CN110472896B - 一种建筑材料燃烧特性综合测评服务系统及方法 - Google Patents

一种建筑材料燃烧特性综合测评服务系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种建筑材料燃烧特性综合测评服务系统及方法,所述系统包括数据区域模块、数据分析转化模块、各国标准数据库模块、数据判定模块、试验报告模块;所述数据区域模块分别与所述数据分析转化模块、所述试验报告模块连接;所述数据分析转化模块、所述试验报告模块、各国标准数据库模块分别与所述数据判定模块连接;所述各国标准数据库模块与所述试验报告模块连接;本发明的技术方案既能解决人工整理实验数据问题,自动出具实验报告;又能自动分析计算出符合国内检测试验标准及国际建筑材料防火性能要求的检测结果,将国内外检测标准的试验方法相统一,直观的描述出我国建材是否符合国外的建材防火标准以及其等级。

Description

一种建筑材料燃烧特性综合测评服务系统及方法
技术领域
本发明属于热值测试技术领域,具体涉及一种建筑材料燃烧特性综合测评服务系统及方法。
背景技术
随着经济全球化和世界贸易的发展,虽然国际标准化逐渐统一与协调已取得了卓然的成绩,但是目前建筑材料燃烧性能方面各国仍存在分级标准和相关试验方法各成体系的情况。下面以与我国区别较大的日本和与我国较相似的欧洲国家来讨论。
在分级体系方面,我国和欧洲有专门的建筑材料燃烧性能分级体系,分别采用GB8624和EN13501,而日本没有专门的分级体系,分级体系只在《建筑基准法》中有规定。在试验方法方面,我国和欧洲除铺地材料外各分级等级主要采用单体燃烧试验(SBI),而日本虽然采用的都是国际标准,但是不同等级的材料选用不同的试验方法,其中锥形量热仪ISO5660-1是最基本的方法。
我国和欧洲及日本的分级试验方法虽然不同,但是均参考了ISO9705Room/Comer,在此基础上得出小房间火灾条件下划分制品燃烧等级的思路。尽管日本采用的是小型试验,我国及欧洲的是中型试验,但等级划分的基本思路都是耗氧原理,均使用制品燃烧的热释放速率来对材料进行分级。锥形量热仪由于燃烧环境与真实环境极其相似,再加上样品用量少,常用于研究各类材料及制品的燃烧性能,故被世界各国广泛使用,我国和欧洲国家也不例外。
为了消除贸易壁垒,使不同国家的数据能够相互转化,关于SBI和锥形量热仪结果之间的关系大家一直都比较感兴趣。国外很多学者对用锥形量热仪数据预测SBI数据方面提出了不同的模型。其中最为突出的模型是Hakkarainen和Kokkala的提出的用一维热释放火焰传播模型预测SBI测试,及Hakkarainen提出的用热释放速率指数和可燃性指数预测SBI测试结果。但是诸多模型都是通过锥形量热仪的数据预测SBI数据。但由于我国采用的是单体燃烧试验设备,有大量的SBI数据,为了打破只能被动被转化的形式,寻找用SBI数据预测锥形量热仪数据的合适模型迫在眉睫。
锥形量热仪ISO5660-1在日本不燃材料等级、准不燃材料等级和难燃材料等级的分级判定都是单位面积总热释放量(qtot)≤8MJ/m2和单位面积热释放峰值(qmax)≤200kW/m2,只是在持续时间上不燃、准不燃和难燃材料等级有所区分,分别为20min、10min和5min。由此可见单位面积总热释放量(qtot)和单位面积热释放峰值(qmax)不能改变材料的分级,故寻找达到临界单位面积总热释放量8MJ/m2和单位面积热释放峰值200kW/m2的持续有焰时间是整个模型的关键。
近年来,随着建筑材料防火性能检测技术的发展,针对建材防火可进行的检测项目越来越完善,例如:建筑材料可燃性试验、铺地材料的燃烧性能测定、单体燃烧试验、燃烧热值的测定等。其以上每一项试验都需要根据建材的不同型号、尺寸、材质等区分所对应的国家标准数值,这样需要检测人员在每一次进行检测任务时,都需要查询与之相对应的标准数值,通过手动的计算得到所需要的数值,再带入该检测项目对应的公式求出最终数值,通过最终数值与国标标准的对比进行最终判断该建材是否合格。我国传统的检测试验室在实验数据采集方面基本上以手工作业为主,操作人员需手工操作,人工整理数据和填写试验报告,需要工作人员查阅的资料量庞大,劳动强度大,人为影响因素多,难以确保试验数据的科学性和公正性,其信息化程度与效果也会受到严重制约,甚至影响到实验结果的真实性与客观性。而且手工记录实验检测结果时,也容易造成实验精度下降或记录指标不全面的不利影响。
