一种矿物绝缘电缆耐火性能研究系统及方法与流程

本发明涉及电缆耐火性能研究，具体为一种矿物绝缘电缆耐火性能研究系统及方法。

背景技术：

1、矿物绝缘电缆是一种以铜护套包裹铜导体芯线，并以氧化镁粉末为无机绝缘材料隔离导体与护套的电缆，为了确保在实际火灾环境下使各种电缆能够可靠的使用，需要进行电缆耐火性能研究，电缆耐火性能指在规定试验条件下，试样在火焰中被燃烧，在一定时间内仍能保持正常运行的性能。

2、如申请号为cn202310259740.6的发明公开了一种建筑火灾升温条件下电缆耐火性能测试系统及方法，类似于上述申请的电缆耐火性能研究系统目前还存在以下几点不足：虽然能够实现电缆耐火性能研究，然而在研究的过程中，对于电缆耐火性能的影响因素考虑不足，不便于将电缆老化程度与其耐火性能结合起来，进而使得最终的电缆耐火性能研究结果可靠性不足。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种矿物绝缘电缆耐火性能研究系统及方法，解决了上述背景技术中提出的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种矿物绝缘电缆耐火性能研究系统，包括电缆样本选取模块、耐火实验模拟模块和电缆耐火模型构建模块，所述电缆样本选取模块的输出端连接有电缆参数收集模块，且电缆样本选取模块的输出端还连接有耐火实验模拟模块，所述耐火实验模拟模块的输出端连接有实验数据采集模块，且实验数据采集模块和电缆参数收集模块的输出端电性连接有实验数据分析模块，所述实验数据分析模块的输出端电性连接有特征提取模块，且特征提取模块的输出端电性连接有电缆耐火模型构建模块，所述电缆耐火模型构建模块包括老化模型构建模块、耐火模型构建模块、参数修正模块和结合求解模块，所述老化模型构建模块的输出端电性连接有耐火模型构建模块，且耐火模型构建模块的输出端电性连接有参数修正模块，并且参数修正模块的输出端电性连接有结合求解模块。

3、进一步的，所述耐火实验模拟模块包括火灾高温耐火实验模拟单元和老化与耐火联合试验模拟单元，且火灾高温耐火实验模拟单元用于在燃烧试验箱中进行火灾高温耐火试验，并且老化与耐火联合试验模拟单元用于进行加速老化与耐火联合试验，在耐火试验前对电缆进行加速老化处理，模拟电缆在长期运行过程中的老化状态再进行火灾高温耐火试验。

4、进一步的，所述耐火实验模拟模块还连接有温度控制模块和实验监测模块，且实验监测模块的输出端电性连接有安全警报模块。

5、进一步的，所述温度控制模块通过温度控制器精确控制温度上升速率、最高温度以及持续时间等参数，以满足不同耐火性能测试标准的要求，所述实验监测模块用于实时监测燃烧试验箱内的温度，并通过各项安全监测设备实时监测实验环境中的安全参数，所述安全警报模块用于在发现温度过高、烟雾浓度超标或气体泄漏等异常情况时通过报警器立即发出警报信号，提高实验安全。

6、进一步的，所述实验数据分析模块包括数据处理分析模块、数据可视化显示模块和电缆性能评估模块，所述数据处理分析模块的输出端电性连接有数据可视化显示模块，且数据可视化显示模块的输出端电性连接有电缆性能评估模块。

7、进一步的，所述数据处理分析模块用于对电缆样本的参数以及采集到的数据进行处理、分析，所述数据可视化显示模块用于将电缆耐火试验过程中的各种数据，以直观的图形、图表形式展示出来，并绘制温度-时间曲线，以直观地观察电缆各项性能随时间的变化趋势，所述电缆性能评估模块用于对当前试验的矿物绝缘电缆耐火性能进行评估，将实验获得的各项性能参数与标准规定的指标进行对比，判断电缆是否满足相应的耐火等级要求，并生成评估报告。

8、进一步的，所述老化模型构建模块用于根据矿物绝缘电缆的材料特性和老化机制，选择合适的老化模型，所述耐火模型构建模块用于在实验数据分析结果的基础上，通过对大量实验数据和数值模拟结果的学习、分析和总结，基于实验参数与电缆耐火性能之间的经验关系，构建矿物绝缘电缆耐火模型。

9、进一步的，所述参数修正模块用于将老化模型得到的老化程度作为参数，修正耐火模型中的材料性能参数，所述结合求解模块用于将老化模型和耐火模型进行耦合求解，即在耐火模型的求解过程中，同时考虑电缆的老化过程，从而更准确地模拟矿物绝缘电缆在老化和火灾同时作用下的性能变化。

10、进一步的，所述电缆耐火模型构建模块的输出端电性连接有电缆耐火性能预测模块，且电缆耐火性能预测模块用于在电缆老化模型及耐火模型的基础上，结合深度学习算法和物联网技术，基于矿物绝缘电缆在老化和火灾同时作用下的性能变化，实时预测电缆的耐火性能状态和剩余使用寿命。

