可燃物燃烧过程及监控报警演示系统的制作方法

本发明涉及燃烧过程演示领域，尤其涉及一种可燃物燃烧过程及监控报警演示系统。

背景技术：

近年来火灾、爆炸事故时有发生，以高校实验室为例，由于存在大量易燃易爆危险物质，接触和操作人员不固定、风险因素多，一旦发生事故极易造成严重后果。例如国内几所大学实验室发生的爆炸事故，都造成了人员的伤亡和财产的损失。这些爆炸事故中，有的是氧化石墨烯实验时发生爆炸；有的是在使用搅拌机对镁粉和磷酸搅拌、反应过程中，料斗内产生的氢气被搅拌机转轴处金属摩擦、碰撞产生的火花点燃爆炸，继而引发镁粉粉尘云爆炸，爆炸引起周边镁粉和其他可燃物燃烧。可燃物燃烧是火灾、爆炸事故发生的初期阶段，对可燃物燃烧现象及过程的监控报警，有利于直观认识燃烧全过程、深入理解燃烧造成的危害并及时在燃烧初期及发展阶段采取必要的安全措施。

当前，针对可燃物燃烧过程的监控报警一体化实验装置研发较少，无法直观认识燃烧全过程、深入理解燃烧造成的危害，不利于针对燃烧进行监控和及时报警。

技术实现要素：

基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种可燃物燃烧过程及监控报警演示系统，能解决现在没有用于研究可燃物燃烧过程的设备，无法直观认识燃烧全过程，不利于针对燃烧进行监控和及时报警的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种可燃物燃烧过程及监控报警演示系统，包括：

通风橱子系统、智能通风子系统、可燃物燃烧子系统、数据采集子系统、气体报警子系统、视频监控装置、数据处理器(11)和计算机(12)；其中，

所述通风橱子系统，设有密闭状态的透明通风橱柜(2)；

所述智能通风子系统，设在所述通风橱子系统的透明通风橱柜(2)顶部；

所述可燃物燃烧子系统，设在所述通风橱子系统的密闭状态的透明通风橱柜(2)内；

所述数据采集子系统，设在所述通风橱子系统的透明通风橱柜(2)内，与设在所述透明通风橱柜(2)外部的所述数据处理器(11)通信连接；

所述气体报警子系统，设在所述通风橱子系统外部，与所述数据处理器(11)通信连接；

所述视频监控装置，设在所述通风橱子系统的透明通风橱柜(2)上；

所述计算机(12)，设在所述通风橱子系统外部，分别与所述智能通风子系统、可燃物燃烧子系统、视频监控装置通信连接，并经所述数据处理器(11)与所述数据采集子系统通信连接，能控制所述智能通风子系统对所述通风橱子系统的透明通风橱柜(2)内进行补风和排风、控制可燃物燃烧子系统进行可燃物燃烧、记录所述数据采集子系统采集的数据以及控制视频监控装置显示所述透明通风橱柜(2)内所述可燃物燃烧子系统的可燃物燃烧状态。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的可燃物燃烧过程及监控报警演示系统，其有益效果为：

通过设置有机连接的通风橱子系统、可燃物燃烧子系统、数据采集子系统、气体报警子系统、视频监控装置、数据处理器和计算机，形成一种能通过通风橱子系统内的透明通风橱柜内的可燃物燃烧子系统方便演示可燃物燃烧过程，并利于收集并记录燃烧的数据，能直观认识燃烧全过程，深入研究燃烧机理，方便对燃烧进行监控和及时报警。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本发明实施例提供的可燃物燃烧过程及监控报警演示系统示意图；

图中各标记为：1-智能通风装置；2-通风橱柜；3-橱柜推拉门；4-橱柜平台；5-可燃物加热实验装置；6-可燃物加热平台；7-纵向传感器；8-横向传感器；9-纵向数据采集器；10-横向数据采集器；11-数据处理器；12-计算机；13-co报警器；14-co2报警器；15-h2s报警器；16-o2报警器；17-温度报警器；18-高清摄像头；19-支撑台。

具体实施方式

下面结合本发明的具体内容，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，都属于本发明的保护范围。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

如图1所示，本发明实施例提供一种可燃物燃烧过程及监控报警演示系统，能够实现可燃物燃烧过程的动态监测，包括：

通风橱子系统、智能通风子系统、可燃物燃烧子系统、数据采集子系统、气体报警子系统、视频监控装置、数据处理器11和计算机12；其中，

所述通风橱子系统，设有密闭状态的透明通风橱柜2；

所述智能通风子系统，设在所述通风橱子系统的透明通风橱柜2顶部；

所述可燃物燃烧子系统，设在所述通风橱子系统的密闭状态的透明通风橱柜2内；

所述数据采集子系统，设在所述通风橱子系统的透明通风橱柜2内，与设在所述透明通风橱柜2外部的所述数据处理器11通信连接；

所述气体报警子系统，设在所述通风橱子系统外部，与所述数据处理器11通信连接；

所述视频监控装置，设在所述通风橱子系统的透明通风橱柜2上；

所述计算机12，设在所述通风橱子系统外部，分别与所述智能通风子系统、可燃物燃烧子系统、视频监控装置通信连接，并经所述数据处理器11与所述数据采集子系统通信连接，能控制所述智能通风子系统对所述通风橱子系统的透明通风橱柜2内进行补风和排风、控制可燃物燃烧子系统进行可燃物燃烧、记录所述数据采集子系统采集的数据以及控制视频监控装置显示所述透明通风橱柜2内所述可燃物燃烧子系统的可燃物燃烧状态。

