[發明專利]一種車庫內電動汽車火災測量裝置

有效

• 申請號: 202211290416.2
• 申請日: 2022-10-21
• 公開（公告）號: CN115507960B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 魏瑞超;黃申石;謝浩亮;陳芍璋;常浩;藍嘉美;董鑄榮;趙晨;曾益萍
• 申請（專利權）人: 深圳職業技術學院
• 主分類號: G01J5/48
• 分類號: G01J5/48;G01K7/02;G01J5/00;G01N33/00;H04N23/54;H04N23/23;A62C31/00
• 代理公司: 北京知藝互聯知識產權代理有限公司 16137
• 代理人: 孟晨光

1.一種車庫內電動汽車火災測量裝置，其特征在于：包括用于采集車庫內電動汽車火災演化過程中火災參數的火災參數采集設備、用于動態記錄燃燒過程的火災監測設備、計算機、充電樁和水槍滅火機構，所述火災監測設備與所述計算機相通訊；

所述火災參數包括熱釋放速率、溫度、輻射、釋放氣體和電動汽車質量變化；

所述火災參數采集設備包括車輛周圍溫度采集機構、車輛輻射熱采集機構、車輛質量采集機構、煙氣采集機構；

所述火災監測設備包括車輛燃燒熱紅外圖像采集機構和車輛燃燒視頻采集機構；

所述車輛周圍溫度采集機構包括：

車輛頂部溫度采集單元，安裝于車輛上方的車庫側壁上；

車輛內部溫度采集單元，安裝于車輛內部；

車輛底部溫度采集單元，安裝于車輛下方的車庫地面上；

車輛頭部溫度采集單元，安裝于車輛頭部的車庫側壁上；

所述車輛頂部溫度采集單元和所述車輛頭部溫度采集單元均為長度可調結構；

所述車輛內部溫度采集單元為固定結構；

所述車輛底部溫度采集單元為轉動可調結構；

所述車輛頂部溫度采集單元和所述車輛頭部溫度采集單元均包括呈垂直線性均勻布置于車庫側壁的多個溫度測量組件，所述溫度測量組件包括一端鑲嵌于車庫內壁的伸縮陶瓷管和經所述伸縮陶瓷管另一端穿出的熱電偶；

所述伸縮陶瓷管設置有熱電偶探頭的一端朝向車庫內電動汽車橫向的中心位置延伸；

所述車輛內部溫度采集單元包括布置于車庫內電動汽車內座椅上的固定支架和熱電偶，所述固定支架包括布置于座椅上的底座和垂直固定于所述底座頂端的垂直固定桿，所述垂直固定桿上設置有多個定位接頭，所述定位接頭上固定有水平陶瓷管的一端，所述水平陶瓷管的另一端穿接有熱電偶；

所述車輛底部溫度采集單元包括布置于車輛下方的車庫地面凹槽內的底部中間溫度采集組件和對稱布置于所述底部中間溫度采集組件兩側的車庫地面凹槽內的底部側部溫度采集組件；

所述底部中間溫度采集組件和所述底部側部溫度采集組件均包括一端經轉軸與驅動電機連接的U型支架和一端固定于U型支架中間的伸出陶瓷管，所述驅動電機與開合控制器電性連接；

所述伸出陶瓷管的另一端穿接有熱電偶；

所述U型支架的另一端與固定于凹槽內的支撐鋼槽轉動連接；

所述車輛輻射熱采集機構包括對應電動汽車任意一側以及前后兩側布置的輻射熱流計；

所述車輛質量采集機構包括對應電動汽車的四個輪胎布置于車庫地面上的質量傳感器墊；

所述煙氣采集機構包括煙氣流速采集單元和煙氣組分濃度采集單元，所述煙氣流速采集單元包括分別布置于車庫頂棚左右兩側和中間位置的氣體流速傳感器；所述煙氣組分濃度采集單元包括固定于車庫頂部抽氣管內的氣體分析儀；

所述車輛燃燒熱紅外圖像采集機構包括對應電動汽車任意一側以及前側布置的紅外熱像儀；

所述車輛燃燒視頻采集機構包括對應電動汽車前側布置的高速攝像機；

基于車庫內電動汽車火災測量裝置的方法，包括以下步驟：

S1、將車輛質量采集機構的4個質量傳感器墊對應電動汽車輪胎放置于車庫地面上，將電動汽車駛入車庫，并使得電動汽車的4個輪胎分別停置于對應4個質量傳感器墊上；而后確定實驗工況，依據實驗工況決定是否要對電動汽車進行充電至固定電量或讓電動汽車處于充電狀態；

S2、依據車輛高度，伸長車輛頂部溫度采集單元和車輛頭部溫度采集單元的伸縮陶瓷管，而后根據測點位置調整座椅上車輛內部溫度采集單元的伸出陶瓷管的高度，然后利用開合控制器使車輛底部U型支架處于垂直狀態，打開熱電偶測試軟件，檢查所有熱電偶是否處于正常運行狀態，替換掉處于異常狀態的熱電偶后，重復檢測新安裝的熱電偶，直至所有熱電偶處于正常運行狀態，關閉熱電偶測試軟件；

S3、對應車輛位置分別調整紅外熱像儀、高速攝像機、輻射熱流計的位置，而后開啟計算機、紅外熱像儀、高速攝像機、輻射熱流計、氣體流速傳感器、氣體分析儀和開合控制器，檢查裝置各部分是否處于正常狀態，并對需要校準的傳感器進行校準，再打開計算機中與各部分相匹配的測試分析軟件測試各部分是否處于正常工作狀態，若否則進行調試維修，若是則進入下一步驟；

S4、引燃電動汽車，并實時記錄火災過程的溫度、紅外圖像、視頻圖像、輻射熱流、氣體流速、氣體組分、氣體濃度；

S5、待測試結束后，使用水槍滅火機構冷卻車體，防止復燃，將火災殘留物清出車庫處理；并回收座椅上的車輛內部溫度采集單元，以備后續使用；同時將車輛頂部溫度采集單元和車輛頭部溫度采集單元的伸縮陶瓷管收縮回車庫墻體內部；且使用開合控制器將車輛底部溫度采集單元收于車庫地面凹槽內；

S6、將實驗數據導出至計算機內，并利用計算機對實驗數據進行分析，即依據高速攝像機記錄的煙氣層厚度、氣體流速傳感器記錄的煙氣流速、氣體分析儀記錄的氧氣、一氧化碳和二氧化碳濃度，計算出電動汽車的熱釋放速率；同時依據輻射熱流計的數據，判斷電動汽車點燃周圍汽車和可燃物的風險，依據熱電偶和紅外熱像儀的數據，判斷火災發展過程和火災過程各點位的溫度變化；

S7、通過改變火災引燃方式、車型、充電量、充電狀態、是否火災演化過程水槍滅火，重復步驟S1至S6，判斷不同場景下電動汽車的火災演化規律及火災危險性。

2.根據權利要求1所述的一種車庫內電動汽車火災測量裝置，其特征在于：在步驟S6中，設定高速攝像機拍攝的煙氣層的高度定義為h，氣體流速傳感器測量的車庫頂棚左右兩側以及中間煙氣層的流速分別為u₁、u₂、u₃，火災發生前氣體分析儀采集的氧氣濃度定義為火災過程氧氣的實時濃度為則基于氧耗法，汽車燃燒過程中的熱釋放速率被估計為：

其中，V_m為氧氣的摩爾體積，E為消耗單位質量氧氣所釋放的熱量，其平均值為13.1MJ/kg。