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申请/专利权人：中国计量大学;浙江大学城乡规划设计研究院有限公司

摘要：本发明实施例提供的一种火灾模拟装置设计方法及系统。对定值装置与控制装置进行了巧妙结合与应用，从而能够动态调节火源释热率和产烟率，保证获取各种火灾条件下的温度分布、烟气扩散等情况更符合实际，为火灾防治和人员疏散提供重要的理论依据。

主权项：1.一种火灾模拟装置设计方法，其特征在于，应用于火灾模拟装置设计系统，所述火灾模拟装置设计系统包括定值装置、控制装置、实验台装置和温度检测装置，所述定值装置与所述控制装置电连接，所述控制装置与所述实验台装置电连接，所述实验台装置与所述温度检测装置电连接，所述方法包括：所述定值装置获取燃烧材料在不同时段燃烧时的燃烧信息，其中，燃烧信息包括释放热量速率和火焰温度；所述定值装置根据燃烧材料在不同时段燃烧时的燃烧信息设置燃气与助燃气的目标流量信息，并通过所述控制装置控制燃气与助燃气按照所述目标流量信息在所述实验台装置输出；其中，燃气和助燃气各自对应的主管路均设置有用于进行流量调节的电动调节阀，且每根主管路旁各并联两条回流管路，其中一条回流管路安装有安全阀，另一条回流管路安装有电动调节阀；所述控制装置获取所述实验台装置输出的燃气与助燃气的实际流量信息并将所述实际流量信息反馈给所述定值装置；所述定值装置判断所述实际流量信息与所述目标流量信息是否匹配，在不匹配时，所述控制装置采用模糊PID控制器结合Smith预估控制算法，以流量偏差和不包含延迟环节的流量系统模型的输出作为所述模糊PID控制器的反馈，将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息；其中，所述流量偏差为所述实际流量信息对应的流量和包含延迟环节的流量系统模型的输出之间的偏差。

全文数据：一种火灾模拟装置设计方法及系统技术领域本发明涉及火灾模拟技术领域，具体而言，涉及一种火灾模拟装置设计方法及系统。背景技术对隧道内、地下空间区域发生火灾会造成的危害进行分析时，通常会进行燃烧测试实验，对一个可能发生的火源进行点燃测试，检测烟气蔓延情况、温度分布等现象。模拟火源的热释放速率、产烟量和升温曲线要与实际可能发生的火灾保持一致。针对极早期火灾，火源热释放速率是一个逐渐增长的过程。小空间的火灾情况可以采取全尺寸实验，采用实际燃烧物进行火源的模拟，但对于隧道、地铁等地下建筑的大空间区域，进行全尺寸实验的成本极高，因而大多数采用小尺寸模型进行实验，一般实验中的火源通过点燃实际材料油池、布料等或气体燃烧产生，但是小尺寸实验是在考虑弗劳德相似准则的条件下进行，采用实际材料点燃时无法控制其材料的燃烧速率，只能通过前人实验结果大致知道热释放速率，无法准确地给定热释放速率，导致采用实际材料点燃难以保证符合实际火势的发展。现有技术中，采用气体火源的方法可以控制火势大小以符合实际火灾发展的情况，但是已有的专利研究缺乏动态控制，难以实现精准控制火源热释放速率，导致结果误差较大。发明内容有鉴于此，本发明实施例提供一种火灾模拟装置设计方法及系统。本发明实施例提供一种火灾模拟装置设计方法，应用于火灾模拟装置设计系统，所述火灾模拟装置设计系统包括定值装置、控制装置、实验台装置和温度检测装置，所述定值装置与所述控制装置电连接，所述控制装置与所述实验台装置电连接，所述实验台装置与所述温度检测装置电连接，所述方法包括：所述定值装置获取燃烧材料在不同时段燃烧时的燃烧信息，其中，燃烧信息包括释放热量速率和火焰温度；所述定值装置根据燃烧材料在不同时段燃烧时的燃烧信息设置燃气与助燃气的目标流量信息，并通过所述控制装置控制燃气与助燃气按照所述目标流量信息在所述实验台装置输出；所述控制装置获取所述实验台装置输出的燃气与助燃气的实际流量信息并将所述实际流量信息反馈给所述定值装置；所述定值装置判断所述实际流量信息与所述目标流量信息是否匹配，在不匹配时，所述控制装置将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息。