高分子材料燃烧特性监测系统及方法与流程

1.本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种高分子材料燃烧特性监测系统及方法。


背景技术：

2.随着高分子材料的应用范围不断扩大，一旦发生火灾高分子材料会被火焰灼烧或直接燃烧，从而产生大量烟雾和有毒气体，造成现场人员由于烟雾浓度过大和有害气体吸入导致中毒而影响逃生或救援，造成人员伤亡。因此，如何对高分子材料燃烧所产生的烟雾和有毒气体等物质特性信息进行检测，是亟需解决的重要问题。
3.目前，检测高分子材料燃烧所产生的物质特性信息最为普遍的方法是：在密度燃烧试验箱中通过试验无焰受热分解或有焰燃烧，借助光学方法测量烟雾积聚而导致光强度衰减的程度，通过毒性危险分级试验机对高分子材料燃烧所产生的有毒气体进行检测分析。
4.然而在实践中发现，采用上述方案能对高分子材料(例如建筑材料、车辆使用材料及煤矿开采中使用的高分子材料等)燃烧后的多种有毒气体检测出来，能检测出烟密度，但无法实现诸如烟气浓度、有毒气体种类及材料温度等多物质特性的同时监测的功能。


技术实现要素：

5.本技术实施例通过提供一种高分子材料燃烧特性监测方法及系统，解决了现有技术中无法同时监测多种物质特性的技术问题。
6.一方面，本技术通过本技术的一实施例提供一种高分子材料燃烧特性监测系统，所述系统包括：气体检测控制端、烟密度燃烧箱及特性测控系统，其中，所述烟密度燃烧箱设置于所述气体检测控制端和所述特性测控系统之间，所述烟密度燃烧箱内设置有炉头，所述炉头至少包括燃烧热源、热电偶和样品托盘，所述烟密度燃烧箱通过所述热电偶与所述特性测控系统连接，所述烟密度燃烧箱通过烟气排放管路与所述气体检测控制端连接，所述样品托盘用于放置待监测的高分子材料样品；
7.所述特性测控系统，用于控制所述燃烧热源对待监测的所述高分子材料样品进行加热燃烧，并控制所述烟密度燃烧箱对燃烧后的所述高分子材料样品所产生的各个第一物质特性信息进行同步监测；
8.所述气体检测控制端，用于对燃烧后的所述高分子材料样品所产生的各个第二物质特性信息进行同步监测。
9.可选地，所述炉头还包括重量传感器，所述重量传感器用于检测所述高分子材料样品在不同时间处的质量。
10.可选地，所述重量传感器呈三角支撑状设置，并在所述重量传感器的顶端设置所述样品托盘。
11.可选地，所述样品托盘的中心区域为用于放置所述高分子材料样品的暴露面，所
述高分子材料样品的暴露面与所述燃烧热源接触，以利用所述燃烧热源对所述高分子材料样品进行加热燃烧。
12.可选地，所述热电偶设置于所述暴露面的中心位置，以用于监测所述高分子材料样品在不同时间处的温度。
13.可选地，所述热电偶为针状式热电偶，所述针状式热电偶的温度监测上限值为大于或等于1500℃。
14.可选地，所述气体检测控制端包括第一显示器和第一控制器，所述第一显示器用于显示所述气体检测控制端所对应监测的物质特性信息，所述第一控制器用于控制所述气体检测控制端的烟气排放开关和所述烟气排放管路的加热。
15.可选地，所述特性测控系统包括相互连接的第二控制器和第二显示器，其中：
16.所述第二控制器，用于控制所述燃烧热源对待监测的高分子材料样品进行加热燃烧，并控制所述烟密度燃烧箱对燃烧后的所述高分子材料样品所产生的各个第一物质特性信息进行同步监测；
17.所述第二显示器，用于对采集的所述第一物质特性信息进行可视化展示。
18.可选地，所述特性测控系统还包括打印机，所述打印机与所述第二控制器连接，所述打印机用于打印所述特性测控系统所采集的所述物质特性信息。
19.另一方面，本技术通过本技术的一实施例提供一种高分子材料燃烧特性监测方法，应用于如上所述的高分子材料燃烧特性监测系统中，所述方法包括：
20.在特性监控系统的控制下，利用烟密度燃烧箱中的燃烧热源对待监测的高分子材料样品进行加热燃烧；
21.利用所述烟密度燃烧箱对燃烧后的所述高分子材料样品所产生的各个第一物质特性信息进行同步监测；
22.利用气体检测控制端对燃烧后的所述高分子材料样品所产生的各个第二物质特性信息进行同步监测。
