CN110988251A - 一种用于抗火试验的高温成像监测系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于抗火试验的高温成像监测系统及测试方法，包括：固定支架、冷却系统及滑动件；所述固定支架包括冷却室，固定板和轨道平台，所述冷却室和轨道平台均固定在固定板上，所述冷却室与冷却系统连通；所述滑动件上设置有摄像探头保护罩，保护罩内为摄像探头，所述滑动件能够带动保护罩内的摄像探头在轨道平台上滑动，继而实现摄像探头保护罩伸进和退出炉壁；摄像探头将摄像探头保护罩伸进炉壁时拍摄的图像传输至数据处理装置，实现对炉壁内进行的抗火试验的高温成像监测。摄像探头保护罩通过沿轨道方向滑动调整，改变置于其中内层的耐高温摄像机伸入炉内的位置，增大观察的范围。

Description

一种用于抗火试验的高温成像监测系统及测试方法

技术领域

本发明属于建筑结构试验领域，尤其涉及一种用于抗火试验的高温成像监测系统及测试方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

抗火试验是研究火灾中结构耐火性能的重要手段之一。在试验研究中，试验现象是研究结构的承载力变化和耐火稳定性的重要依据，试验现象观察的范围面和时效性直接影响是否有新的试验成果被发现。因此，试验现象的实时监测在试验研究中至关重要，目前在抗火试验研究中缺少对炉内燃烧情况和试件受火面的监测装置，不能及时追踪该试验中结构出现的可视性变化，不能有效的为试验结果的得出提供依据。

目前的抗火试验的成像检测存在以下问题：

1、现有的大部分火灾试验炉在工作状态下四面密闭，试验人员只能对结构背火面在试验中发生的变化进行观察，不能对结构整体，尤其是受火面进行实时监测。

2、现有的小部分试验炉在试验炉的相应位置布置观察孔，以便观察炉内情况，但受空间条件的影响，难以对结构的变化细致观察，特别在高温条件情况的使用中，十分不便。

3、现有条件下缺少对受火影像的存储装置，试验人员通过回放对试验进行分析难以实现。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种用于抗火试验的高温成像监测系统，能够应用于高温条件下，对火灾试验炉内的燃烧情况和结构在试验中的变化进行监测，同时，实时影像通过数据传输到计算机中，可用于回放观察，具有良好的实用性。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一种用于抗火试验的高温成像监测系统，包括：

固定支架、冷却系统及滑动件；

所述固定支架包括冷却室，固定板和轨道平台，所述冷却室和轨道平台均固定在固定板上，所述冷却室与冷却系统连通；

所述滑动件上设置有摄像探头保护罩，保护罩内为摄像探头，所述滑动件能够带动保护罩内的摄像探头在轨道平台上滑动，继而实现摄像探头保护罩伸进和退出炉壁；

所述摄像探头将摄像探头保护罩伸进炉壁时拍摄的图像传输至数据处理装置，实现对炉壁内进行的抗火试验的高温成像监测。

进一步的技术方案，所述摄像探头保护罩为双层，耐高温摄像机放置在保护罩内层，保护罩外层与冷却系统管接，通过冷却水和冷风散热。

进一步的技术方案，所述摄像探头装有耐高温针孔镜头。

进一步的技术方案，所述摄像探头通过数据传输线与计算机相连接，将实时拍摄图像显现同时将数据保存。

进一步的技术方案，所述的冷却系统由液冷装置，风冷装置和温度测量装置组成，所述液冷装置和风冷装置与固定支架的冷却室和摄像探头保护罩的保护罩外层管接，所述液冷装置通过冷却水从进水口进入腔体内流动，从排水口流出实现冷却，所述风冷装置通过出风口对装置施加经过压缩机制造的冷空气实现散热，所述温度测量装置放置在耐高温摄像机周围，为摄像机正常工作提供保障。

一种用于抗火试验的高温成像监测方法，包括：

根据不同的火灾试验炉条件和试验要求，通过固定支架的安装，将该监测系统布置在火灾试验炉外侧壁任意位置；

启动冷却系统，带动摄像探头保护罩伸进，通过摄像探头保护罩内层的耐高温摄像头对炉内工作情况进行拍摄；

耐高温摄像机通过数据传输线与计算机相连，将拍摄的图像实时在屏幕上显现，同时将图像数据保存在计算机中；

工作完毕，带动摄像探头保护罩伸出火灾试验炉，监测系统恢复原状并检查是否有损坏。

进一步的技术方案，通过数据线外部的控制开关控制耐高温摄像机的工作状态，如开关及变焦。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

