CN111068221B - 一种智能细水雾灭火系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种智能细水雾灭火系统及方法,其中,该系统包括:火灾参数获取模块、服务器、控制柜及喷头组件;火灾参数获取模块用于获取火灾参数,火灾参数包括火焰高度、火焰温度;服务器用于根据火焰高度、火焰温度获取灭火喷头孔径、工作压力,并根据喷头孔径和工作压力生成控制信号;控制柜用于根据控制信号调节喷头组件的孔径和/或工作压力。相较于常规的细水雾灭火系统,本申请提供的智能细水雾灭火系统可以根据实际火灾情况选择合适的喷头孔径和喷头的工作压力,因此通过本申请提供的智能细水雾灭火系统可以更有针对性地完成灭火任务,灭火效率更高,提升了灭火系统的性价比。

Description

一种智能细水雾灭火系统及方法
技术领域
本发明涉及消防安全领域,具体涉及一种智能细水雾灭火系统及方法。
背景技术
常规细水雾灭火系统根据感温探测器对火灾信号响应,并由控制系统和感烟探测器对警情确认后,先后启动消防稳压泵、消防主泵,打开发生火灾分区控制阀,细水雾从喷头喷出,扑救火灾,常应用于大型建筑设施的消防工程。但是常规的细水雾灭火系统的参数是固定不变的,无论现场火灾情况如何,细水雾灭火系统都会以同样的方式进行灭火,如此一来,常规的灭火系统的盲目性、高随机性、低效等特点使得其在面对不同的火灾情况时,通常会存在灭火效率低或资源浪费的问题。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的不能高效智能扑救火灾的缺陷,从而提供一种智能细水雾灭火系统及方法。
本发明提供了一种智能细水雾灭火系统,包括:火灾参数获取模块、服务器、控制柜及喷头组件;火灾参数获取模块用于获取火灾参数,火灾参数包括火焰高度、火焰温度;服务器用于根据火焰高度、火焰温度获取灭火喷头孔径、工作压力,并根据喷头孔径和工作压力生成控制信号;控制柜用于根据控制信号调节喷头组件的孔径和/或工作压力。
可选地,服务器包括液滴特性获取子模块、喷头参数获取子模块;液滴特性获取子模块用于根据火焰高度、火焰温度和第一预设数据库获取液滴粒径、速度;第一预设数据库用以存储表征火焰高度、火焰温度和液滴粒径、速度的对应关系的数据;喷头参数获取子模块用于根据液滴粒径、速度和第二预设数据库获取喷头孔径、工作压力;第二预设数据库用以存储表征液滴粒径、速度和喷头孔径、工作压力的对应关系的数据。
可选地,通过如下步骤建立第一预设数据库:根据液滴在火焰中的运动方程以及与火焰的对流换热量建立液滴的动力演化模型;获取历史火焰高度数据、历史火焰温度数据;根据历史火焰高度数据、历史火焰温度数据、动力演化模型计算与历史火焰高度数据和历史火焰温度数据相对应的第一液滴粒径、第一液滴速度;将历史火焰高度数据、历史火焰温度数据,以及与历史火焰高度、历史火焰温度数据相对应的第一液滴粒径和第一液滴速度进行存储,形成第一预设数据库。
可选地,动力演化模型为:
Figure BDA0002341577940000021
其中,Udi为第i个液滴的速度,ρl为水的密度,ρg为气体密度,Cxi为第i个液滴的拽力,Di为第i个液滴的直径,cpl和cpg分别为水和气体的比热容,Tdi为第i个液滴的温度,kg为气体导热系数,Nui为第i个液滴的努塞尔数,Ug和Tg分别表示火焰相应方向上速度分量以及火焰温度,qe为水的汽化潜热,z表示火焰高度。
可选地,通过如下步骤建立第二预设数据库:获取灭火喷头的多个第一喷头孔径、多个第一工作压力;分别获取孔径为各第一喷头孔径的喷头在各第一工作压力下喷出液滴的第二液滴粒径、第二液滴速度;将多个第一喷头孔径、第一工作压力、第二液滴粒径、第二液滴速度及其对应关系进行存储,形成第二预设数据库。
