CN114326845B - 一种负压调节系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气压调节设备领域，具体涉及一种负压调节系统及方法，系统包括输入模块、控制模块、动力模块、气压传感模块和进程采集模块，方法包括根据输入的负压参数形成负压环境供进行防火测试；实时采集负压环境的气压值，实时采集测试目标的测试图像作为测试进程信息，识别测试图像中测试目标上的火焰信息；将覆盖面积与预设面积进行对比判断，将火焰高度与预设高度进行对比判断，以判断进程信息是否为预设进程；当覆盖面积大于预设面积或者火焰高度大于预设高度时，判断测试进程信息为预设进程，当测试进行信息为预设进程时，根据气压值控制负压环境中的气压值为预设值。本发明提高各部件在负压环境下防火性能测试的准确性。

Description

一种负压调节系统及方法

技术领域

本发明涉及气压调节设备领域，具体涉及一种负压调节系统及方法。

背景技术

飞机是携带乘客或货物在大气层内飞行且自重重于空气的航空器。飞机普遍是需要载人进行飞行，所以，飞机上的大部分区域是常压区域，以保证乘客的正常呼吸，只有极少部分区域因飞机自身特点以及为了保证少量零部件的正常工作而在飞行过程中会形成负压环境。为了保证飞机飞行过程中的安全性，在飞机飞行前需要对飞机的各项性能指标进行测试。

飞机测试的一项重要指标是防火性能，目前，飞机上常压区域和负压区域内的各个部件普遍是在大气压条件下进行防火测试。但是，当飞机飞行过程中起火时，少部分处于负压环境下的密封件、结构件，在负压环境下和大气压条件下测试得到的防火性能存在差异，导致部分密封件和结构件的防火性能测试结果不准确。

发明内容

本发明意在提供一种负压调节系统，以解决飞机上处于负压环境下各部件防火性能测试不准确的问题。

本方案中的负压调节系统，包括输入模块、控制模块和动力模块，所述输入模块向控制模块输入负压参数，所述控制模块根据负压参数控制动力模块启动，所述动力模块启动后将飞机上处于负压环境下的测试目标所处空间形成负压环境；

还包括气压传感模块和进程采集模块，所述气压传感模块检测负压环境的气压值并发送至控制模块，所述进程采集模块采集测试目标的测试进程信息并发送至控制模块，所述控制模块判断测试进程信息是否为预设进程，当测试进行信息为预设进程时，所述控制模块根据气压值控制动力模块进行开度调节保持气压值为预设值。

本方案的有益效果是：

通过本方案中的系统对飞机上处于负压环境下的测试目标进行防火测试，检测负压环境的气压值以及识别防火测试的测试进程信息，根据气压值和测试进程信息对动力模块进行开度调节，以让动力模块保持负压环境的负压条件更接近飞机上的负压环境，提高各部件在负压环境下防火性能测试的准确性。

进一步，还包括识别模块，所述进程采集模块拍摄测试目标的测试图像作为测试进程信息，所述控制模块在气压值位于预设值的范围外时获取测试图像并发送至识别模块，所述识别模块识别测试图像中测试目标上的火焰信息，所述火焰信息包括覆盖面积和火焰高度，所述预设进程包括预设面积和预设高度，所述控制模块将覆盖面积与预设面积进行对比判断，所述控制模块将火焰高度与预设高度进行对比判断，当覆盖面积大于预设面积或者火焰高度大于预设高度时，所述控制模块控制判断测试进程信息为预设进程。

有益效果是：采集测试目标进行防火测试过程中的测试图像，识别测试图像上的火焰信息，将火焰信息与预设进程进行对比，判断是否达到预设进程，即判断测试目标的防火性能测试是否达到一定程度时，才让动力模块对气压进行调节，提高气压恒定调节的准确性。

进一步，所述识别模块识别测试图像上的燃烧材质并发送至控制模块，所述控制模块根据燃烧材质和火焰信息获取测试目标燃烧达到旺盛状态时预存的预计时间，所述预计时间为测试目标在常压下进行燃烧测试得到，所述控制模块以预计时间乘以权重值得到预估时间，所述权重值小于一，所述控制模块在测试目标点火燃烧预估时间后控制动力模块预先启动进行增大开度调节量。