摄像探头保护罩分为两层，冷却水通过夹层通水带走热量，防止外部高温传导至内层，保证内层的耐高温摄像机安全进入炉内，使装置在高温条件下对工状态作的试验炉内部进行监测。

摄像探头保护罩通过沿轨道方向滑动调整，改变置于其中内层的耐高温摄像机伸入炉内的位置，增大观察的范围。

耐高温摄像机通过数据传输线与计算机相连，可将拍摄的图像实时在屏幕上显现，同时将图像数据保存在计算机中。

该装置可布置在火灾试验炉侧壁任意位置，可应用于多种试验需求。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是根据一个或多个实施方式的结构示意图；

图2是根据一个或多个实施方式的工作状态下的正视图；

图3是根据一个或多个实施方式的摄像探头保护罩的剖面图；

图4是根据一个或多个实施方式的水冷系统的工作状态下的结构示意图；

图中：1固定支架，2摄像探头保护罩，3耐高温摄像机，4冷却系统，5数据传输线；

4-1、进水口，4-2、出水口，4-3、进气口。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

在抗火试验研究中缺少对炉内燃烧情况和试件受火面的监测装置，不能及时追踪该试验中结构出现的可视性变化，不能有效的为试验结果的得出提供依据，本实施例公开了一种用于抗火试验的高温成像监测系统，参见附图1、2所示，由五部分组成：固定支架1、摄像探头保护罩2、耐高温摄像机3、冷却系统4、数据传出线5。

在具体实施例子中，耐高温摄像机采集图像，摄像探头保护罩双层，外层通过冷却系统注水降温保护内层的耐高温摄像机，同时该摄像机配置耐高温针孔镜头，保障其工作。

现有的火灾试验炉缺少对试件受火面的观察装置，摄像探头保护罩通过沿轨道方向滑动调整，改变置于其中内层的耐高温摄像机伸入炉内的位置，增大观察的范围。通过对耐高温摄像头位置的调整，可以更清楚的观察试验中比如裂缝的扩展方向及形状大小。

在一实施例子中，上述检测装置的数量可以根据需要增加，为了实现对炉内试验情况的全面检查，可以在外侧不同的位置布置检测装置，这样不同的摄像可将其所检测的图像均传输至计算机中，实现对炉内试验的全面监测。

固定支架1由冷却室，固定板和轨道平台构成，摄像探头保护罩2沿轨道平台滑动，耐高温摄像机3固定在摄像探头保护罩2内层，冷却系统4与固定支架1、摄像探头保护罩2管接散热，数据传输线5与耐高温摄像机端口连接传输影像。

具体实施例子中，冷却室工作时与火灾试验炉炉壁紧贴，内部环绕铜制水冷管，固定板与冷却室焊接，固定板四角有带有螺纹的孔，螺丝可通过该孔和冷却室预留的孔将整个装置固定在火灾试验炉外壁。轨道平台与固定板焊接。

冷却室分为下部的进水口和上部的出水口，通过外部水机驱动将冷却水通过与进水口连接管输入，冷却水通过冷却室内的水冷管，温度受热升高，通过出水口，通过与出水口连接管排出。

如图3所示，固定支架1包括冷却室，固定板和轨道平台，所述的冷却室与冷却系统4管接相连，通过液冷与风冷散热，所述的固定板设有螺纹孔，通过螺纹孔将固定支架实现在火灾试验炉侧壁任意位置的固定，可应用于多种试验需求。

摄像探头保护罩2设置在滑动件上，滑动件在固定支架1的轨道平台上滑动，实现摄像探头保护罩伸进和退出炉壁。通过沿轨道方向调整，改变置于其中内层的耐高温摄像机3伸入炉内的位置，增大观察的范围。保护罩体为双层，耐高温摄像机3放置在保护罩内层，保护罩外层与冷却系统4管接，通过冷却水和冷风散热。

具体见图3，这是外层的一个剖面图，通过进水口，出水口，进门口与相对应的管连接。

耐高温摄像机装有耐高温针孔镜头，耐高温摄像机通过数据传输线与计算机相连接，将实时拍摄图像显现同时将数据保存。

本实施例中的冷却系统保证耐高温摄像机安全的进入工作状态的火灾试验炉内，对炉内燃烧情况和试件受火面进行监测。

如图4所示，冷却系统4由温度传感器，进水口4-1，出水口4-2和进气口4-3以及相关管道和水泵和空气压缩机组成，液冷装置和风冷装置与固定支架的冷却室和摄像探头保护罩的保护罩外层管接。

