(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210526433.5 (22)申请日 2022.05.13 (71)申请人 中国矿业大 学 地址 221000 江苏省徐州市南郊翟山 (72)发明人 王启立　陈跃虎　钱钰延　冯鸣杰　 覃泽森　马艳龙　 (74)专利代理 机构 北京融智邦 达知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11885 专利代理师 吴强 (51)Int.Cl. G01M 99/00(2011.01) G01M 9/00(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种用于危化品运输罐车内部换气及除尘 的模拟测试系统 (57)摘要 本发明公开了一种用于危化品运输罐车内 部换气及除尘的模拟测试系统， 包括以下模块组 成： 罐车模型， 用于提供真实罐车的模拟环 境； 小 型通风机， 用于提供气体流动的动力； 小型变频 器， 用于调节小型通风机转速， 实现风速和流量 调节； 通风管道， 用于提供气体流动的路径； 风机 管道， 用于实现小型通风机与通风管道的连接； 气体浓度检测仪， 用于检测换气过程中氧气及有 害气体浓度； 热线风速仪； 气体发生装置； 摄像 机； 便携式计算机。 通过按比例缩放设计罐车模 型， 能够模拟危化品运输罐车在不同情况下的内 部流场、 粉尘分布、 换气效果等， 促进相关领域科 研工作者和技术开发人员对罐车受限空间内气 体流场的认知和理解。 权利要求书3页 说明书7页 附图3页 CN 115077956 A 2022.09.20 CN 115077956 A 1.一种用于危化品运输罐车内部换气及除尘的模拟测试系统， 其特征在于， 包括以下 模块组成： 罐车模型， 用于提供真实罐 车的模拟环境； 小型通风机， 用于提供气体流动的动力； 小型变频器， 用于调节小型通 风机转速， 实现风速和流 量调节； 通风管道， 用于提供气体流动的路径； 风机管道， 用于实现小型通 风机与通 风管道的连接； 气体浓度检测仪， 用于检测换气过程中氧气及有 害气体浓度； 热线风速 仪， 用于检测换气过程中的风速； 气体发生装置， 用于模拟产生罐 车内部有 毒有害气体； 摄像机， 用于实现罐内气体流动与分布演变过程的拍摄； 数据采集模块， 用于实现风速、 浓度数据采集； 便携式计算机， 用于进行 数据处理与模拟仿真计算。 2.根据权利要求1所述的一种用于危化品运输罐车内部换气及除尘的模拟测试系统， 其特征在于， 所述罐 车模型采用透明亚克力材质并采用模块 化设计； 其中， 所述罐车模型包括罐体模块， 所述罐体模块两端均设置有封头模块， 所述罐体模 块底部一侧依 次开设有进液孔与排液孔， 所述罐体模块顶部另一侧 开设有人孔， 所述罐体 模块内部设置有 多个等距排列的防波板， 所述罐体模块底部 两侧均设置有支 架。 3.根据权利要求2所述的一种用于危化品运输罐车内部换气及除尘的模拟测试系统， 其特征在于， 所述 通风管道采用柔 性塑料材质并固定在所述罐体模块内顶部； 所述通风管道开设若干等距排列的通风孔， 所述通风管道顶部一侧设置有与 所述风机 管道连接且位于所述人孔内部的换气管道。 4.根据权利要求3所述的一种用于危化品运输罐车内部换气及除尘的模拟测试系统， 其特征在于， 所述模拟测试系统的原理包括以下步骤： S1、 根据原型数据选配所述罐车模型部件， 完成模型搭配及组装， 同时确保系统供电、 各元器件及设备状态正常； S2、 根据模拟要求确定所需烟饼量， 通过所述气体发生装置模拟产生有害气体及漂浮 粉尘； S3、 测量所述罐 车模型内有 害气体浓度初始值、 氧气含量初始值； S4、 启动所述小型通 风机及小型变频器， 打开 通风孔开始换气； S5、 启动所述气体浓度检测仪、 