11、进一步的，所述矿物绝缘电缆耐火性能研究系统的使用方法包括以下具体步骤：

12、步骤一、通过电缆样本选取模块选取待试验的矿物绝缘电缆样本，然后通过电缆参数收集模块同步收集电缆样本的各项参数数据，接着耐火实验模拟模块进行耐火实验模拟，其设置有两组模拟方式，即在燃烧试验箱中进行火灾高温耐火试验、进行加速老化与耐火联合试验，在耐火试验前对电缆进行加速老化处理，模拟电缆在长期运行过程中的老化状态再进行火灾高温耐火试验；

13、步骤二、通过实验数据采集模块采用实验数据，然后数据处理分析模块能够对电缆样本的参数以及采集到的数据进行处理、分析，接着数据可视化显示模块用于将电缆耐火试验过程中的各种数据，以直观的图形、图表形式展示出来，然后通过电缆性能评估模块对当前试验的矿物绝缘电缆耐火性能进行评估，将实验获得的各项性能参数与标准规定的指标进行对比，判断电缆是否满足相应的耐火等级要求，并生成评估报告；

14、步骤三、接着特征提取模块能够通过数据拟合、统计分析等方法，找出性能变化的规律和特征参数，然后老化模型构建模块根据矿物绝缘电缆的材料特性和老化机制，选择合适的老化模型，耐火模型构建模块在实验数据分析结果的基础上，通过对大量实验数据和数值模拟结果的学习、分析和总结，基于实验参数与电缆耐火性能之间的经验关系，构建矿物绝缘电缆耐火模型；

15、步骤四、然后参数修正模块将老化模型得到的老化程度作为参数，修正耐火模型中的材料性能参数，再通过结合求解模块将老化模型和耐火模型进行耦合求解，即在耐火模型的求解过程中，同时考虑电缆的老化过程，从而更准确地模拟矿物绝缘电缆在老化和火灾同时作用下的性能变化，最后电缆耐火性能预测模块还能够在电缆老化模型及耐火模型的基础上，实时预测电缆的耐火性能状态和剩余使用寿命。

16、本发明提供了一种矿物绝缘电缆耐火性能研究系统及方法，具备以下有益效果：

17、1.该矿物绝缘电缆耐火性能研究系统及方法设置有耐火实验模拟模块，火灾高温耐火实验模拟单元用于在燃烧试验箱中进行火灾高温耐火试验，并且老化与耐火联合试验模拟单元用于进行加速老化与耐火联合试验，在耐火试验前对电缆进行加速老化处理，模拟电缆在长期运行过程中的老化状态再进行火灾高温耐火试验，温度控制模块通过温度控制器精确控制温度上升速率、最高温度以及持续时间等参数，以满足不同耐火性能测试标准的要求，实验监测模块用于实时监测燃烧试验箱内的温度，并通过各项安全监测设备实时监测实验环境中的安全参数，安全警报模块用于在发现温度过高、烟雾浓度超标或气体泄漏等异常情况时通过报警器立即发出警报信号，提高实验安全。

18、2.该矿物绝缘电缆耐火性能研究系统及方法设置有电缆参数收集模块和电缆参数收集模块，电缆参数收集模块能够收集电缆样本的各项参数数据，实验数据采集模块采用沿电缆样本长度方向铺设的光纤传感器来实时、精确地测量电缆在耐火试验过程中不同位置的温度分布，同时通过红外热成像与超声检测联用，从表面到内部全面评估电缆在耐火试验前后的状态变化，以提高检测的准确性和可靠性，特征提取模块能够通过数据拟合、统计分析等方法，找出性能变化的规律和特征参数，有利于为后续电缆耐火性能的模型构建提供依据。

19、3.该矿物绝缘电缆耐火性能研究系统及方法设置有实验数据分析模块，数据处理分析模块用于对电缆样本的参数以及采集到的数据进行处理、分析，数据可视化显示模块用于将电缆耐火试验过程中的各种数据，以直观的图形、图表形式展示出来，并绘制温度-时间曲线，以直观地观察电缆各项性能随时间的变化趋势，电缆性能评估模块用于对当前试验的矿物绝缘电缆耐火性能进行评估，将实验获得的各项性能参数与标准规定的指标进行对比，判断电缆是否满足相应的耐火等级要求，并生成评估报告。

20、4.该矿物绝缘电缆耐火性能研究系统及方法设置有电缆耐火模型构建模块，老化模型构建模块用于根据矿物绝缘电缆的材料特性和老化机制，选择合适的老化模型，耐火模型构建模块用于在实验数据分析结果的基础上，通过对大量实验数据和数值模拟结果的学习、分析和总结，基于实验参数与电缆耐火性能之间的经验关系，构建矿物绝缘电缆耐火模型，参数修正模块用于将老化模型得到的老化程度作为参数，修正耐火模型中的材料性能参数，结合求解模块用于将老化模型和耐火模型进行耦合求解，即在耐火模型的求解过程中，同时考虑电缆的老化过程，从而更准确地模拟矿物绝缘电缆在老化和火灾同时作用下的性能变化，电缆耐火性能预测模块能够基于矿物绝缘电缆在老化和火灾同时作用下的性能变化，实时预测电缆的耐火性能状态和剩余使用寿命。