CN114781889A - 隧道管廊火灾风险监测及评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风险评估技术领域，具体涉及一种隧道管廊火灾风险监测及评估方法，包括：S1、实时采集管廊中各个监测点的温度、氧气浓度、可燃气体浓度以及气流扩散速度；S2、逐个分析各个监测点的温度和氧气浓度的变化趋势，判断是否有监测点存在火灾风险；S3、根据预设距离阈值逐个确定各个监测点的邻居点，根据监测点和邻居点的可燃气体浓度和气流扩散速度分析监测点形成着火点的聚集概率，判断聚集概率是否大于预设概率阈值；S4、按照预设评估规则，根据温度评估存在火灾风险的监测点的风险等级。本发明考虑了相邻监测点的影响，能够预先发现存在潜在的火灾风险的监测点，提高了火灾风险评估结果的准确性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及风险评估技术领域，具体涉及一种隧道管廊火灾风险监测及评估方法。
背景技术
城市地下管廊，简称管廊(或者隧道管廊)，是在城市地下建造的隧道空间，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，将电力、通信，燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，是保障城市运行的重要基础设施。
管廊中的线路复杂，线路的热量累积或者接头故障均有可能瞬间释放大量热量，造成材料分解、绝缘劣化进而发生火灾。管廊通常是前后贯通的，着火后事故极易出现扩大化；而且，烟雾大、含氧量少、能见度低，会给灭火营救带来巨大困难，燃烧产生的高温有毒气体也很容易造成人员伤亡。故而，对于管廊的灾情进行高效的“提前发现”和“应急处理”就显得尤为重要。比如说，已有中国相关专利公开相关技术，通过消防巡检机器人进行自动巡检，接收管廊内的环境信息和重点位置的温度信息，将其与预先设定的火灾阈值进行比较，评估火灾风险，并快速定位至预识别的火源位置，从而便于执行灭火任务。但是，在上述技术方案中，火灾风险的评估是针对单个位置或者单个区域而言的，无法针对相邻的位置和区域进行评估。事实上，相邻区域的火灾风险可能会相互影响，比如说，释放的热量除了直接提高本区域的温度，还会间接提高相邻区域的温度，使得针对单个区域评估的火灾风险并不准确。
发明内容
本发明提供一种隧道管廊火灾风险监测及评估方法，解决了火灾风险评估结果不准确的技术问题。
本发明提供的基础方案为：隧道管廊火灾风险监测及评估方法，包括：
S1、实时采集管廊中各个监测点的温度、氧气浓度、可燃气体浓度以及气流扩散速度；
S2、逐个分析各个监测点的温度和氧气浓度的变化趋势，判断是否有监测点存在火灾风险：若是，筛选出存在火灾风险的监测点，进行S4；若否，进行S3；
S3、根据预设距离阈值逐个确定各个监测点的邻居点，根据监测点和邻居点的可燃气体浓度和气流扩散速度分析监测点形成着火点的聚集概率，判断聚集概率是否大于预设概率阈值：若是，将聚集概率大于预设概率阈值的监测点判定为存在火灾风险的监测点，进行S4；若否，返回进行S1；
S4、按照预设评估规则，根据温度评估存在火灾风险的监测点的风险等级。
本发明的工作原理及优点在于：根据燃烧学的相关知识可知，燃烧是伴随着发光、放热的游离基的链式反应，链式反应的速率与温度、氧气浓度和游离基浓度成正比，特别地，链式反应的速率与游离基浓度成指数关系。即使根据温度和氧气浓度的变化趋势判定监测点不存在火灾风险，但这是孤立进行判断的，任何一个监测点在受热情况下均会产生游离自由基，这些游离自由基会扩散到相邻的监测点，提高相邻监测点的游离自由基的浓度，高浓度的游离自由基会弥补温度、氧气浓度的不足，仍然有火灾风险。因此，根据预设距离阈值逐个确定各个监测点的邻居点，根据监测点和邻居点的可燃气体浓度、气流扩散速度按照流体的运动规律，可以分析监测点形成着火点的聚集概率，若某个监测点的聚集概率大于预设概率阈值，表明该监测点极有可能会聚集大量的游离自由基形成着火点，存在潜在的火灾风险。通过这样的方式，考虑了相邻监测点的影响，能够发现潜在危险的监测点，提高了火灾风险评估结果的准确性。
本发明考虑了相邻监测点的影响，能够预先发现存在潜在的火灾风险的监测点，提高了火灾风险评估结果的准确性和可靠性。
