本发明涉及火灾模拟技术领域，特别是涉及一种多功能单室火灾模拟及测量一体化的实验平台。
背景技术：
在单室火灾科学的研究中，通常利用模拟实验来研究单室内火灾烟气的流动规律、排烟效果，水系统的灭火效果、控火效果以及水-烟耦合作用下烟气控制规律及灭火效果。在单室火灾的研究中，小尺寸和大尺寸的单系统的试验平台是较为常见，但现有实验平台存在功能单一、不能进行直观数据监测，因此现有实验平台很难真实全面地反应火场情况。
基于上述问题，如何真实模拟火场情况，成为本领域亟需解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种多功能单室火灾模拟及测量一体化的实验平台，以实现真实模拟火场。
为实现上述目的，本发明提供了一种多功能单室火灾模拟及测量一体化的实验平台，所述实验平台包括：火灾燃烧室和测量监控室；所述火灾燃烧室与所述测量监控室通过防火分隔玻璃隔开；
在所述火灾燃烧室内设置火源引发系统、水灭火系统、排烟及烟气净化系统、以及传感器模块；
所述火源引发系统，用于模拟多种不同火灾场景；
所述排烟及烟气净化系统，用于将火灾产生的烟气以多种方式排出火灾燃烧室，并实现烟气净化；
所述水灭火系统，用于实现多种方式灭火；
所述传感器模块，用于采集模拟火灾时的第一数据；
在所述测量监控室内设置控制器、数据处理系统、显示装置；
所述数据处理系统，与所述传感器模块相连，用于将采集的第一数据进行数据处理，获得第二数据；
所述控制器，与所述数据处理系统相连，用于接收所述数据处理系统发送的第二数据，并根据接收的第二数据确定控制指令；
所述显示装置，与所述控制器相连，用于显示所述控制器发送的第二数据；
所述控制器分别与所述排烟及烟气净化系统、所述水灭火系统相连，用于根据所述控制器发送的控制指令调整所述排烟及烟气净化系统进行排烟净化，调整所述水灭火系统进行灭火。
可选的，所述排烟及烟气净化系统包括：
自然排烟系统，用于通过自然通风换气的方式进行排烟；
机械排烟系统，用于借助机器设备进行排烟；
烟气净化系统，用于对烟气中有毒成分进行过滤和降解，实现烟气净化。
可选的，所述自然排烟系统包括：
防火卷帘门，用于通过调整卷帘门实现排烟；
排烟窗，用于通过调整排烟窗实现排烟。
可选的，所述机械排烟系统包括：
变频式高温排烟风机，用于通过调整风机转速将火灾燃烧室内的烟排出；
可选的，所述水灭火系统包括：
手动调节阀，通过给水管路与给水源相连，用于控制整个给水管路的通断；
电磁阀，通过给水管路与所述手动调节阀相连，用于控制给水管路内水流的流量和速度；
洒水组件，通过给水管路与所述电磁阀相连，用于实现多个不同方向、多种不同方式洒水。
可选的，所述传感器模块包括：
多个热电偶树，与所述数据处理系统相连，用于检测火灾燃烧室内的温度，并将所述温度发送至所述数据处理系统；
烟气分析仪，与所述数据处理系统相连，用于分析测量烟气的组成含量，并将所述烟气的组成含量发送至所述数据处理系统；
照度计，与所述数据处理系统相连，用于测量火灾燃烧室内的能见度，并将所述能见度发送至所述数据处理系统；
压力传感器，设置在给水管路上，与所述数据处理系统相连，用于检测给水管道内的压力，并将所述压力发送至所述数据处理系统；
流量计，设置在给水管路上，与所述数据处理系统相连，用于检测通过给水管道的流量，并将所述流量发送至所述数据处理系统；
防爆耐高温摄像机，与所述数据处理系统相连，用于记录整个火灾燃烧室内的燃烧情况，并将所述燃烧情况发送至所述数据处理系统；
片光源，与所述数据处理系统相连，用于监测烟气层的发展规律并记录烟气层的高度，并将所述烟气层的发展规律和烟气层的高度发送至所述数据处理系统；
耐高温风速仪，与所述数据处理系统相连，用于检测排烟窗处的烟气速率值，并将所述烟气速率值发送至所述数据处理系统。
可选的，在所述测量监控室内还设置所述控制开关，分别与所述排烟及烟气净化系统、所述水灭火系统相连，用于根据控制开关的控制指令调整所述排烟及烟气净化系统进行排烟净化，调整所述水灭火系统进行灭火。
