專利名稱：具有光學完整性的圖像火災探測器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于火災探測技術領域，特別涉及ー種具有光學完整性的圖像火災探測器。
背景技術：
目前，隨著經濟建設快速發(fā)展的同時大空間場所、エ業(yè)場所越來越多，采用的大型電カ設備也日趨增多，圖像型火災探測器具有保護范圍大、響應速度快的特點，適用于大空間場所以及エ業(yè)場所的消防探測防護，因此其安裝使用的數(shù)量也越來越多。隨著消防安全受到越來越多的重視，對消防安全也提出了更多更高的要求。現(xiàn)有技術中，可見光或近紅外圖像型火災探測器主要利用火災煙霧及火焰的可見光圖像特征通過算法進行火災判斷，通過工程應用實際情況反饋，該類型探測器在陽光及人工光源干擾等因素下容易產生誤報；在大空間場所、エ業(yè)場所中投入使用的大型電カ設備的消防防護主要依靠設備自身的防護措施，外接防護方式主要是采用緊貼或纏繞式感溫探測、火焰探測、氣體探測或煙霧粒子早期探測等，但是由于大型電カ設備運行環(huán)境比較復雜，電磁干擾嚴重而且部分設備運行時無法緊貼式防護。針對該現(xiàn)狀，急需開發(fā)針對關鍵電力設備進行火災早期探測的技術，由于現(xiàn)有技術中尚無采用紅外矩陣進行專門火災探測，通過對火災及典型干擾的紅外圖像信號進行數(shù)據(jù)采集、處理及特征規(guī)律分析，實現(xiàn)基于紅外圖像感溫及紅外圖像探測原理的火災早期探測算法及火源定位功能，是解決適用于エ業(yè)場所的紅外圖像火災探測器產品設計的關鍵技木。目前大量使用的可見光或近紅外圖像型火災探測器，這些探測器的優(yōu)點是對保護區(qū)域出現(xiàn)的明火或濃煙能做出快速的響應，能及早發(fā)現(xiàn)火災；其存在的缺點是探測器的誤報現(xiàn)象時有發(fā)生；保護區(qū)域環(huán)境復雜，光干擾、強電磁干擾且多塵，很多探測器在投入運行后很短的時間內就出現(xiàn)失效現(xiàn)象，無法實現(xiàn)保護區(qū)域的可靠探測，給消防安全管理帶來隱患，這是由于可見及近紅外圖像型火災探測器屬于被動型探測原理，當有火災發(fā)生吋，火災的可見及近紅外圖像經探測器窗ロ入射到傳感器時，探測器才能實現(xiàn)探測，而且當探測器的窗ロ發(fā)生污染時或保護范圍內出現(xiàn)異常遮擋物吋，探測性能將嚴重下降，甚至可能失去保護能力。
發(fā)明內容針對現(xiàn)有技術存在的不足，本實用新型提供ー種具有光學完整性的圖像火災探測器。利用紅外輻射具有包含溫度特征、穿透能力強的特點和對保護范圍內的紅外圖像進行處理分析，對火災發(fā)生前期的溫度異常信號進行探測，實時探測和預警，使火災預警響應時間點大幅度提前。本實用新型采用自檢光源，結合檢測光路設計以及靶標設計實現(xiàn)圖像火災探測器的光學窗ロ的透光性能測試以及傳感器探測性能檢測，從而實現(xiàn)紅外圖像探測器的窗ロ污染檢測與判斷；針對保護范圍中出現(xiàn)異常遮擋物的情況，本實用新型結合圖像對比分析技術，根據(jù)圖像變化的規(guī)律，當發(fā)現(xiàn)有異常遮擋物圖像出現(xiàn)時，根據(jù)有異常遮擋物的圖像與無異常遮擋物圖像的對比分析報出有異物遮擋故障信號，實現(xiàn)對保護范圍的可靠探測防護。本實用新型的技術方案是這樣實現(xiàn)的具有光學完整性的圖像火災探測器，包括外殼、檢測光源I、檢測光源II、光源驅動電路I、光源驅動電路II、紅外熱圖像傳感器、CCD傳感器、保護鏡片I、保護鏡片II、溫控電路I、溫控電路II、圖像采集及信號處理模塊、電源轉換電路和信號輸出電路；信號輸出電路包括485接ロ輸出電路、4-20mA信號輸出電路和繼電器輸出電路，4-20mA信號輸出電路輸出4-20mA信號，485通訊接ロ電路輸出485通訊信號，繼電器輸出電路輸出無源開關信號，根據(jù)不同電壓需求，485接ロ輸出電路、4-20mA信號輸出電路和繼電器輸出電路分別連接到電源轉換電路的不同電壓輸出腳。 