温度传感器将数据通过数据传输线传到计算机，跟据温度情况改变水泵及空气压缩机功率。

液冷装置包括：温度传感器，进水口，出水口，相关管道，水泵。

风冷装置包括：温度传感器，进气口，相关管道，空气压缩机。

液冷装置，整个的外层除了入水口与出水口就是一个密闭的腔体，通过冷却水从进水口进入腔体内流动，从排水口流出实现冷却，风冷装置通过出风口对装置施加经过压缩机制造的冷空气实现散热，温度计放置在耐高温摄像机周围，为摄像机正常工作提供保障。

风冷装置通过空气压缩机制冷的空气通过进气口口进入内层空间。

对于当耐高温摄像机周围温度过高时，冷却系统中的温度计会自动报警，保障设备的安全。

具体的实施步骤如下：

1.根据不同的火灾试验炉条件和试验要求，可通过固定支架的安装，将该装置布置在火灾试验炉侧壁任意位置。

2.启动冷却系统，带动摄像探头保护罩伸进和退出火灾试验炉炉壁，通过摄像探头保护罩内层的耐高温摄像头对炉内工作情况进行拍摄。

3.耐高温摄像机通过数据传输线与计算机相连，可将拍摄的图像实时在屏幕上显现，同时将图像数据保存在计算机中。

4.工作完毕，将装置恢复原状并检查是否有损坏。

本领域技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种用于抗火试验的高温成像监测系统，其特征是，包括：

固定支架、冷却系统及滑动件；

所述固定支架包括冷却室，固定板和轨道平台，所述冷却室和轨道平台均固定在固定板上，所述冷却室与冷却系统连通；

所述滑动件上设置有摄像探头保护罩，保护罩内为摄像探头，所述滑动件能够带动保护罩内的摄像探头在轨道平台上滑动，继而实现摄像探头保护罩伸进和退出炉壁；

所述摄像探头将摄像探头保护罩伸进炉壁时拍摄的图像传输至数据处理装置，实现对炉壁内进行的抗火试验的高温成像监测。

2.如权利要求1所述的一种用于抗火试验的高温成像监测系统，其特征是，所述摄像探头保护罩为双层，耐高温摄像机放置在保护罩内层，保护罩外层与冷却系统管接，通过冷却水和冷风散热。

3.如权利要求1所述的一种用于抗火试验的高温成像监测系统，其特征是，所述摄像探头装有耐高温针孔镜头。

4.如权利要求1所述的一种用于抗火试验的高温成像监测系统，其特征是，所述摄像探头通过数据传输线与计算机相连接，将实时拍摄图像显现同时将数据保存。

5.如权利要求1所述的一种用于抗火试验的高温成像监测系统，其特征是，所述的冷却系统由液冷装置，风冷装置和温度测量装置组成，所述液冷装置和风冷装置与固定支架的冷却室和摄像探头保护罩的保护罩外层管接，所述液冷装置通过冷却水从进水口进入腔体内流动，从排水口流出实现冷却，所述风冷装置通过出风口对装置施加经过压缩机制造的冷空气实现散热，所述温度测量装置放置在耐高温摄像机周围，为摄像机正常工作提供保障。

6.如权利要求1所述的一种用于抗火试验的高温成像监测系统，其特征是，冷却室工作时与火灾试验炉炉壁紧贴，内部环绕铜制水冷管，固定板与冷却室焊接。

7.如权利要求6所述的一种用于抗火试验的高温成像监测系统，其特征是，固定板四角有带有螺纹的孔，螺丝通过该孔和冷却室预留的孔将整个装置固定在火灾试验炉外壁。

8.如权利要求6所述的一种用于抗火试验的高温成像监测系统，其特征是，轨道平台与固定板焊接。

9.一种用于抗火试验的高温成像监测方法，其特征是，包括：

根据不同的火灾试验炉条件和试验要求，通过固定支架的安装，将该监测系统布置在火灾试验炉外侧壁任意位置；

启动冷却系统，带动摄像探头保护罩伸进，通过摄像探头保护罩内层的耐高温摄像头对炉内工作情况进行拍摄；

耐高温摄像机通过数据传输线与计算机相连，将拍摄的图像实时在屏幕上显现，同时将图像数据保存在计算机中；

工作完毕，带动摄像探头保护罩伸出火灾试验炉，监测系统恢复原状并检查是否有损坏。

10.如权利要求9所述的一种用于抗火试验的高温成像监测方法，其特征是，通过数据线外部的控制开关控制耐高温摄像机的工作状态。

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