可选的，所述控制装置将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息的步骤包括：所述控制装置采用模糊PID控制器结合Smith预估控制算法，将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息。可选的，所述控制装置将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息的步骤包括：所述定值装置自动控制所述控制装置将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息。可选的，所述控制装置将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息之后，所述方法还包括：所述温度检测装置采用三个直径不同的热电偶通过热电偶动态补偿法获取所述实验台装置的燃烧温度。可选的，所述控制装置获取所述实验台装置输出的燃气与助燃气的实际流量信息并将所述实际流量信息反馈给所述定值装置的步骤包括：所述控制装置上包括流量传感器，所述控制装置通过所述流量传感器获取所述实验台装置输出的燃气与助燃气的实际流量信息并将所述实际流量信息反馈给所述定值装置。本发明实施例还提供一种火灾模拟装置设计系统，所述火灾模拟装置设计系统包括定值装置、控制装置、实验台装置和温度检测装置，所述定值装置与所述控制装置电连接，所述控制装置与所述实验台装置电连接，所述实验台装置与所述温度检测装置电连接，所述方法包括：所述定值装置用于获取燃烧材料在不同时段燃烧时的燃烧信息，其中，燃烧信息包括释放热量速率和火焰温度；所述定值装置用于根据燃烧材料在不同时段燃烧时的燃烧信息设置燃气与助燃气的目标流量信息，并通过所述控制装置控制燃气与助燃气按照所述目标流量信息在所述实验台装置输出；所述控制装置用于获取所述实验台装置输出的燃气与助燃气的实际流量信息并将所述实际流量信息反馈给所述定值装置；所述定值装置判断所述目标流量信息与所述实际流量信息是否匹配，在不匹配时，将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息。可选的，所述控制装置通过以下将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息：所述控制装置采用模糊PID控制器结合Smith预估控制算法，将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息。可选的，所述温度检测装置用于采用三个直径不同的热电偶通过热电偶动态补偿法获取所述实验台装置的燃烧温度。可选的，所述系统还包括示踪颗粒装置，所述示踪颗粒装置连接于所述定值装置与所述控制装置之间，所述定值装置还用于在控制助燃气在所述实验台装置输出时，控制所述示踪颗粒装置输出示踪颗粒至助燃气，以使示踪颗粒与助燃气同时在所述实验台装置混合输出。本发明实施例提供的一种火灾模拟装置设计方法及系统。对定值装置与控制装置进行了巧妙结合与应用，从而能够动态调节火源释热率和产烟率，保证获取各种火灾条件下的温度分布、烟气扩散等情况更符合实际，为火灾防治和人员疏散提供重要的理论依据。更多的效果，在实施例中进行描述。为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本发明实施例所提供的一种火灾模拟装置设计系统的方框示意图；图2为本发明实施例所提供的火灾模拟装置设计系统的结构示意图；图3为本发明实施例所提供的控制装置的工作原理示意图；图4为本发明实施例所提供的示踪颗粒装置的结构示意图；图5为本发明实施例提供的一种火灾模拟装置设计方法的流程示意图；图6为本发明实施例提供的另一种火灾模拟装置设计方法的流程示意图。图标：10-火灾模拟装置设计系统；100-定值装置；200-控制装置；300-实验台装置；400-温度检测装置；500-示踪颗粒装置。