檢測光源I和檢測光源II平行安裝在外殼ー側，保護鏡片I和保護鏡片II安裝在與檢測光源I和檢測光源II相對應的外殼內壁，檢測光源I為遠紅外光的檢測光源，檢測光源II為近紅外光及可見光的檢測光源，電源轉換電路給各個電氣組件提供對應的電源；光源驅動電路I輸入端與圖像采集及信號處理模塊的輸出引腳相連，光源驅動電路I輸出端與檢測光源I相連，紅外熱圖像傳感器的輸入端與溫控電路I輸出端相連，紅外熱圖像傳感器的輸出端連接圖像采集及信號處理模塊的輸入引腳，圖像采集及信號處理模塊輸出引腳連接溫控電路I輸入端，光源驅動電路II的輸入端與圖像采集及信號處理模塊輸出引腳相連；光源驅動電路II的輸出端與檢測光源II相連，CCD傳感器的輸出端與圖像采集及信號處理模塊輸入引腳相連，圖像采集及信號處理模塊的輸出引腳與溫控電路II的輸入端相連，溫控電路II的輸出端與CCD傳感器的輸入端相連；電源轉換電路與圖像采集及信號處理模塊的輸入引腳相連，信號輸出電路與圖像采集及信號處理模塊的輸出引腳相連，信號輸出電路與電源轉換電路的電壓輸出腳連接。采用本實用新型的具有光學完整性的圖像火災探測器，進行火災探測，具體按如下步驟進行步驟I :傳感器實時監(jiān)測監(jiān)控范圍內透過保護鏡片的光信號，達到設定的時間時，啟動檢測光源，開始采集數(shù)據(jù)，包括溫度數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)；步驟2 :判斷傳感器溫度是否正常，是則繼續(xù)步驟3 ;否則故障計數(shù)加1，若故障計數(shù)大于傳感器窗ロ污染超限計數(shù)器
C1，報傳感器故障，此時，若傳感器溫度高于溫度高位限值Ik，進行制冷；若傳感器溫度低于溫度低位限僅η,進行制熱；步驟3 :傳感器將數(shù)據(jù)傳至圖像采集及信號處理模塊，與初始設定圖像作比較，判斷監(jiān)控范圍內有無異物遮擋有，則異物遮擋計數(shù)加1，若計數(shù)大于圖像存在異物遮擋計數(shù)器C2，則報警，否則繼續(xù)步驟4 ;沒有異物遮擋，則異物遮擋計數(shù)清零，繼續(xù)步驟4 ；步驟4 :將溫度值與初始設定的溫度值做比較，若大于初始設定溫度，則溫度值預警計數(shù)加I，此時若計數(shù)大于溫度超限次數(shù)設定僅A則報預警，否則繼續(xù)下一歩；若溫度值小于初始設定的溫度值，則與初始設定溫度速率做比較，小于初始設定溫度速率則進行下一歩，大于則溫度速率預警計數(shù)加I，判斷計數(shù)是否大于溫度上升速率超限次數(shù)設定值 ;:是則報預警，否則進行下一歩；步驟5 :根據(jù)接收到的圖像信息判斷是否存在火警，若存在，則圖像報警計數(shù)加1，若計數(shù)大于圖像報警次數(shù)設定值C，則報火警，否則進行下一歩；若不存在火警，則與初始設定的圖像變化速率做比較若大于初始設定速率，則圖像速率火警計數(shù)加1，此時，若計數(shù)若大于圖像變化速率超限設定值S則報火警，否則進 行下一歩；若小于初始設定速率，返回。有益效果I.通過利用紅外熱圖像傳感器針對火災發(fā)生前的溫度異常信號進行監(jiān)控，通過監(jiān)控保護區(qū)域內溫度變化，及時發(fā)現(xiàn)溫度異常，可實現(xiàn)火災征兆的探測實現(xiàn)火災預防，大大降低火災的危險性。2.通過設置檢測光源，可定期或不定期進行鏡片污染檢測，當發(fā)現(xiàn)鏡片污染達到設計值時，給出故障信號，該功能大大提高了探測器的有效性，同時保證了探測性能。3.通過采用圖像分析處理技術，針對保護環(huán)境中異常出現(xiàn)的遮擋物進行判斷分析，當遮擋物存在并持續(xù)時間達到設定值時，報出故障，及時提示相關人員清楚現(xiàn)場遮擋物，保證探測視場無死角，確保探測性能。4.通過結合紅外熱圖像以及可見圖像的采集分析，對遠紅外光、近紅外光和可見光信號進行探測，實現(xiàn)光學完整性，及時發(fā)現(xiàn)火災，通過將火災時的可見圖像數(shù)據(jù)結合火災紅外熱圖像中的圖像數(shù)據(jù)及溫度數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)處理判斷，及時準確可靠判斷出火警并給出報警信號，大大降低誤報率，提升探測器抗干擾性能。