同时,由于国内建筑材料燃烧实验标准更替,国际标准的实验方法不同、评估指标不统一等,各国分级标准及其相应的试验方法自成系,很难发现等级间的对应关系。但是近几年来,国内建材纷纷出口欧洲、俄罗斯、中东等地,世界各国要求满足各地的建材燃烧标准。为了促进各国间的经济往来、进一步消除贸易壁垒与贸易隐患,因此,建立建筑材料燃烧特性综合测评服务,既能解决整理实验数据,自动出具实验报告;又能将试验数据输入数据分析评估模型,自动模拟分析国内检测试验结果报告转化为符合国际建筑材料防火性能要求的检测结果报告,直观的了解国内建材燃烧性能实验报告模拟转化为国外建材试验报告,判定国内建材是否符合国外建材标准以及其标准判定。有利于加强对世界各国的阻燃建材标准学习和研讨,尽量按照国际最先进的技术标准进行研发与生产,以促进企业的持续稳定增长。
因此,就需要一种更快捷、更严谨的可克服以上困难的数据处理系统来协助完成我们的建筑材料燃烧性能检测工作。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种建筑材料燃烧特性综合测评服务系统及方法。本发明的技术方案如下:
一种建筑材料燃烧特性综合测评服务系统,包括
数据区域模块、数据分析转化模块、各国标准数据库模块、数据判定模块、试验报告模块;
所述数据区域模块分别与所述数据分析转化模块、所述试验报告模块连接;
所述数据分析转化模块、所述试验报告模块、各国标准数据库模块分别与所述数据判定模块连接;
所述各国标准数据库模块与所述试验报告模块连接;
所述数据区域模块,用于向所述数据分析转化模块提供试验设备对被测建材的试验结果数据,以及向所述试验报告模块提供常规数据;
所述数据分析转化模块包括国家选择子模块、数据转换子模块;
所述国家选择子模块,用于提供可供选择的国家选项,至少包括如下选项:中国、国际、美国、欧盟、加拿大、澳洲、英国、法国、德国;
所述数据转换子模块,用于根据选定的国家,将试验结果数据通过数据分析转化模型转化为相应的国家标准要求的数据;
所述各国标准数据库模块,用于分别向所述数据判定模块和所述试验报告模块提供各国的国家建筑材料防火测试试验标准值,其对应的国家至少包括:中国、国际、美国、欧盟、加拿大、澳洲、英国、法国、德国;
所述数据判定模块,用于获得并展示所述数据分析转化模块输出的数据,并将其与所述各国标准数据库模块中被选择的国家的国家建筑材料防火测试试验标准值进行比较,并判断其是否符合对应的标准,是否合格;
所述试验报告模块,用于对所述数据判定模块的结果、试验结果数据、常规数据、选定所测建材的国家标准所对应的标准数据进行识别整理,生成报告并打印出来。
可选地,所述数据区域模块包括数据采集子模块、数据处理子模块、数据传输子模块;
所述数据采集子模块,用于采集试验设备对被测建材的测量数据,以及录入被测建材的常规数据;
所述数据处理子模块,用于对所述述数据采集子模块采集到的测量数据进行处理和计算,转化成可利用的数据;
所述数据传输子模块,用于实时向云端服务器发送所述数据处理子模块处理后的数据,即,试验结果数据;并且将所述试验结果数据输出给所述数据转换子模块;将所述常规数据输入给所述试验报告模块。
可选地,所述“试验设备对被测建材的测量数据”至少包括:热电偶测量温度数值、持续燃烧时间数值、总燃烧热值实测数值、热释放量实测数值、火焰横向传播数值、火焰传播距离实测数值、氧浓度实测数值、试样续燃阴燃时间数值、损毁长度实测数值和光通量实测数值。
可选地,所述数据采集模块通过物联网传感器自动采集试验设备对被测建材的测量数据。
可选地,所述“常规数据”包括:订单数据和样品规格数据;这里的样品指被测建材;
所述订单数据包括:报告编号、样品编号、委托单位和试验日期;
所述样品规格数据包括材料名称、材料尺寸、材料数量、环境温度和相对湿度。
可选地,所述数据处理子模块需要计算出的数据至少包括燃烧速率增长指数计算值、总热释放计算值、临界热辐射通流量计算值、极限氧指数计算值、产烟量计算值、烟密度等级计算值、线性燃烧速率计算值、总余焰时间值、总产烟量、烟气生成速率指数、单位面积热释放速率的峰值对应的时间、单位面积热释放速率。
可选地,所述试验报告模块包括生成报告子模块、打印报告子模块;
所述生成报告子模块,用于对所述数据判定模块的结果、试验数据、常规数据、选定所测建材的国家标准所对应的标准数据进行识别整理,导入预先设置好的位置,整理生成国内外标准的报告;
所述打印报告子模块,用于将所述生成报告子模块生成的报告进行下载保存、打印出报告。
可选地,所述数据转换子模块进一步包括:
国内建材燃烧性能数据获取单元,用于获取所述数据处理子模块计算出的数据,至少包括以下一种:燃烧增长速率指数、总热释放、总产烟量、烟气生成速率指数、临界热辐射通流量、极限氧指数、产烟量、烟密度等级、线性燃烧速率、总余焰时间值、单位面积热释放速率的峰值对应的时间、单位面积热释放速率;