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。至今为止，对隧道内、地下空间区域发生火灾会造成的危害进行分析时，通常会进行燃烧测试实验，对一个可能发生的火源进行点燃测试，检测烟气蔓延情况、温度分布等现象。模拟火源的热释放速率、产烟量和升温曲线要与实际可能发生的火灾保持一致。针对极早期火灾，火源热释放速率是一个逐渐增长的过程。小空间的火灾情况可以采取全尺寸实验，采用实际燃烧物进行火源的模拟，但对于隧道、地铁等地下建筑的大空间区域，进行全尺寸实验的成本极高，因而大多数采用小尺寸模型进行实验，一般实验中的火源通过点燃实际材料油池、布料等或气体燃烧产生，但是小尺寸实验是在考虑弗劳德相似准则的条件下进行，采用实际材料点燃时无法控制其材料的燃烧速率，只能通过前人实验结果大致知道热释放速率，无法准确地给定热释放速率，以及在比尺缩小的情况下，火源的蔓延也会发生变化，弗劳德相似准则中，全尺寸热释放速率QF与比尺模型热释放速率QM以及实际时间TF和比尺模型时间TM分别满足于下式：其中LF为实际定性尺寸，LM为模型的定性尺寸；TF为实际时间，TM为比尺模型时间，由于比尺的不同导致火势发展和温度上升的过程在采用实际材料无法满足时间上的变化。这些都导致了采用实际材料点燃难以保证符合实际火势的发展。采用气体火源的方法可以控制火势大小以符合实际火灾发展的情况，但是已有的专利研究缺乏动态控制，难以实现精准控制火源热释放速率，导致结果误差较大。在测量烟气温度时，由于火焰的高温，在燃烧的过程中火源会向周围辐射放热，已有的专利基本都使用常规热电偶测温的方法，会使热电偶热接点温度远低于火焰温度，其测量误差可高达200℃以上，导致实验结果的偏差甚至错误。燃烧测温一般应用抽气的方法可以比较准确的测量火源温度，但是操作时十分复杂。由于预混燃烧的燃烧较为充分，会导致产烟量较少，此时通过加入示踪颗粒，通过激光片光源使烟气运动可视化，已有的专利中示踪颗粒都是通过空气卷吸作用扩散，难以实现可控可测，导致最后图片成像效果较差。因此，需要一种火灾模拟实验装置，能够模拟各种真实火灾场景，并可通过动态调节火源释热率和产烟量，保证获取各种火灾条件下的温度分布、烟气扩散等情况更符合实际，为火灾防治和人员疏散提供重要的理论依据。请参阅图1，图1是本发明实施例提供的火灾模拟装置设计系统10的方框示意图。在本发明实施例中，所述火灾模拟装置设计系统10包括定值装置100、控制装置200、实验台装置300、温度检测装置400和示踪颗粒装置500，所述定值装置100与所述控制装置200电连接，所述控制装置200与所述实验台装置300电连接，所述实验台装置300与所述温度检测装置400电连接，所述示踪颗粒装置500连接于所述定值装置100与所述控制装置200之间。本发明实施例中，所述定值装置100用于获取燃烧材料在不同时段燃烧时的燃烧信息，其中，燃烧信息包括释放热量速率和火焰温度。所述定值装置100用于根据燃烧材料在不同时段燃烧时的燃烧信息设置燃气与助燃气的目标流量信息，并通过所述控制装置200控制燃气与助燃气按照所述目标流量信息在所述实验台装置300输出。请结合参照图2，图2为本发明实施例所提供的火灾模拟装置设计系统10的电路框图。其中电动阀1、手动球阀2、转子流量计3、安全阀4、热电偶5、方形均流板6、导流板7、电脑8、实验台装置主体9、实验台装置左端开口10、实验台装置右端开口11、激光片光源12和摄影机13。可选的，所述定值装置100为计算机，在计算机中输入真实材料在燃烧实验中所得到的不同时刻的燃烧释放热量速率、火焰温度等信息，并根据火源燃烧过程中的各个发展阶段对燃气流量和助燃气流量进行设定，然后通过电脑程序开启燃气气源和助燃气的电动阀门，输送预混气体到燃烧器，自动点燃模拟火源进行模拟实验。本发明实施例中，所述控制装置200用于获取所述实验台装置300输出的燃气与助燃气的实际流量信息并将所述实际流量信息反馈给所述定值装置100。