[发明专利]基于视频的烟气流速场、湍流度场实验测量装置及方法

摘要

本发明提供了一种基于视频的烟气流速场、湍流度场实验测量装置及方法，本发明的烟气腔室为可分离框架式结构，可以搭建成不同结构进行不同环境结构内的火灾羽流模拟；通过高清摄像机拍摄烟气视频，对视频进行实时处理，通过光流法计算出烟气的速度分布，进而计算出烟气的湍流强度，将数据保存在数据库中供实验分析使用，同时烟气速度、湍流强度的伪彩图也可实时显示在计算机屏幕上。本发明使用视频分析这种非接触方式对烟气速度、湍流强度进行测量，能得到二维平面上任意位置烟气的速度、湍流强度瞬时值，方法简单、快速、准确，得到的数据量大且全面，避免了在烟气腔室内安装气流速度测量装置引入的干扰，为火灾科学研究提供了便利。

主权项

一种基于视频的烟气流速场、湍流度场实验测量装置，包括烟气实验系统，视频采集系统和数据处理系统三部分，烟气实验系统由一个烟气腔室，一个发烟箱和排烟装置构成；视频采集系统由一台高清摄像机和照明系统构成；数据处理系统包括一台计算机，烟气实验系统部分的发烟箱装载发烟材料和加热装置，产生的烟气进入烟气腔室；高清摄像机透过透明的烟气腔室外壁采集烟气视频信息，将视频数据通过网络线缆传入负责视频数据处理的计算机，在计算机中利用图像处理技术对烟雾视频信号进行分析处理，获得二维平面上的火灾烟气速度和湍流强度实时数据；其特征在于：所述烟气腔室，由透明无色有机玻璃构成，为可分离框架式结构，腔体壁面玻璃能够根据模拟环境设置开口或缝隙，能够搭建成不同结构供不同环境结构内的火灾羽流模拟；烟气腔室背景用黑色摄影专用吸光布平铺，增强拍摄的烟雾视频；烟气腔室背景标有白色刻度，能够通过图像处理技术实现图像坐标系和世界坐标系的转换，得到烟气运动的实际速度；所述发烟箱由2毫米厚钢板构成，能够放置电炉设备点燃固体可燃物，使其阴燃发烟；发烟箱高度应超过加热装置加上发烟材料的高度，底面积应足够大以防止加热装置产生的热量影响到烟气腔室壁面材料；所述排烟装置，能够通过排烟风机将烟气腔室内的火灾烟气抽出，通过烟气净化器对烟气进行处理并排出；所述高清摄像机有至少1920×1080像素的分辨率，能够手动调焦，摄像机拍摄的视频信号能够通过网线实时传输到计算机；所述照明系统由数个摄影用柔光灯箱构成，能够按照视频拍摄需要调整灯箱数量、位置和角度；所述计算机能够通过网线实时获取视频数据，对视频进行实时处理，计算出烟气速度和湍流强度，将数据保存在数据库中，并实时显示烟气速度和湍流强度的伪彩图。