基于红外高光谱木质粉尘火星检测技术的研究开题报告

1. 研究目的与意义

目的：我国木材加工企业每年发生粉尘燃爆事件数十起，甚至近百十起。随着和谐社会建设、安全发展理念和法制社会建设进程的推进，粉尘燃爆对安全生产的影响已受到社会各界的高度重视。木粉尘燃爆的诱因各不相同，但却是行业的共性问题。在生产过程中火花的产生虽然是不可避免的，但是由于火花的存在引发的火灾或尘爆是可以避免的。因此，如何有效地防止火灾或尘爆的发生，是生产中必须解决的问题为此，就木粉尘燃爆的条件、案例分析及其防控措，我们希望通过实验得到有效的方法，以期推动行业安全生产。

意义：为更好地预防木质粉尘爆炸事故的发生，减轻爆炸造成的后果严重度，确保木材加

工行业安全稳定发展，有必要针对成产场所特有生产环境危险性进行深入研究分析，建立有效的粉尘爆灯风险评估方法，从而根据风险等级的划分采取合理的管控技术，为粉尘涉爆场所的风险辨识、风险评估和安全管理提供科学、合理和完善的指导。

2. 国内外研究现状分析

木质粉尘是指木材加工场所产生的伴生粉尘，这种粉尘产生在锯切、铣削、创削、涂饰、磨削等生产工序中。木质粉尘的成分复杂、形状细小、易污染生产车间工.作环境，危害员工身体健康，甚至引起爆炸和火灾。

(1)国外研究现状

s.calle 等通过20l 球形爆炸测试装置研究了木质粉尘爆炸压力。研究表明随着粉尘粒径的减小，木质粉尘爆炸压力值越大。并建立了套基于化学平衡原理、动力学和热力学特性的模型来表征爆炸发生时压力的变化曲线，与实验结果对比。januszkrentowski 等对某起木质粉尘爆炸事故的点火源起因、事故过程和事故造成的后果进行分析，结果表明该起事故发生的原因是木材加工系统中通风不当，造成木质粉尘或混合物自燃，再加上员工现场监管不力，产生的火焰引发二次爆炸，从而导致爆炸范围、区域以及后果加重。amyotte 等分析比较了木质纤维、聚乙烯和两者混合物的爆炸特性，实验结果表明粉尘粒径减小，粉尘爆炸发生的可能性增大，产生的后果加重。当木质纤维和聚乙烯混合时，两者爆炸威力更大。因此在粉尘生产、运输、储存过程中要防止细微颗粒的产生，以本质安全为原则尽量减少两种物质混合产生的爆炸性环境。clara等对不同种类的煤粉和生物质粉尘在im3 标准粉尘爆炸实验室中进行了爆炸压力指数、最大爆炸压力、爆炸下限特征参数研究，其中涉及到的生物质粉尘有软术、木质纤维、松子壳、树皮、开心果果壳等。木质粉尘是纤维类粉尘中引发爆炸事故最多的一种可燃粉尘。与国外干燥、寒冷的天气有关，针对木质粉尘爆炸研究，国外比国内的起步要早、研究更彻底。

3. 研究的基本内容与计划

本研究本文从两大类树种针叶材和阔叶材中分别选取马尾松和杨木作为研究对象，以纤维板生产过程中的砂光粉尘（径粒一般为0.05～0.3mm）为例，选择孔径为63μm的振动筛对样品进行筛分，以两类树种粉尘燃烧时火花的亮度以及充分燃烧后灰分剩余物的反射率作为检测指标，对180个燃烧时以及燃烧后的粉尘样本采集550～1000nm和900～1700nm波段范围的高光谱数据，利用回归权重法/连续投影算法（spa）/遗传算法（ga）提取对火花亮度和灰分剩余物敏感的特征波段，并使用偏最小二乘（pls）、多元逐步回归、线性回归等方法建立粉尘火花和灰分剩余物的预测模型，确定最优建模方案，并结合支持向量机分类，为今后新型火花探测器系的开发提供了理论支持。

可综合归纳为两个部分，分别是（1）光谱成像系统开发与硬件系统构建（2）数据采集、光谱图像分析建模与可视化预测

计划：1-2周设计检测方案

4. 研究创新点

特色：本实验采用了高光谱成像技术，有如下几个优势：

（1）波长覆盖范围宽

（2）集图像和光谱信息于一体，反映信息全面