所述定值装置100判断所述目标流量信息与所述实际流量信息是否匹配，在不匹配时，将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息。可选的，请结合参阅图3，图3为本发明实施例所提供的控制装置200的工作原理示意图。控制装置200为实现火源热释放速率的快速动态控制，采用压力式控制，在燃气和助燃气两根主管路分别设置电动调节阀进行流量调节，每根主管路旁各并联两条回流管路，其中一条回流管道安装安全阀以确保实验过程中的安全性，另一条回流管路处安装电动调节阀，在回流管路中的电动调节阀处并联一个手动调节阀，实现自动或手动调节回流量，通过对回流管路流量的调节来微调燃气和助燃气的流量，实现更加精准地控制，并将流量传感器安装在主管路检测流量以反馈用于流量控制。可选的，控制装置200采用模糊PID控制器结合Smith预估控制算法，构成滞后补偿环节，既克服了PID算法对于非线性系统精度不高的缺点，又减少了Smith控制算法对于模型误差的敏感性。如果流量系统的模型是完全精确的，则实际流量Y与模型输出Ym的偏差Em＝Y-Ym＝0，系统的偏差E2＝E1＝S-Xm，即PID控制器以不带延迟的流量模型输出Xm作为反馈进行控制，将滞后环节移到了控制回路的外界，消除了系统滞后的影响。其中，S为设定流量；Y为实际流量；U为流量控制器输出的控制电压；L为阀门开度；E1，E2为偏差；fsL为流量系统的流图网络模型；Gms为不包含滞后环节的调节阀电动执行机构模型；e-τms为流量系统中的所有滞后环节总和；Xm是不包含延迟环节的系统模型输出；Ym是包含延迟环节的系统模型输出；Em是模型输出与实际流量的偏差；ΔKp，ΔKi，ΔKd是PID参数的修正值。所述温度检测装置400用于采用三个直径不同的热电偶通过热电偶动态补偿法获取所述实验台装置300的燃烧温度。由于火焰以及热烟气的高温，在燃烧的过程中会向周围温度较低的区域辐射放热，使用常规热电偶测温会使热电偶节点温度远远低于火焰温度，测量的误差会很大。应用抽气可以比较准确的测量火源温度，但是操作时十分复杂，并且需要很大的抽气装置。因此本发明装置采用多点辐射动态补偿法对火焰温度进行精准测温，保证实验结果的准确性。本发明实施例中，热电偶动态补偿法是采用三个直径不同的热电偶，使其具有不同的表面积，多点辐射动态补偿法在测温时，其热平衡方程式为：t1Tg-T1+arq＝e0arT14t2Tg-T2+arq＝e0arT24t3Tg-T3+arq＝e0arT34其中e0为黑体辐射常数；t1，t2，t3分别为热电偶与火源之间的对流换热系数；q火源到热电偶的辐射热流；ar热电偶黑度；T1，T2，T3，Tg分别是热电偶三个热接头的稳态温度测量值及火源真实温度。由于火源燃烧过程中温度变化的幅度较大，而热电偶的热惯性使其在响应火源温度有一定的滞后性，带来比较大的误差，因此利用电脑系统实时采集的热力条件变化在线计算时间常数f对三个热电偶的测量值进行动态补偿，消除火源温度脉动引起的误差，稳态温度T的关系式为：T’为热电偶测量值；t为热电偶从T0到T’所用的时间；f为时间常数。根据热平衡方程，再代入修正后的热电偶测量值可以推导出火源真实温度：其中：Δt2＝T1-T2,Δt3＝T1-T3d1，d2，d3为三个热电偶接点的直径；n为准则方程的指数。经过多次的重复实验并与抽气热电偶测值作对比，其结果具有较好的重复性，并且测得的火源温度与抽气热电偶的测值十分接近。所述定值装置100还用于在控制助燃气在所述实验台装置300输出时，控制所述示踪颗粒装置500输出示踪颗粒至助燃气，以使示踪颗粒与助燃气同时在所述实验台装置300混合输出。预混可燃气体燃烧器不止输入燃气和助燃气，还包括固体示踪粒子，使火灾烟气蔓延情况可视化，在助燃气进入时就混入示踪颗粒，相比燃烧器外通过热羽流卷吸更符合实际火源情况。在助燃气主管道的电动调节阀之前并联示踪颗粒进入系统，该系统由驱动装置与传动联轴器相连，驱使管道内螺旋叶片推动示踪颗粒的输送。