基于离散数据的火灾温度场构建算法与应用研究

【摘要】：目前,我国火灾事故频发,且建筑密度和建筑中的人口密度较高,一旦发生火灾,如果不能及时扑灭和尽快指导人员疏散,会造成重大的财产损失和人员伤亡。因此,本文基于火灾探测系统采集到的离散温度数据构建火灾温度场并应用,通过构建的火灾温度场态势图,判断火源位置和火灾温度场的分布状态,用于指导人员疏散和应急救援战术布置。首先,通过PyroSim软件建立火灾场景,对采集点的模拟温度数据分别使用三种插值方法构建温度场,选取温度场中验证点坐标处的温度值与验证点处的模拟值,比较误差大小。双立方插值法计算的插值数据与模拟值之间出现的最大误差为10%左右,其中大部分误差落在4%~7%的范围内,且误差曲线相对平滑,不同验证点处的误差值波动不大。同时,对采集点的温度数据分别用三种插值方法绘制温度云图,与场景中设置的温度切片进行对比。使用双立方插值法绘制的火灾温度场云图能够很好地反映火场中的温度分布、区分高温区域和低温区域,较为准确的对火源位置进行定位。因此,选取双立方插值法作为构建火灾温度场以及绘制温度云图的算法。其次,在构建火灾温度场的基础上,提出对火源中心进行定位和通过顶棚射流温度反演火源热释放速率的方法。利用火灾动态模拟数据拟合热释放速率反演公式并验证反演公式的误差。经验证,公式(4.1)反演的火源热释放速率与设定值的误差大部分都在10%以下,其中最大的误差值为17.64%;公式(4.2)反演的火源热释放速率与设定值的误差同样绝大部分都在10%以下。因此利用顶棚射流温度场中的温度反演火源热释放速率的方法是可行的。最后,利用Python语言开发了相关软件,采用模拟数据来验证该软件的可靠性以及在不同场景下的计算精度和实用性。经验证,该火灾温度场监测与重构软件能够较好地把握火灾发展态势,通过构建的火灾温度场态势图,可以判断火源位置和火灾温度场的分布状态,能够用于指导人员疏散和应急救援战术布置。