一种基于火场热成像动态反馈的自适应细水雾与全氟己酮复合灭火方法及灭火系统与流程

本发明涉及灭火控制，更具体地，涉及一种基于火场热成像动态反馈的自适应细水雾与全氟己酮复合灭火方法及灭火系统。

背景技术：

1、细水雾灭火技术因具有高效冷却、环境友好等优势而被广泛应用，全氟己酮灭火剂则以清洁高效、不导电、无残留等特点在精密仪器和电子设备防护中备受青睐。然而，单一灭火介质在面对复杂多变的火势发展过程时往往存在适应性不足的问题，难以兼顾快速降温、隔氧窒息与抑制复燃等多重灭火需求。为此，研究者开始探索将细水雾与全氟己酮进行复合使用的灭火方案，以期发挥两者的协同灭火优势。

2、现有复合灭火方案多采用预先设定的固定喷射模式，在火势触发后按照预设的喷射压力、喷射时长和喷射流量等固定参数执行灭火剂喷射，难以根据火势的动态演变进行自适应调整。同时，细水雾与全氟己酮的喷射往往是独立控制或简单叠加，缺乏对两者喷射时序的精细化协同设计，导致两种灭火介质在空间和时间维度上无法实现最优的能量耦合，灭火效率受到制约。此外，现有方案大多为开环控制，喷射策略一旦确定便不再改变，无法根据火场实时响应数据进行策略的动态优化，当火势出现反复或蔓延路径发生变化时，容易造成灭火时机延误和灭火剂浪费。

技术实现思路

1、为了克服现有技术缺乏基于火势动态特征的自适应策略调整和双介质时序协同机制，无法实现闭环反馈优化等问题，本发明公开一种基于火场热成像动态反馈的自适应细水雾与全氟己酮复合灭火方法及灭火系统能有效解决上述技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、一种基于火场热成像动态反馈的自适应细水雾与全氟己酮复合灭火方法，包括：

4、响应于火势触发事件，启动红外热成像阵列对防护区域进行温度场监测，基于监测到的温度场数据构建热区动态图谱，所述热区动态图谱包含温度梯度分布、热区质心坐标及漂移轨迹、热区面积扩张速率和温度场熵值；

5、基于所述热区动态图谱识别当前火势阶段，根据所述当前火势阶段确定细水雾与全氟己酮的脉冲式协同喷射策略，所述脉冲式协同喷射策略包含全氟己酮脉冲参数和细水雾脉冲参数，所述全氟己酮脉冲参数与所述细水雾脉冲参数之间存在预设的相位差关系；

6、根据所述脉冲式协同喷射策略控制双介质同轴脉冲喷头执行脉冲式协同喷射，并在喷射过程中持续获取实时热场响应数据，根据所述实时热场响应数据闭环微调所述脉冲式协同喷射策略，直至火势被抑制。

7、进一步地，所述构建热区动态图谱，包括：

8、将红外热成像阵列中各红外热成像传感器采集的二维温度场数据进行空间配准与融合，生成防护区域的三维瞬态温度场分布模型；

9、基于所述三维瞬态温度场分布模型提取温度梯度分布图、热区质心坐标及其时间漂移轨迹、热区面积扩张速率、温度场熵值和热点温度变化率，生成所述热区动态图谱。

10、进一步地，所述基于所述热区动态图谱识别当前火势阶段，包括：

11、将所述热区动态图谱的特征参数输入火势阶段识别模型，输出当前火势阶段；

12、所述火势阶段包括初期萌芽阶段、快速蔓延阶段、充分发展阶段和衰减抑制阶段；所述初期萌芽阶段的热区面积小于第一预设阈值且温度梯度大于第二预设阈值；所述快速蔓延阶段的热区面积扩张速率大于第三预设阈值且热区质心漂移速度大于第四预设阈值；所述充分发展阶段的热区面积大于第五预设阈值且温度场熵值大于第六预设阈值；所述衰减抑制阶段的热区面积收缩率大于第七预设阈值且温度场熵值下降率大于第八预设阈值。

13、进一步地，所述全氟己酮脉冲参数包括全氟己酮脉冲频率、全氟己酮单次脉冲时长、全氟己酮脉冲群持续时长和全氟己酮喷射压力；所述根据所述当前火势阶段确定细水雾与全氟己酮的脉冲式协同喷射策略，包括：

14、在所述当前火势阶段为初期萌芽阶段时，确定全氟己酮的脉冲频率为第一频率区间，单次脉冲时长为第一时长区间；

15、在所述当前火势阶段为充分发展阶段时，确定全氟己酮的脉冲频率为第二频率区间，单次脉冲时长为第二时长区间，所述第二频率区间的下限值大于或等于所述第一频率区间的上限值，所述第二时长区间的下限值大于或等于所述第一时长区间的上限值；

16、在所述当前火势阶段为衰减抑制阶段时，确定全氟己酮的脉冲频率为第三频率区间，单次脉冲时长为第三时长区间，所述第三频率区间的上限值小于或等于所述第二频率区间的下限值，所述第三时长区间的上限值小于或等于所述第二时长区间的下限值。

