CN102998237A - 建筑材料阴燃烟密度与毒性集成检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑材料阴燃烟密度与毒性集成检测系统及方法，所述系统包括烟气产生集成装置、烟密度测量装置、烟毒性测试装置、嵌入式智能通信模块和上位机；所述烟气产生集成装置，用于采用统一的阴燃方式进行产烟，并将部分烟气送入烟毒性测试装置；烟密度测量装置，采用热辐射形式给式样间歇加热产烟，利用光源发生器发射出光，通过光路系统将光经过具有一定密度的烟气，经过信号采集系统采集并对比经过具密度烟气前后的光强，得出各个时刻烟密度；烟毒性测试装置，通过烟气采样系统将烟气抽取送入傅里叶红外光谱分析仪进行毒性测试；嵌入式智能通信模块，将毒性测试结果通过有线/无线接口发送至上位机；上位机，对测试结果进行处理，并显示与存储。

Description

建筑材料阴燃烟密度与毒性集成检测系统及方法

技术领域

本发明涉及建筑材料燃烧性能检测领域，尤其涉及一种建筑材料阴燃烟密度与毒性集成检测系统及方法。

背景技术

从建筑物发生火灾事故分析报告和有关火灾伤亡研究情况来看，火灾事故致命的罪魁祸首往往不是火，而是烟气，早在火势大幅蔓延前，很多人就已因为吸入过量有毒烟气而昏迷，葬身火场。因此，对于建筑材料在燃烧分解过程中的烟雾密度与烟毒分析和测试尤为重要。本项目面向建材测试计量行业发展的需求，应用传感检测、信号处理和计算机网络等多个学科的先进技术，研究用于建筑材料燃烧烟雾浓度检测与烟毒分析的集成试验装置，开发具有自主知识产权的新型自动化智能仪器仪表，符合国家重点鼓励的产业发展政策。

专利号为“201120069273.3”发明了一种隔热板，用于烟密度试验箱和其电器控制柜之间隔热，使得控制系统元器件不会因为高温受到损害，保证了建材烟密度测试仪的正常使用。

专利号为“200810049452.3”发明了一种检测方法——评价卷烟烟气毒性的小鼠体内微核分析方法，该方法通过小鼠灌胃染毒、细胞培养、固定、染色后，采用抗体荧光标记法直接测定微核率。

专利号为“201010158214.3”发明了提供一种材料燃烧产烟毒性实验装置，该发明可以精确模拟各种材料在燃烧中产生的有毒烟雾环境，自动控制并记录全部过程试验数据。

专利号为“201120069283.7”公开了一种建材烟密度试验控制系统，包括燃烧火焰控制系统和光通量数据采集系统。

目前，建筑材料燃烧烟密度测量与烟毒性测试均为相互独立的模块，而且标准也多而杂，不同厂家所生产的仪器互换性较差，不利于该行业的高精度高自动化标准化的发展。

发明内容

为解决上述中存在的问题与缺陷，本发明提供了一种建筑材料阴燃烟密度与毒性集成检测系统及方法，该检测系统及方法将建材燃烧烟密度测量与烟毒性测试方法集成，形成一种新的测试方法。该方法使得一台仪器两个用途，降低了生产成本，提高了检测的自动化程度，同时引入有线和无线集成混合接口技术，使得该仪器通用性更强，标准化程度更高。所述技术方案如下：

建筑材料阴燃烟密度与毒性集成检测系统，包括：

烟气产生集成装置、烟密度测量装置、烟毒性测试装置、嵌入式智能通信模块和上位机；所述

烟气产生集成装置，用于采用统一的阴燃方式进行产烟，并将部分烟气送入烟毒性测试装置；

烟密度测量装置，采用热辐射形式给式样间歇加热产烟，利用光源发生器发射出光，经过光路系统将光经过具有一定密度的烟气，经过信号采集系统采集并对比经过具密度烟气前后的光强，得出各个时刻烟密度；

烟毒性测试装置；通过烟气采样系统将烟气抽取送入傅里叶红外光谱分析仪进行毒性测试；

嵌入式智能通信模块，将毒性测试结果通过有线/无线接口发送至上位机；

上位机，对测试结果进行处理，并显示与存储。

建筑材料阴燃烟密度与毒性集成检测方法，包括：

采用统一的阴燃方式进行产烟，并将部分烟气送入烟毒性测试装置；

采用热辐射形式给式样间歇加热产烟，利用利用光源发生器发射出光，通过光路系统将光经过具有一定密度的烟气，经过信号采集系统采集并对比经过具密度烟气前后的光强，得出各个时刻烟密度；

通过烟气采样系统将烟气抽取送入傅里叶红外光谱分析仪进行毒性测试；

将毒性测试结果通过有线/无线接口发送至上位机；

对测试结果进行处理，并显示与存储。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

采用物理定量分析方法，即傅里叶红外分析方法，直接测出烟气中气体成分及其含量，可以实现烟气多组分实时检测，其测量精度高速度快，同时根据不同等级的红外分析仪可形成一个系列，提高测试的灵活性。