有益效果是：识别测试图像上测试目标的燃烧材质，并获取测试目标在常压下达到燃烧的旺盛状态的预计时间，以预计时间计算预估时间，在到达预估时间后再进行开度调节，让测试目标的防火性能测试更接近于在飞机的负压环境下燃烧的情况。

进一步，还包括计算模块，所述控制模块在气压值位于预设值的范围内时获取气压值，并添加顺序标识后发送至计算模块，所述计算模块按照顺序标识将气压值依次作差求平均后得到气压变化量，所述预设值为-15KPa至0KPa，所述控制模块获取气压变化量，所述控制模块根据气压变化量和当前获取到的气压值估算调节后的预计压强，所述控制模块根据预计压强对动力模块的开度进行调节。

有益效果是：根据多项信息计算气压调节后的预计压强，然后根据预计压强形成动力模块的开度调节，提高负压环境气压调节的准确性，保持负压环境中负压强度的恒定性。

进一步，所述气压传感模块设置多个，所述控制模块给每个气压传感模块的气压值添加标识码，所述控制模块对每个气压传感模块添加单独的顺序标识，所述计算模块将同一标识码的多个气压值顺序作差求平均后得到单点变化量，所述控制模块获取多个气压传感模块的单点变化量并求平均值得到气压变化量，所述控制模块以得到的气压变化量进行动力模块的开度调节。

有益效果是：通过对负压环境中的气压值进行多点检测，并对多个检测点的单点变化量进行计算，将多个检测点的单点变化量的平均量作为整个负压环境的气压变化量，并根据该平均后的气压变化量进行动力模块的开度调节，保证调节后气压能够达到要求。

负压调节方法，包括以下内容：

根据输入的负压参数形成负压环境供测试目标进行防火测试；

实时采集负压环境的气压值，实时采集测试目标的测试图像作为测试进程信息，识别测试图像中测试目标上的火焰信息，所述火焰信息包括覆盖面积和火焰高度；

将覆盖面积与预设面积进行对比判断，将火焰高度与预设高度进行对比判断，以判断进程信息是否为预设进程；

当覆盖面积大于预设面积或者火焰高度大于预设高度时，判断测试进程信息为预设进程，当测试进行信息为预设进程时，根据气压值控制负压环境中的气压值为预设值。

本方案的有益效果是：

形成负压环境对测试目标进行防火测试，例如让飞机上的密封件或结构件等位于负压环境下燃烧进行防火测试；同时检测测试目标的测试图像和气压值，识别测试图像上的火焰信息，判断是否到达测试的预设进程处，若是，则根据气压值进行负压环境中气压值的控制，让气压值保持在预设值处，在模拟出飞机上负压环境后进行恒压保持，让负压环境与飞机上的负压环境更接近，提高各部件在负压环境下防火性能测试的准确性。

进一步，还包括，识别测试图像上的燃烧材质，根据燃烧材质和火焰信息获取测试目标燃烧达到旺盛状态时预存的预计时间，所述预计时间为测试目标在常压下进行燃烧测试得到，以预计时间乘以权重值得到预估时间，所述权重值小于一，在测试目标点火燃烧预估时间后预先进行增大负压环境进气口的开度调节量。

有益效果是：基于测试目标在常压下燃烧达到旺盛状态的预计时间，估计测试目标在负压状态下燃烧达到旺盛状态的预估时间，权重值小于一，能够在提前于预计时间触发进行负压环境的气压调节，保证测试目标在达到燃烧旺盛状态时能够让负压环境的气压恒定，让测试结果更准确。

进一步，给多个采集点处采集得到的气压值添加标识码，针对每个采集点的气压值添加顺序标识，按照顺序标识依次作差后求平均得到每个采集点的单点变化量，对多个采集点的单点变化量求平均后得到气压变化量，根据气压变化量和当前采集到的气压值预测调节后的预计压强，根据预计压强进行负压环境的气压调节。