可选地,火灾参数获取模块包括红外测温仪和可见光视频采集仪;红外测温仪用于采集目标区域的红外图像,将红外图像中的最高温度确定为火焰温度;可见光视频采集仪用于获取目标区域的火焰图像信息,根据火焰图像信息获取火焰高度。
可选地,喷头组件包括:多个不同孔径的喷头、泵组、压力调节阀、第一喷头控制设备;压力调节阀用于调节喷头的工作压力;泵组设置于控制柜与压力调节阀之间,用于根据控制柜的控制信号抽取灭火材料;第一喷头控制设备用于开启与控制信号中的喷头孔径相对应的喷头,以喷洒所述灭火材料。
可选地,喷头组件包括:孔径可调的喷头、泵组、压力调节阀、第二喷头控制设备;压力调节阀用于调节孔径可调的喷头的工作压力;泵组设置于控制柜与压力调节阀之间,用于根据控制柜的控制信号抽取灭火材料;第二喷头控制设备用于调节孔径可调的喷头的孔径,以喷洒灭火材料。
可选地,控制柜还用于根据控制信号开启泵组;控制柜启动泵组后,火灾参数获取模块以预设时间段为周期,周期性地更新火灾参数。
本发明第二方面提供一种智能细水雾灭火控制方法,包括:获取火灾参数,火灾参数包括火焰高度、火焰温度;根据火焰高度、火焰温度获取灭火喷头孔径、工作压力,并根据喷头孔径和工作压力生成控制信号;根据控制信号调节喷头组件的孔径和/或工作压力。
本发明技术方案,具有如下优点:
1.本发明提供的智能细水雾灭火系统,首先根据火灾参数获取模块获取火焰高度和火焰温度,然后服务器根据实时获取的火焰高度和火焰温度获取喷头孔径和工作压力,生成控制信号,控制柜根据控制信号调节喷头组件的孔径和/或工作压力,相较于常规的细水雾灭火系统,本申请提供的智能细水雾灭火系统可以根据实际火灾情况选择合适的喷头孔径和喷头的工作压力,因此通过本申请提供的智能细水雾灭火系统可以更有针对性地完成灭火任务,灭火效率更高,提升了灭火系统的性价比。
2.本发明提供的智能细水雾灭火系统,服务器在根据火焰高度和火焰温度获取灭火喷头孔径和工作压力时,先根据火焰高度、火焰温度和第一预设数据库获取液滴粒径、速度,又根据液滴粒径、速度和第二预设数据库获取喷头孔径、工作压力,在获取喷头孔径和工作压力时,分别查询了第一预设数据库和第二预设数据库,无须进行复杂的运算,可以快速找到最优的灭火孔径和工作压力,大幅提高了灭火效率。
3.本发明提供的智能细水雾灭火系统,先根据液滴在火焰中的运动方程以及与火焰的对流换热量建立液滴的动力演化模型,然后根据历史火焰高度数据、历史火焰温度数据、动力演化模型计算第一液滴粒径、第一液滴速度,将历史火焰高度数据、历史火焰温度数据,以及其相对应的第一液滴粒径和第一液滴速度进行存储,形成第一预设数据库,在后续根据火焰高度和火焰温度获取液滴粒径和速度时,通过查询第一数据库即可快速确定适合的液滴粒径和速度,因此第一预设数据库的建立为快速灭火奠定了基础。
4.本发明提供的智能细水雾灭火系统,获取灭火喷头的多个第一喷头孔径、多个第一工作压力,然后分别获取不同孔径的喷头在不同的工作压力下喷出液滴的第二液滴粒径、第二液滴速度,将多个第一喷头孔径、第一工作压力、第二液滴粒径、第二液滴速度及其对应关系进行存储,形成第二预设数据库,在后续根据液滴粒径和速度查询喷头孔径和工作压力时,通过查询第二预设数据库即可快速找到与已知的液滴粒径和速度相对应的喷头孔径和工作压力,因此第二预设数据库的建立为快速灭火奠定了基础。
5.本发明提供的智能细水雾灭火系统,在启动泵组开始灭火后,火灾参数获取模块以预设时间段为周期,周期性地更新火灾参数,服务器根据更新后的火灾参数重新确定灭火喷头的孔径和工作压力,生成新的控制信号,然后控制柜根据新的控制信号重新调节喷头的孔径和/或工作压力,每隔一段时间更新一次灭火参数,可以使灭火过程的效率更高,针对性更强,性价比更高。