国外燃烧性能数据转换单元,将上述国内建材燃烧性能数据代入数据分析转化模型,将其转化为选定国家的燃烧性能数据,即相应国家的标准要求的数据。
可选地,所述数据分析转化模型,如下:
tmax=B FIGRAn4tig n5qmax n6
其中,tmax为选定国家达到单位面积热释放速率的峰值对应的时间,FIGRA、tig和qmax均为所述国内建材燃烧性能数据获取单元获得的数据;FIGRA为国内燃烧增长速率指数,tig和qmax分别为达到单位面积热释放速率的峰值的时间和单位面积热释放速率;所述B,n4,n5,n6为该公式的拟合值。
一种建筑材料燃烧特性综合测评服务方法,应用于上述系统,包括以下步骤:
S1:数据区域模块提供试验设备对被测建材的试验结果数据和常规数据;将所述常规数据输入给所述试验报告模板;将所述试验结果数据传输给所述数据分析转化模块;
S2:从所述数据分析转化模块选定想得到的国家报告选项,并将试验结果数据转化为相应的国家标准要求的数据;并把数据呈现到试验报告模板中对应的位置;
S3:数据分析转化模块将上述其输出的数据输入给所述数据判定模块;
所述各国标准数据库模块匹配与该被测建材所选国家所对应的标准数据,并呈现在试验报告模板内;该述标准数据指被选定的国家的国家建筑材料防火测试试验标准值;
S4:所述数据判定模块获得并展示所述数据分析转化模块输出的数据,并将其与所选国家所对应的标准数据进行比较,判断其是否符合对应的标准,是否合格;
S5:将所述数据判定模块的结果、试验数据、常规数据以及选定所测建材的国家所对应的标准数据进行识别整理,导入预先设置好的位置,呈现在试验报告模板内;检查无错误即可将生成的报告进行下载保存、打印出报告。
可选地,步骤S2进一步包括:
从国家选择子模块选定想得到的国家报告选项,数据转换子模块将试验结果数据转化为相应的国家标准要求的数据;并通把数据呈现到试验报告模板中对应的位置;其中:
所述国家选择子模块,用于提供可供选择的国家选项,至少包括如下选项:中国、国际、美国、欧盟、加拿大、澳洲、英国、法国、德国;
所述数据转换子模块,用于根据选择的国家,将试验结果数据通过数据分析转化模型转化为相应的国家标准要求的数据。
可选地,步骤S3中,所述各国标准数据库模块,用于提供各国的国家建筑材料防火测试试验标准值,其对应的国家至少包括:中国、国际、美国、欧盟、加拿大、澳洲、英国、法国、德国。
可选地,步骤S1中进一步包括:
所述数据采集子模块采集试验设备对被测建材的测量数据,以及录入被测建材的常规数据;
所述数据处理子模块对所述述数据采集子模块采集到的测量数据进行处理和计算,转化成可利用的数据;
所述数据传输子模块实时向云端服务器发送所述数据处理子模块处理后的数据,即,试验结果数据;并且将所述试验结果数据输出给所述数据转换子模块。
可选地,所述“试验设备对被测建材的测量数据”至少包括:热电偶测量温度数值、持续燃烧时间数值、总燃烧热值实测数值、热释放量实测数值、火焰横向传播数值、火焰传播距离实测数值、氧浓度实测数值、试样续燃阴燃时间数值、损毁长度实测数值和光通量实测数值。
可选地,所述数据采集模块通过物联网传感器自动采集试验设备对被测建材的测量数据。
可选地,所述“常规数据”包括:订单数据和样品规格数据;这里的样品指被测建材;
所述订单数据包括:报告编号、样品编号、委托单位和试验日期;
所述样品规格数据包括材料名称、材料尺寸、材料数量、环境温度和相对湿度。
可选地,所述数据处理子模块需要计算出的数据至少包括燃烧速率增长指数计算值、总热释放计算值、临界热辐射通流量计算值、极限氧指数计算值、产烟量计算值、烟密度等级计算值、线性燃烧速率计算值、总余焰时间值、总产烟量、烟气生成速率指数、单位面积热释放速率的峰值对应的时间、单位面积热释放速率。
可选地,所述“数据转换子模块将试验结果数据转化为相应的国家标准要求的数据”包括如下步骤:
S21:获取国内建材燃烧性能数据:
获取所述数据处理子模块计算出的数据,至少包括以下一种:燃烧增长速率指数、总热释放、总产烟量、烟气生成速率指数、临界热辐射通流量、极限氧指数、产烟量、烟密度等级、线性燃烧速率、总余焰时间值、单位面积热释放速率的峰值对应的时间、单位面积热释放速率;
S22:将上述国内建材燃烧性能数据代入数据分析转化模型,将其转化为选定国家的燃烧性能数据,即相应国家的标准要求的数据。
可选地,所述步骤S22中,所述数据分析转化模型,如下:
tmax=B FIGRAn4tig n5qmax n6