附图说明

图1是建筑材料阴燃烟密度与毒性集成检测系统整体测试结构图；

图2是建筑材料阴燃烟密度与毒性集成检测系统烟气产生集成装置结构示意图；

图3是建筑材料阴燃烟密度与毒性集成检测系统烟密度测量装置结构示意图；

图4是建筑材料阴燃烟密度与毒性集成检测系统烟毒性测试装置结构示意图；

图5是建筑材料阴燃烟密度与毒性集成检测系统烟毒性测试装置中烟气采样系统结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述：

本实施例提供了一种建筑材料阴燃烟密度与毒性集成检测系统，包括：烟气产生集成装置、烟密度测量装置、烟毒性测试装置、嵌入式智能通信模块和上位机；所述

烟气产生集成装置，用于采用统一的阴燃方式进行产烟，并将部分烟气送入烟毒性测试装置；

烟密度测量装置，采用热辐射形式给式样间歇加热产烟，利用光源发生器发射出光，经过光路系统将光经过具有一定密度的烟气，经过信号采集系统采集并对比经过具密度烟气前后的光强，得出各个时刻烟密度；

烟毒性测试装置；通过烟气采样系统将烟气抽取送入傅里叶红外光谱分析仪进行毒性测试；

嵌入式智能通信模块，将毒性测试结果通过有线/无线接口发送至上位机；

上位机，对测试结果进行处理，并显示与存储。

如图1所示，上述烟气产生集成装置101产出的一小部分通过烟气采样系统送入烟毒性测试装置104，绝大部分留在烟密度测量装置内102，烟密度测量装置采用基于消光原理的测量系统，通过合理的布置安装光电测量设备及校准系统，单一的发射光源发射出的光，利用光电池测出发射出的光经过具有一定密度的烟气后的光强度，对比前后光强便可得出各个时刻的烟密度；烟气采样系统103利用抽风泵抽取一小部分烟气，通过流量计、温度计测出烟气的流速和温度，通过过滤系统对进来的烟气颗粒进行过滤，测流速、温度及颗粒过滤过程都带有反馈过程，如果其中的一个指标不符合后端毒性检测结构的初始条件要求，则烟气将被排出，同时反馈信息回来进行调节，达到反馈控制的功能。烟密度与毒性的测试结果通过嵌入式智能通信模块105中有线\无线混合接口与上位机106进行通信，将其结果发往上位机，对其进行存储与显示等。

如图2所示，为建筑材料阴燃烟密度与毒性集成检测系统烟气产生集成装置结构，烟气发生器采用一种用于材料产烟毒性分析的等速扫描加热装置，该装置通过结合采用等速载气流和稳定供热的环形炉，对条形试样进行移动扫描加热，从而实现材料的稳定热分解和燃烧，获得组成物浓度稳定的烟气流，实验试样201为圆柱形长条，放于圆柱形石英管202内部，通过温控系统204设置辐射炉203的工作温度，同时由炉移位系统205设定辐射炉往返速度及距离使其来回移动扫描加热。辐射炉往返运动给试样加热，进而产生烟气，最后通过流量供给系统将所产生的烟气输入烟密度与烟毒性集成测试装置。

如图3所示，建筑材料阴燃烟密度与毒性集成检测系统烟密度测量装置结构，包括烟气发生器301、光路系统、自动校正系统302、尾气处理系统304、嵌入式智能控制系统303和嵌入式智能处理器305；由烟气发生器产生烟气，烟气送入光路系统，光路采用的是基于消光原理测出前后光强比，由此推算出烟气浓度，再进一步由多级放大电路、A/D转换电路、低通整流滤波电路进行处理，同时通过网络化智能集成接口将测量结果发送到上位机进行存储于显示，自动校正系统主要用于实验前对光路测量系统进行校正，符合要求方向可进行试验。嵌入式智能控制系统主要对烟箱内部环境进行检测与控制，控制变量有温度等。尾气处理系统用于实验结束时处理并排除烟气；嵌入式智能处理器主要用于数据处理与通信，可采用有线/无线混合接口实现双向通信。

如图4所示，建筑材料阴燃烟密度与毒性集成检测系统烟毒性测试装置结构，包括烟气采样系统401、嵌入式控制系统402、傅里叶红外光谱分析仪403和嵌入式智能处理器404，烟气采样系统主要负责提取烟气进行毒性测试，该部分采取的烟气参数要符合后端红外分析仪的要求，其中包括烟气流量、温度、烟气颗粒含量等重要参数。嵌入式控制系统主要用于辅助采样系统，通过反馈控制来实现烟气参数符合要求。傅里叶红外光谱分析仪403利用物理分析方法，主要用于烟气成分及其含量的百分比测试，烟气通过嵌入式控制系统将符合要求的部分通入到傅里叶红外光谱分析仪进行测量，否则通过尾气处理系统将其过滤排除，测量结果发送到嵌入式智能处理器404，该嵌入式智能处理器结合算法将烟气成分及其含量转换成某个值，即可得出其毒性大小。嵌入式智能处理器与Zigbee无线技术相结合，实现同时与上位机有线/无线混合接口进行双向通信。