23.关于本发明实施例中未介绍或未描述的内容可对应参考前述系统实施例中的相关介绍，这里不再赘述。
24.另一方面，本技术通过本技术的一实施例提供一种特性测控系统，所述终端设备包括：处理器、存储器、通信接口和总线；所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述总线连接并完成相互间的通信；所述存储器存储可执行程序代码；所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行程序代码对应的程序，以用于执行如上所述的高分子材料燃烧特性监测方法。
25.另一方面，本技术通过本技术的一实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有程序，当所述程序运行在终端设备时执行如上所述的高分子材料燃烧特性监测方法。
26.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本技术实施例提供一种高分子燃烧特性监测系统，所述系统包括气体检测控制端、烟密度燃烧箱及特性测控系统，其中，所述烟密度燃烧箱设置于所述气体检测控制端和所述特性测控系统之间，所述烟密度燃烧箱内设置有炉头，所述炉头至少包括燃烧热源、热电偶和样品托盘，所述烟密度燃烧箱通过所述热电偶与所述特性测控系统连接，所述烟密度燃烧箱通
过烟气排放管路与所述气体检测控制端连接，所述样品托盘用于放置待监测的高分子材料样品；其中，所述特性测控系统用于控制所述燃烧热源对待监测的高分子材料样品进行加热燃烧，并控制所述烟密度燃烧箱对燃烧后的所述高分子材料样品所产生的各个第一物质特性信息进行同步监测；所述气体检测控制端用于对燃烧后的所述高分子材料样品所产生的各个第二物质特性信息进行同步监测。上述方案中，本技术利用特性监测系统中的各系统设备对燃烧的高分子材料样品所产生的各个物质特性信息进行同步监测，从而既实现了多物质及多气体特性信息的便捷监测，也解决了现有技术中无法同时监测多种物质特性的技术问题。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1是本技术实施例提供的一种高分子材料燃烧特性监测系统的结构示意图。
29.图2是本技术实施例提供的一种炉头的结构示意图。
30.图3是本技术实施例提供的一种可能的炉头的正视图。
31.图4是本技术实施例提供的另一种可能的炉头的正视图。
32.图5是本技术实施例提供的一种高分子材料燃烧特性监测方法的流程示意图。
具体实施方式
33.本技术实施例通过提供一种高分子材料燃烧特性监测方法及系统，解决了现有技术中无法同时监测多种物质特性的技术问题。
34.本技术实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
35.本技术提供一种高分子材料燃烧特性监测系统，所述系统包括：气体检测控制端、烟密度燃烧箱及特性测控系统，其中，所述烟密度燃烧箱设置于所述气体检测控制端和所述特性测控系统之间，所述烟密度燃烧箱内设置有炉头，所述炉头至少包括燃烧热源、热电偶和样品托盘，所述烟密度燃烧箱通过所述热电偶与所述特性测控系统连接，所述烟密度燃烧箱通过烟气排放管路与所述气体检测控制端连接，所述样品托盘用于放置待监测的高分子材料样品；
36.所述特性测控系统，用于控制所述燃烧热源对待监测的高分子材料样品进行加热燃烧，并控制所述烟密度燃烧箱对燃烧后的所述高分子材料样品所产生的各个第一物质特性信息进行同步监测；
37.所述气体检测控制端，用于对燃烧后的所述高分子材料样品所产生的各个第二物质特性信息进行同步监测。
38.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
39.首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三
种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