17、进一步地，所述相位差关系包括同相协同模式、反相交替模式和独立间歇模式；

18、所述根据所述当前火势阶段确定细水雾与全氟己酮的脉冲式协同喷射策略，还包括：

19、在所述当前火势阶段为快速蔓延阶段时，确定所述相位差关系为同相协同模式，所述同相协同模式中细水雾脉冲与全氟己酮脉冲同步喷射；

20、在所述当前火势阶段为充分发展阶段时，确定所述相位差关系为反相交替模式，所述反相交替模式中细水雾脉冲与全氟己酮脉冲交替喷射；

21、在所述当前火势阶段为衰减抑制阶段时，确定所述相位差关系为独立间歇模式，所述独立间歇模式中细水雾以独立于全氟己酮的间歇模式喷射。

22、进一步地，所述脉冲式协同喷射策略还包括细水雾与全氟己酮的能量权重配比，所述方法还包括：

23、基于所述热区面积扩张速率和所述温度场熵值实时计算所述能量权重配比，所述能量权重配比为全氟己酮占30%~70%可调；

24、通过控制全氟己酮喷射压力、细水雾喷射压力、全氟己酮脉冲宽度和细水雾脉冲宽度实现所述能量权重配比。

25、进一步地，所述根据所述实时热场响应数据闭环微调所述脉冲式协同喷射策略，包括：

26、在灭火剂喷射过程中以预设周期进行热场响应评估，若喷射后预设时间窗口内热区面积收缩速率低于第一阈值，则提高全氟己酮脉冲频率和占空比；若喷射后预设时间窗口内温度场熵值下降速率低于第二阈值，则增加细水雾的脉冲宽度和喷射压力；

27、若热区质心发生漂移，则实时调整双介质同轴脉冲喷头的指向角度以追踪热区质心；

28、若局部出现温度反弹，则触发全氟己酮的应急补偿脉冲。

29、进一步地，还包括：

30、当火势进入衰减抑制阶段且热区面积持续收缩且温度场熵值持续下降时，切换至超低频微脉冲维持模式；

31、所述超低频微脉冲维持模式中，全氟己酮以0.2~0.5hz的频率、50ms的脉冲宽度继续喷射，细水雾以每5~10秒喷射一次的间歇模式进行喷射；

32、持续监测直至热区完全消失且温度场恢复至安全阈值以下。

33、进一步地，还包括：

34、每次灭火过程结束后，记录完整的火场热区动态图谱演变数据、喷射策略参数序列和灭火效果数据，上传至云端数据库；

35、通过离线分析所述云端数据库中的历史数据，优化火势阶段识别模型的模型参数和脉冲喷射策略参数库。

36、一种基于火场热成像动态反馈的自适应细水雾与全氟己酮复合灭火系统，包括：图谱构建子系统、智能识别子系统、协同喷射决策子系统、响应微调子系统、脉冲喷射执行子系统和策略优化子系统，所述图谱构建子系统、所述智能识别子系统、所述协同喷射决策子系统、所述响应微调子系统和所述策略优化子系统之间通信连接，所述脉冲喷射执行子系统分别与所述协同喷射决策子系统和所述响应微调子系统通信连接；

37、所述图谱构建子系统包括红外热成像阵列和温度场数据融合模块，用于对防护区域进行温度场监测，基于监测到的温度场数据生成热区动态图谱；

38、所述智能识别子系统用于基于所述热区动态图谱识别当前火势阶段；

39、所述协同喷射决策子系统用于根据所述当前火势阶段确定细水雾与全氟己酮的脉冲式协同喷射策略，所述脉冲式协同喷射策略包含全氟己酮脉冲参数、细水雾脉冲参数以及两者之间的相位差关系；

40、所述脉冲喷射执行子系统包括双介质同轴脉冲喷头、高速脉冲阀组和多轴伺服云台，用于根据所述脉冲式协同喷射策略执行脉冲式协同喷射；

41、所述响应微调子系统用于在喷射过程中持续获取实时热场响应数据，根据所述实时热场响应数据闭环微调所述脉冲式协同喷射策略；

42、所述策略优化子系统用于在每次灭火过程结束后记录灭火全过程数据，通过离线分析优化火势阶段识别模型和脉冲喷射策略参数库。

43、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过构建包含温度梯度分布、热区质心坐标及漂移轨迹、热区面积扩张速率和温度场熵值的多维热区动态图谱，能够全面量化火势的空间分布特征与时间演化规律，从而克服传统单一温度阈值判断方式的滞后性和误判风险；在此基础上，基于热区动态图谱识别当前火势阶段并根据不同阶段确定细水雾与全氟己酮的脉冲式协同喷射策略，使喷射参数能够随火势阶段动态适配，避免固定参数喷射在火势变化时灭火效能下降的问题，同时通过在细水雾脉冲与全氟己酮脉冲之间建立预设的相位差关系，实现两种灭火介质在喷射时序上的协同耦合，既可利用同相协同模式实现双介质能量叠加以压制快速蔓延火势，也可利用反相交替模式充分发挥全氟己酮的化学抑制优势与细水雾的物理冷却优势以应对充分发展阶段的高负荷火灾；进一步地，本发明在喷射过程中持续获取实时热场响应数据并据此闭环微调喷射策略，形成监测决策执行反馈调整的全闭环灭火控制链路，当热区面积收缩速率不足时主动提高全氟己酮脉冲频率和占空比以增强化学抑制效力，当温度场熵值下降速率不足时增加细水雾脉冲宽度和喷射压力以强化物理冷却效果，当热区质心漂移时实时调整喷头指向角度以实现追踪灭火，当局部出现温度反弹时触发全氟己酮应急补偿脉冲以快速压制复燃趋势，最终直至火势被完全抑制，提升复合灭火系统对复杂火场环境的自适应能力和灭火成功率，同时有效减少灭火剂的无效喷射浪费。