一种复合火灾监测实验系统及实验方法

本发明涉及火灾监测实验装置，尤其涉及一种复合火灾监测实验系统及实验方法。

背景技术：

1、近年来，随着社会的发展和进步，对控制火灾的发生及发展提出了更高的要求。消防安全监督管理部门人员有限，消防安全监管缺乏有效的技术支持和社会手段协调，无法及时发现、消除和纠正重大火灾隐患，隐患风险和发生概率仍然很高。由于先进的消防检测系统投入率与普及率极低，陈旧老式的监管方法与控制系统无法跟上社会发展程度与数据庞大程度的进程，消防安全形势十分严峻，因此构建精准的、高效的监测系统是具有研究意义的。

2、火灾必然产生烟、雾、火焰等，同时也会造成周边环境温度升高，形成特有的燃烧声音和燃烧图像，火灾监测一般就是识别火灾燃烧中产生的烟雾、火焰、环境温度、气体形态等。在我国消防系统建设中，建筑消防监控模块之间相互独立，各模块之间缺乏信息共享和联系，消防监测呈现单一性，而传统的火灾监测实验系统也多为但干扰环境模拟，导致火灾监测效果差，经常出现误报的情况，因此，有必要研发一种多因素环境干扰、多传感器融合的智能火灾监测装置来解决以上技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种复合火灾监测实验系统及实验方法，本系统可对多种燃料的燃烧特征、可控的燃烧火焰和烟气及多种环境干扰因素等各项参数，模拟火灾多参数复合特性，通过实验建立火灾综合信息样本数据库，可结合机器学习、快速运算建立基于图像识别的多传感器融合火灾监测预警智能算法，为火灾智能识别奠定基础。

2、为了实现上述发明目的，本发明采用技术方案具体为：一种复合火灾监测实验系统，包括实验箱的箱体，所述箱体一侧为由耐高温的透明材料制成的可视面，所述箱体内部底壁设置有燃烧池，所述箱体一侧设置扬尘模块，报警模块设置于箱体外侧，所述箱体下侧设置有水雾发生模块，所述箱体远离可视面一侧设置光照干涉模块，所述箱体顶部设置探测模块，所述箱体内部设置有气体流速探测器，所述气体流速探测器位于探测模块的下方，所述箱体外部设置有监控摄像机，所述监控摄像机与可视面相对设置。

3、进一步地，所述箱体由不锈钢材料制成，可视面采用耐高温玻璃，实现干扰过程可视化，所述箱体一侧设置有门，所述门与燃烧池靠近设置，这样方便对燃烧池点火，所述燃烧池由不锈钢材料制成。

4、进一步地，所述扬尘模块包括与箱体连通且由透明亚克力材料制成的管道，所述管道内设置高温风机，高温风机可以调节风量，实现微颗粒物悬浮环境。

5、进一步地，所述水雾发生模块为整体箱式结构，其内部设置有水雾发生器，所述水雾发生器输出端连接有喷头，所述喷头设置于箱体内部，实现高浓度水雾化环境，水雾量可调节，可用以模拟高水雾火灾场景中水雾对火焰识别所产生的影响。

6、进一步地，所述光照干涉模块采用led漫反射光源，呈长条形，高透光率漫射板，可调强度光源安装在模拟试验箱外部，通过旋钮调节光照强度，可用于模拟各种外界光源对火焰识别所产生的影响。

7、进一步地，所述扬尘模块、水雾发生模块及光照干涉模块的控制端均与计算机控制端相连，可通过计算机端控制各模块的启闭。

8、进一步地，所述探测模块包括烟雾探测器、温度探测器和湿度探测器，所述烟雾探测器、温度探测器和湿度探测器均设置于箱体内部顶壁，所述探测模块的输出端、气体流速探测器输出端、监控摄像机的输出端、计算机是控制端和报警模块输入端共同形成一条控制电路，各模块将探测信息传输给计算机，计算机综合数据分析，通过逻辑判断，准确分析出火情，然后联动报警模块发出警报。