其中,tmax为选定国家达到单位面积热释放速率的峰值对应的时间,FIGRA、tig和qmax均为所述国内建材燃烧性能数据获取单元获得的数据;FIGRA为国内燃烧增长速率指数,tig和qmax分别为达到单位面积热释放速率的峰值的时间和单位面积热释放速率;所述B,n4,n5,n6为该公式的拟合值。
可选地,所述步骤S5进一步包括:
所述生成报告子模块对所述数据判定模块的结果、试验数据、常规数据、型号规格数据、选定所测建材的国家标准所对应的标准数据进行识别整理,导入预先设置好的位置,整理生成国内外标准的报告;
所述打印报告子模块,检查生成报告无错误即可将生成的报告进行下载保存、打印出报告。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
本发明的技术方案利用该系统采集到的试验数据,根据国内外燃烧数据分析模型进行数据处理与转换,自动分析转化为相应的标准要求数据,系统自动判断是否是否合格,将数据进行识别整理,可生成国内外标准的报告。方便快捷,不需要一本一本去查国标数据,自动匹配对应数据,自动判断,具有适用性强、准确度高、可提升空间大、节省时间的特性。
本发明的技术方案既能解决人工整理实验数据问题,自动出具实验报告;又能自动分析计算出符合国内检测试验标准及国际建筑材料防火性能要求的检测结果,将国内外检测标准的试验方法相统一,直观的描述出我国建材是否符合国外的建材防火标准以及其等级。
本发明的技术方案适用性强,对于各种建材都通用,从实际上解决所需要的数据,通过各国燃烧数据实验报告的对比分析,有利于加强对世界各国的阻燃建材标准学习和研讨,尽量按照国际最先进的技术标准进行研发与生产,以促进企业的持续稳定增长。
本发明的技术方案能而更快、更好地助力客户产品技术创新和质量改进,提高产品竞争力,更好地满足国内外不同的产品质量标准要求。
本发明的技术方案准确度高:极大的避免了人为错误,确保试验数据的科学性和公正性。
本发明的技术方案节省时间:原本一份试验报告的制作时间为10~15分钟,用该系统可在3分钟内完成并打印试验报告。
本发明使用数据分析转化模型实现了不同国家的燃烧性能数据能够相互转化。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1是本发明具体实施例一种建筑材料燃烧特性综合测评服务系统的结构示意图;
图2是本发明具体实施例一种建筑材料燃烧特性综合测评服务方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1,一种建筑材料燃烧特性综合测评服务系统,包括:
数据区域模块、数据分析转化模块、各国标准数据库模块、数据判定模块、试验报告模块;
所述数据区域模块分别与所述数据分析转化模块、所述试验报告模块连接;
所述数据分析转化模块、所述试验报告模块、各国标准数据库模块分别与所述数据判定模块连接;
所述各国标准数据库模块与所述试验报告模块连接;
所述数据区域模块,用于向所述数据分析转化模块提供试验设备对被测建材的试验结果数据,以及向所述试验报告模块提供常规数据;本实施例中,试验设备对被测建材进行的是SBI测试,获得SBI数据。
所述数据分析转化模块包括国家选择子模块、数据转换子模块;
所述国家选择子模块,用于提供可供选择的国家选项,至少包括如下选项:中国、国际、美国、欧盟、加拿大、澳洲、英国、法国、德国;
所述数据转换子模块,用于根据选定的国家,将试验结果数据通过数据分析转化模型转化为相应的国家标准要求的数据;
所述各国标准数据库模块,用于分别向所述数据判定模块和所述试验报告模块提供各国的国家建筑材料防火测试试验标准值,其对应的国家至少包括:中国、国际、美国、欧盟、加拿大、澳洲、英国、法国、德国;
所述数据判定模块,用于获得并展示所述数据分析转化模块输出的数据,并将其与所述各国标准数据库模块中被选择的国家的国家建筑材料防火测试试验标准值进行比较,并判断其是否符合对应的标准,是否合格;
所述试验报告模块,用于对所述数据判定模块的结果、试验结果数据、常规数据、选定所测建材的国家标准所对应的标准数据进行识别整理,生成报告并打印出来。
所述数据区域模块包括数据采集子模块、数据处理子模块、数据传输子模块;
所述数据采集子模块,用于采集试验设备对被测建材的测量数据,以及录入被测建材的常规数据;
所述数据处理子模块,用于对所述述数据采集子模块采集到的测量数据进行处理和计算,转化成可利用的数据;
所述数据传输子模块,用于实时向云端服务器发送所述数据处理子模块处理后的数据,即,试验结果数据;并且将所述试验结果数据输出给所述数据转换子模块;将所述常规数据输入给所述试验报告模块。
其中,所述“常规数据”包括:订单数据和样品规格数据;这里的样品指被测建材;