上述演示系统中，通风橱子系统包括：所述通风橱柜2、橱柜推拉门3和橱柜平台4；其中，

所述透明通风橱柜2正面设有所述橱柜推拉门3；

所述透明通风橱柜2内底部设置所述橱柜平台4。

上述演示系统中，可燃物燃烧子系统包括：可燃物加热实验装置5和可燃物加热平台6；其中，

所述可燃物加热平台6顶面为可燃物质放置平面；

所述可燃物加热平台6设置在所述可燃物加热实验装置5上，所述可燃物加热实验装置5与所述计算机12通信连接，能在所述计算机12控制下开启或关闭。

上述演示系统中，数据采集子系统包括：多个纵向传感器7、多个横向传感器8、纵向数据采集器9和横向数据采集器10；其中，

所述多个纵向传感器7纵向均匀分布设在所述通风橱子系统的透明通风橱柜2内，处于所述可燃物燃烧子系统的上方；

所述多个纵向传感器7均与所述纵向数据采集器9通信连接，所述纵向数据采集器9与所述数据处理器11通信连接；

所述多个横向传感器8横向均匀分布设在所述通风橱子系统的透明通风橱柜2内，处于所述可燃物燃烧子系统的上方；

所述多个横向传感器8均与所述横向数据采集器10通信连接，所述横向数据采集器10与所述数据处理器11通信连接。

上述数据采集子系统中，多个纵向传感器7为五个，各纵向传感器之间的距离为0.1m；

多个横向传感器8为六个，各横向传感器中最左侧一个横向传感器位于所述可燃物燃烧子系统的可燃物加热平台6的中心上方0.3m处。

上述数据采集子系统中，纵向传感器和横向传感器均能同时采集可燃物燃烧生成的co、co2和h2s浓度以及通风橱内o2浓度和温度的变化。具体的，各传感器均采用五合一集成传感器，可同时采集co、co2、h2s、o2浓度和温度数据。

上述演示系统中，气体报警子系统包括：co报警器13、co2报警器14、h2s报警器15、o2报警器16和温度报警器17；其中，

各报警器均设有低报值和高报值，各报警器分别与所述数据处理器11通信连接。

上述气体报警子系统中，

所述co报警器13的低报值为35ppm，高报值为200ppm；

所述co2报警器14的低报值为500ppm，高报值为2000ppm；

所述h2s报警器15的低报值为10ppm，高报值为15ppm；

所述o2报警器16o2的低报值为19％，高报值为14％；

所述温度报警器17的低报值为低于可燃物燃点50℃，高报值为可燃物燃点。

上述演示系统中，智能通风子系统包括：智能通风机1，通过所述管道与所述通风橱子系统的透明通风橱柜2顶部的中间部位连接，所述智能通风机1与所述计算机12通信连接，能在所述计算机12控制下补风和排风；

所述视频监控装置采用高清摄像头18；

上述演示系统还包括：支撑台19，所述通风橱子系统、智能通风子系统、可燃物燃烧子系统、数据采集子系统、气体报警子系统、视频监控装置、数据处理器11和计算机12均设在所述支撑台19上。通过设置支撑台，使得该演示系统更方便观测。

本发明的演示系统以透明通风橱柜为基础，能够对透明通风橱柜内可燃物质燃烧过程中的氧气、产生的有毒有害气体、温度等参数进行过程监测、报警等，使人们能够直观认识到燃烧发展过程、气体浓度和温度的变化，实现了可燃物燃烧过程监测的数字化、智能化和可视化。该演示系统可有效弥补燃烧爆炸领域现有实验教学条件的不足，在普及燃烧爆炸专业知识的同时，使更多的人能够全面、深刻认识到可燃物燃烧发展过程及对人员和环境造成的危害，并掌握智能化监控与处置的技术手段。

下面对本发明实施例具体作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明的可燃物燃烧过程及监控报警演示系统，包括：通风橱子系统、智能通风子系统、可燃物燃烧子系统、数据采集子系统、气体报警子系统、视频监控装置、数据处理器11和计算机12几部分；

其中通风橱子系统包括：透明通风橱柜2、橱柜推拉门3和橱柜平台4，通风橱柜2尺寸为1.2m×1.5m×1.5m，为刚性材质；橱柜推拉门3为钢化透明玻璃，实验时便于观察橱柜内的燃烧过程；实验时透明通风橱柜2处于封闭状态，是一个典型的受限空间。