可选的，在所述火灾燃烧室内还设置照明系统；
所述照明系统，分别与所述控制开关和所述控制器相连，用于根据所述控制开关或所述控制器发送的控制指令实现对火灾燃烧室进行照明。
可选的，在所述火灾燃烧室内还设置排水系统；
所述排水系统，分别与所述控制开关和所述控制器相连，用于根据所述控制开关或所述控制器发送的控制指令将火灾燃烧室内的积水排出。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明在火灾燃烧室内设置排烟及烟气净化系统和水灭火系统，在测量监控室内设置控制器、数据处理系统、显示装置，能够同时进行水灭火和排烟净化，实时监测火灾模拟现场中的各参数变化，实现真实模拟火场。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所述的实验平台的控制框图；
图2为本发明实施例所述的实验平台的具体结构分布图；
图3为本发明实施例所述的显示装置的结构图；
图4为本发明实施例所述的水灭火系统的结构图。
其中，1、火源引发系统，101、油火，102、移动支架，2、传感器模块，201、多个热电偶树，202、烟气分析仪，203、照度计，204、压力传感器，205、流量计，206、防爆耐高温摄像机，207、片光源，208、耐高温风速仪，3、数据处理系统、4、控制器，5、显示装置，6、水灭火系统，601、手动调节阀，602、电磁阀，603、洒水组件，7、排烟及烟气净化系统，701、防火卷帘门，702、排烟窗，703、变频式高温排烟风机，704、烟气净化装置，8、排水系统，9、照明系统，10、控制开关，11、防火分隔玻璃。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种多功能单室火灾模拟及测量一体化的实验平台，以实现真实模拟火场。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例所述的实验平台的控制框图，图2为本发明实施例所述的实验平台的具体结构分布图，如图1-2所示，本发明提供一种多功能单室火灾模拟及测量一体化的实验平台，所述实验平台既能实现人工控制，如图1中的(a)所示，又能实现自动控制，如图1中的(b)所示，图1中连接虚线表示对应设置，并不是表示连接。
实施例一
如图1(a)所示，本发明所述实验平台包括：火灾燃烧室和测量监控室；所述火灾燃烧室与所述测量监控室通过防火分隔玻璃11隔开；在所述火灾燃烧室内设置火源引发系统1、传感器模块2、水灭火系统6、排烟及烟气净化系统7、排水系统8、以及照明系统9；在所述测量监控室内设置控制器4、数据处理系统3、显示装置5。
所述火源引发系统1，用于模拟多种不同火灾场景。
具体的，所述火源引发系统1以油盘火为基础火源101，在移动支架102上放置木条、纸箱、电缆等多种燃烧物相配合使用，以模拟多种类型火灾场景，还可以以木垛火、电器火为基础火源101。
所述传感器模块2，与所述火源引发系统1对应设置，用于采集模拟火灾时的第一数据。
具体的，所述传感器模块2包括：
多个热电偶树201，与所述数据处理系统3相连，用于检测火灾燃烧室内的温度，并将所述温度发送至所述数据处理系统3。
具体的，热电偶树201就是在一个支架上等距离竖直固定热电偶，热电偶数量按照实验需要进行调整，通过设置多个热电偶，根据多个热电偶检测的不同位置的温度，进而提高了检测温度的精度。
烟气分析仪202，与所述数据处理系统3相连，用于分析测量烟气的组成含量，并将所述烟气的组成含量发送至所述数据处理系统3。所述烟气的组成含量包括co、co2、no、no2、nox、so2、cxhy、烟尘。
照度计203，与所述数据处理系统3相连，用于测量火灾燃烧室内的能见度，并将所述能见度发送至所述数据处理系统3。