9、为了更好的实现上述发明目的，本发明还提供一种复合火灾监测实验系统的实验方法，该实验依次包括测试准确率实验和准确率改进实验两个过程；

10、所述测试准确率实验包括以下步骤：

11、步骤一：组装实验装置；

12、步骤二：分别开展n/2组仅火焰实验和n/2组仅干扰因素实验，通过n组实验内“图像-烟-温”复合火灾监测实验装置输出正确的信号以测试装置的报警准确率；

13、①仅火焰实验：将燃料放入燃烧池，用点火器点燃燃烧池后关闭箱门，开始产生火焰和烟气，感烟和感温模块的动作和不动作工况与火焰图像采集探测的智能化运算输出结果的有火情发生和无火情发生工况交叉分为4个工况，记录实验结果模块动作-有火情发生次数为n1，模块动作-无火情发生次数为n2，模块不动作-有火情发生次数为n3，模块不动作-无火情发生次数为n4；

14、②仅干扰因素实验：开启扬尘模块、水雾发生模块和光照干涉模块等装置以产生耦合干扰场，后开始进行实验。感烟和感温模块的动作和不动作工况与火焰图像采集探测的智能化运算输出结果的有火情发生和无火情发生工况交叉分为4个工况，记录实验结果模块动作-有火情发生次数为n5，模块动作-无火情发生次数为n6，模块不动作-有火情发生次数为n7，模块不动作-无火情发生次数为n8；

15、步骤三：根据计算机智能化运算输出的正确结果次数，可根据以下公式计算该复合火灾监测实验装置的报警准确率；

16、

17、其中，n1-仅火焰实验模块动作-有火情发生次数为n1，n3-仅火焰实验模块不动作-有火情发生次数，n6-仅干扰因素实验模块动作-无火情发生次数，n8-仅干扰因素实验模块不动作-无火情发生次数；

18、步骤四：重复实验步骤一～步骤三，可得报警准确率a1，a2，……，an。通过求取各组实验的平均值可得复合火灾监测实验装置的平均报警准确率。

19、

20、其中，an-第n次n组实验的报警准确率，n-n组实验的实验次数，次实验的平均报警准确率；

21、进一步地，所述准确率改进实验包括以下步骤：

22、步骤一：开展上述测试准确率实验，得到平均报警准确率

23、步骤二：改进复合火灾监测实验系统的探测模块参数、火焰图像采集模式等特征并记录特征；

24、步骤三：再次开展如上述测试准确率实验，得到平均报警准确率

25、步骤四：若结果显示则实验装置改进失败，放弃实验数据并恢复实验装置原本状态继续重复步骤一至步骤三进行准确率改进实验，直至实验装置改进成功记录该次数据为若结果显示则实验装置改进成功，在已改进的基础上继续改进实验装置的各项特征参数并重复步骤一至步骤三，可得数据最终该复合火灾监测实验装置采用数据所对应的特征参数以保证装置保持高报警准确率。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

27、1、本实验装置可进行多因素干扰环境下、多传感器融合的智能火灾监测预警研究，传统的实验系统多为单干扰环境模拟，本系统可对多种燃料的燃烧特征、可控的燃烧火焰和烟气及多种环境干扰因素等各项参数，模拟火灾多参数复合特性，通过实验建立火灾综合信息样本数据库，这种“图像-烟-温”复合火灾监测实验装置报警准确，大大降低误触的概率。

28、2、本发明可实现智能运算及预警，火焰图像上传可视化软件平台的计算机，综合数据分析，基于干扰因素的叠加耦合，准确分析出真实火情，准确区分干扰因素，触发有效险情报警，将各种环境因素及监测数据耦合，通过智能化运算，防止误报情况的发生。

29、3、本发明提供一种复合火灾监测实验系统的实验方法，该方法，依次包括测试准确率实验和准确率改进实验两个过程，测试准确率实验通过各种工况模拟、测试及运算，获得平均报警准确率，通过准确率改进实验，最终可以保证系统保持高报警准确率。