示踪颗粒由管路上方的加入，通过控制螺旋叶片的转速控制示踪颗粒进入量，管道底部的出料口与助燃气主管路相连，准确控制示踪颗粒进入量。请结合参阅图4，图4是本发明实施例所提供的示踪颗粒装置500的结构示意图。其中，电机1、传动联轴器2、管道3、螺旋叶片4、颗粒进口5、支座6、颗粒出口7。本发明实施例中，示踪颗粒采用二氧化钛，是良好的光散射体、颗粒大小5-20um适合观测成像、在燃烧过程中稳定不会发生反应，且清洁、无毒、无腐蚀、无磨蚀的。实验中通过激光片光源可清楚观察到示踪颗粒在实验台装置300内的扩散情况并用摄像机进行记录。预混可燃气体燃烧器中为保证燃烧器表面的火焰均匀稳定，就要保证燃烧器表面出口气流的均匀性，因此在气体从管道进入燃烧器的四棱台空腔连接处设置两片导流板，四棱台空腔与长方体空腔之间设置一级均流板，在燃烧器表面设置二级均流板一并提升气流均匀性，并且长方体空腔的长度应保持一定的长度使从管道出来的预混气体充分发展射流，空腔的长度约为15倍的喷口直径。本发明中，气流在通过一级均流板时完成气流的初次压力调节，为实现上述效果，所述一级均流板上均匀开孔，开孔率为20～30％，孔径为10mm～20mm。所述二级均流板开孔率为10～20％，开孔孔径为6mm～12mm。所述一级均流板与二级均流板的间距d1为200mm～300mm。其中，n和d0分别为所述一级均流板的开孔率和开孔孔径。d0和d1的单位为mm。所述燃气气体为甲烷，助燃气气体为压缩空气、氧气等皆可。请参阅图5，图5是本发明实施例提供的一种火灾模拟装置设计方法的流程示意图。所述火灾模拟装置设计方法应用于火灾模拟装置设计系统，可以由定值装置100、控制装置200、实验台装置300、温度控制装置200共同执行。下面对火灾模拟装置设计方法的具体流程进行详细阐述。步骤S110，定值装置100获取燃烧材料在不同时段燃烧时的燃烧信息。本发明实施例中，在计算机中输入燃烧材料在燃烧实验中所得到的不同时刻的燃烧释放热量速率、火焰温度等信息。步骤S120，定值装置100根据燃烧材料在不同时段燃烧时的燃烧信息设置燃气与助燃气的目标流量信息，并通过控制装置200控制燃气与助燃气按照目标流量信息在实验台装置300输出。请结合参照图2，图2为本发明实施例中火灾模拟装置设计系统10的结构示意图。本发明实施例中，根据输入的燃烧材料在不同时段燃烧时的燃烧信息，设置燃气流量为5.58×10-5kgs和助燃气流量3.35×10-4kgs。然后通过电脑程序开启燃气气源和助燃气的电动阀门，输送预混气体到燃烧器，自动点燃模拟火源进行实验。本例对实际尺寸长宽高为600m*12m*8m的长方体隧道在发生火灾情况下的火蔓延及烟气扩散等进行研究，确定实际火源热释放速率为5MW。对应小尺寸实验台装置300长宽高为30m*0.6m*0.4m，控制火源热释放速率为2.8kW，燃烧器表面方形边长为0.2m。步骤S130，控制装置200获取实验台装置300输出的燃气与助燃气的实际流量信息并将实际流量信息反馈给定值装置100。本发明实施例中，所述控制装置200上包括流量传感器，所述控制装置200通过所述流量传感器获取所述实验台装置300输出的燃气与助燃气的实际流量信息并将所述实际流量信息反馈给所述定值装置100。步骤S140，定值装置100判断时间流量信息与目标流量信息是否匹配。本发明实施例中，定值装置100根据接收到控制装置200反馈的燃气与助燃气的实际流量信息，判断所述流量信息与预存的目标流量信息是否匹配。步骤S150，在不匹配时，控制装置200将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息。本发明实施例中，在实际流量信息与所述目标流量信息不匹配时，控制装置200将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息；在实际流量信息与所述目标流量信息匹配时，则不进行操作。可选的，所述控制装置200采用模糊PID控制器结合Smith预估控制算法，将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息。