进一步，S2中，分析监测点的温度和氧气浓度的变化趋势，判断是否存在火灾风险，具体包括：
分别拟合温度和氧气浓度随时间的变化规律，得到体现温度的变化趋势的温度时间变化曲线，以及体现氧气浓度的变化趋势的氧气浓度时间变化曲线；
分析温度时间变化曲线，判断是否存在温度突变点：若是，进行下一步，若否；判定不存在火灾风险；
分析氧气浓度时间变化曲线，判断是否存在氧气浓度突变点：若是，判定存在火灾风险；若否，判定不存在火灾风险。
有益效果在于：存在温度突变点，表明温度上升较快；存在氧气浓度突变点，表明氧气的消耗较快；燃烧的前兆通常为温度的快速上升与氧气浓度的快速降低，这样判定是否存在火灾风险准确率高。
进一步，S3中，根据监测点和邻居点的可燃气体浓度和气流扩散速度分析监测点形成着火点的聚集概率，具体包括：
计算监测点和相邻点的可燃气体浓度的差值，得到可燃浓度差值；
计算监测点和相邻点的气流扩散速度的差值，得到扩散速度差值；
将可燃浓度差值和扩散速度差值导入预设聚集概率模型，计算得到聚集概率。
有益效果在于：较大的可燃浓度差值，有利于游离自由基的传导扩散；较大的扩散速度差值，有利于形成湍流，也有利于游离自由基的对流扩散；通过可燃浓度差值和扩散速度差值可以准确预测聚集概率。
进一步，S3中，根据预设距离阈值确定各个监测点的邻居点，具体包括：
以监测点为圆心、预设距离阈值为半径做圆，得到监测点的邻居区域；
将邻居区域内的监测点记为预设点，将与监测点距离最近的预设点作为邻居点。
有益效果在于：由于通常情况下，管廊内的可燃气体的浓度相对较小、气流扩散速度也较慢，只有最近的那个邻居点能产生比较大的影响，这样既可以减少计算量，又不会影响分析的准确性。
进一步，S4中，将存在火灾风险的监测点的温度、氧气浓度和可燃气体浓度导入预设燃烧反应模型，计算单位体积的热量释放量。
有益效果在于：由燃烧学相关理论可知，可燃气体燃烧时单位体积的热量释放量由温度、氧气浓度和可燃气体浓度决定，这样可以准确地得到单位体积的热量释放量，便于针对性采取措施。
进一步，S4中，按照预设评估规则，根据单位体积的热量释放量评估存在火灾风险的监测点的破坏等级。
有益效果在于：通过破坏等级，可以直观地了解存在火灾风险的监测点可能造成的后果，直观地了解其危险性。
进一步，S2中，分析监测点的可燃气体浓度和氧气浓度的变化趋势，判断是否存在火灾风险，具体包括：
分别拟合可燃气体浓度和氧气浓度随时间的变化规律，得到体现可燃气体浓度的变化趋势的可燃气体浓度时间变化曲线，以及体现氧气浓度的变化趋势的氧气浓度时间变化曲线；
分析氧气浓度时间变化曲线，判断是否存在氧气浓度突变点：若是，进行下一步；若否，判定不存在火灾风险；
分析可燃气体浓度时间变化曲线，判断是否存在可燃气体浓度突变点：若是，判定存在火灾风险；若否，判定不存在火灾风险。
有益效果在于：存在氧气浓度突变点，表明氧气的消耗较快；存在可燃气体浓度突变点，表明可燃气体浓度消耗较快；燃烧时氧气浓度与可燃气体浓度均会快速降低，这样判定是否存在火灾风险准确率较高。
进一步，S3中，预设距离阈值为1～5米。
有益效果在于：由于管廊的空间较大，气流扩散速度相对较小，这样设定预设距离阈值，既不太大、也不太小，简单易行。
进一步，S4、中，按照预设评估规则，根据温度评估存在火灾风险的监测点的风险等级，具体包括：
计算存在火灾风险的监测点的温度与预设初始温度的温度差值；
根据温度差值与风险等级的预设对应关系，确定风险等级。
有益效果在于：根据温度差值确定风险等级，结果直观、便于查看和记录。
进一步，预设初始温度为20摄氏度。
有益效果在于：由于我国规定以温度20℃、压力101.325KPa作为计量气体体积流量的标准状态，这样设定的预设初始温度具有普遍参考意义。
附图说明
图1为本发明隧道管廊火灾风险监测及评估方法实施例的流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
实施例1
实施例基本如附图1所示，包括：
S1、实时采集管廊中各个监测点的温度、氧气浓度、可燃气体浓度以及气流扩散速度；
S2、逐个分析各个监测点的温度和氧气浓度的变化趋势，判断是否有监测点存在火灾风险：若是，筛选出存在火灾风险的监测点，进行S4；若否，进行S3；