智能通风子系统包括：智能通风机1设在透明通风橱柜2顶部，经管道与透明通风橱柜2内连通，智能通风机1未启动状态下通风橱柜2顶部处于密闭状态。智能通风机1与计算机12通信连接，可同时实现排风和补风，当各气体浓度超过设定的低报报警值时，该智能通风机1在计算机12的控制下会自动排风和补风。

可燃物燃烧子系统包括：可燃物加热实验装置5和可燃物加热平台6；可燃物加热实验装置5由计算机12无线控制，可人工设置开启、关闭和加热温度等，其尺寸为0.8m×0.5m×0.3m；实验前打开橱柜推拉门3，在可燃物加热平台6放置可燃物质，然后关闭橱柜推拉门3。

数据采集子系统包括：多个纵向传感器7、多个横向传感器8、纵向数据采集器9、横向数据采集器10；其中，多个纵向传感器7为五个，多个横向传感器8为六个，每个传感器均采用五合一集成传感器，能同时采集可燃物燃烧生成的co、co2和h2s浓度以及通风橱内o2浓度和温度的变化，每个传感器之间的距离为0.1m，横向传感器8中最左侧一个传感器位于可燃物加热平台6中心上方0.3m处。该数据采集子系统通过纵向数据采集器9和横向数据采集器10采集的数据由数据处理器11经过信号处理传输到计算机12，在计算机12上实时显示各气体浓度和温度的变化。

气体报警子系统包括：co报警器13、co2报警器14、h2s报警器15、o2报警器16和温度报警器17；其中，每个报警器均设置低报值和高报值，具体的，co报警器13的低报值为35ppm，高报值为200ppm；co2报警器14的低报值为500ppm，高报值为2000ppm；h2s报警器15的低报值为10ppm，高报值为15ppm；o2报警器16的低报值为19％，高报值为14％；温度报警器17的低报值为低于可燃物燃点50℃，高报值为可燃物燃点；该气体报警子系统的各报警器通过数据处理器11来处理采集的数据，随后当各气体浓度值和橱柜内温度值超过设定的低报报警值时，相应的报警器的指示灯亮，并发出稍缓的断续鸣叫声，在计算机12的显示屏上该通道状态栏显示“低报”，当各气体浓度和温度值超过设定的高报报警值时，相应的气体报警器的指示灯亮，并发出急促的断续鸣叫声，在计算机12的显示屏上该通道状态栏显示“高报”。

视频监控装置采用高清摄像头18。可以通过计算机12的显示屏清晰看到透明通风橱柜2内部各方位燃烧变化情况。

通过上述的可燃物燃烧过程及监控报警演示系统，可开展可燃物燃烧现象及过程监控报警的演示，一次完整的测试步骤如下，包括：

步骤1、监控报警系统安装与调试：安装并连接通风橱子系统、可燃物燃烧子系统、数据采集子系统、气体报警子系统、视频监控装置、智能通风子系统、数据处理器和计算机，对各部分进行调试，确保通风橱柜内密封良好并保证系统能够正常运行。

步骤2、放置可燃物：打开橱柜推拉门3，将可燃物放置在可燃物加热平台6，然后关闭橱柜推拉门3，确保透明通风橱柜2内密封性良好。

步骤3、启动数据采集子系统、气体报警子系统和视频监控装置：打开计算机12设置可燃物加热平台6的加热温度，并在计算机12的显示屏上启动数据采集子系统、气体报警子系统和视频监控装置，此时数据采集子系统的多个纵向传感器7、多个横向传感器8、纵向数据采集器9、横向数据采集器10，气体报警子系统的13co报警器、14co2报警器、15h2s报警器、16o2报警器和17温度报警器，数据处理器11和作为视频监控装置的高清摄像头18处于工作状态；

步骤4、启动可燃物燃烧子系统：由计算机12设置加热温度，启动可燃物加热实验装置5，随着温度的升高，可燃物加热平台6上的可燃物逐渐发生反应，伴随有发烟和放热乃至出现火焰；当透明通风橱柜2内的co、co2、h2s、o2浓度和温度超过设定的低报值时，相应的报警器指示灯亮，并发出稍缓的断续鸣叫声，在计算机显示屏上该通道状态栏显示“低报”；当透明通风橱柜2内的co、co2、h2s、o2浓度和温度超过设定的高报值时，相应的报警器指示灯亮，并发出急促的断续鸣叫声，在计算机12的显示屏上该通道状态栏显示“高报”；当处于低报和高报时，智能通风子系统会自动启动，将产生的有毒有害气体排出，并将新鲜的外界空气补入，当co、co2、h2s、o2浓度和温度下降到“低报”值以下时，智能通风子系统自动关闭；在实验过程中，通过高清摄像头18可记录可燃物燃烧全过程；

步骤5、关闭测试装置：待可燃物反应完全后，在计算机12的显示屏上关闭各子系统，实验结束；

步骤6、清理透明通风橱柜2内可燃物质燃烧残留；

步骤7、处理数据。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。