压力传感器204，设置在给水管路上，与所述数据处理系统3相连，用于检测给水管道内的压力，并将所述压力发送至所述数据处理系统3。
流量计205，设置在给水管路上，与所述数据处理系统3相连，用于检测通过给水管道的流量，并将所述流量发送至所述数据处理系统3。
防爆耐高温摄像机206，与所述数据处理系统3相连，用于记录整个火灾燃烧室内的燃烧情况，并将所述燃烧情况发送至所述数据处理系统3。
片光源207，与所述数据处理系统3相连，用于监测烟气层的发展规律并记录烟气层的高度，并将所述烟气层的发展规律和烟气层的高度发送至所述数据处理系统3；本发明片光源采用的是激光片光源，但不局限于这一种。
耐高温风速仪208，与所述数据处理系统3相连，用于检测排烟窗702处的烟气速率值，并将所述烟气速率值发送至所述数据处理系统3。
所述水灭火系统6，与所述控制器4相连，用于实现多种方式灭火，如图4所示。
所述水灭火系统6包括手动调节阀601、电磁阀602、洒水组件603。手动调节阀601，通过给水管路与给水源相连，用于控制整个给水管路的通断；电磁阀602，通过给水管路与所述手动调节阀601相连，用于控制给水管路内水流的流量和速度；洒水组件603，通过给水管路与所述电磁阀602相连，通过更改洒水组件603的喷头类型和调节工作压力，进而实现水喷淋灭火、水喷雾灭火、细水雾灭火、泡沫喷淋灭火等多个不同方向、多种不同方式洒水，实现多种供水方式。另外，给水管道末端还留有阀门和接头，所需压力小于0.25mpa时，通过水带连接，利用建筑室内消火栓系统直接供水；所需压力较高时，通过与水泵管道连接，实现加压供水，以满足不同系统类型对压力的要求。本发明通过演示实验观察其具体的工作形式，能够开展不同灭火系统的控火或灭火效果的实验研究。
所述排烟及烟气净化系统7，与所述控制器4相连，用于将火灾产生的烟气以多种方式排出火灾燃烧室，并实现烟气净化；所述排烟及烟气净化系统7包括自然排烟系统、机械排烟系统和烟气净化系统。
自然排烟系统，与所述控制开关10相连，用于通过自然通风换气的方式进行排烟。
具体的，所述自然排烟系统包括：防火卷帘门701，设置在试验台门口处，与所述控制器4相连，用于调整卷帘门通过自然补风的方式实现排烟；通过调节卷帘的开启程度进而改变补风面积；排烟窗702，与所述控制器4相连，用于通过调整排烟窗702实现自然排烟；通过调整开窗面积进而改变排烟面积。
机械排烟系统，与所述控制器4相连，用于借助机器设备进行排烟净化。
具体的，所述机械排烟系统包括：变频式高温排烟风机703，与所述控制器4相连，用于通过调整风机转速将火灾燃烧室内的烟排出；通过控制风机转速改变机械排烟量；
烟气净化系统，用于对烟气中有毒成分进行过滤和降解，实现烟气净化。
具体的，所述烟气净化系统包括：烟气净化装置704，与所述控制器4相连，用于对烟气中有毒成分进行过滤和降解，实现气体无毒排放。
本发明既能通过改变防火卷帘门701的位置、排烟窗702个数以及防火卷帘门701和排烟窗702的位置实现不同工况的自然排烟形式，还能通过改变风机转速实现不同工况的机械排烟形式，还能实现自然排烟和机械排烟的多种组合形式转换，开展不同排烟方式下排烟效果的相关实验研究，并实现对火灾烟气的实时净化，零污染排放，杜绝火灾实验带来的环境污染问题，满足环保的要求。
所述排水系统8，与所述控制器4相连，用于根据所述控制器4发送的控制指令将火灾燃烧室内的积水排出。
所述照明系统9，与所述控制器4相连，用于根据所述控制器4发送的控制指令实现对火灾燃烧室进行照明。
具体的，所述照明系统9包括耐高温、防水、防尘led投射灯，用于根据所述控制器4发送的控制指令实现对火灾燃烧室进行照明，提高单室内照明度，便于观察各种实验现象及视频采集。
所述数据处理系统3，与所述传感器模块2相连，用于将采集的第一数据进行数据处理，获得第二数据，所述第二数据包括处理后的火灾燃烧室内的温度、烟气的组成含量、火灾燃烧室内的能见度、给水管道内的压力、给水管道的流量、火灾燃烧室内的燃烧情况、烟气层的发展规律并记录烟气层的高度、烟气速率值。