40.请参见图1，是本技术实施例提供的一种高分子材料燃烧特性监测系统的结构示意图。如图1所示的系统1包括：气体检测控制端100、烟密度燃烧箱200及特性测控系统300。其中，所述烟密度燃烧箱200设置于所述气体检测控制端100和所述特性测控系统300之间。所述烟密度燃烧箱200内部设置有炉头20，所述炉头20至少包括有燃烧热源(图未示出)、热电偶202(具体可为温度检测装置)和样品托盘203，所述烟密度燃烧箱200通过所述热电偶202与所述特性测控系统300连接，所述烟密度燃烧箱200通过烟气排放管路104与所述气体检测控制端100连接，所述样品托盘203用于放置待监测的高分子材料样品。具体实现中：
41.所述气体检测控制端100位于所述烟密度燃烧箱200的一侧，且所述气体检测控制端100通过烟气排放管路104与所述烟密度燃烧箱200连接。
42.可选地，所述气体检测控制端100包括第一显示器101和第一控制器102。具体地例如所述气体检测控制端100放置于控制柜中，所述控制柜的顶部/上方为用于显示材料燃烧时释放气体的浓度-(与)时间曲线的第一显示器101，也可称为显示屏。所述第一显示器101可用于显示所述气体检测控制端所对应监测的物质特性信息(本发明可称为第二物质特性信息)，或通过分析所述物质特性信息所获得的物质特性变化曲线，例如气体浓度与时间的曲线等。所述控制柜的下部/下方为第一控制器102。所述第一控制器102用于控制所述气体检测控制端100的开关及控制所述烟气排放管104的加热等，本技术不做限定。
43.本技术涉及的所述气体检测控制端100用于检测待监测的高分子材料样品燃烧后所产生的各个第二物质特性信息，例如各种气体或有毒气体的种类、成分、含量及浓度等信息。所述气体包括但不限于诸如co、co2、so2、hcn、nh3、苯、甲苯、二甲苯、hcl、hbr、hf、甲醛等上百种气体。所述气体检测控制端100包括但不限于例如傅里叶红外气体检测控制端、或其他用于有毒气体监测的设备等。
44.以所述气体检测控制端100为傅里叶红外气体检测控制端为例，所述傅里叶红外气体检测控制端可采集燃烧所述高分子材料样品通过所述烟气排放管104排放的各种气体的红外光谱图，然后可预存数据库中的图谱进行对比，以确定出各种气体的种类/成分及其浓度等信息，本技术不做过多详述及限定。
45.在可选实施例中，所述气体检测控制端100(具体为气体检测控制端100中的相应器件，例如红外检测仪等)在采集到各个第二物质特性信息后，可发送给所述特性测控系统，以对各个所述第二物质特性信息进行可视化展示或统一分析等处理，本技术实施例不做限定。
46.所述烟密度燃烧箱200设置在整个监测系统的中间位置，所述烟密度燃烧箱200的一侧与所述气体检测控制端100连接，另一侧与所述特性测控系统300连接。所述烟密度燃烧箱200中设置有炉头20。请参见图2示出一种可能的炉头的结构示意图。
47.如图2所示，炉头20中包括燃烧热源和热电偶202，可选地其还可以包括重量传感器201。其中，所述样片托盘203用于放置待监测的所述高分子材料样品，所述重量传感器201用于检测所述高分子材料样品在不同时间/时刻时的质量，例如在燃烧过程中所述高分子材料样品在不同时间处的质量。所述热电偶202具体可以是温度检测装置中的一种，所述热电偶202也可替换为诸如测温光纤等其他温度检测装置等，本技术以热电偶202为例示出，但并不构成限定。所述热电偶202可为针状式热电偶202，简称为针式热电偶。所述热电
偶202与所述高分子材料样品充分接触，用以检测所述高分子材料样品在不同时间处的温度。
48.在可选实施例中，所述燃烧热源的加热可由光照强度、辐射锥、丙烷气或其他燃料燃烧供给。具体地，在所述烟密度燃烧箱200内给予所述高分子材料样品一定的光照强度，通过丙烷气直接灼烧所述高分子材料样品、或通过所述光照强度和所述丙烷气同时对所述高分子材料样品进行灼烧，使得所述高分子材料样品在不同环境下进行燃烧。在燃烧过程中，由于所述高分子材料样品因燃烧热源的不同，其燃烧产生的各种物质特性信息都会发生变化，例如烟气浓度、烟气成分、产烟速率、质量损失速率、材料自身温度都会发生变化。
