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专利号: 2023113645704
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于ELDS的保温材料火灾早期探测装置,其特征在于,包括吸气装置(1)和探测装置(2),所述吸气装置(1)和探测装置(2)之间设置有输气管(3),所述吸气装置(1)包括腔体(4),所述腔体(4)上设置多个进气管(5),位于所述进气管(5)与输气管(3)之间的腔体(4)内部还设置有吸气泵(6);

所述探测装置(2)包括壳体(7),所述壳体(7)内部设置有高分子薄膜(8)和特征气探测与数据处理装置,所述高分子薄膜(8)将壳体(7)内部分隔为第一气腔(9)和第二气腔(10),所述第一气腔(9)和第二气腔(10)上分别设置有出气管(11),所述特征气探测与数据处理装置包括自校准系统、气体浓度探测系统、光信号处理系统和智能数据决策系统(22);

第一气腔(9)探测气体包括四氢吡喃‑2‑甲酸甲酯(C7H12O3)和2‑乙基己醇(C8H18O),第二气腔(10)探测气体包括一氧化碳和二氧化碳,高分子薄膜(8)是以有机高分子聚合物制成的均匀薄膜,能够实现保温材料热解挥发气等与火灾特征气的气体分离,即允许一氧化碳和二氧化碳分子穿过,将热解特征气隔离在上部气腔中,气体浓度探测系统包括第一激光发射器组(15)和第二激光发射器组(16),第一激光发射器组(15)和第二激光发射器组(16)分别设置在第一气腔(9)和第二气腔(10)内部,第一激光发射器组(15)内设置有与热解特征气对应的激光二极管,第二激光发射器组(16)内设置有与火灾特征气对应的激光二极管,激光二极管用于检测特征气体浓度。

2.根据权利要求1所述的基于ELDS的保温材料火灾早期探测装置,其特征在于,所述进气管(5)、输气管(3)和出气管(11)内均设置有过滤网(12),所述过滤网(12)采用微米级滤网。

3.根据权利要求1所述的基于ELDS的保温材料火灾早期探测装置,其特征在于,所述高分子薄膜(8)两侧分别设置有金属网状的隔片(21)。

4.根据权利要求1所述的基于ELDS的保温材料火灾早期探测装置,其特征在于,所述自校准系统包括内置反射镜(13)及检测单元(14)。

5.根据权利要求4所述的基于ELDS的保温材料火灾早期探测装置,其特征在于,所述光信号处理系统包括设置在壳体(7)内部的散射光信号处理系统(17)、热解特征气光学信号处理系统(18)和火灾特征气光学信号处理系统(19)。

6.根据权利要求5所述的基于ELDS的保温材料火灾早期探测装置,其特征在于,所述壳体(7)外侧设置有声光报警装置(20)。

7.根据权利要求6所述的基于ELDS的保温材料火灾早期探测装置,其特征在于,所述壳体(7)由金属材质制成。

8.根据权利要求1所述的基于ELDS的保温材料火灾早期探测装置,其特征在于,所述第一气腔(9)的激光发射器组规格如下:出射激光波长:7‑12μm;

能量:2320mJ

单次激光脉冲持续:20ns

重复频率:10Hz

第二气腔(10)的激光发射器组规格如下:

出射激光波长:4.2‑4.6μm;

能量:1075mJ

单次激光脉冲持续:20ns

重复频率:10Hz

基于朗伯‑比尔定律,单一频率辐射光穿过待测气体后,光强与气体浓度关系如下所示:I(ν)=I0(ν)exp[‑σ(ν)cL]

σ(ν)=Sφ(ν)

I0(ν)—吸收气体前的光强;

σ(ν)—气体吸收截面,表示气体在单一频率辐射光处的吸收线型;

L—吸收路径长度;

c—气体浓度;

S—分子吸收线强,与温度有关;

φ(ν)—吸收线性函数。

9.一种基于ELDS的保温材料火灾早期探测方法,所述方法基于权利要求1至8任一所述的基于ELDS的保温材料火灾早期探测装置,其特征在于,包括以下步骤:S1:吸气装置(1)吸收保护区域内的阴燃火灾气体,特征气体经高分子薄膜分离依次进入到第一气腔(9)和第二气腔(10);

S2:气体浓度探测系统中的第一激光发射器组(15)和第二激光发射器组(16)分别对第一气腔(9)和第二气腔(10)内的气体进行检测,热解特征气光学信号处理系统(18)和火灾特征气光学信号处理系统(19)分别对两类气体的检测信息进行处理,并将处理信息传送给智能数据决策系统(22);

S3:智能数据决策系统(22)根据接收到的处理信息,分别从两个路径判别是否发生火灾,即当在第一次检测到热解特征气后缩短时间间隔再进行连续两次检测,仍存在热解特征气时,或未检测到热解特征气但检测到超过浓度限制的火灾特征气时,向预警装置发送信号进行声光预警,同时将气体浓度信息和着火位置信息发送至后台控制端。