可选的，所述定值装置100自动控制所述控制装置200将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息。可选的，用户通过所述控制装置200上的手动调节阀手动控制所述控制装置200将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息。本发明实施例中，控制系统为实现火源热释放速率的快速动态控制，采用压力式控制，在燃气和助燃气两根主管路分别设置电动调节阀进行流量调节，每根主管路旁各并联两条回流管路，其中一条回流管道安装安全阀以确保实验过程中的安全性，另一条回流管路处安装电动调节阀，在回流管路中的电动调节阀处并联一个手动调节阀，实现自动或手动调节回流量，通过对回流管路流量的调节来微调燃气和助燃气的流量，实现更加精准地控制，并将流量传感器安装在主管路检测流量以反馈用于流量控制。其中控制系统采用模糊PID控制器结合Smith预估控制算法，构成滞后补偿环节，既克服了PID算法对于非线性系统精度不高的缺点，又减少了Smith控制算法对于模型误差的敏感性。请结合参阅图6，图6是本发明实施例提供的另一种火灾模拟装置设计方法的流程示意图。步骤S160，温度检测装置400采用三个直径不同的热电偶通过热电偶动态补偿法获取实验台装置300的燃烧温度。本发明实施例中，采用热电偶动态补偿法对火焰温度进行精准测温，保证实验结果的准确性。采用三个直径不同的热电偶进行测温，将采集到的温度实时传输到电脑，再利用电脑系统实时采集的热力条件变化在线计算时间常数f对三个热电偶的测量值进行动态补偿，消除火源温度脉动引起的误差。试验采用3组三热电偶,各工作端直径分别为：1组，d1＝0.61mm、d2＝0.89mm和d3＝1.15mm；2组，d1＝0.98mm、d2＝1.64mm、d3＝2.23mm；3组，d1＝0.96mm、d3＝2.31mm和d3＝4.28mm。每组三热电偶分别在3个稳定工况下进行试验，每个工况重复测量6次以上，并且在同一位置由小型抽气热电偶测量温度作为校验。如表1所列：表中符号意义：T、Td分别为三热电偶与抽气热电偶测量的烟温；Tw为火源周围温度；ET为在同一工况下用三热电偶重复6次测量烟温的相对标准差；XT为三热电偶与抽气热电偶测量烟温的相对偏差。采用动态补偿法用三热电偶在同一工况下测量火源温度时,1组、2组、3组热电偶的最大相对标准偏差依次为2.33％、3.57％与4.90％,说明该方法测量火源温度具有较好的重复性。动态补偿后热电偶温度测量平均值与抽气热电偶温度测量值的相对偏差小于±2.04％，说明采用动态补偿后用热电偶测量火焰温度具有较高的准确性。步骤S170，定值装置在控制助燃气在实验台装置输出时，控制示踪颗粒装置输出示踪颗粒至助燃气。本发明实施例中，定值装置100在控制助燃气在实验台装置300输出时，控制示踪颗粒装置500输出示踪颗粒至助燃气，以使示踪颗粒与助燃气同时在所述实验台装置300混合输出。本发明实施例中，在助燃气主管道的电动调节阀之前并联示踪颗粒进入系统，为保证颗粒较好的成像结果，示踪颗粒的浓度也要得到保证，因此示踪颗粒的进量控制在0.018gs,设置示踪颗粒装置500的管道长度为50cm，直径为8cm。示踪颗粒采用直径为10um的二氧化钛，是良好的光散射体、颗粒大小适合观测成像、在燃烧过程中稳定不会发生反应，且清洁、无毒、无腐蚀、无磨蚀的。实验中通过激光片光源可清楚的观察到烟气在实验台装置300内的扩散情况并用摄像机清晰地记录。为保证燃烧器表面出口气流的均匀性，在气体从管道进入燃烧器的四棱台空腔连接处设置两片导流板，四棱台空腔与长方体空腔之间设置一级均流板，在燃烧器表面设置二级均流板一并提升气流均匀性，并且长方体空腔的长度应保持一定的长度使从管道出来的预混气体充分发展射流。本发明中，气流在通过一级均流板时完成气流的初次压力调节，为实现上述效果，所述一级均流板上均匀开孔，开孔率为25％，孔径为10mm。所述二级均流板开孔率为15％，开孔孔径为6mm。