所述订单数据包括:报告编号、样品编号、委托单位和试验日期;
所述样品规格数据包括材料名称、材料尺寸、材料数量、环境温度和相对湿度。
其中,所述“试验设备对被测建材的测量数据”至少包括:热电偶测量温度数值、持续燃烧时间数值、总燃烧热值实测数值、热释放量实测数值、火焰横向传播数值、火焰传播距离实测数值、氧浓度实测数值、试样续燃阴燃时间数值、损毁长度实测数值和光通量实测数值。所述数据采集模块通过物联网传感器自动采集试验设备对被测建材的测量数据。
所述数据处理子模块需要计算出的数据至少包括燃烧速率增长指数计算值、总热释放计算值、临界热辐射通流量计算值、极限氧指数计算值、产烟量计算值、烟密度等级计算值、线性燃烧速率计算值、总余焰时间值、总产烟量(TSP)、烟气生成速率指数(SMOGRA)、单位面积热释放速率的峰值对应的时间、单位面积热释放速率。
由测量数据获得上述计算出的数据的方法在本领域为公知的方法,本发明不再对其进行进一步的阐述。
其中,所述试验报告模块包括生成报告子模块、打印报告子模块;
所述生成报告子模块,用于对所述数据判定模块的结果、试验数据、常规数据、选定所测建材的国家标准所对应的标准数据进行识别整理,导入预先设置好的位置,整理生成国内外标准的报告;
所述打印报告子模块,用于将所述生成报告子模块生成的报告进行下载保存、打印出报告。
其中,所述数据转换子模块进一步包括:
国内建材燃烧性能数据获取单元,用于获取所述数据处理子模块计算出的数据,至少包括以下一种:燃烧增长速率指数(FIGRA)、总热释放(THR)、总产烟量(TSP)、烟气生成速率指数(SMOGRA)、临界热辐射通流量、极限氧指数、产烟量、烟密度等级、线性燃烧速率、总余焰时间值、单位面积热释放速率的峰值对应的时间、单位面积热释放速率。具体获取哪个或哪些数据要依靠不同检测项目获取其中的建材燃烧性能数据。
国外燃烧性能数据转换单元,将上述国内建材燃烧性能数据代入数据分析转化模型,将其转化为选定国家的燃烧性能数据,即相应国家的标准要求的数据。
所述数据分析转化模型通过国内SBI试验数据、国外锥形量热仪试验数据、一维火焰传播模型、层次分析法、灰色关联分析法综合获得。
由于国内大部分建材均使用单体燃烧试验进行检测,同时燃烧实验的基本思路都是耗氧原理,通过层次分析法(所谓层次分析法就是将一个复杂的多影响因素问题作为一个系统,将目标分解为若干个层次,通过定性指标模糊量化方法计算出层次单排序和总排序,以衡量各指标权重的分析方法)、灰色关联分析法(原理是基于对统计序列几何关系的比较,辨别系统中多种因素间的关联程度)对获取到的燃烧性能数据进行分析,发现国内建材均可通过制品燃烧的热释放速率这一数值来对材料进行分级,同时通过两种分析方法,以总热释放(THR)、总产烟量(TSP)、烟气生成速率指数(SMOGRA)、临界热辐射通流量、极限氧指数、产烟量等燃烧性能数据为基础,能够得出燃烧增长速率指数。所以研究国内单体燃烧试验数据---燃烧增长速率指数(FIGRA)对于研究将国内待测建材的燃烧性能数据转换化为国外燃烧性能数据至关重要。所以可以通过研究国内燃烧试验测定的燃烧增长速率指数预测国外燃烧数据指数的值。
具体地,所述数据分析转化模型,如下:
tmax=B FIGRAn4tig n5qmax n6
其中,tmax为选定国家达到单位面积热释放速率的峰值对应的时间,FIGRA、tig和qmax均为所述国内建材燃烧性能数据获取单元获得的数据;FIGRA为国内燃烧增长速率指数,tig和qmax分别为达到单位面积热释放速率的峰值的时间和单位面积热释放速率;所述B,n4,n5,n6为该公式的拟合值。这些拟合值是通过假设样品,人工模拟及经过样品验证得到的常数。在本实施例中,该些拟合值可认为是已知数值。
上述公式的推理原理见下方:
FIGRA=A tig n1qmax n2tmax n3, (1)
公式(1)用于计算国内燃烧增长速率指数FIGRA,其中,qmax是单位面积热释放速率的峰值,tmax是达到单位面积热释放速率的峰值对应的时间,tig是对应辐射照度下的点燃时间;该述三个参数的值为通过选定国家国外燃烧试验获得的数据值,本实施例中,该述三个参数为已知值;所述A,n1,n2,n3为该公式的拟合值。这些拟合值是通过假设样品,人工模拟及经过样品验证得到的常数。在本实施例中,该些拟合值可认为是已知数值。
qmax适用于55-700kW/m2,tmax在5-60s,tig在5-60s范围内。
tmax=B FIGRAn4tig n5qmax n6, (2)