6.本发明提供的智能细水雾灭火方法,首先获取火焰高度、火焰温度,根据实时获取的火焰高度和火焰温度获取喷头孔径和工作压力,生成控制信号,然后根据控制信号调节喷头组件的孔径和/或工作压力,相较于常规的细水雾灭火方法,本申请提供的智能细水雾灭火方法可以根据实际火灾情况选择合适的喷头孔径和喷头的工作压力,因此通过本申请提供的智能细水雾灭火方法可以更有针对性地完成灭火任务,灭火效率更高,提升了灭火系统的性价比。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中包含多个不同孔径的喷头的智能细水雾灭火系统的示意图;
图2为本发明实施例中包含一个孔径可调节的喷头的智能细水雾灭火系统的示意图;
图3为本发明实施例中智能细水雾灭火方法的一个具体流程的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本发明实施例提供了一种智能细水雾灭火系统,如图1所示,包括:火灾参数获取模块10、服务器20、控制柜30及喷头组件40。
其中,该火灾参数获取模块10用于获取火灾参数,火灾参数包括火焰高度、火焰温度。
服务器20用于根据火焰高度、火焰温度获取灭火喷头孔径、工作压力,并根据喷头孔径和工作压力生成控制信号。在一具体实施例中,不同孔径的喷头在不同的工作压力下喷出的液滴的灭火范围和灭火能力是不同的,因此需要根据火焰高度和火焰温度选取合适的喷头孔径和工作压力,例如,对于高度较高的火焰,在灭火时,喷头需要较高的工作压力,使得喷出的液滴可以达到火焰所在高度,对于温度较高的火焰,喷头需要较大的孔径,以免喷出的液滴还未到达火焰所在位置就被蒸发。
控制柜30用于根据控制信号调节喷头组件40的孔径和/或工作压力。
本发明提供的智能细水雾灭火系统,首先根据火灾参数获取模块10获取火焰高度和火焰温度,然后服务器20根据实时获取的火焰高度和火焰温度获取喷头孔径和工作压力,生成控制信号,控制柜30根据控制信号调节喷头组件40的孔径和/或工作压力,相较于常规的细水雾灭火系统,本申请提供的智能细水雾灭火系统可以根据实际火灾情况选择合适的喷头孔径和喷头的工作压力,因此通过本申请提供的智能细水雾灭火系统可以更有针对性地完成灭火任务,灭火效率更高,提升了灭火系统的性价比。
在一可选实施例中,服务器20包括液滴特性获取子模块、喷头参数获取子模块。
其中,该液滴特性获取子模块用于根据火焰高度、火焰温度和第一预设数据库获取液滴粒径、速度;第一预设数据库用以存储表征火焰高度、火焰温度和液滴粒径、速度的对应关系的数据。对于不同高度和温度的火焰,在灭火时都存在最优的液滴粒径和液滴速度可以使得灭火效果最好,为了在发生火灾时迅速找到与当前火灾相对应的最优液滴粒径和液滴速度,本发明实施例将其对应关系存储于第一预设数据库中,为整个灭火过程节省了时间。
喷头参数获取子模块用于根据液滴粒径、速度和第二预设数据库获取喷头孔径、工作压力;第二预设数据库用以存储表征液滴粒径、速度和喷头孔径、工作压力的对应关系的数据。与上述对第一预设数据库的描述相同,选择最优液滴粒径和速度后,还需选择喷头孔径和喷头的工作压力,使得喷头喷射出的液滴的粒径和速度可以达到最优值,为了在发生火灾时迅速找到与当前火灾相对应的最优喷头孔径和喷头的工作压力,本发明实施例将其对应关系存储于第二预设数据库中,为整个灭火过程节省了时间。