所述控制器4，与所述数据处理系统3相连，用于接收所述数据处理系统3发送的第二数据，并根据接收的第二数据确定控制指令；
所述显示装置5，与所述控制器4相连，用于显示所述控制器4发送的第二数据，如图3所示。
所述控制器4分别与所述排烟及烟气净化系统7、所述水灭火系统6、所述排水系统8、所述照明系统9相连，用于根据所述控制器4发送的控制指令调整所述排烟及烟气净化系统7进行排烟净化，调整所述水灭火系统6进行灭火，调整所述排水系统8进行排水，调整所述照明系统9进行照明。
具体的，本发明根据给水管道内的压力、给水管道的流量确定控制指令，根据控制指令调整所述水灭火系统6中的电磁阀602，进而实现多种方式灭火。
本发明通过观看火灾燃烧室内的温度、烟气的组成含量、火灾燃烧室内的燃烧情况、烟气层的发展规律并记录烟气层的高度、烟气速率值，进而判断火灾燃烧的发展趋势，便于后期总结不同类型火灾火势发展规律和特性。
实施例二
如图1(b)所示，本发明实验平台包括：火灾燃烧室和测量监控室；所述火灾燃烧室与所述测量监控室通过防火分隔玻璃11隔开；在所述火灾燃烧室内设置火源引发系统1、传感器模块2、水灭火系统6、排烟及烟气净化系统7、排水系统8、以及照明系统9；在所述测量监控室内设置控制器4、数据处理系统3、显示装置5以及控制开关10。
所述火源引发系统1，用于模拟多种不同火灾场景。
具体的，所述火源引发系统1以油盘火为基础火源101，在移动支架102上放置木条、纸箱、电缆等多种燃烧物相配合使用，以模拟多种类型火灾场景，还可以以木垛火、电器火为基础火源101。
所述传感器模块2，与所述火源引发系统1对应设置，用于采集模拟火灾时的第一数据。
具体的，所述传感器模块2包括：
多个热电偶树201，与所述数据处理系统3相连，用于检测火灾燃烧室内的温度，并将所述温度发送至所述数据处理系统3。
具体的，热电偶树201就是在一个支架上等距离竖直固定热电偶，热电偶数量按照实验需要进行调整，通过设置多个热电偶，根据多个热电偶检测的不同位置的温度，进而提高了检测温度的精度。
烟气分析仪202，与所述数据处理系统3相连，用于分析测量烟气的组成含量，并将所述烟气的组成含量发送至所述数据处理系统3。所述烟气的组成含量包括co、co2、no、no2、nox、so2、cxhy、烟尘。
照度计203，与所述数据处理系统3相连，用于测量火灾燃烧室内的能见度，并将所述能见度发送至所述数据处理系统3。
压力传感器204，设置在给水管路上，与所述数据处理系统3相连，用于检测给水管道内的压力，并将所述压力发送至所述数据处理系统3。
流量计205，设置在给水管路上，与所述数据处理系统3相连，用于检测通过给水管道的流量，并将所述流量发送至所述数据处理系统3。
防爆耐高温摄像机206，与所述数据处理系统3相连，用于记录整个火灾燃烧室内的燃烧情况，并将所述燃烧情况发送至所述数据处理系统3。
片光源207，与所述数据处理系统3相连，用于监测烟气层的发展规律并记录烟气层的高度，并将所述烟气层的发展规律和烟气层的高度发送至所述数据处理系统3；本发明片光源采用的是激光片光源，但不局限于这一种。
耐高温风速仪208，与所述数据处理系统3相连，用于检测排烟窗702处的烟气速率值，并将所述烟气速率值发送至所述数据处理系统3。
所述水灭火系统6，与所述控制开关10相连，用于实现多种方式灭火，如图4所示。