S3、根据预设距离阈值逐个确定各个监测点的邻居点，根据监测点和邻居点的可燃气体浓度和气流扩散速度分析监测点形成着火点的聚集概率，判断聚集概率是否大于预设概率阈值：若是，将聚集概率大于预设概率阈值的监测点判定为存在火灾风险的监测点，进行S4；若否，返回进行S1；
S4、按照预设评估规则，根据温度评估存在火灾风险的监测点的风险等级。
具体实施过程如下：
S1、实时采集管廊中各个监测点的温度、氧气浓度、可燃气体浓度以及气流扩散速度，比如说，采用温度传感器检测温度，采用气体流速传感器检测气流扩散速度，采用气体浓度传感器检测氧气浓度和可燃气体浓度。
S2、逐个分析各个监测点的温度和氧气浓度的变化趋势，判断是否有监测点存在火灾风险：若是，筛选出存在火灾风险的监测点，进行S4；若否，进行S3。
在本实施例中，假设管廊中的监测点共有10个，并按照1、2、3...10进行编号，需要将这10个监测点逐个进行分析和判断，筛选出存在火灾风险的监测点。比如说，要判断第3个监测点是否存在火灾风险，过程如下：首先，分别拟合温度和氧气浓度随时间的变化规律，得到体现温度的变化趋势的温度时间变化曲线，以及体现氧气浓度的变化趋势的氧气浓度时间变化曲线；然后，分析温度时间变化曲线，判断是否存在温度突变点：若是，进行下一步，若否；判定不存在火灾风险；最后，分析氧气浓度时间变化曲线，判断是否存在氧气浓度突变点：若是，判定存在火灾风险；若否，判定不存在火灾风险。存在温度突变点，表明温度上升较快；存在氧气浓度突变点，表明氧气的消耗较快；燃烧的前兆通常为温度的快速上升与氧气浓度的快速降低，这样判定是否存在火灾风险准确率高。
S3、根据预设距离阈值逐个确定各个监测点的邻居点，根据监测点和邻居点的可燃气体浓度和气流扩散速度分析监测点形成着火点的聚集概率，判断聚集概率是否大于预设概率阈值：若是，将聚集概率大于预设概率阈值的监测点判定为存在火灾风险的监测点，进行S4；若否，返回进行S1。
在本实施例中，预设距离阈值为2米或者4米。
首先，根据预设距离阈值逐个确定各个监测点的邻居点。比如说，以监测点为圆心、预设距离阈值为半径做圆，得到监测点的邻居区域；将邻居区域内的监测点记为预设点，将与监测点距离最近的预设点作为邻居点，故而，邻居点只有一个。
然后，根据监测点和邻居点的可燃气体浓度和气流扩散速度分析监测点形成着火点的聚集概率。也即，计算监测点和相邻点的可燃气体浓度之间的可燃浓度差值，计算监测点和相邻点的气流扩散速度之间扩散速度差值，将可燃浓度差值和扩散速度差值导入预设聚集概率模型，计算得到聚集概率。
最后，判断聚集概率是否大于预设概率阈值：若是，将聚集概率大于预设概率阈值的监测点判定为存在火灾风险的监测点，进行S4；若否，返回进行S1。
S4、按照预设评估规则，根据温度评估存在火灾风险的监测点的风险等级。
在本实施例中，预设评估规则包括两个：其一，温度差值与风险等级的预设对应关系；其二，单位体积的热量释放量与破坏等级的预设对应关系。具体来说，首先，计算存在火灾风险的监测点的温度与预设初始温度的温度差值，预设初始温度为20摄氏度；然后，根据温度差值与风险等级的预设对应关系，确定风险等级，比如说，温度差值为0～2度，风险等级为A级，温度差值为2～4度，风险等级为B级；接着，将存在火灾风险的监测点的温度、氧气浓度和可燃气体浓度导入预设燃烧反应模型，计算单位体积的热量释放量；最后，根据单位体积的热量释放量，评估存在火灾风险的监测点的破坏等级，比如说，单位体积的热量释放量为0～10J/cm3，破坏等级为1级，单位体积的热量释放量为10～20J/cm3，破坏等级为2级。
实施例2
与实施例1不同之处仅在于，S2中，根据监测点的可燃气体浓度和氧气浓度的变化趋势判断是否存在火灾风险：首先，分别拟合可燃气体浓度和氧气浓度随时间的变化规律，得到体现可燃气体浓度的变化趋势的可燃气体浓度时间变化曲线，以及体现氧气浓度的变化趋势的氧气浓度时间变化曲线；然后，分析氧气浓度时间变化曲线，判断是否存在氧气浓度突变点：若是，进行下一步；若否，判定不存在火灾风险；最后，分析可燃气体浓度时间变化曲线，判断是否存在可燃气体浓度突变点：若是，判定存在火灾风险；若否，判定不存在火灾风险。存在氧气浓度突变点，表明氧气的消耗较快；存在可燃气体浓度突变点，表明可燃气体浓度消耗较快；燃烧时氧气浓度与可燃气体浓度均会快速降低，这样判定是否存在火灾风险准确率较高。