49.在可选实施例中，所述重量传感器201可呈三角支撑状设置，并在所述重量传感器的顶端设置所述样品托盘203。
50.在可选实施例中，所述样品托盘203的中心区域为用于放置所述高分子材料样品的暴露面204，所述高分子材料样品的暴露面204与所述燃烧热源接触，以利用所述燃烧热源对所述高分子材料样品进行加热燃烧。所述中心区域的形状及大小本技术并不做限定。所述热电偶202设置于所述暴露面204的中心位置，与所述高分子材料样品充分接触，用以监测所述高分子材料样品在不同时间处的温度。
51.举例来说，请参见图3和图4分别示出两种可能的炉头的正视图。如图3和图4中，所述重量传感器201为三角支撑的重量传感器，其上端为样品托盘203。所述样品托盘203可为平面托盘，用于放置所述高分子材料样品。其平面的中心区域可为75mm*75mm的正方形暴露面204，用于将所述高分子材料样品的暴露面与燃烧热源充分接触。暴露面的中间位置为针状式热电偶202，用于监测所述高分子材料样品的温度。
52.在可选实施例中，所述针状式热电偶202的温度测量上限值通常不小于(即大于或等于)1500℃。所述针状式热电偶202的测量精度本技术不做限定，例如精度为0.1℃。
53.本技术涉及的所述烟密度燃烧箱200用于在密闭空间中燃烧待监测的高分子材料样品等，将燃烧所述高分子材料样品所产生的气体可通过例如烟气排放管路104排放于所述气体检测控制端100。所述烟密度燃烧箱200包括但不限于例如密闭燃烧试验箱等设备。
54.所述特性测控系统300设置在所述烟密度燃烧箱200的另一侧，与所述烟密度燃烧箱200连接。所述特性测控系统300用于控制所述燃烧热源的加热燃烧、所述高分子材料样品的质量、温度、烟密度、产烟浓度或其他物质特性信息的实时监测等。
55.所述特性测控系统300可进一步用于控制所述烟密度燃烧箱中的相应器件对燃烧后的所述高分子材料样品所产生的各个第一物质特性信息进行同步监测，关于如何实现各个所述第一物质特性信息的监测可对应参考前述实施例中的相关介绍，这里不再赘述。可选地，所述特性测控系统300还可获取所述气体检测控制端100所采集的各个第二物质特性信息，例如接收所述气体检测控制端100所发送的所述第二物质特性信息等。
56.在可选实施例中，所述特性测控系统300可包括诸如第二显示器301、第二控制器302(也可称为控制单元)、打印机(图示出)或其他系统自定义配置的器件等，本技术不做限定。例如所述特性测控系统300中包括相互连接的第二显示器301、第二控制器302和打印机为例，但并不构成限定。其中，所述第二控制器302分别与所述第二显示器301和所述打印机连接。所述打印机用于打印所述特性测控系统300所采集的各个所述物质特性信息(例如本发明提及的第一物质特性信息或第二物质特性信息等)，即图纸化提供给用户查看。所述第
二显示器301可用于显示所述特性测控系统300所采集的各个所述物质特性信息，即对各个所述物质特性信息进行可视化展示。
57.所述第二控制器302具体可用于控制所述燃烧热源对待监测的高分子材料样品进行加热燃烧，并控制所述烟密度燃烧箱200对燃烧后的所述高分子材料样品所产生的各个第一物质特性信息进行同步监测。其中，所述高分子材料或所述高分子材料样品的种类及应用领域，本发明并不做限定，例如其可包括但不限于诸如建筑高分子材料、车辆使用的高分子材料及煤矿开采中使用的高分子材料等。具体地例如：煤矿加固、充填密闭、堵水等在煤矿现场施工所生成的高分子材料，以及在煤矿开采中用作其他用途的塑料、橡胶、非金属类制品等高分子材料。
58.本发明涉及的所述物质特性信息为用于描述燃烧所述高分子材料样品所产生的各种物质的特性信息，其可包括但不限于例如烟雾浓度(或烟气浓度)、产烟速率、气体成分(例如有毒气体种类及成分等)、气体浓度、高分子材料样品的温度变化及质量变化等特性信息。
59.在可选实施例中，所述烟密度燃烧箱200(具体为烟密度燃烧箱200中的相应器件，例如热电偶202、重量传感器201等)在采集到各个第一物质特性信息后，可发送给所述特性测控系统，以对各个所述第一物质特性信息进行可视化展示或统一分析等处理，本技术实施例不做限定。
