基于图像特征的隧道运动火源视频火焰探测技术研究-安全技术及工程专业论文.docxVIP

第一章 第一章 绪论 PAGE PAGE 1 第一章 绪论 随着人们生活水平的不断提高，现代交通形式也逐渐复杂。其中隧道交通的 建设在很大程度上缩短了人们的行车里程，提高了行车效率。同时，随着行车速 度和密度的不断增加，隧道发生火灾的概率也不断增大。隧道火灾一旦发生，不 仅造成交通的堵塞，更严重的是巨大的人员伤亡，因此许多国家对隧道火灾的研 究也越来越重视。目前，针对隧道火灾的特性研究已经较为全面，包括隧道通风， 隧道火灾探测等。但是，其中针对隧道环境中火源为移动状态的相关的火灾探测 技术研究还相对较少[1]。且相比于其他交通设施的，隧道基础设施的复杂性，使 得隧道火灾的研究具有较大的挑战性[2]。 1.1 研究背景 在现代工业快速发展的今天，各种新型工艺、新型技术、新型燃料等在很大 程度上提高了人们的生活质量。火的使用，是人类文明的开始。但是在现代的生 活中，火灾这一名词更多的出现在我们的日常生活中。随着我们对交通效率要求 的不断提高和行车数量、密度的不断增大，隧道火灾的形势也日益严峻。 例如，在1971年3月，法国一列油罐列车和一个装载货物的列车在克洛次隧 道北口附近相撞，结果油罐列车爆炸起火，装载货物的列车中的两名司机死亡， 且隧道部分倒塌，后期进行了约90多天的隧道维修才得以继续通车。1972年11 月，发生在日本北陆干线上的日本50次旅客快车在运行过程中行至北陆隧道时， 餐车部位突然起火，这一事故造成约30人死亡、700多人受伤，同时列车多处部 位烧损、变形。此外，在1996年11月，英法海底隧道的一列火车起火，这个列车 载有大量的聚苯乙烯等化工产品，这起火灾是英法海底隧道贯通以来最为严重的 一起事故，大火持续约六个小时，致使欧洲隧道公司不得不暂时关闭英法海底隧 道，这起事故共造成30多人受伤。另外在1999年3月，发生于意大利和法国之间 的通过阿尔卑斯山的隧道发生火灾，这一隧道是属于法国监管范围的勃朗峰隧 道，一辆载有面粉和黄油的比利时卡车在隧道中发生火灾，接着火灾殃及前后车 辆，这起火灾持续了约48个小时，造成40多人死亡。在2000年11月，奥地利萨尔 茨堡州基茨施坦霍恩山，一列行驶中的列车发生火灾，造成150多人死亡，18人 受伤，这一火灾事故被称为是欧洲史上最严重的高山列车隧道火灾。2003年6月， 发生在韩国汉城的一辆公共汽车和一辆吉普车在隧道中相撞后发生火灾，造成约 30人受伤。 依据目前的调查研究，车辆火灾是隧道中主要的火灾形势之一。引起车辆发 生火灾的原因是多样的，主要集中于电气线路短路、发动机系统故障以及车辆装 载的可燃、易燃等物质。例如1964年，发生在日本的关门隧道火灾就是由于汽车 电气线路故障导致的。而1949年美国纽约的荷兰隧道火灾和1977年日本的都夫良 野隧道火灾都是由于车辆上装载的货物起火引发的火灾。 因此，对隧道火灾的研究具有重大的意义。火灾的发生是一个随机的过程， 因此预防火灾的发生，以及在火灾发生后及时探测、救援是目前控制隧道火灾的 主要措施。 1.2 传统的火灾探测技术 火灾的探测技术在火灾的预防、火灾发生后的救援阶段都具有非同寻常的地 位，见图1.1。 图1.1 隧道火灾控制系统 针对火灾的探测技术，发展较早是感温探测技术和感烟探测技术，这两种方 法在现代建筑中已有较为普遍的使用。 感温探测技术主要是运用感温元件接受监测环境或被监测的物体热对流、热 传导、热辐射传递的热量，把环境温度或者被监测物体的温度变化信号转化成其 他形式的物理量，如电流、电压等，然后依据输出的信号判断火灾是否发生，从 而达到报警的目的[3]。按照探测器的工作方式，把感温探测器分为定温型、差温 型和差定温型三种；按照探测器的外形可以把感温探测器分为点型和线型两种； 按照感温元件的性质可以把其分为机械性和电子型两种。但是针对隧道的火灾探 测，感温探测器显示出了不足。这是因为：一方面在较为开放的空间内，感温探 测器的敏感性较差，且在探测的过程中有能量累积的过程，从火灾发生到探测器 报警需要一定的时间；另一方面，目前的感温探测器多存在容易损坏的缺点，在 火灾发生后不能正常启动。这一缺点使得在实际的使用过程中，需要不断对感温 探测器进行经常性的检查，增加了实际工作中的难度。 感烟探测器主要是基于在火灾发生的初期阶段，燃烧的物质一般会释放出烟 雾颗粒。针对这一性质，产生了离子感烟探测器和光电感烟探测器。其中，离子 感烟探测器主要是依据发生火灾后，烟雾离子进入到检测电离室内，改变电离室 中电流的大小，进而转化为电压的信号，最后依照判据判断火灾是否发生。光电 感烟探测器主要是源于光与颗粒相互作用的原理设计的。但是如果探测点周围环 境中的烟气离子的浓度较大，则感烟探测器不能有效进行探测。此外还有感光探 测