基于CO2浓度监测的飞机火警探测方法.pdf

《基于CO2浓度监测的飞机火警探测方法.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2015年12月第4l卷第12期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsDecember2015V01．4lNO．12http：／／bhxb．buaa．edu．CBjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2015．0062基于C02浓度监测的飞机火警探测方法赵建华+，方丽丽(中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室，合肥230026)摘要：目前飞机普遍采用感温、感烟火警探

2、测方法，其存在误报率高的缺陷．分析了发生火灾时气态燃烧产物的生成规律，提出了以CO：气体为火警探测参量，通过准确监测环境中CO，气体浓度的变化，进行飞机火警探测的方法；根据飞机飞行所处环境条件的特殊性，研究了基于非色散红外(NDIR)吸收原理的CO：气体浓度监测的飞机火警探测方法应用于飞机上所面临的温度补偿难题；根据飞机火警探测器测量电压与环境温度、参比电压之间的关系，采用偏最小二乘(PLS)法建立飞机火警探测器温度补偿模型；根据飞机火警探测器测量电压与CO：气体浓度之间的关系，采用PLS法建立CO：气体

3、浓度计算模型；研究了基于CO：气体浓度监测的报警算法，为飞机火警探测提供了一种新的方法．关键词：非色散红外(NDIR)；偏最小二乘法；CO：气体浓度监测；飞机火警探测器；温度补偿模型；浓度计算模型；自适应报警算法中图分类号：X949；V244．12文献标识码：A文章编号：1001—5965(2015)12-2205-06随着现代科技的发展以及人们生活水平的提高，越来越多的人在中长途旅行中选择飞机作为主要交通工具．若飞机发生火灾，极有可能酿成机毁人亡的严重后果，造成重大经济损失和人员伤亡．故对飞机火警探测方

4、法的研究具有重要意义．感烟探测器、感温探测器和感火焰探测器是利用火灾中的温度变化或者火灾烟雾的光学特性的探测原理制成¨1．美国20世纪80年代中期Cooper的研究报告指出，33％的烟雾探测器不能正常工作，95％的烟雾探测器由于噪声的干扰而产生误报旧1．根据美国联邦航空管理局(FAA)技术中心David”1的统计，平均每200次飞机货舱火警信号报告中只有1次是真火警．近年来，由于气体探测技术的发展，利用气体探测器识别火警已经成为火警探测领域的新手段．1火警探测参量的选择绝大多数可燃物均含有C、H元素，在空

5、气中阴燃热解或明火燃烧时，气态燃烧产物主要是CO，、CO和水蒸气．因为空气湿度对水蒸气的影响较大，所以不选择水蒸气作为火警探测参量．Milke等H1进行的实验表明，对大多数可燃物来说，气态燃烧产物均包含CO和CO：．因此，CO和CO，都可以考虑作为火警探测参量．目前，基于CO气体浓度监测的探测器主要是半导体式探测器和电化学式探测器．半导体式探测器是基于探测器的阻值与气体浓度成对数关系的原理¨1来检测CO气体浓度值，其缺点是很难检测到浓度低于60mL／m3的CO气体，然而正常环境中的CO气体浓度往往低于10

6、mL／mH“，无法准确获得CO气体浓度值．电化学式探测器的缺点是存在中毒现象且无法预知其是否失效．同时根据Milke等¨1进行的实验，背景环境中CO，的浓度在400—500mL／m3左右，通过燃烧火实验进一步观察到点燃材料4min左右CO：的收稿日期：2015-01．29；录用日期：2015-05-04；网络出版时间：2015-06—1518：18网络出版地址：WWW．cnki．net／kems／detail／11．2625．V．20150615．1818．002．html+通讯作者：赵建华(1957一)

7、，男，安徽旌德人，副研究员，zhaojh@ustc．edu．cn，主要研究方向为飞机火警探测技术．引用格式：赵建华，方丽丽．基于c02浓度监测的飞机火警探测方法ⅣJ．北京航空航天大学学报，2015，4I(12)：2205—2210．ZhaoJH，FangLL．Aircraft矗redetectionmethodbasedonC02concentrationmonitoringfJJ．JournalofBeOingUniversityofAeronautiesandAstronauties。2015，41(

8、J2)：2205．2210(inChinese)．2206北京航空航天大学学报浓度增加约500mL／m3．由此可以看出，发生火灾时，CO：浓度将会在短时间内急剧增加，因此通过iI对环境中CO：气体浓度的精确监测，可以准确判断出是否发生了火灾．2理论与方法2．1非色散红外气体浓度探测原理基于非色散红外(Non-DispersionInfrared，NDIR)原理的CO，浓度探测方法具有选择性好、灵敏度高、可靠性高、体积小、操作方