所述一级均流板与二级均流板的间距d1取200mm，即长方体空腔长度为200mm。四棱台与管路接口的喷嘴形状是边长为25mm的正方形，因此四棱台高度为375mm。两片导流板长度取350mm，与垂直地面的法线的偏角分别为正负30°。本领域的技术人员应明白，本发明实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等上实施的计算机程序产品的形式。本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、设备系统、和计算机程序产品的流程图和或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和或方框图中的每一流程和或方框、以及流程图和或方框图中的流程和或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。综上所述，本发明实施例提供的一种火灾模拟装置设计方法及系统。一种火灾模拟装置设计方法，应用于火灾模拟装置设计系统，所述火灾模拟装置设计系统包括定值装置、控制装置、实验台装置和温度检测装置，所述定值装置与所述控制装置电连接，所述控制装置与所述实验台装置电连接，所述实验台装置与所述温度检测装置电连接，所述方法包括：所述定值装置获取燃烧材料在不同时段燃烧时的燃烧信息，其中，燃烧信息包括释放热量速率和火焰温度；所述定值装置根据燃烧材料在不同时段燃烧时的燃烧信息设置燃气与助燃气的目标流量信息，并通过所述控制装置控制燃气与助燃气按照所述目标流量信息在所述实验台装置输出；所述控制装置获取所述实验台装置输出的燃气与助燃气的实际流量信息并将所述实际流量信息反馈给所述定值装置；所述定值装置判断所述实际流量信息与所述目标流量信息是否匹配，在不匹配时，所述控制装置将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息；所述温度检测装置采用三个直径不同的热电偶通过热电偶动态补偿法获取所述实验台装置的燃烧温度。所述系统还包括示踪颗粒装置，所述示踪颗粒装置连接于所述定值装置与所述控制装置之间，所述定值装置还用于在控制助燃气在所述实验台装置输出时，控制所述示踪颗粒装置输出示踪颗粒至助燃气，以使示踪颗粒与助燃气同时在所述实验台装置混合输出。由此，可以通过设定模拟火源的热释放速率，通过电脑控制调节燃气、助燃气的流量以实时、远程控制热释放速率。可选的，控制装置采用模糊PID控制器结合Smith预估控制算法，构成滞后补偿环节，既克服了模糊PID算法对于非线性系统精度不高的缺点，又减少了Smith控制算法对于模型误差的敏感性。可选的，温度检测装置通过热电偶动态补偿法，能够有效消除火源热辐射以及热电偶本身的热惯性所导致的测温不准，保证火源燃烧情况的准确测量。可选的，在助燃气主管路通过传送装置加入示踪颗粒，相比在燃烧器外通过热羽流卷吸示踪颗粒能够定量控制，并且更符合实际火源情况。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

权利要求：1.一种火灾模拟装置设计方法，其特征在于，应用于火灾模拟装置设计系统，所述火灾模拟装置设计系统包括定值装置、控制装置、实验台装置和温度检测装置，所述定值装置与所述控制装置电连接，所述控制装置与所述实验台装置电连接，所述实验台装置与所述温度检测装置电连接，所述方法包括：所述定值装置获取燃烧材料在不同时段燃烧时的燃烧信息，其中，燃烧信息包括释放热量速率和火焰温度；所述定值装置根据燃烧材料在不同时段燃烧时的燃烧信息设置燃气与助燃气的目标流量信息，并通过所述控制装置控制燃气与助燃气按照所述目标流量信息在所述实验台装置输出；所述控制装置获取所述实验台装置输出的燃气与助燃气的实际流量信息并将所述实际流量信息反馈给所述定值装置；所述定值装置判断所述实际流量信息与所述目标流量信息是否匹配，在不匹配时，所述控制装置将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息。