CN115601909A - 一种大跨空间仓库货架火灾定位控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种大跨空间仓库货架火灾定位控制方法及系统，对货架仓库设置测温点，进行定点温度监测，通过温度传感器探测感知温度异常区域；探测到异常温度时，进行热质心水平投影位置计算，确定火灾发生位置；根据热质心水平投影位置，按照前期预设的保护场所有效超早期控火所需洒水喷头启动数量确定自动喷水灭火系统洒水喷头启动位置。本发明将光纤光栅测温应用于大跨空间仓库的温度测量，可实现仓库顶部位置温度的实时测量，将获取的温度数据进行处理分析，为自动喷水灭火系统的启动提供算法支持。

Description

一种大跨空间仓库货架火灾定位控制方法及系统

技术领域

本发明属于消防技术领域，特别是涉及到一种大跨空间仓库货架火灾定位控制方法及系统。

背景技术

随着物流行业的飞速发展，作为物流重要环节的物流仓库的建设速度有了明显的提高，物流仓库的规模也呈现集中化、规模化、大型化。为扩大储存空间，提高周转效率和投资收益，物流仓库向高、大、货架化、自动化方向发展。正因为大型物流仓库具有这些新特点，也就给应急消防队伍在火灾扑救中增添了更大的难度和险度。

货架堆放物品的密度大、数量多、品种复杂，货架高，多个分区之间物品的流动非常频繁，虽然该仓库在各个分区之间设置防火卷帘，但平时都处于敞开状态，整座仓库呈现连续开放的形势，发生火灾后，如防火卷帘不能正常工作，或者货品堆放影响防火卷帘，会使得防火分隔措施不能起到应有的作用，发生火灾后，将极易形成大面积火灾。

现有技术中是在仓库中设置若干感烟火灾探测器或感温火灾探测器，一旦仓库中的烟雾浓度或温度达到阈值，就会触发并启动自动喷水灭火系统；但是，这两类探测器都是要烟雾浓度或温度达到一定的数值，不然无法被触发，触发时已经造成了一定的损失；而对于仓库这类区域，需要做到将火灾消灭在萌芽状态才行。

因此需要设计一种能对仓库内进行温度实时监测的系统，能感知仓库的温度异常变化，并且联合主动启动洒水喷头进行洒水操作，将火情抑制在初始阶段。

发明内容

本发明提出一种大跨空间仓库货架火灾定位控制方法及系统，对货架仓位进行定点温度监测，将火情抑制在初始阶段。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种大跨空间仓库货架火灾定位控制方法，包括：

S1、对货架仓库设置测温点，进行定点温度监测，通过温度传感器探测感知温度异常区域；

S2、探测到异常温度时，进行热质心水平投影位置计算；

S3、根据热质心水平投影位置，按照前期预设的保护场所有效超早期控火所需洒水喷头启动数量确定自动喷水灭火系统洒水喷头启动位置。

进一步的，步骤S1所述定点温度监测的方法包括：

在货架上方布设光纤光栅温度传感器作为测温点，所述光纤光栅温度传感器为多个，与仓库的自动喷水灭火系统的洒水喷头一一对应设置，所述光纤光栅温度传感器的光缆与自动喷水灭火系统的水管并行走线；所述光纤光栅温度传感器通过光缆与处理单元连接，处理单元将光缆输送的光信息转化为变化的温度信息，识别温度异常的光纤光栅温度传感器，确定温度异常区域。

进一步的，步骤S2所述热质心水平投影位置计算方法包括：

将光纤光栅温度传感器的温度数据按最大值或最小值进行归一化，再采用90％以上的试验测点范围内归一化温度进行热质心水平投影坐标计算；

其中：

X和Y为热质心水平投影坐标；x_i和y_i为第i个测温点坐标，

为使用最大或最小值的归一化温度。

进一步的，步骤S3所述洒水喷头启动数量的确定方法包括：

基于热质心水平投影位置，以及前期预设的保护场所有效超早期控火所需洒水喷头启动数量，确定自动喷水灭火系统围绕热质心水平投影位置的洒水喷头的开启数量。

本发明另一方面还提供了一种大跨空间仓库货架火灾定位控制系统，包括：

在货架上方设置测温点，进行定点温度监测；所述测温点包括光纤光栅温度传感器；所述光纤光栅温度传感器通过光缆连接处理单元，所述处理单元通过光纤光栅温度传感器探测感知温度异常区域，进行热质心水平投影位置计算，确定火灾发生位置；根据热质心水平投影位置，按照前期预设的保护场所有效超早期控火所需洒水喷头启动数量确定自动喷水灭火系统洒水喷头启动位置，并控制自动喷水灭火系统启动。