有益效果是：对负压环境的气压进行调节后的预计压强进行预测，然后根据预计压强进行气压调节，提高气压调节的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例一中负压调节系统的示意性框图；

图2为本发明实施例二中负压调节方法的流程框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明。

实施例一

负压调节系统，如图1所示：包括输入模块、控制模块、动力模块、气压传感模块、进程采集模块、识别模块和计算模块，输入模块向控制模块输入负压参数，输入模块可以通过现有键盘或输入按钮进行负压参数的输入，负压参数可以负压环境的气压值，控制模块根据负压参数控制动力模块启动，动力模块启动后将飞机上处于负压环境下的测试目标所处空间形成负压环境，控制模块可用现有的STM单片机，动力模块可用现有的抽气设备和进气口处的气阀，控制模块通过控制动力模块的气阀的开度进行负压环境形成的控制。

测试目标按照在飞机上的安装方式，可以通过螺钉等安装在立方体状的测试盒的任一侧壁上，让测试目标的点火面一侧位于测试盒外，即相当于测试目标的背火面位于测试盒内，测试目标的迎火面位于测试盒外，以让动力模块形成负压环境，测试盒的容积根据实际需求进行设置，测试盒利用金属制成，例如不锈钢制成。

气压传感模块检测负压环境的气压值并发送至控制模块，气压传感模块可用现有扩散硅原理的压力变送器，进程采集模块采集测试目标的测试进程信息并发送至控制模块，进程采集模块拍摄测试目标的测试图像作为测试进程信息，进程采集模块可用现有的摄像头。

控制模块判断测试进程信息是否为预设进程，具体为，控制模块在气压值位于预设值的范围外时获取测试图像并发送至识别模块，识别模块识别测试图像中测试目标上的火焰信息，火焰信息包括覆盖面积和火焰高度，识别模块通过格栅对比方法识别火焰信息，例如格栅图上均匀分布多个宽度为1mm的方格，测试图像上燃烧火焰能够覆盖方格的数量乘以面积得到覆盖面积，在火焰延伸方向上的最大数量乘以宽度得到火焰高度，预设进程包括预设面积和预设高度，控制模块将覆盖面积与预设面积进行对比判断，预设面积和预设高度根据实际需求进行设置，预设面积和预设高度以火焰在测试图像上占用的面积进行设定，控制模块将火焰高度与预设高度进行对比判断，例如预设面积设置为十平方毫米，预设高度设置为三十毫米，当覆盖面积大于预设面积或者火焰高度大于预设高度时，控制模块控制判断测试进程信息为预设进程。当测试进行信息为预设进程时，控制模块根据气压值控制动力模块进行开度调节保持气压值为预设值，例如气压值小于预设值的下限值时，减小开度量，气压值大于预设值的上限值时，增大开度量。

识别模块识别测试图像上的燃烧材质并发送至控制模块，识别模块通过识别测试图像上的颜色和纹路进行燃烧材质识别，控制模块根据燃烧材质和火焰信息获取测试目标燃烧达到旺盛状态时预存的预计时间，旺盛状态可以通过火焰高度进行界定，预计时间为测试目标在常压下进行燃烧测试得到，预计时间根据所界定的火焰高度进行设置，例如从点火至火焰高度达到10cm的3min时长为预计时间，控制模块以预计时间乘以权重值得到预估时间，权重值小于一，例如权重值可以是0.7，例如预估时间为2.1min，控制模块在测试目标点火燃烧预估时间后控制动力模块预先启动进行增大开度调节量，增大开度调节量固定，例如增大开度调节量至全开。在燃烧测试的前期进行相应火焰信息的获取，并根据相应的信息进行动力模块的开度调节，让测试环境快速达到飞机飞行时的负压环境。