实施例3
与实施例2不同之处仅在于，在各个监测点附近均设置有盛有固态吸附剂粉末的智能喷洒装置，比如说，硅胶粉末，智能喷洒装置的喷洒流量可以人为/智能预先进行调整、控制。根据温度评估存在火灾风险的监测点的风险等级，温度越高，风险等级也越高，也即，风险等级与温度成正比；之后根据风险等级确定固态吸附剂粉末的喷洒量，风险等级越高，固态吸附剂粉末的喷洒量也越多，也即，固态吸附剂粉末的喷洒量与火灾的风险等级成正比。智能喷洒装置根据喷洒量和喷洒流量，从监测点上空向下均匀喷洒固态吸附剂粉末。通过这样的方式，均匀喷洒出的固态吸附剂粉末可以充分吸收监测点附近的可燃气和氧气，特别是，固态吸附剂粉末对于可燃气和氧气发生化学反应产生的OH基具有很强的吸附性，而OH基对燃烧速度具有决定性影响，这样快速吸附掉OH基，能够有效地防止火灾的扩大化；与此同时，当喷洒量和喷洒流量均确定后，根据两者可计算出固态吸附剂粉末的喷洒时间，也即，喷洒时间＝喷洒量/喷洒流量，为了留出必要的救援时间，在根据风险等级确定固态吸附剂粉末的喷洒量之后，调整智能喷洒装置的喷洒流量即可控制喷洒时间，确保喷洒时间与救援时间一致，既能够确保留出足够的救援时间，又可以精确控制固态吸附剂粉末的喷洒量，避免固态吸附剂粉末的浪费，降低相应的成本。
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，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。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 (10)
1.隧道管廊火灾风险监测及评估方法，其特征在于，包括：
S1、实时采集管廊中各个监测点的温度、氧气浓度、可燃气体浓度以及气流扩散速度；
S2、逐个分析各个监测点的温度和氧气浓度的变化趋势，判断是否有监测点存在火灾风险：若是，筛选出存在火灾风险的监测点，进行S4；若否，进行S3；
S3、根据预设距离阈值逐个确定各个监测点的邻居点，根据监测点和邻居点的可燃气体浓度和气流扩散速度分析监测点形成着火点的聚集概率，判断聚集概率是否大于预设概率阈值：若是，将聚集概率大于预设概率阈值的监测点判定为存在火灾风险的监测点，进行S4；若否，返回进行S1；
S4、按照预设评估规则，根据温度评估存在火灾风险的监测点的风险等级。
2.如权利要求1所述的隧道管廊火灾风险监测及评估方法，其特征在于，S2中，分析监测点的温度和氧气浓度的变化趋势，判断是否存在火灾风险，具体包括：
分别拟合温度和氧气浓度随时间的变化规律，得到体现温度的变化趋势的温度时间变化曲线，以及体现氧气浓度的变化趋势的氧气浓度时间变化曲线；
分析温度时间变化曲线，判断是否存在温度突变点：若是，进行下一步，若否；判定不存在火灾风险；
分析氧气浓度时间变化曲线，判断是否存在氧气浓度突变点：若是，判定存在火灾风险；若否，判定不存在火灾风险。
3.如权利要求2所述的隧道管廊火灾风险监测及评估方法，其特征在于，S3中，根据监测点和邻居点的可燃气体浓度和气流扩散速度分析监测点形成着火点的聚集概率，具体包括：
计算监测点和相邻点的可燃气体浓度的差值，得到可燃浓度差值；
计算监测点和相邻点的气流扩散速度的差值，得到扩散速度差值；
将可燃浓度差值和扩散速度差值导入预设聚集概率模型，计算得到聚集概率。
4.如权利要求3所述的隧道管廊火灾风险监测及评估方法，其特征在于，S3中，根据预设距离阈值确定各个监测点的邻居点，具体包括：
以监测点为圆心、预设距离阈值为半径做圆，得到监测点的邻居区域；
将邻居区域内的监测点记为预设点，将与监测点距离最近的预设点作为邻居点。
5.如权利要求4所述的隧道管廊火灾风险监测及评估方法，其特征在于，S4中，将存在火灾风险的监测点的温度、氧气浓度和可燃气体浓度导入预设燃烧反应模型，计算单位体积的热量释放量。
6.如权利要求5所述的隧道管廊火灾风险监测及评估方法，其特征在于，S4中，按照预设评估规则，根据单位体积的热量释放量评估存在火灾风险的监测点的破坏等级。
7.如权利要求6所述的隧道管廊火灾风险监测及评估方法，其特征在于，2中，分析监测点的可燃气体浓度和氧气浓度的变化趋势，判断是否存在火灾风险，具体包括：