进一步的，所述光纤光栅温度传感器为多个，与仓库的自动喷水灭火系统的洒水喷头一一对应设置，所述光纤光栅温度传感器的光缆与自动喷水灭火系统的水管并行走线。

进一步的，所述处理单元包括与所述光纤光栅温度传感器通过光缆连接的数据采集控制器，以及与所述数据采集控制器连接的数据库服务器；所述数据采集控制器将光信息转化为变化的温度信息并输送至数据库服务器进行存储；

所述处理单元还设有数据分析处理软件和主动启动自动喷水灭火系统联动控制系统；所述数据分析处理软件与所述数据库服务器双向通信连接，将温度信息实时进行分析处理，识别异常区域，并实现预警；所述数据分析处理软件和主动启动自动喷水灭火系统联动控制系统相连，所述主动启动自动喷水灭火系统联动控制系统启动自动喷水灭火系统的多路洒水喷头驱动控制器，对相应货架进行火情控制。

进一步的，所述处理单元进行热质心水平投影位置计算包括：将光纤光栅温度传感器的温度数据按最大值或最小值进行归一化，再采用90％以上的试验测点范围内归一化温度进行热质心水平投影坐标计算；

其中：

X和Y为热质心水平投影坐标；x_i和y_i为第i个测温点坐标，

为使用最大或最小值的归一化温度。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明通过光纤光栅温度传感器对仓库货架进行实时在线温度监测，并进行预警和报警，采用全光纤传感无源测温方式，消除了监测系统自身的安全隐患，极大提高了监测系统对仓库温度监测的可用性；

(2)本发明通过对仓库温度的异常温度变化情况进行数据分析，准确定位异常区域发出预警；

(3)本发明定位异常区域后，通过计算在火情刚发生时启动相对位置的洒水喷头进行灭火处理，保障仓库的安全，将火情消灭在萌芽状态；

(4)本发明大大降低了火灾事故的发生，真正地做到防患于未然，符合仓储行业“安全第一，预防为主”的安全思想。

附图说明

图1是本发明实施例的系统结构示意图；

图2是本发明实施例的自动喷水灭火系统俯视布局图；

图3是本发明实施例的传感器位置示意图；

图4是本发明实施例的热质心水平投影位置示意图；

图4(a)是热质心水平投影在四只洒水喷头下方的示意图；

图4(b)是热质心水平投影在二只洒水喷头下方的示意图；

图4(c)是热质心水平投影在一只洒水喷头下方的示意图。

其中：1、洒水喷头；2、水管；3、单排货架；4、双排货架；5、光纤光栅温度传感器；6、热质心水平投影。

具体实施方式

需要说明的是，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。

本发明的设计思想是通过对货架仓位进行定点温度监测，通过温度传感器感知温度异常区域，通过数据处理分析温度异常所产生的原因，实现实时的异常报警和自动喷水灭火系统联动，将火灾发生情况抑制在初始状态，在火灾发生时及时启动相应位置的洒水喷头进行喷水，及时有效的在火势未蔓延发展时进行扑灭，抑制火势扩大造成进一步的损失。