圖I為本實用新型實施例具有光學完整性的圖像火災探測器整體結構框圖，其中I為保護鏡片I，2為外売；圖2為本實用新型實施例光源驅動電路連接圖；圖3為本實用新型實施例電源轉換電路連接圖；圖4為本實用新型實施例485接ロ輸出電路連接圖；圖5為本實用新型實施例4_20mA信號輸出電路連接圖；圖6為本實用新型實施例繼電器輸出電路連接圖；圖7為本實用新型實施例具有光學完整性的圖像火災探測器傳感器窗ロ污染檢測流程圖；圖8為本實用新型實施例具有光學完整性的圖像火災探測器基于圖像處理判斷是否出現(xiàn)異物遮擋的流程圖；圖9為本實用新型實施例具有光學完整性的圖像火災探測器溫度檢測預警流程圖；圖10為本實用新型實施例具有光學完整性的圖像火災探測器圖像分析報警流程圖。
具體實施方式
[0033]
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進ー步說明。本實用新型的具有光學完整性的圖像火災探測器，包括外殼、檢測光源I、檢測光源II、光源驅動電路I、光源驅動電路II、紅外熱圖像傳感器、CCD傳感器、保護鏡片I、保護鏡片II、溫控電路I、溫控電路II、圖像采集及信號處理模塊、電源轉換電路和信號輸出電路。檢測光源I為紅外光源IR-DT015，檢測光源II為可見光源IS-DTOlT ;保護鏡片I為紅外保護鏡片，采用能透過相應光譜范圍的紅外材料，在本實施例中是采用能透過遠紅外光譜范圍的紅外材料；保護鏡片II為普通保護鏡片，采用石英鏡片。紅外熱圖像傳感器選用GT320CM-A03，CXD傳感器選用普通的CXD攝像頭，圖像采集急信號處理電路選用YXDSP-F2812處理器模塊，溫控電路選用HWJZ-TC010模塊。信號輸出電路包括485接ロ輸出電路、4-20mA信號輸出電路和繼電器輸出電路。信號輸出電路包括485接ロ輸出電路(如圖4所示)、4-20mA信號輸出電路(如圖5所示)和繼電器輸出電路(如圖6所示)，4-20mA信號輸出電路輸出4_20mA信號,485通訊接ロ電路輸出485通訊信號,繼電器輸出電路輸出無 源開關信號，根據(jù)不同電壓需求，485接ロ輸出電路、4-20mA信號輸出電路和繼電器輸出電路連接到電源轉換電路的不同電壓輸出腳。如圖I所示，檢測光源I和檢測光源II平行安裝在外殼ー側，保護鏡片I和保護鏡片II安裝在與檢測光源I和檢測光源II相對應的外殼內壁，檢測光源I為遠紅外光的檢測光源，檢測光源II為近紅外光及可見光的檢測光源，電源轉換電路給各個電氣組件提供對應的電源；光源驅動電路I (如圖2所示)輸入端與圖像采集及信號處理模塊的輸出引腳相連，光源驅動電路I輸出端與檢測光源I相連，紅外熱圖像傳感器的輸入端與溫控電路I輸出端相連，紅外熱圖像傳感器的輸出端連接圖像采集及信號處理模塊的輸入引腳，圖像采集及信號處理模塊輸出引腳連接溫控電路I輸入端，光源驅動電路II的輸入端與圖像采集及信號處理模塊輸出引腳相連；光源驅動電路II的輸出端與檢測光源II相連，CCD傳感器的輸出端與圖像采集及信號處理模塊輸入引腳相連，圖像采集及信號處理模塊的輸出引腳與溫控電路II的輸入端相連，溫控電路II的輸出端與CCD傳感器的輸入端相連；電源轉換電路(如圖3所示)與圖像采集及信號處理模塊的輸入引腳相連，信號輸出電路與圖像采集及信號處理模塊的輸出引腳相連，信號輸出電路與電源轉換電路的電壓輸出腳連接。采用本實用新型的具有光學完整性的圖像火災探測器進行火災探測，具體按如下步驟進行步驟I :傳感器實時監(jiān)測監(jiān)控范圍內透過保護鏡片的光信號，達到設定的時間200秒時，啟動檢測光源，開始采集數(shù)據(jù)，包括溫度數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)；紅外熱圖像傳感器實時采集監(jiān)控范圍內的遠紅外光的圖像和溫度信息，CXD傳感器實時采集監(jiān)控范圍內可見光及近紅外光的圖像信息。步驟2 :判斷傳感器溫度是否正常，是則繼續(xù)步驟3 ;否則故障計數(shù)加I，若故障計數(shù)大于傳感器窗ロ污染超限計數(shù)器·Q C1 =3，報傳感器故障，此時，若傳感器溫度高于
