3.1.2　數(shù)據(jù)獲取

3.1.2.1　航天衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)獲取

（1）高分辨率熱紅外遙感影像的獲取分析

為了構(gòu)建和校正溫度場(chǎng)反演模型，在模擬油庫火災(zāi)外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)時(shí)，選擇空間分辨率相對(duì)較高的××衛(wèi)星的紅外相機(jī)（波譜范圍8～10μm，空間分辨率10m），通過分析計(jì)算衛(wèi)星的準(zhǔn)確過境時(shí)間，選擇在天氣晴好的條件下進(jìn)行模擬油庫火災(zāi)實(shí)驗(yàn)，通過衛(wèi)星姿態(tài)控制和編程，獲取了模擬油庫火災(zāi)實(shí)驗(yàn)熱紅外遙感影像，成像時(shí)間為2月5日15時(shí)，如圖3.9所示。

（2）多光譜遙感影像概況

本研究采用××衛(wèi)星，其他衛(wèi)星也可以用于油庫火災(zāi)污染監(jiān)測(cè)。自1962年TIPOS-Ⅱ發(fā)射成功，星載遙感儀器開始為地表溫度反演研究提供熱紅外遙感數(shù)據(jù)，NOAA系列衛(wèi)星、Landsat系列衛(wèi)星、Terra/Aqua系列衛(wèi)星等國(guó)外衛(wèi)星，風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星、中巴資源衛(wèi)星、環(huán)境衛(wèi)星等國(guó)內(nèi)衛(wèi)星，上面搭載的遙感儀器源源不斷地提供可用于地表溫度反演的熱紅外遙感數(shù)據(jù)。這幾種常用遙感器的通道特性總結(jié)如表3.2所列。

3.1.2.2　航空無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)獲取

本實(shí)驗(yàn)采用Microdrones MD4-200四旋翼無人飛行器系統(tǒng)，如圖3.10所示。

為了較好地滿足實(shí)驗(yàn)要求，MD4-200四旋翼無人機(jī)攜帶了四款機(jī)載傳感器，如圖3.11所示。

①數(shù)碼相機(jī)：1200mp，37～111mm，F(xiàn)2.5～5.4。

②日光型彩色攝像機(jī)：480TV Lines PAL。

③微光黑白攝像機(jī)：0.0003Lux。

④570TV Lines PAL，F(xiàn)1.4。

⑤紅外熱成像攝像機(jī)：7～14μm，625TV Lines PAL。

本次試驗(yàn)中，無人機(jī)主要承擔(dān)的監(jiān)測(cè)任務(wù)是在油庫火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)上空飛行執(zhí)行監(jiān)測(cè)任務(wù)。具體任務(wù)如表3.3所列。

3.1.2.3　地面數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

（1）采樣系統(tǒng)

油料燃燒后，火場(chǎng)附近以及燃燒產(chǎn)物的氣體溫度很高，檢測(cè)設(shè)備不能靠近火場(chǎng)，也無法直接采樣檢測(cè)。因此，實(shí)驗(yàn)中需對(duì)高溫污染物進(jìn)行遠(yuǎn)程抽樣和冷卻。自制采樣系統(tǒng)由采氣裝置、冷卻裝置、空氣壓縮泵、輸送管等組成，結(jié)構(gòu)如圖3.12所示。

采氣裝置由?0.25m×3m的鋼管和支架組成，可進(jìn)行定點(diǎn)、高溫場(chǎng)或火焰區(qū)域污染氣體采集；冷卻裝置為浸入水中的?0.08m×1.5m黃銅管；空氣泵為膜片式空氣壓縮泵，可將樣氣輸送至檢測(cè)設(shè)備。

（2）傳感器支架

為了能夠布置溫度傳感器和熱輻射傳感器，專門設(shè)計(jì)制作了10個(gè)可拆卸、組裝的傳感器支架。每個(gè)支架上間隔0.5m預(yù)設(shè)有孔，可根據(jù)高度需要布置不同高度的多個(gè)傳感器。這些支架之間設(shè)計(jì)有對(duì)接頭，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)支架的串聯(lián)對(duì)接，從而可以將傳感器布置在更高的高度，如圖3.13所示。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)、污染物濃度測(cè)試系統(tǒng)、輻射熱流計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)視頻采集系統(tǒng)等組成。溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)由熱電偶、采集模塊和接口轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)組成，檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖和系統(tǒng)組件如圖3.14和圖3.15所示。

其中，熱電偶采用鎧裝的鎳鉻-鎳硅K型熱電偶，精度±0.75%t，適用于-200～1300℃范圍的溫度測(cè)量。數(shù)據(jù)采集采用ADAM4018采集模塊。在數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)終端，采用MCGS組態(tài)軟件完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)、前端數(shù)據(jù)的處理與控制。在本次實(shí)驗(yàn)中，溫度數(shù)據(jù)連續(xù)采集、保存時(shí)間間隔為2s，采集軟件界面如圖3.16所示。

（3）輻射熱流計(jì)

采用輻射熱流計(jì)對(duì)火場(chǎng)周圍熱輻射的強(qiáng)度以及破壞性進(jìn)行定量檢測(cè)。輻射熱流計(jì)由以色列Fourier公司的DaqPRO數(shù)據(jù)記錄儀和美國(guó)ITI公司的HT50高溫輻射熱流傳感器組成，如圖3.17所示。

（4）氣體污染物濃度監(jiān)測(cè)設(shè)備

氣體污染物濃度監(jiān)測(cè)設(shè)備包括地面與空中兩部分，其中地面部分通過近火源處的煙氣采集系統(tǒng)收集煙氣，對(duì)煙氣中的氣體污染物濃度進(jìn)行測(cè)定，采用監(jiān)測(cè)儀器為德圖儀器TestoT350加強(qiáng)版煙氣分析儀，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括CO、NO、NO_x、HC、SO₂。空中部分采用了高程達(dá)50m的消防云梯作為實(shí)驗(yàn)臺(tái)架，將檢測(cè)儀器送入空中并固定位置，對(duì)火盆上空煙氣中的氣體污染物濃度進(jìn)行測(cè)定，監(jiān)測(cè)儀器為PGM7840型復(fù)合式氣體檢測(cè)儀，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為CO、NO、SO₂，如圖3.18所示。

（5）現(xiàn)場(chǎng)視頻采集設(shè)備

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)采用漢邦高科HB8600數(shù)字硬盤錄像機(jī)和高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如圖3.19所示。

通過現(xiàn)場(chǎng)視頻采集設(shè)備，可對(duì)模擬火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的火焰、煙霧、風(fēng)向等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。結(jié)合溫度在線采集設(shè)備、輻射熱流計(jì)、廢氣分析儀等設(shè)備所采集的數(shù)據(jù)，構(gòu)建模擬油庫火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)污染物、熱輻射、溫度場(chǎng)、流場(chǎng)等的三維模型。