控制模块获取气压值的采样频率为10次/分钟，控制模块在气压值位于预设值的范围内时获取气压值，并添加顺序标识后发送至计算模块，即在测试进行信息为预设进程时由计算模块进行计算，顺序标识通过数字进行表示，计算模块按照顺序标识将气压值依次作差求平均后得到气压变化量，即针对所获取的十个气压值求气压变化量，例如得到的气压变化量为+0.2KPa，预设值为-15KPa至0KPa，控制模块获取气压变化量，控制模块根据气压变化量和当前获取到的气压值估算调节后的预计压强，控制模块以所获取的十个气压值求平均得到的值为当前获取的气压值，控制模块将当前获取到的气压值与气压变化量，按照采样频率数量的次数相加，分别得到多个预计压强，例如当前获取的气压值为-1.8KPa，得到的预计压强分别为-1.6KPa、-1.4KPa、-1.2KPa、-1.0KPa、-0.8KPa、-0.6KPa、-0.4KPa、-0.2KPa、0.0KPa、0.2KPa，控制模块根据预计压强对动力模块的开度进行调节，即控制模块将预计压强与预设值的范围进行对比，判断预计压强是否均位于预设值的范围内，当预计压强未完全位于预设值内时，控制模块将预计压强与预设值范围的上限值与下限值分别进行对比，当预计压强小于预设值的下限值时，即部分预计压强小于预设值的下限值-15KPa时，控制模块向动力模块发送减小调节量的调节信号，即减小进气口的开度，当预计压强大于设定强度的上限值时，即部分预计压强大于预设值的上限值0KPa时，控制模块向动力模块发送增加调节量的调节信号，即增大进气口的开度，调节量的增加量和减小量固定不变，例如调节量为1/5开度量，增加或减小调节量可通过调节抽气泵进气口的开度进行。从而达到保持负压环境稳定的目标。

优选地，气压传感模块设置多个，气压传感模块分别设置在负压环境的多个位置处，控制模块给每个气压传感模块的气压值添加标识码，例如针对每个气压传感器检测得到的气压值设置字母为标识码，控制模块以多个气压传感模块在同一时刻检测到气压值的平均值作为整个测试环境的气压值，控制模块对每个气压传感模块添加单独的顺序标识，例如针对不同的气压传感模块的顺序标识分别为：A1、A2、A3…An，B1、B2、B3…Bn，C1、C2、C3…Cn，计算模块将同一标识码的多个气压值顺序作差求平均后得到单点变化量，控制模块获取多个气压传感模块的单点变化量并求平均值得到气压变化量，控制模块以得到的气压变化量进行动力模块的开度调节。

由于需要进行防火验证的部件在火焰作用下会发生变形或者开裂等，导致空气大量进入系统的负压模拟环境，从而导致负压急剧变化和不稳定，而飞机在飞行过程中，不管部件是否着火或者有损伤，其始终处于一个恒定的负压环境，所以，本实施例提供了专用于对飞机上处于负压环境下的测试目标进行防火测试的系统，在防火测试过程中，检测负压环境的气压值以及识别防火测试的测试进程信息，对测试进程信息进行判断，并根据气压值和测试进程信息对动力模块进行开度调节，能够让动力模块快速将测试环境调节至达到飞机飞行时的负压环境，并且在调节至达到飞机飞行时的负压进行稳定的过程中，对调节后的气压强度进行预计，根据预计的气压强度进行动力模块的提前调节，不会因测试环境的气压强度位于预设值范围外之后再调节而影响测试结果，以让动力模块始终保持负压环境的负压条件等同于飞机飞行时的负压环境，能够让测试环境的负压状况更稳定，本实施例的目的就在于真实模拟飞机在飞行过程中，相关部位产生的负压情况，相较于现有在常压环境下的防火测试，本实施例能够提高各部件在负压环境下防火性能测试的准确性。针对飞机上处于负压条件下的极少数部件，以及飞机上负压环境处产生火灾的情况极少，技术人员在进行飞机部件的防火测试时，普遍不会设置单独的测试环境对少量部件进行防火测试。另外，技术人员即使通过拼凑设备在负压环境下进行相应的测试，也因不能设计得到准确的飞机上的负压环境而造成测试结果不准确。