将公式(1)获得的国内燃烧增长速率指数FIGRA代入公式(2)得到国外达到单位面积热释放速率的峰值对应的时间:其中,tig和qmax均为所述国内建材燃烧性能数据获取单元获得的数据;tig和qmax分别为达到单位面积热释放速率的峰值的时间和单位面积热释放速率;所述B,n4,n5,n6为该公式的拟合值。这些拟合值是通过假设样品,人工模拟及经过样品验证得到的常数。在本实施例中,该些拟合值可认为是已知数值。
根据Kokkala,Thomas and Robin 1993年在Fire and Materials 17卷发表的文献《Rate ofHeat Release and Ignitability Indices for Surface Linings》在Iig-IQ二维平面之间的关系预测IQ指数当m=0.93和m=0.34时,对应的tig的分布情况。在Kokkala,Thomas and Robin的基础上,通过一系列人造SBI数据值文件作为假设样品来进行模拟,热释放速率曲线采用最常用的曲线形式,tig通过观察单体燃烧测试仪燃烧器在300cm2的区域产生最高热输出得出,FIGRA在30-700kW/s范围内适用,tmax在5-50s范围内适用。
模型限制条件:tmax测试结果为锥形量热仪的平均值。锥形量热仪样品放置方向可以是垂直也可以是水平,目前本研究结果仅适用于常见的垂直方向。
在本实施例研究的30种常见产品范围内,该模型能对85%的产品有正确分级。尤其对在SBI测试中是A2级材料和D级材料正确分级效果更明显。95%置信范围内,公式(2)最好能达到R2=0.93。
模型结果:在本实施例研究的30种常见产品范围内,该模型能对85%的产品有正确分级。尤其对在SBI测试中是A2级材料和D级材料正确分级效果更明显。95%置信范围内,公式(2)最好能达到R2=0.93。
通过大量的试验和模型推理,本实施例通过单体燃烧试验测定的热释放速率和燃烧增长速率指数(FIGRA值),在一维火焰传播模型上用热释放指数和受火时间指数预测锥形量热议的达到热释放速率峰值的时间。该模型需要试样的热释放速率图形及受火时间及燃烧增长速率指数作为输入参数,适用于预测锥形量热仪在50kw/m2辐射照度时达到热释放速率峰值的时间。锥形量热仪样品放置方向可以是垂直也可以是水平,目前本研究结果仅适用于常见的垂直方向。
根据论文《Rate ofheat release and ignitability indices in predictingSBI test results.》,来自期刊《Journal of Fire Sciences》,第19卷,发表日期为2001年,文章中第3部分Modeling of SBI Results。依据下述理论获得公式(1)。
以一维热释放火焰传播模型为基础,具体方程式见(3),
Figure BDA0002209878480000121
xp(0)=xp0,t=0
Figure BDA0002209878480000122
其中xp是热解前的位置,xf是火焰高度,tig是对应辐射照度下的点燃时间,xp0是热解区域在点火时刻的初始高度;n是常数;kf是火焰高度关系的系数;
总热释放量是燃烧器释放量和材料释放量之和,故总热释放量见方程式(4)如下:
Figure BDA0002209878480000123
Figure BDA0002209878480000124
其中w是热解区域的宽度,在一维热释放模型中假设为常数。q″(t)为热释放速率,tig为锥形量热仪点燃时间;
用国外燃烧数据指数预测国内燃烧数据的研究见下面方程式,公式(5)
Iig=1/tig
Figure BDA0002209878480000125
经上述公式(3)-(5)可推导出公式(1)。推导方法为本领域常见的方法,本发明不再对其进行进一步阐述。
一种建筑材料燃烧特性综合测评服务方法,应用于上述系统,包括以下步骤:
S1:数据区域模块提供试验设备对被测建材的试验结果数据和常规数据;将所述常规数据输入给所述试验报告模板;将所述试验结果数据传输给所述数据分析转化模块;
S2:从所述数据分析转化模块选定想得到的国家报告选项,并将试验结果数据转化为相应的国家标准要求的数据;并把数据呈现到试验报告模板中对应的位置;
S3:数据分析转化模块将上述其输出的数据输入给所述数据判定模块;
所述各国标准数据库模块匹配与该被测建材所选国家所对应的标准数据,并呈现在试验报告模板内;该述标准数据指被选定的国家的国家建筑材料防火测试试验标准值;
S4:所述数据判定模块获得并展示所述数据分析转化模块输出的数据,并将其与所选国家所对应的标准数据进行比较,判断其是否符合对应的标准,是否合格;