本发明提供的智能细水雾灭火系统,服务器20在根据火焰高度和火焰温度获取灭火喷头孔径和工作压力时,先根据火焰高度、火焰温度和第一预设数据库获取液滴粒径、速度,又根据液滴粒径、速度和第二预设数据库获取喷头孔径、工作压力,在获取喷头孔径和工作压力时,分别查询了第一预设数据库和第二预设数据库,无须进行复杂的运算,可以快速找到最优的灭火孔径和工作压力,大幅提高了灭火效率。
在一可选实施例中,本发明实施例通过如下步骤建立第一预设数据库:
根据液滴在火焰中的运动方程以及与火焰的对流换热量建立液滴的动力演化模型。
获取历史火焰高度数据、历史火焰温度数据,在一具体实施例中,为了使第一预设数据库更为完善,在数据获取阶段应该尽可能多的获取历史火焰高度数据和历史火焰温度数据。
根据历史火焰高度数据、历史火焰温度数据、动力演化模型计算与历史火焰高度数据和历史火焰温度数据相对应的第一液滴粒径、第一液滴速度。
将历史火焰高度数据、历史火焰温度数据,以及与历史火焰高度、历史火焰温度数据相对应的第一液滴粒径和第一液滴速度进行存储,形成第一预设数据库。
在一具体实施例中,由于第一预设数据库无法包含所有数值的火焰高度和火焰温度,因此如果获取的火焰高度和火焰温度无法在第一预设数据库中查询到,可以通过以下两种方式解决:一、则将数据库中记载的与获取的火焰高度和火焰温度的值最相近的火焰高度和火焰温度对应的液滴粒径、速度作为本次灭火任务中的液滴粒径和速度;二、将获取的火焰高度和火焰温度的值代入动力演化模型中,计算出最优的液滴粒径和速度,将计算出的液滴粒径和速度作为本次灭火任务中的液滴粒径和速度。上述两种解决方法各有利弊,方法一可以快速确定液滴粒径和速度,但是确定液滴粒径和速度并非最优,方法二相较于方法一确定的液滴粒径和速度更优,但是速度较慢,在具体实施例中可根据实际情况进行选择,需要说明的是,为了丰富第一预设数据库,如果选择方法二获取液滴粒径和速度,可以将此次获取的火焰高度、火焰温度和液滴粒径、速度对应存储与第一预设数据库中。
本发明实施例提供的智能细水雾灭火系统,先根据液滴在火焰中的运动方程以及与火焰的对流换热量建立液滴的动力演化模型,然后根据历史火焰高度数据、历史火焰温度数据、动力演化模型计算第一液滴粒径、第一液滴速度,将历史火焰高度数据、历史火焰温度数据,以及其相对应的第一液滴粒径和第一液滴速度进行存储,形成第一预设数据库,在后续根据火焰高度和火焰温度获取液滴粒径和速度时,通过查询第一数据库即可快速确定适合的液滴粒径和速度,因此第一预设数据库的建立为快速灭火奠定了基础。
在一可选实施例中,动力演化模型如公式(1)所示:
Figure BDA0002341577940000111
其中,Udi为第i个液滴的速度,ρl为水的密度,ρg为气体密度,Cxi为第i个液滴的拽力,Di为第i个液滴的直径,cpl和cpg分别为水和气体的比热容,Tdi为第i个液滴的温度,kg为气体导热系数,Nui为第i个液滴的努塞尔数,Ug和Tg分别表示火焰相应方向上速度分量以及火焰温度,qe为水的汽化潜热,z表示火焰高度。
火焰中的水滴运动方程如式(2)所示:
Figure BDA0002341577940000112
液滴与火焰间对流换热量如式(3)、(4)所示:
Figure BDA0002341577940000113
Figure BDA0002341577940000114
其中,hi表示为第i个液滴的对流换热系数,Adi表示为第i个液滴表面积,Nui表示努赛尔数
Figure BDA0002341577940000121
Rei为雷诺数,定义为第i个液滴跟热气体之间的相对速度,Rei=Di|Udi-Uggg,μg表示为气体的动力粘度系数,Pr为普朗克数,第i个液滴的拽力Cxi为:
Figure BDA0002341577940000122
