[发明专利]一种基于火焰图像灰度处理技术的公路隧道火灾预测方法及智能控制装置

说明书

本发明公开了一种基于火焰图像灰度处理技术的公路隧道火灾预测方法及智能控制装置，涉及火灾安全技术领域。包括：实验台主体，是与实际单向双车道城市公路隧道尺寸成比例的隧道构造；火源，位于隧道构造内部，并通过流量控制系统调节火源功率；全景红外热成像仪监测系统，对输入的红外热成像仪获取的火灾视频进行处理；火灾预测系统，根据处理后的火灾视频结果构建时间序列火焰预测模型；智能控制系统，控制火灾发展规模；本发明能够在实验室模拟不同火源功率及风机开启组数和细水雾灭火装置下的隧道内火灾发展规模情况，研究不同火源功率下火灾火焰特性的演化规律并根据预测结果智能开启射流风机合理控制火灾发展规模。

技术领域

本发明属于火灾安全技术领域，具体涉及一种基于火焰图像灰度处理技术的公路隧道火灾预测方法及智能控制装置。

背景技术

隧道火灾是最严重的一种灾害。交通隧道内空间封闭，属于狭长空间。一旦发生火灾，车辆之间容易造成火灾蔓延、烟气蓄积等情况，往往会造成严重的经济损失和人员伤亡。隧道除了狭长的空间特点外，在高度方面往往也较低，火焰极易直接撞击到顶棚，并在顶棚下方扩散燃烧，形成强羽流驱动下的顶棚射流。而顶棚射流火焰又会对隧道顶棚的衬砌结构产生巨大的破坏作用，使隧道顶棚发生坍塌，对隧道内人员的安全疏散以及消防救援人员的灭火救援行动产生巨大的威胁。为了预防隧道火灾的发生和减少隧道火灾事故的损失，需要对隧道火灾发生和发展的基本原理进行研究，预测隧道火灾发展过程以及合理控制火灾发展规模，对于隧道的安全运营具有重要的现实意义。

在当前，国内外隧道实体中机械排烟方式主要纵向通风排烟。该方式利用隧道内预先布置的风机(如射流风机)输送轴向气流形成气压促使空气沿纵向方向流通，将烟气控制在下游位置，便于人员从上游进行疏散。下游侧通过人员和车辆隧道之间联络横通道(人行、车行)逃到平行的安全隧道。

当探测到隧道火灾发生后，应在较快的时间内启动灭火装置。在安全疏散阶段，纵向排烟风速不应大于0.5m/s,灭火救援阶段纵向排烟风速不应小于火灾临界风速。若射流风机在火灾初期开启后难以达到火灾临界风速，则会对后续人员疏散造成危害。若射流风机在火灾初期开启组数过多导致风速过大，容易造成火焰水平蔓延长度增加从而引燃周围可燃物，火势会进一步的扩大。可以看出，当火灾发生后，各组射流风机的联动控制以及细水雾灭火装置的启停时间对于控制火灾规模的发展具有很大的影响。

据大量的火灾事故现场调查以及现场热烟实验发现，隧道火灾控制方案存在许多问题，主要包括以下几点：(1)尚未能对隧道火灾快速自动响应；(2)对隧道火灾火焰特性的分析及传播机理研究较少；(3)难以对火灾短时间内的火情进行分析及发展预测并缺乏智能控制系统来对火灾规模进行控制。

在现有的关于隧道火灾的专利中，多以隧道通风方式及排烟效果为研究基础，很少有对隧道火灾预测及智能控制策略方面进行深入研究。在中国专利(专利号：202010166268.8)中提出了一种基于图像处理的隧道火灾预警方法、装置、计算机设备以及计算机可读存储介质，对获取的隧道视频流数据进行分割处理，提取火焰形状特征、火焰纹理特征和火焰面积特征、火焰颜色特征等火焰信息，后融合通过预训练好的神经网络进行火焰预测，输出火灾预警信息。然而对具体用以火灾预测神经网络的类型方法并没有进行详细的阐述。在中国专利(专利号：202110435704.1)中公开了一种基于深度学习及火灾监控视频的火灾趋势预测方法，利用历史监控视频信息，结合迁移学习和公开的ResNet网络预训练模型，训练构建火灾图像检测模型，从而获得实时火灾灰度图像趋势预测结果。然而并没有对火灾预测结果进行灭火设施的控制反馈。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于火焰图像灰度处理技术的公路隧道火灾预测方法及智能控制装置，能够在实验室模拟不同火源功率及风机开启组数和细水雾灭火装置下，隧道内火灾发展规模情况，研究不同火源功率下火灾火焰特性的演化规律并根据预测结果智能开启射流风机合理控制火灾发展规模。。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：