2.根据权利要求1所述的火灾模拟装置设计方法，其特征在于，所述控制装置将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息的步骤包括：所述控制装置采用模糊PID控制器结合Smith预估控制算法，将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息。3.根据权利要求2所述的火灾模拟装置设计方法，其特征在于，所述控制装置将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息的步骤包括：所述定值装置自动控制所述控制装置将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息。4.根据权利要求2所述的火灾模拟装置设计方法，其特征在于，所述控制装置将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息的步骤还包括：用户通过所述控制装置上的手动调节阀手动控制所述控制装置将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息。5.根据权利要求1所述的火灾模拟装置设计方法，其特征在于，所述控制装置将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息之后，所述方法还包括：所述温度检测装置采用三个直径不同的热电偶通过热电偶动态补偿法获取所述实验台装置的燃烧温度。6.根据权利要求1所述的火灾模拟装置设计方法，其特征在于，所述控制装置获取所述实验台装置输出的燃气与助燃气的实际流量信息并将所述实际流量信息反馈给所述定值装置的步骤包括：所述控制装置上包括流量传感器，所述控制装置通过所述流量传感器获取所述实验台装置输出的燃气与助燃气的实际流量信息并将所述实际流量信息反馈给所述定值装置。7.一种火灾模拟装置设计系统，其特征在于，所述火灾模拟装置设计系统包括定值装置、控制装置、实验台装置和温度检测装置，所述定值装置与所述控制装置电连接，所述控制装置与所述实验台装置电连接，所述实验台装置与所述温度检测装置电连接，所述系统包括：所述定值装置用于获取燃烧材料在不同时段燃烧时的燃烧信息，其中，燃烧信息包括释放热量速率和火焰温度；所述定值装置用于根据燃烧材料在不同时段燃烧时的燃烧信息设置燃气与助燃气的目标流量信息，并通过所述控制装置控制燃气与助燃气按照所述目标流量信息在所述实验台装置输出；所述控制装置用于获取所述实验台装置输出的燃气与助燃气的实际流量信息并将所述实际流量信息反馈给所述定值装置；所述定值装置判断所述目标流量信息与所述实际流量信息是否匹配，在不匹配时，将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息。8.根据权利要求7所述的火灾模拟装置设计系统，其特征在于，所述控制装置通过以下将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息：所述控制装置采用模糊PID控制器结合Smith预估控制算法，将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息。9.根据权利要求7所述的火灾模拟装置设计系统，其特征在于，所述温度检测装置用于采用三个直径不同的热电偶通过热电偶动态补偿法获取所述实验台装置的燃烧温度。10.根据权利要求9所述的火灾模拟装置设计系统，其特征在于，所述系统还包括示踪颗粒装置，所述示踪颗粒装置连接于所述定值装置与所述控制装置之间，所述定值装置还用于在控制助燃气在所述实验台装置输出时，控制所述示踪颗粒装置输出示踪颗粒至助燃气，以使示踪颗粒与助燃气同时在所述实验台装置混合输出。

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