分别拟合可燃气体浓度和氧气浓度随时间的变化规律，得到体现可燃气体浓度的变化趋势的可燃气体浓度时间变化曲线，以及体现氧气浓度的变化趋势的氧气浓度时间变化曲线；
分析氧气浓度时间变化曲线，判断是否存在氧气浓度突变点：若是，进行下一步；若否，判定不存在火灾风险；
分析可燃气体浓度时间变化曲线，判断是否存在可燃气体浓度突变点：若是，判定存在火灾风险；若否，判定不存在火灾风险。
8.如权利要求7所述的隧道管廊火灾风险监测及评估方法，其特征在于，S3中，预设距离阈值为1～5米。
9.如权利要求8所述的隧道管廊火灾风险监测及评估方法，其特征在于，S4、中，按照预设评估规则，根据温度评估存在火灾风险的监测点的风险等级，具体包括：
计算存在火灾风险的监测点的温度与预设初始温度的温度差值；
根据温度差值与风险等级的预设对应关系，确定风险等级。
10.如权利要求9所述的隧道管廊火灾风险监测及评估方法，其特征在于，预设初始温度为20摄氏度。
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|---|---|---|---|
| CN202210457081.2A CN114781889A (zh) | 2022-04-27 | 2022-04-27 | 隧道管廊火灾风险监测及评估方法 |
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|---|---|---|---|
| CN202210457081.2A CN114781889A (zh) | 2022-04-27 | 2022-04-27 | 隧道管廊火灾风险监测及评估方法 |
Publications (1)
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| CN114781889A true CN114781889A (zh) | 2022-07-22 |
Family
ID=82433293
Family Applications (1)
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| CN202210457081.2A Pending CN114781889A (zh) | 2022-04-27 | 2022-04-27 | 隧道管廊火灾风险监测及评估方法 |
Country Status (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116452984A (zh) * | 2023-06-14 | 2023-07-18 | 四川三思德科技有限公司 | 基于氧含量数据的火势识别预测方法和系统 |
| CN117686667A (zh) * | 2024-01-31 | 2024-03-12 | 伟凯美(深圳)自动化技术有限公司 | 一种氧气浓度检测分析方法、装置和系统 |
-
2022
- 2022-04-27 CN CN202210457081.2A patent/CN114781889A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116452984A (zh) * | 2023-06-14 | 2023-07-18 | 四川三思德科技有限公司 | 基于氧含量数据的火势识别预测方法和系统 |
| CN116452984B (zh) * | 2023-06-14 | 2023-09-08 | 四川三思德科技有限公司 | 基于氧含量数据的火势识别预测方法和系统 |
| CN117686667A (zh) * | 2024-01-31 | 2024-03-12 | 伟凯美(深圳)自动化技术有限公司 | 一种氧气浓度检测分析方法、装置和系统 |
| CN117686667B (zh) * | 2024-01-31 | 2024-04-09 | 伟凯美(深圳)自动化技术有限公司 | 一种氧气浓度检测分析方法、装置和系统 |
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