假设蒸发过程被认为是准稳态过程,根据上述公式(2)-(5),液滴粒子在火焰中飞行的速度、粒径、温度变化可写为上述公式(1)。
在一可选实施例中,本发明实施例通过如下步骤建立第二预设数据库:
获取灭火喷头的多个第一喷头孔径、多个第一工作压力,与上述建立第一预设数据库时相同,为了是第二预设数据库更为完善,在获取数据阶段应尽可能多的获取第一喷头孔径和第一工作压力。
分别获取孔径为各第一喷头孔径的喷头在各第一工作压力下喷出液滴的第二液滴粒径、第二液滴速度。在数据库建立前期,可以通过实验获得不同孔径的喷头在不同的工作压力下喷出的液滴粒径和速度,但是随着数据的增多,可以根据大量的喷头孔径、工作压力和液滴粒径、速度的对应关系通过拟合等方式建立喷头参数和液滴参数之间的数学模型。
将多个第一喷头孔径、第一工作压力、第二液滴粒径、第二液滴速度及其对应关系进行存储,形成第二预设数据库。
在一具体实施例中,如上述第一预设数据库相同,由于第二预设数据库无法包含所有数值的液滴粒径和速度,因此如果获取的液滴粒径和速度无法在第二预设数据库中查询到,则将数据库中记载的与获取的液滴粒径和速度的值最相近的液滴粒径和速度对应的喷头孔径、工作压力作为本次灭火任务中的喷头孔径和工作压力。但是如果在建立第二数据库时建立了喷头参数和液滴参数之间的数学模型,也可将液滴粒径和速度代入数学模型中获取喷头孔径和工作压力,如果通过数学模型获取了喷头孔径和工作压力,可以将此次获取的液滴粒径、速度和喷头孔径、工作压力对应存储与第二预设数据库中。
本发明实施例提供的智能细水雾灭火系统,获取灭火喷头的多个第一喷头孔径、多个第一工作压力,然后分别获取不同孔径的喷头在不同的工作压力下喷出液滴的第二液滴粒径、第二液滴速度,将多个第一喷头孔径、第一工作压力、第二液滴粒径、第二液滴速度及其对应关系进行存储,形成第二预设数据库,在后续根据液滴粒径和速度查询喷头孔径和工作压力时,通过查询第二预设数据库即可快速找到与已知的液滴粒径和速度相对应的喷头孔径和工作压力,因此第二预设数据库的建立为快速灭火奠定了基础。
在一可选实施例中,如图1所示,火灾参数获取模块10包括红外测温仪11和可见光视频采集仪12。
红外测温仪11用于采集目标区域的红外图像,将红外图像中的最高温度确定为火焰温度。
可见光视频采集仪12用于获取目标区域的火焰图像信息,根据火焰图像信息获取火焰高度。
在一可选实施例中,本发明实施例提供的智能细水雾灭火系统中,如图1所示,喷头组件40包括:多个不同孔径的喷头41、泵组43、压力调节阀42、第一喷头控制设备44。
压力调节阀42用于调节喷头41的工作压力,控制柜30在控制喷头组件40的工作压力时,实际是通过压力调节阀42进行控制的。
泵组43设置于控制柜30与压力调节阀42之间,用于根据控制柜30的控制信号抽取灭火材料,在通常的灭火任务中,所用到的灭火材料大多为水。
控制柜30根据控制信号和第一喷头控制设备44开启与控制信号中的喷头孔径相对应的喷头41。第一喷头控制设备44用于控制喷头41的开关,每个喷头的孔径都是不同的,且每个喷头上都设置有一个阀门411,控制柜30根据控制信号获取喷头孔径后,通过第一喷头控制设备44开启孔径与控制信号中的喷头孔径相同的喷头41的阀门411。
在一可选实施例中,本发明实施例提供的智能细水雾灭火系统中,如图2所示,喷头组件40包括:孔径可调的喷头45、泵组43、压力调节阀42、第二喷头控制设备46。
控制柜30根据控制信号和压力调节阀42调节喷头组件40的工作压力,详细描述见上述可选实施例中对压力调节阀42的描述。
控制柜30根据控制信号和第二喷头控制设备46调节喷头组件40的孔径。与上述可选实施例不同的是,本实施例中只设置有一个孔径可调的喷头45,在本实施例中的第二喷头控制设备46用于调节喷头孔径。