如图5所示，是建筑材料阴燃烟密度与毒性集成检测系统烟毒性测试装置中烟气采样系统结构，包括抽风系统501、烟尘颗粒过滤系统502、温控系统503、流量控制系统504和通信模块506；抽风系统通过抽风机将烟箱中的部分烟气抽入采样管道，最后送入红外分析仪测试，抽风机的风速设定必须依赖于后端毒性测试装置的要求，确保送入的烟气符合标准。烟尘颗粒过滤系统通过设计过滤网来实现除尘功能，主要是过滤网所选材料、网口密度大小、防止角度、多层过滤网混合使用的方式来实现过滤除尘的功能。该模块必须保证进入分析仪的烟气颗粒含量要达标，同时，颗粒过滤系统可以通过调节而得到不同精度的过滤效果，实现与不同精度的红外光谱分析仪配对。温控系统采用反馈控制来控制一个冷却系统，采用管道缠绕的方式置于烟气通道之外，通过调整水流速度大达到控制温度的效果，当烟气温度符合要求才会将其送入红外分析仪，否则就会进行冷却降温。流量控制系统也采用反馈控制来控制抽风机的转速，使得进入分析仪的烟气流速符合一起要求。

本实施例还提供了一种建筑材料阴燃烟密度与毒性集成检测方法，该方法包括：

采用统一的阴燃方式进行产烟，并将部分烟气送入烟毒性测试装置；

采用热辐射形式给式样间歇加热产烟，利用利用光源发生器发射出光，通过光路系统将光经过具有一定密度的烟气，经过信号采集系统采集并对比经过具密度烟气前后的光强，得出各个时刻烟密度；

通过烟气采样系统将烟气抽取送入傅里叶红外光谱分析仪进行毒性测试；

将毒性测试结果通过有线/无线接口发送至上位机；

对测试结果进行处理，并显示与存储。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.建筑材料阴燃烟密度与毒性集成检测系统，其特征在于，所述系统包括烟气产生集成装置、烟密度测量装置、烟毒性测试装置、嵌入式智能通信模块和上位机；所述

烟气产生集成装置，用于采用统一的阴燃方式进行产烟，并将部分烟气送入烟毒性测试装置；

烟密度测量装置，采用热辐射形式给式样间歇加热产烟，利用光源发生器发射出光，经过光路系统将光经过具有一定密度的烟气，经过信号采集系统采集并对比经过具密度烟气前后的光强，得出各个时刻烟密度；

烟毒性测试装置；通过烟气采样系统将烟气抽取送入傅里叶红外光谱分析仪进行毒性测试；

嵌入式智能通信模块，将毒性测试结果通过有线/无线接口发送至上位机；

上位机，对测试结果进行处理，并显示与存储。

2.根据权利要求1所述的建筑材料阴燃烟密度与毒性集成检测系统，其特征在于，所述

烟气产生集成装置包括实验试样、石英管、辐射炉、温控系统、炉移位系统；

烟密度测量装置包括烟气发生器、光路系统、自动校正系统、尾气处理系统、嵌入式智能控制系统和嵌入式智能处理器；

烟毒性测试装置包括烟气采样系统、嵌入式控制系统、傅里叶红外光谱分析仪和嵌入式智能处理器。

3.根据权利要求1所述的建筑材料阴燃烟密度与毒性集成检测系统，其特征在于，所述烟气发生器采用等速扫描加热装置，该装置用于材料产烟毒性分析，并通过环形炉对条形试样进行移动扫描加热，实现材料的稳定热分解和燃烧，获得组成物浓度稳定的烟气流。

4.根据权利要求1所述的建筑材料阴燃烟密度与毒性集成检测系统，其特征在于，所述烟毒性测试装置还包括抽风系统、烟尘颗粒过滤系统、温控系统、流量控制系统和通信模块。

5.建筑材料阴燃烟密度与毒性集成检测方法，其特征在于，所述方法包括：

采用统一的阴燃方式进行产烟，并将部分烟气送入烟毒性测试装置；

采用热辐射形式给式样间歇加热产烟，利用利用光源发生器发射出光，通过光路系统将光经过具有一定密度的烟气，经过信号采集系统采集并对比经过具密度烟气前后的光强，得出各个时刻烟密度；

通过烟气采样系统将烟气抽取送入傅里叶红外光谱分析仪进行毒性测试；

将毒性测试结果通过有线/无线接口发送至上位机；

对测试结果进行处理，并显示与存储。

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