气体浓度变化。燃烧室内设置风速传感器4测量现场风速变化，设置气压传感器6测量现场气压变化，在燃烧室内建筑结构处设置微位移传感器5测量结构微位移变化。
燃烧室内外分别放置数个信号器以保证数据传输，依据试验场地规模可酌情在监测室内增加中继器，依据传感器所在位置，可酌情增加有线通信模式以保证数据传输。
调试、检查、校准各类传感器和数据采集主机，保证其正常工作且数据采集准确。
调整热成像监控设备7和视频监控设备8的镜头位置对准火源和试验场地，打开摄像机、摄像头、红外成像、数据采集主机等设备，使所有采集设备处于测量状态，视频监控设备8连接至图像监控终端9，数据采集主机连接至数据显示终端10，热成像监控设备7连接至热成像监控终端11。
进行预实验，检查各项传感器的工作状态和数据传输情况，检查各项终端的实时显示情况和数据准确性。
试验前，记录现场环境温度，点燃预设位置的火源，记录点火时间。试验过程中，通过数据采集主机记录关键时间节点的温度、热辐射通量、烟气成分、结构位移等数据。
综合火源处设置的温度传感器1和火源外设置的热辐射通量传感器3的实时数据、热成像监控终端11显示的高温图像和图像监控终端9显示的火焰图像，判定并记录火源燃烧情况。
综合火源处设置的温度传感器1和火源外设置的热辐射通量传感器3的实时数据、热成像监控终端11显示的高温图像和图像监控终端9显示的火焰图像，观察是否有复燃现象。
保存所有传感器的数据，依据当次试验数据和曲线图判断火灾试验情况，酌情调整和完善后续试验。最后回收所有传感器和设备，清理试验现场。
尽管上面结合附图对本实用新型的功能及工作过程进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