本发明包括温度监测预警和火情控制两个部分，如图1所示，图1中的PBG感温传感器即是光纤光栅温度传感器5，本发明的温度监控用大量的光纤光栅温度传感器5组成的测温点实现，所述测温点固定在每个货架的上方，和自动喷水灭火系统的水管2并行走线，光缆通过扎带和水管2固定。光纤光栅温度传感器5通过光缆和处理单元连接。处理单元如图1所示，包括与监控区域的光纤光栅温度传感器5通过光缆连接的数据采集控制器，以及与所述数据采集控制器连接的数据库服务器；所述数据采集控制器将光信息转化为变化的温度信息并输送至数据库服务器进行存储；所述处理单元还设有数据分析处理软件和主动启动自动喷水灭火系统联动控制系统；所述数据分析处理软件与所述数据库服务器双向通信连接，将温度信息实时进行分析处理，识别异常区域，并实现预警；所述数据分析处理软件和主动启动自动喷水灭火系统联动控制系统相连，所述主动启动自动喷水灭火系统联动控制系统启动自动喷水灭火系统的自动喷水灭火系统驱动控制器，对相应货架进行火情控制。

本发明使用光纤光栅温度传感器在线监测，通过将光纤光栅温度传感器5安装在现有的消防水管2上，如图2所示。仓库内部一般具有多层双排货架4或者单排货架3，货架之间预留通道用于货物搬运。根据消防需求，仓储上方需安装自动喷水灭火系统，自动喷水灭火系统的洒水喷头1间距为3m标准，一根消防水管2上串联多个洒水喷头1，洒水喷头1包括主动启动自动喷水灭火系统和被动喷淋。

光纤光栅温度传感器5为串联型传感器器件，一根光纤上可以加工多个光纤光栅，且不同温度传感器之间相互独立，信号传输在同一根光纤上不互相影响。光纤光栅温度传感器5和水管2的固定方式如图3所示，根据洒水喷头1的位置间距，可定制化相同间距的光纤光栅温度传感器串，并通过封装对光纤光栅进行保护。将光纤光栅温度传感器5和洒水喷头1位置一一对应，可采用耐高温扎带将光纤光栅温度传感器5和水管2捆扎在一起。光纤光栅温度传感器5呈等间距分布于货架上方，当某一传感器探测到异常温度时，将启用对应该位置的洒水喷头进行喷水操作，通知进行预警。

一旦传感器探测到异常温度，即火灾事件得到确认，下一步就是定位火源。这对于确定灭火系统中需要启动的洒水装置的数量和模式至关重要。本发明通过热质心水平投影计算进行火源定位，即在给定的时间内，将温度数据按最大值或最小值进行归一化，再采用90％以上的试验测点范围内归一化温度进行热质心水平投影坐标计算，确定火灾发生位置，如公式(1)(2)所示:

其中：

X和Y为热质心水平投影坐标；x_i和y_i为第i个测温点坐标，

为使用最大或最小值的归一化温度。使用90％截止门限的目的是通过消除与环境温度相差很小的值的偏置效应来提高确定热质心的准确性。

在本发明中，测试了热质心水平投影坐标的不同的算法，并将其作为二维平面视图中的火场位置。一种方法是，当只有相对较少的测温点时，简单地使用所有测温点温度值来计算热质心水平投影坐标；另一种方法是，在假设最高温度应发生在火灾中心附近的情况下，只选择距最高温度点一定范围内的测温点温度计算热质心水平投影坐标。相比较而言，第二种方法通过消除远离火源、温度变化不大的测温点的影响来提高热质心计算的精度。

热质心水平投影坐标计算出之后，按照前期预设的保护场所有效超早期控火所需洒水喷头启动数量确定自动喷水灭火系统洒水喷头启动位置，并控制自动喷水灭火系统启动。

所述保护场所有效超早期控火所需洒水喷头启动数量具体是指，如图4所示的3种基本火源位置(热质心投影位置)包括：1只洒水喷头正下方、2只洒水喷头正下方、4只洒水喷头正下方；自动喷水灭火系统应在货架火灾发展的初期阶段启动。通过对大量已开展的全尺寸货架火灾试验进行分析，此时对于垂直蔓延的货架火灾，火焰高度应不超过燃料贮存高度的一半；对于横向火灾蔓延，火焰前端应该在一个托盘的长度内。根据这一结果，离火源位置最近一圈洒水喷头的开启应足以防止火灾的进一步蔓延。从图4可以看出，在三种基本火源位置情况下，需要开启的洒水喷头的数量在4到6个之间。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