所述水灭火系统6包括手动调节阀601、电磁阀602、洒水组件603。手动调节阀601，通过给水管路与给水源相连，用于控制整个给水管路的通断；电磁阀602，通过给水管路与所述手动调节阀601相连，用于控制给水管路内水流的流量和速度；洒水组件603，通过给水管路与所述电磁阀602相连，通过更改洒水组件603的喷头类型和调节工作压力，进而实现水喷淋灭火、水喷雾灭火、细水雾灭火、泡沫喷淋灭火等多种不同方式洒水，实现多种供水方式。另外，给水管道末端还留有阀门和接头，所需压力小于0.25mpa时，通过水带连接，利用建筑室内消火栓系统直接供水；所需压力较高时，通过与水泵管道连接，实现加压供水，以满足不同系统类型对压力的要求。本发明通过演示实验观察其具体的工作形式，能够开展不同灭火系统的控火或灭火效果的实验研究。
所述排烟及烟气净化系统7，与所述控制器4相连，用于将火灾产生的烟气以多种方式排出火灾燃烧室，并实现烟气净化；所述排烟及烟气净化系统7包括自然排烟系统、机械排烟系统和烟气净化系统。
自然排烟系统，与所述控制开关10相连，用于通过自然通风换气的方式进行排烟。
具体的，所述自然排烟系统包括：防火卷帘门701，设置在试验台门口处，与所述控制器4相连，用于调整卷帘门通过自然补风的方式实现排烟；通过调节卷帘的开启程度进而改变补风面积；排烟窗702，与所述控制器4相连，用于通过调整排烟窗702实现自然排烟；通过调整开窗面积进而改变排烟面积。
机械排烟系统，与所述控制器4相连，用于借助机器设备进行排烟。
具体的，所述机械排烟系统包括：变频式高温排烟风机703，与所述控制器4相连，用于通过调整风机转速将火灾燃烧室内的烟排出；通过控制风机转速改变机械排烟量；
烟气净化系统，用于对烟气中有毒成分进行过滤和降解，实现烟气净化。
具体的，所述烟气净化系统包括：烟气净化装置704，与所述控制器4相连，用于对烟气中有毒成分进行过滤和降解，实现气体无毒排放。
本发明既能通过改变防火卷帘门701的位置、排烟窗702个数以及防火卷帘门701和排烟窗702的位置实现不同工况的自然排烟形式，还能通过改变风机转速实现不同工况的机械排烟形式，还能实现自然排烟和机械排烟的多种组合形式转换，开展不同排烟方式下排烟效果的相关实验研究，并实现对火灾烟气的实时净化，零污染排放，杜绝火灾实验带来的环境污染问题，满足环保的要求。
所述排水系统8，与所述控制开关10相连，用于根据所述控制开关10发送的控制指令将火灾燃烧室内的积水排出。
所述照明系统9，与所述控制开关10相连，用于根据所述控制开关10发送的控制指令实现对火灾燃烧室进行照明。
具体的，所述照明系统9包括耐高温、防水、防尘led投射灯，用于根据所述控制器4发送的控制指令实现对火灾燃烧室进行照明，提高单室内照明度，便于观察各种实验现象及视频采集。
所述数据处理系统3，与所述传感器模块2相连，用于将采集的第一数据进行数据处理，获得第二数据，所述第二数据包括处理后的火灾燃烧室内的温度、烟气的组成含量、火灾燃烧室内的能见度、给水管道内的压力、给水管道的流量、火灾燃烧室内的燃烧情况、烟气层的发展规律并记录烟气层的高度、烟气速率值。
所述控制器4，与所述数据处理系统3相连，用于接收所述数据处理系统3发送的第二数据，并根据接收的第二数据确定控制指令；
所述显示装置5，与所述控制器4相连，用于显示所述控制器4发送的第二数据，如图3所示。
所述控制开关10分别与所述排烟及烟气净化系统7、所述水灭火系统6、所述排水系统8、所述照明系统9相连，用于根据所述控制开关10发送的控制指令调整所述排烟及烟气净化系统7进行排烟及净化，调整所述水灭火系统6进行灭火，调整所述排水系统8进行排水，调整所述照明系统9进行照明。
具体的，本发明根据给水管道内的压力、给水管道的流量确定控制指令，根据控制指令调整所述水灭火系统6中的电磁阀602，进而实现多种不同方式灭火。
本发明通过观看火灾燃烧室内的温度、烟气的组成含量、火灾燃烧室内的燃烧情况、烟气层的发展规律并记录烟气层的高度、烟气速率值，进而判断火灾燃烧的发展趋势，便于后期总结火势发展规律。
本发明分别设置手动控制和自动控制，根据不同的实际需求选择不同的控制，提高了系统使用的便利性和应用的广泛性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。