Th =80°C，進行制冷；若傳感器溫度低于溫度低位限值$ ,I =0°C，進行制熱；傳感器窗ロ污染檢測流程如圖7所示；[0041]步驟3 :傳感器將數(shù)據(jù)傳至圖像采集及信號處理模塊，與初始設定圖像作比較，判斷監(jiān)控范圍內有無異物遮擋有，則異物遮擋計數(shù)加1，若計數(shù)大于6，C7 =3，則報警，否則
繼續(xù)步驟4 ;沒有異物遮擋，則異物遮擋計數(shù)清零，繼續(xù)步驟4，如圖8所示；步驟4 :將溫度值與初始設定的溫度值做比較，若大于初始設定溫度，則溫度值預
警計數(shù)加I，此時若計數(shù)大于K, Γ, =3，則報預警，否則繼續(xù)下一歩；若溫度值小于初始設定的溫度值，則與初始設定溫度速率做比較，小于初始設定溫度速率則進行下一歩，大于則溫度速率預警計數(shù)加I，判斷計數(shù)是否大于溫度上升速率超 限設定值A，Ts =3 :是則報預警，否則進行下一歩；具體流程如圖所示；步驟5 :根據(jù)接收到的圖像信息判斷是否存在火警，若存在，則圖像報警計數(shù)加1，若計數(shù)大于S，6 =3，則報火警，否則進行下一歩；若不存在火警，則與初始設定的圖像變化速率做比較若大于初始設定速率，則圖像速率火警計數(shù)加1，此時，若計數(shù)若大于S，$ =3，則報預警，否則進行下一歩；若小于初始設定速率，返回，如圖10所示。通過本實用新型，準確可靠判斷火警并給出報警信號，降低誤報率，提升探測器抗干擾性能。
權利要求1. ー種具有光學完整性的圖像火災探測器，包括外殼，其特征在于還包括檢測光源I、檢測光源II、光源驅動電路I、光源驅動電路II、紅外熱圖像傳感器、CCD傳感器、保護鏡片I、保護鏡片II、溫控電路I、溫控電路II、圖像采集及信號處理模塊、電源轉換電路和信號輸出電路； 所述信號輸出電路包括485接 ロ輸出電路、4-20mA信號輸出電路和繼電器輸出電路，根據(jù)不同電壓需求，485接ロ輸出電路、4-20mA信號輸出電路和繼電器輸出電路分別連接到電源轉換電路的不同電壓輸出腳； 所述檢測光源I和檢測光源II平行安裝在外殼ー側，保護鏡片I和保護鏡片II安裝在與檢測光源I和檢測光源II相對應的外殼內壁，光源驅動電路I輸入端與圖像采集及信號處理模塊的輸出引腳相連，光源驅動電路I輸出端與檢測光源I相連，紅外熱圖像傳感器的輸入端與溫控電路I輸出端相連，紅外熱圖像傳感器的輸出端連接圖像采集及信號處理模塊的輸入引腳，圖像采集及信號處理模塊輸出引腳連接溫控電路I輸入端，光源驅動電路II的輸入端與圖像采集及信號處理模塊輸出引腳相連；光源驅動電路II的輸出端與檢測光源II相連，CXD傳感器的輸出端與圖像采集及信號處理模塊輸入引腳相連，圖像采集及信號處理模塊的輸出引腳與溫控電路II的輸入端相連，溫控電路II的輸出端與CCD傳感器的輸入端相連；電源轉換電路與圖像采集及信號處理模塊的輸入引腳相連，信號輸出電路與圖像采集及信號處理模塊的輸出引腳相連，信號輸出電路與電源轉換電路的電壓輸出腳連接。
專利摘要具有光學完整性的圖像火災探測器，屬于火災探測技術領域，包括外殼、檢測光源Ⅰ、檢測光源Ⅱ、光源驅動電路Ⅰ、光源驅動電路Ⅱ、紅外熱圖像傳感器、CCD傳感器、保護鏡片Ⅰ、保護鏡片Ⅱ、溫控電路Ⅰ、溫控電路Ⅱ、圖像采集及信號處理電路、電源轉換電路和信號輸出電路；利用紅外熱圖像傳感器針對火災發(fā)生前的溫度異常信號監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)溫度異常，結合紅外熱圖像以及可見圖像的采集分析，對遠紅外光、近紅外光和可見光信號進行探測，實現(xiàn)光學完整性，將火災時的可見圖像數(shù)據(jù)結合火災紅外熱圖像中的圖像數(shù)據(jù)及溫度數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)處理判斷，及時準確判斷出火警并給出報警信號，大大降低誤報率，提升探測器抗干擾性能。
文檔編號G08B17/12GK202454030SQ201120556490
公開日2012年9月26日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權日2011年12月27日
發(fā)明者于春雨, 吳小川, 徐放, 梅志斌, 潘剛, 王勇俞, 董文輝 申請人:公安部沈陽消防研究所