泵组43设置于控制柜30与压力调节阀42之间,用于根据控制柜30的控制信号抽取灭火材料,在通常的灭火任务中,所用到的灭火材料大多为水。
在一可选实施例中,控制柜30还用于根据控制信号开启泵组43;控制柜30启动泵组43后,火灾参数获取模块10以预设时间段为周期,周期性地更新火灾参数。该时间段可以根据实际情况进行调整。
本发明实施例提供的智能细水雾灭火系统,在启动泵组43开始灭火后,火灾参数获取模块10以预设时间段为周期,周期性地更新火灾参数,服务器20根据更新后的火灾参数重新确定灭火喷头的孔径和工作压力,生成新的控制信号,然后控制柜30根据新的控制信号重新调节喷头的孔径和/或工作压力,每隔一段时间更新一次灭火参数,可以使灭火过程的效率更高,针对性更强,性价比更高。
实施例2
本发明实施例提供了一种智能细水雾灭火控制方法,如图3所示,包括:
步骤S10:获取火灾参数,火灾参数包括火焰高度、火焰温度,详细描述见上述实施例1中对火灾参数获取模块10的描述。
步骤S20:根据火焰高度、火焰温度获取灭火喷头孔径、工作压力,并根据喷头孔径和工作压力生成控制信号,细描述见上述实施例1中对服务器20的描述。
步骤S30:根据控制信号调节喷头组件40的孔径和/或工作压力,细描述见上述实施例1中对控制柜30的描述。
本发明提供的智能细水雾灭火方法,首先获取火焰高度、火焰温度,根据实时获取的火焰高度和火焰温度获取喷头孔径和工作压力,生成控制信号,然后根据控制信号调节喷头组件40的孔径和/或工作压力,相较于常规的细水雾灭火方法,本申请提供的智能细水雾灭火方法可以根据实际火灾情况选择合适的喷头孔径和喷头的工作压力,因此通过本申请提供的智能细水雾灭火方法可以更有针对性地完成灭火任务,灭火效率更高,提升了灭火系统的性价比。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种智能细水雾灭火系统,其特征在于,包括:火灾参数获取模块、服务器、控制柜及喷头组件;
所述火灾参数获取模块用于获取火灾参数,所述火灾参数包括火焰高度、火焰温度;
所述服务器用于根据所述火焰高度、火焰温度和第一预设数据库获取液滴粒径、速度,根据所述液滴粒径和速度获取灭火喷头孔径、工作压力,并根据所述喷头孔径和所述工作压力生成控制信号;
所述控制柜用于根据所述控制信号调节所述喷头组件的孔径和/或工作压力;
通过如下步骤建立所述第一预设数据库:
根据液滴在火焰中的运动方程以及与火焰的对流换热量建立液滴的动力演化模型;
获取历史火焰高度数据、历史火焰温度数据;
根据所述历史火焰高度数据、所述历史火焰温度数据、所述动力演化模型计算与所述历史火焰高度数据和历史火焰温度数据相对应的第一液滴粒径、第一液滴速度;
将所述历史火焰高度数据、所述历史火焰温度数据,以及与所述历史火焰高度、历史火焰温度数据相对应的第一液滴粒径和第一液滴速度进行存储,形成所述第一预设数据库;
所述动力演化模型为:
Figure FDA0002962249400000021
其中,Udi为第i个液滴的速度,ρl为水的密度,ρg为气体密度,Cxi为第i个液滴的拽力,Di为第i个液滴的直径,cpl和cpg分别为水和气体的比热容,Tdi为第i个液滴的温度,kg为气体导热系数,Nui为第i个液滴的努塞尔数,Ug和Tg分别表示火焰相应方向上速度分量以及火焰温度,qe为水的汽化潜热,z表示火焰高度。
2.根据权利要求1所述的智能细水雾灭火系统,其特征在于,所述服务器包括液滴特性获取子模块、喷头参数获取子模块;