60.具体地例如在获得各个所述物质特性信息后，本技术可通过所述特性测控系统300对不同时间处的各个所述物质特性信息进行统计，从而获得例如高分子材料的材料产烟浓度—材料温度、烟气成分及含量—材料温度——材料质量等变化曲线等。进而，本技术还可对各个所述物质特性信息或这些变化曲线进行可视化展示等，本技术不做限定。
61.通过实施本技术实施例，本技术实施例提供一种高分子燃烧特性监测系统，所述系统包括气体检测控制端、烟密度燃烧箱及特性测控系统，其中，所述烟密度燃烧箱设置于所述气体检测控制端和所述特性测控系统之间，所述烟密度燃烧箱内设置有炉头，所述炉头至少包括燃烧热源和热电偶，所述烟密度燃烧箱通过所述热电偶与所述特性测控系统连接，所述烟密度燃烧箱通过烟气排放管路与所述气体检测控制端连接；其中，所述特性测控系统用于控制所述燃烧热源对待监测的高分子材料样品进行加热燃烧，并控制所述烟密度燃烧箱对燃烧后的所述高分子材料样品所产生的各个第一物质特性信息进行同步监测；所述气体检测控制端用于对燃烧后的所述高分子材料样品所产生的各个第二物质特性信息进行同步监测。上述方案中，本技术利用特性监测系统中的各系统设备对燃烧的高分子材料样品所产生的各个物质特性信息进行同步监测，从而既实现了多物质特性信息的便捷监测，也解决了现有技术中无法同时监测多种物质特性的技术问题。
62.基于同一发明构思，本技术另一实施例提供一种实施本技术实施例中所述高分子燃烧特性监测系统对应的方法。
63.请参见图5，是本技术实施例提供的一种高分子燃烧特性监测方法的流程示意图。如图5所示的方法包括如下实施步骤：
64.s501、在特性监控系统的控制下，利用烟密度燃烧箱中的燃烧热源对待监测的高分子材料样品进行加热燃烧。
65.s502、利用所述烟密度燃烧箱分别对燃烧后的所述高分子材料样品所产生的各个
第一物质特性信息进行同步监测。
66.s503、利用气体检测控制端对燃烧后的所述高分子材料样品所产生的各个第二物质特性信息进行同步监测。
67.本技术中，在所述烟密度燃烧箱200内给予所述高分子材料样品一定的光照强度，通过丙烷气直接灼烧所述高分子材料样品、或通过所述光照强度和所述丙烷气同时对所述高分子材料样品进行灼烧，使得所述高分子材料样品在不同环境下进行燃烧。在燃烧过程中，由于所述高分子材料样品因燃烧热源的不同，其燃烧产生的各种物质特性信息都会发生变化，例如烟气浓度、烟气成分、产烟速率、质量损失速率、材料自身温度都会发生变化。
68.进一步本技术可利用所述气体检测控制端100和所述烟密度燃烧箱200分部对燃烧所述高分子材料样品所产生的在不同时间点处的各个物质特性信息进行同时同步监测，具体地利用所述烟密度燃烧箱200对燃烧后的所述高分子材料样品所产生的各个第一物质特性信息进行同步监测，利用所述气体检测控制端100对燃烧后的所述高分子材料样品所产生的各个第二物质特性信息进行同步监测等。例如通过检测光损失率来检测烟密度、产烟速率，通过傅里叶红外检测端来实时监测气体成分及浓度，通过热电偶及重量传感器来检测所述高分子材料样品的质量损失及温度变化等。
69.关于本技术实施例中未介绍或未描述的内容可对应参考前述图1-图4所示实施例中的相关介绍，这里不再赘述。
70.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
71.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
72.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
73.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
74.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
75.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。