实施例二

如图2所示，本实施例提供一种负压调节方法，应用于实施例一中的负压调节系统，包括以下内容：

根据输入的负压参数形成负压环境供测试目标进行防火测试，即通过输入模块输入负压参数，负压参数的具体输入设备和设置方式按照实施例进行。

实时采集负压环境的气压值，即通过气压传感模块采集气压值，实时采集测试目标的测试图像作为测试进程信息，即通过进程采集模块拍摄测试图像，在测试环境的气压值位于预设值的范围外时，由识别模块识别测试图像中测试目标上的火焰信息，所述火焰信息包括覆盖面积和火焰高度，火焰信息的具体识别方法按照实施例一中的方法进行。

将覆盖面积与预设面积进行对比判断，将火焰高度与预设高度进行对比判断，以判断进程信息是否为预设进程，具体为，当覆盖面积大于预设面积或者火焰高度大于预设高度时，判断测试进程信息为预设进程，当测试进行信息为预设进程时，根据气压值控制负压环境中的气压值为预设值，预设值为-10KPa-0KPa，例如气压值小于预设值的-10KPa时，减小开度量，气压值大于预设值的0KPa时，增大开度量。

在气压值位于预设值的范围外时，通过识别模块识别测试图像上的燃烧材质，根据燃烧材质和火焰信息获取测试目标燃烧达到旺盛状态时预存的预计时间，所述预计时间为测试目标在常压下进行燃烧测试得到，例如从点火至火焰高度达到10cm的3min时长为预计时间，以预计时间乘以权重值得到预估时间，权重值小于一，在测试目标点火燃烧预估时间后预先进行增大负压环境进气口的开度调节量，增大开度调节量固定，例如增大开度调节量至全开。

在气压值位于预设值的范围内时，以10次/分钟的采样频率获取气压值，并给气压值添加顺序标识，按照顺序标识将气压值依次作差求平均后得到气压变化量，即针对所获取的十个气压值求气压变化量，根据气压变化量和当前获取到的气压值估算调节后的预计压强，以所获取的十个气压值求平均得到的值为当前获取的气压值，将当前获取到的气压值与气压变化量，按照采样频率数量的次数相加，分别得到多个预计压强，例如当前获取的气压值为-1.8KPa，得到的预计压强分别为-1.6KPa、-1.4KPa、-1.2KPa、-1.0KPa、-0.8KPa、-0.6KPa、-0.4KPa、-0.2KPa、0.0KPa、0.2KPa，将预计压强与预设值的范围进行对比，判断预计压强是否均位于预设值的范围内，当预计压强未完全位于预设值内时，由控制模块将预计压强与预设值范围的上限值与下限值分别进行对比，当预计压强小于预设值的下限值时，减小负压环境进气口的开度，当预计压强大于设定强度的上限值时，增大负压环境进气口的开度，增加量和减小量固定不变，例如调节量为1/5开度量，增加或减小调节量可通过调节抽气泵进气口的开度进行。

优选地，通过控制模块给多个采集点处采集得到的气压值添加标识码，针对每个采集点的气压值添加顺序标识，顺序标识通过控制模块以数字进行添加，按照顺序标识依次作差后求平均得到每个采集点的单点变化量，对多个采集点的单点变化量求平均后得到负压环境的气压变化量，根据气压变化量和当前采集到的气压值预测调节后的预计压强，根据预计压强进行负压环境的气压调节。

本实施例通过形成负压环境对飞机上位于负压环境下的测试目标进行防火测试，例如让飞机上的密封件或结构件等位于负压环境下燃烧进行防火测试；同时检测测试目标的测试图像和气压值，识别测试图像上的火焰信息，判断是否到达测试的预设进程处，若是，则根据气压值进行负压环境中气压值的控制，让气压值快速达到预设值范围内，在模拟出飞机上负压环境后进行恒压保持，通过对调节后气压值的预计压强进行估计，在预计压强即将超出预设值的范围外时，提前对负压环境进气口进行调节，让负压环境能够准确地保持飞机上的负压环境状态，提高各部件在负压环境下防火性能测试的准确性。本实施例在专有的负压环境下进行单独的防火测试，相较于现有对测试目标在常压下的防火测试，测试结果更准确。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.一种负压调节系统，包括输入模块、控制模块和动力模块，所述输入模块向控制模块输入负压参数；所述控制模块根据负压参数控制动力模块启动，其特征在于：所述动力模块启动后将飞机上处于负压环境下的测试目标所处空间形成负压环境；