所述液滴特性获取子模块用于根据所述火焰高度、火焰温度和第一预设数据库获取液滴粒径、速度;所述第一预设数据库用以存储表征所述火焰高度、火焰温度和所述液滴粒径、速度的对应关系的数据;
所述喷头参数获取子模块用于根据所述液滴粒径、速度和第二预设数据库获取喷头孔径、工作压力;所述第二预设数据库用以存储表征所述液滴粒径、速度和所述喷头孔径、工作压力的对应关系的数据。
3.根据权利要求2所述的智能细水雾灭火系统,其特征在于,通过如下步骤建立所述第二预设数据库:
获取灭火喷头的多个第一喷头孔径、多个第一工作压力;
分别获取孔径为各所述第一喷头孔径的喷头在各所述第一工作压力下喷出液滴的第二液滴粒径、第二液滴速度;
将多个所述第一喷头孔径、第一工作压力、第二液滴粒径、第二液滴速度及其对应关系进行存储,形成所述第二预设数据库。
4.根据权利要求1所述的智能细水雾灭火系统,其特征在于,所述火灾参数获取模块包括红外测温仪和可见光视频采集仪;
所述红外测温仪用于采集目标区域的红外图像,将所述红外图像中的最高温度确定为所述火焰温度;
所述可见光视频采集仪用于获取所述目标区域的火焰图像信息,根据所述火焰图像信息获取所述火焰高度。
5.根据权利要求1所述的智能细水雾灭火系统,其特征在于,所述喷头组件包括:
多个不同孔径的喷头、泵组、压力调节阀、第一喷头控制设备;
所述压力调节阀用于调节所述喷头的工作压力;
所述泵组设置于所述控制柜与压力调节阀之间,用于根据所述控制柜的控制信号抽取灭火材料;
所述第一喷头控制设备用于开启与所述控制信号中的喷头孔径相对应的喷头,以喷洒所述灭火材料。
6.根据权利要求1所述的智能细水雾灭火系统,其特征在于,所述喷头组件包括:
孔径可调的喷头、泵组、压力调节阀、第二喷头控制设备;
所述压力调节阀用于调节所述孔径可调的喷头的工作压力;
所述泵组设置于所述控制柜与压力调节阀之间,用于根据所述控制柜的控制信号抽取灭火材料;
所述第二喷头控制设备用于调节所述孔径可调的喷头的孔径,以喷洒所述灭火材料。
7.根据权利要求5或6所述的智能细水雾灭火系统,其特征在于,
所述控制柜还用于根据所述控制信号开启泵组;
所述控制柜启动泵组后,所述火灾参数获取模块以预设时间段为周期,周期性地更新所述火灾参数。
8.一种智能细水雾灭火控制方法,其特征在于,包括:
获取火灾参数,所述火灾参数包括火焰高度、火焰温度;
根据所述火焰高度、火焰温度和第一预设数据库获取液滴粒径、速度,根据所述液滴粒径和速度获取灭火喷头孔径、工作压力,并根据所述喷头孔径和所述工作压力生成控制信号;
根据所述控制信号调节喷头组件的孔径和/或工作压力;
通过如下步骤建立所述第一预设数据库:
根据液滴在火焰中的运动方程以及与火焰的对流换热量建立液滴的动力演化模型;
获取历史火焰高度数据、历史火焰温度数据;
根据所述历史火焰高度数据、所述历史火焰温度数据、所述动力演化模型计算与所述历史火焰高度数据和历史火焰温度数据相对应的第一液滴粒径、第一液滴速度;
将所述历史火焰高度数据、所述历史火焰温度数据,以及与所述历史火焰高度、历史火焰温度数据相对应的第一液滴粒径和第一液滴速度进行存储,形成所述第一预设数据库;
所述动力演化模型为:
Figure FDA0002962249400000051
其中,Udi为第i个液滴的速度,ρl为水的密度,ρg为气体密度,Cxi为第i个液滴的拽力,Di为第i个液滴的直径,cpl和cpg分别为水和气体的比热容,Tdi为第i个液滴的温度,kg为气体导热系数,Nui为第i个液滴的努塞尔数,Ug和Tg分别表示火焰相应方向上速度分量以及火焰温度,qe为水的汽化潜热,z表示火焰高度。
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