热线风速仪及摄像机， 实时测定换气速度、 有害气体含 量及氧气浓度， 全程拍摄示踪气体及漂浮粉尘在罐内部的分布及流动状态； S6、 通过变频调节风速， 实现不同风速条件下的罐内气体流场分布和换气效果模拟； S7、 通过用橡胶堵头堵塞不同的通风孔， 实现不同通风孔数量和布置条件下罐内气体 流场分布和换气效果模拟； S8、 通过更换不同直径和孔径 的通风管道， 模拟不同直径通风管道和同一通风管道内 不同孔径通 风孔的流场分布和换气效果； S9、 通过改变罐体模块数量， 构成不同长径比的罐车模型， 模拟多种主流型号罐车的内 部换气过程；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115077956 A 2S10、 通过 数据采集模块实时接收测试 数据， 并上传至 便携式计算机； S11、 所述便携式计算机利用帧差法对摄像机拍摄视频进行处理， 表达罐内气体流动的 运动变化； S12、 所述便携式计算机对测试 数据进行综合分析， 输出模拟结果并进行保存。 5.根据权利要求4所述的一种用于危化品运输罐车内部换气及除尘的模拟测试系统， 其特征在于， 所述启动所述气体浓度检测仪、 热线风速仪及摄像机， 实时测定换气速度、 有 害气体含量及氧气浓度， 全程拍摄示踪气体及漂浮粉尘在罐内部的分布及流动状态， 包括 以下步骤： S51、 预先向罐车模型内部注入有颜色的漂浮粉尘； S52、 通过摄 像机对所述罐 车模型内部进行全程拍摄， 检测所述漂浮粉尘运动轨 迹； S53、 通过所述热线风速 仪实时检测风机管道与通 风管道的风速， 并计算实时风 量； S54、 通过 所述气体浓度检测仪实时检测 测定有害气体含量及氧气浓度； S55、 根据 预设间隔时间对比前后两组拍摄视频中漂浮粉尘的分布情况， 以及对应的检 测到浓度、 风速数据， 判断罐内气体和漂浮粉尘的流动情况。 6.根据权利要求5所述的一种用于危化品运输罐车内部换气及除尘的模拟测试系统， 其特征在于， 所述计算实时风 量的表达式为： Q＝Sv 其中， Q表示 风量； S表示风机管道的横截面积； v表示热线风速 仪检测到的风速 。 7.根据权利要求1所述的一种用于危化品运输罐车内部换气及除尘的模拟测试系统， 其特征在于， 所述通过数据采集模块 实时接收测试数据， 并上传至便携式计算机， 包括以下 步骤： S101、 实时采集与接收气体浓度检测仪与热线风速 仪的浓度、 风速数据； S102、 对所述浓度、 风速数据进行异常值过 滤； S103、 实时采集摄 像机的视频 数据并进行处 理； S104、 将处 理后的浓度、 风速及视频 数据上传至所述便携式计算机 。 8.根据权利要求7所述的一种用于危化品运输罐车内部换气及除尘的模拟测试系统， 其特征在于， 所述实时采集摄 像机的视频 数据并进行处 理， 包括以下步骤： S1031、 将摄像机捕获画面的中心为原点， 依次向外逐渐降低分辨率将捕获画面划分为 多级捕获区域， 依 次读取原点和以原点为中心的逐渐向外的环状扫描线上 的数据， 其中环 状扫描线定义为层； S1032、 将所述多 级捕获区域中的级数由圆心向外分为两级， 即中心区域与外围区域； S1033、 所述外围区域所属各层与中心区域 最外层从内到 外分辨率依次降低； S1034、 以所述原点 为原点构建直角坐标系， 并将象素点在相应层上的位置称为 位； S1035、 取中心区域最外层的位数m， 外围区域任意一层的位数计为n， 每层按照逆时针 或者顺时针的位顺次计为位次， 则读取该层位次的方法是首先依据公 式rand(0， 1)取m个随 机数再乘n， 最终取整得到的数字作为当前层读取位次。 9.根据权利要求8所述的一种用于危化品运输罐车内部换气及除尘的模拟测试系统，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115077956 A 3