还包括气压传感模块和进程采集模块，所述气压传感模块检测负压环境的气压值并发送至控制模块，所述进程采集模块采集测试目标的测试进程信息并发送至控制模块，所述控制模块判断测试进程信息是否为预设进程，当测试进行信息为预设进程时，所述控制模块根据气压值控制动力模块进行开度调节保持气压值为预设值；

还包括识别模块，所述进程采集模块拍摄测试目标的测试图像作为测试进程信息，所述控制模块在气压值位于预设值的范围外时获取测试图像并发送至识别模块，所述识别模块识别测试图像中测试目标上的火焰信息，所述火焰信息包括覆盖面积和火焰高度，所述预设进程包括预设面积和预设高度，所述控制模块将覆盖面积与预设面积进行对比判断，所述控制模块将火焰高度与预设高度进行对比判断，当覆盖面积大于预设面积或者火焰高度大于预设高度时，所述控制模块控制判断测试进程信息为预设进程。

2.根据权利要求1所述的负压调节系统，其特征在于：所述识别模块识别测试图像上的燃烧材质并发送至控制模块，所述控制模块根据燃烧材质和火焰信息获取测试目标燃烧达到旺盛状态时预存的预计时间，所述预计时间为测试目标在常压下进行燃烧测试得到，所述控制模块以预计时间乘以权重值得到预估时间，所述权重值小于一，所述控制模块在测试目标点火燃烧预估时间后控制动力模块预先启动进行增大开度调节量。

3.根据权利要求2所述的负压调节系统，其特征在于：还包括计算模块，所述控制模块在气压值位于预设值的范围内时获取气压值，并添加顺序标识后发送至计算模块，所述计算模块按照顺序标识将气压值依次作差求平均后得到气压变化量，所述预设值为-15KPa至0KPa，所述控制模块获取气压变化量，所述控制模块根据气压变化量和当前获取到的气压值估算调节后的预计压强，所述控制模块根据预计压强对动力模块的开度进行调节。

4.根据权利要求3所述的负压调节系统，其特征在于：所述气压传感模块设置多个，所述控制模块给每个气压传感模块的气压值添加标识码，所述控制模块对每个气压传感模块添加单独的顺序标识，所述计算模块将同一标识码的多个气压值顺序作差求平均后得到单点变化量，所述控制模块获取多个气压传感模块的单点变化量并求平均值得到气压变化量，所述控制模块以得到的气压变化量进行动力模块的开度调节。

5.一种负压调节方法，其特征在于，包括以下内容：

根据输入的负压参数形成负压环境供测试目标进行防火测试；

实时采集负压环境的气压值，实时采集测试目标的测试图像作为测试进程信息，识别测试图像中测试目标上的火焰信息，所述火焰信息包括覆盖面积和火焰高度；

将覆盖面积与预设面积进行对比判断，将火焰高度与预设高度进行对比判断，以判断进程信息是否为预设进程；

当覆盖面积大于预设面积或者火焰高度大于预设高度时，判断测试进程信息为预设进程，当测试进行信息为预设进程时，根据气压值控制负压环境中的气压值为预设值。

6.根据权利要求5所述的负压调节方法，其特征在于：还包括，识别测试图像上的燃烧材质，根据燃烧材质和火焰信息获取测试目标燃烧达到旺盛状态时预存的预计时间，所述预计时间为测试目标在常压下进行燃烧测试得到，以预计时间乘以权重值得到预估时间，所述权重值小于一，在测试目标点火燃烧预估时间后预先进行增大负压环境进气口的开度调节量。

7.根据权利要求6所述的负压调节方法，其特征在于：给多个采集点处采集得到的气压值添加标识码，针对每个采集点的气压值添加顺序标识，按照顺序标识依次作差后求平均得到每个采集点的单点变化量，对多个采集点的单点变化量求平均后得到气压变化量，根据气压变化量和当前采集到的气压值预测调节后的预计压强，根据预计压强进行负压环境的气压调节。

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