S5:将所述数据判定模块的结果、试验数据、常规数据以及选定所测建材的国家所对应的标准数据进行识别整理,导入预先设置好的位置,呈现在试验报告模板内;检查无错误即可将生成的报告进行下载保存、打印出报告。
步骤S2进一步包括:
从国家选择子模块选定想得到的国家报告选项,数据转换子模块将试验结果数据转化为相应的国家标准要求的数据;并通把数据呈现到试验报告模板中对应的位置;其中:
所述国家选择子模块,用于提供可供选择的国家选项,至少包括如下选项:中国、国际、美国、欧盟、加拿大、澳洲、英国、法国、德国;
所述数据转换子模块,用于根据选择的国家,将试验结果数据通过数据分析转化模型转化为相应的国家标准要求的数据。
步骤S3中,所述各国标准数据库模块,用于提供各国的国家建筑材料防火测试试验标准值,其对应的国家至少包括:中国、国际、美国、欧盟、加拿大、澳洲、英国、法国、德国。
步骤S1中进一步包括:
所述数据采集子模块采集试验设备对被测建材的测量数据,以及录入被测建材的常规数据;
所述数据处理子模块对所述述数据采集子模块采集到的测量数据进行处理和计算,转化成可利用的数据;
所述数据传输子模块实时向云端服务器发送所述数据处理子模块处理后的数据,即,试验结果数据;并且将所述试验结果数据输出给所述数据转换子模块。
所述“试验设备对被测建材的测量数据”至少包括:热电偶测量温度数值、持续燃烧时间数值、总燃烧热值实测数值、热释放量实测数值、火焰横向传播数值、火焰传播距离实测数值、氧浓度实测数值、试样续燃阴燃时间数值、损毁长度实测数值和光通量实测数值。
所述数据采集模块通过物联网传感器自动采集试验设备对被测建材的测量数据。
所述“常规数据”包括:订单数据和样品规格数据;这里的样品指被测建材;
所述订单数据包括:报告编号、样品编号、委托单位和试验日期;
所述样品规格数据包括材料名称、材料尺寸、材料数量、环境温度和相对湿度。
所述数据处理子模块需要计算出的数据至少包括燃烧速率增长指数计算值、总热释放计算值、临界热辐射通流量计算值、极限氧指数计算值、产烟量计算值、烟密度等级计算值、线性燃烧速率计算值、总余焰时间值、总产烟量、烟气生成速率指数、单位面积热释放速率的峰值对应的时间、单位面积热释放速率。
所述“数据转换子模块将试验结果数据转化为相应的国家标准要求的数据”包括如下步骤:
S21:获取国内建材燃烧性能数据:
获取所述数据处理子模块计算出的数据,至少包括以下一种:燃烧增长速率指数、总热释放、总产烟量、烟气生成速率指数、临界热辐射通流量、极限氧指数、产烟量、烟密度等级、线性燃烧速率、总余焰时间值、单位面积热释放速率的峰值对应的时间、单位面积热释放速率;
S22:将上述国内建材燃烧性能数据代入数据分析转化模型,将其转化为选定国家的燃烧性能数据,即相应国家的标准要求的数据。
所述步骤S22中,所述数据分析转化模型,如下:
tmax=B FIGRAn4tig n5qmax n6
其中,tmax为选定国家达到单位面积热释放速率的峰值对应的时间,FIGRA、tig和qmax均为所述国内建材燃烧性能数据获取单元获得的数据;FIGRA为国内燃烧增长速率指数,tig和qmax分别为达到单位面积热释放速率的峰值的时间和单位面积热释放速率;所述B,n4,n5,n6为该公式的拟合值。这些拟合值是通过假设样品,人工模拟及经过样品验证得到的常数。在本实施例中,该些拟合值可认为是已知数值。
所述步骤S5进一步包括:
所述生成报告子模块对所述数据判定模块的结果、试验数据、常规数据、型号规格数据、选定所测建材的国家标准所对应的标准数据进行识别整理,导入预先设置好的位置,整理生成国内外标准的报告;
所述打印报告子模块,检查生成报告无错误即可将生成的报告进行下载保存、打印出报告。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种建筑材料燃烧特性综合测评服务系统,其特征在于,包括
数据区域模块、数据分析转化模块、各国标准数据库模块、数据判定模块、试验报告模块;
所述数据区域模块分别与所述数据分析转化模块、所述试验报告模块连接;
所述数据分析转化模块、所述试验报告模块、各国标准数据库模块分别与所述数据判定模块连接;
所述各国标准数据库模块与所述试验报告模块连接;
所述数据区域模块,用于向所述数据分析转化模块提供试验设备对被测建材的试验结果数据,以及向所述试验报告模块提供常规数据;
所述数据分析转化模块包括国家选择子模块、数据转换子模块;
所述国家选择子模块,用于提供可供选择的国家选项,至少包括如下选项:中国、国际、美国、欧盟、加拿大、澳洲、英国、法国、德国;
所述数据转换子模块,用于根据选定的国家,将试验结果数据通过数据分析转化模型转化为相应的国家标准要求的数据;