Claims (8)

1.一种大跨空间仓库货架火灾定位控制方法，其特征在于，包括：

S1、对货架仓库设置测温点，进行定点温度监测，通过温度传感器探测感知温度异常区域；

S2、探测到异常温度时，进行热质心水平投影位置计算；

S3、根据热质心水平投影位置，按照前期预设的保护场所有效超早期控火所需洒水喷头启动数量确定自动喷水灭火系统洒水喷头启动位置。

2.根据权利要求1所述的大跨空间仓库货架火灾定位控制方法，其特征在于，步骤S1所述定点温度监测的方法包括：

在货架上方布设光纤光栅温度传感器作为测温点，所述光纤光栅温度传感器为多个，与仓库的自动喷水灭火系统的洒水喷头一一对应设置，所述光纤光栅温度传感器的光缆与自动喷水灭火系统的水管并行走线；所述光纤光栅温度传感器通过光缆与处理单元连接，处理单元将光缆输送的光信息转化为变化的温度信息，识别温度异常的光纤光栅温度传感器，确定温度异常区域。

3.根据权利要求1所述的大跨空间仓库货架火灾定位控制方法，其特征在于，步骤S2所述热质心水平投影位置计算方法包括：

将光纤光栅温度传感器的温度数据按最大值或最小值进行归一化，再采用90％以上的试验测点范围内归一化温度进行热质心水平投影坐标计算；

其中：

X和Y为热质心水平投影坐标；x_i和y_i为第i个测温点坐标，

为使用最大或最小值的归一化温度。

4.根据权利要求1所述的大跨空间仓库货架火灾定位控制方法，其特征在于，步骤S3所述洒水喷头启动数量的确定方法包括：

基于热质心水平投影位置，以及前期预设的保护场所有效超早期控火所需洒水喷头启动数量，确定自动喷水灭火系统围绕热质心水平投影位置的洒水喷头的开启数量。

5.一种大跨空间仓库货架火灾定位控制系统，其特征在于，包括：

在货架上方设置测温点，进行定点温度监测；所述测温点包括光纤光栅温度传感器；所述光纤光栅温度传感器通过光缆连接处理单元，所述处理单元通过光纤光栅温度传感器探测感知温度异常区域，进行热质心水平投影位置计算，确定火灾发生位置；根据热质心水平投影位置，按照前期预设的保护场所有效超早期控火所需洒水喷头启动数量确定自动喷水灭火系统洒水喷头启动位置，并控制自动喷水灭火系统启动。

6.根据权利要求5所述的大跨空间仓库货架火灾定位控制系统，其特征在于，所述光纤光栅温度传感器为多个，与仓库的自动喷水灭火系统的洒水喷头一一对应设置，所述光纤光栅温度传感器的光缆与自动喷水灭火系统的水管并行走线。

7.根据权利要求5所述的大跨空间仓库货架火灾定位控制系统，其特征在于，所述处理单元包括与所述光纤光栅温度传感器通过光缆连接的数据采集控制器，以及与所述数据采集控制器连接的数据库服务器；所述数据采集控制器将光信息转化为变化的温度信息并输送至数据库服务器进行存储；

所述处理单元还设有数据分析处理软件和主动启动自动喷水灭火系统联动控制系统；所述数据分析处理软件与所述数据库服务器双向通信连接，将温度信息实时进行分析处理，识别异常区域，并实现预警；所述数据分析处理软件和主动启动自动喷水灭火系统联动控制系统相连，所述主动启动自动喷水灭火系统联动控制系统启动自动喷水灭火系统的多路洒水喷头驱动控制器，对相应货架进行火情控制。

8.根据权利要求5所述的大跨空间仓库货架火灾定位控制系统，其特征在于，所述处理单元进行热质心水平投影位置计算包括：将光纤光栅温度传感器的温度数据按最大值或最小值进行归一化，再采用90％以上的试验测点范围内归一化温度进行热质心水平投影坐标计算；

其中：

X和Y为热质心水平投影坐标；x_i和y_i为第i个测温点坐标，

为使用最大或最小值的归一化温度。

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