所述各国标准数据库模块,用于分别向所述数据判定模块和所述试验报告模块提供各国的国家建筑材料防火测试试验标准值,其对应的国家至少包括:中国、国际、美国、欧盟、加拿大、澳洲、英国、法国、德国;
所述数据判定模块,用于获得并展示所述数据分析转化模块输出的数据,并将其与所述各国标准数据库模块中被选择的国家的国家建筑材料防火测试试验标准值进行比较,并判断其是否符合对应的标准,是否合格;
所述试验报告模块,用于对所述数据判定模块的结果、试验结果数据、常规数据、选定所测建材的国家标准所对应的标准数据进行识别整理,生成报告并打印出来;
所述数据区域模块包括数据采集子模块、数据处理子模块、数据传输子模块;
所述数据采集子模块,用于采集试验设备对被测建材的测量数据,以及录入被测建材的常规数据;
所述数据处理子模块,用于对所述述数据采集子模块采集到的测量数据进行处理和计算,转化成可利用的数据;
所述数据传输子模块,用于实时向云端服务器发送所述数据处理子模块处理后的数据,即,试验结果数据;并且将所述试验结果数据输出给所述数据转换子模块;将所述常规数据输入给所述试验报告模块;
所述数据处理子模块需要计算出的数据至少包括燃烧速率增长指数计算值、总热释放计算值、临界热辐射通流量计算值、极限氧指数计算值、产烟量计算值、烟密度等级计算值、线性燃烧速率计算值、总余焰时间值、总产烟量、烟气生成速率指数、单位面积热释放速率的峰值对应的时间、单位面积热释放速率;
所述数据转换子模块进一步包括:
国内建材燃烧性能数据获取单元,用于获取所述数据处理子模块计算出的数据,至少包括以下一种:燃烧增长速率指数、总热释放、总产烟量、烟气生成速率指数、临界热辐射通流量、极限氧指数、产烟量、烟密度等级、线性燃烧速率、总余焰时间值、单位面积热释放速率的峰值对应的时间、单位面积热释放速率;
国外燃烧性能数据转换单元,将上述国内建材燃烧性能数据代入数据分析转化模型,将其转化为选定国家的燃烧性能数据,即相应国家的标准要求的数据;
所述数据分析转化模型为:
tmax=B FIGRA n4 tig n5qmax n6
其中,tmax为选定国家达到单位面积热释放速率的峰值对应的时间,FIGRA、tig和qmax均为所述国内建材燃烧性能数据获取单元获得的数据;FIGRA为国内燃烧增长速率指数,tig和qmax分别为达到单位面积热释放速率的峰值的时间和单位面积热释放速率;所述B,n4,n5,n6为该公式的拟合值。
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述“试验设备对被测建材的测量数据”至少包括:热电偶测量温度数值、持续燃烧时间数值、总燃烧热值实测数值、热释放量实测数值、火焰横向传播数值、火焰传播距离实测数值、氧浓度实测数值、试样续燃阴燃时间数值、损毁长度实测数值和光通量实测数值。
3.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述数据采集模块通过物联网传感器自动采集试验设备对被测建材的测量数据。
4.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述“常规数据”包括:订单数据和样品规格数据;这里的样品指被测建材;
所述订单数据包括:报告编号、样品编号、委托单位和试验日期;
所述样品规格数据包括材料名称、材料尺寸、材料数量、环境温度和相对湿度。
5.如权利要求1所述的系统,其特征在于,
所述试验报告模块包括生成报告子模块、打印报告子模块;
所述生成报告子模块,用于对所述数据判定模块的结果、试验数据、常规数据、选定所测建材的国家标准所对应的标准数据进行识别整理,导入预先设置好的位置,整理生成国内外标准的报告;
所述打印报告子模块,用于将所述生成报告子模块生成的报告进行下载保存、打印出报告。
6.一种建筑材料燃烧特性综合测评服务方法,其特征在于,应用于上述权利要求1至5任意一项所述的系统,包括以下步骤:
S1:数据区域模块提供试验设备对被测建材的试验结果数据和常规数据;将所述常规数据输入给所述试验报告模板;将所述试验结果数据传输给所述数据分析转化模块;
S2: 从所述数据分析转化模块选定想得到的国家报告选项,并将试验结果数据转化为相应的国家标准要求的数据;并把数据呈现到试验报告模板中对应的位置;
S3:数据分析转化模块将上述其输出的数据输入给所述数据判定模块;
所述各国标准数据库模块匹配与该被测建材所选国家所对应的标准数据,并呈现在试验报告模板内;该述标准数据指被选定的国家的国家建筑材料防火测试试验标准值;
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