一种储罐内初始火灾探测器的制作方法

本发明属于火焰探测技术领域，尤其涉及一种储罐内初始火灾探测器。

背景技术：

随着国民经济的高速发展，石油及石油产品在生产、生活中的应用越来越广泛，各类油库、加油站日益增多，而油罐是储存散装油料最为重要的设备，油罐储油是当前应用最普遍的一种储油方式。油罐内储存的各种油品一般都具有易挥发、易流失、易燃烧、易爆炸等性质。储罐火灾初始阶段为扑救火灾的黄金时段，因此，为了将损失降到最小，初始火灾的快速探测技术研究成为消防行业的研究热点之一。

传统的火灾探测器主要是感烟、感温、感光型探测器。感烟、感温型探测器由于其制造工艺简单，价格低廉，在建筑物、车厢等公共场所得到了很好的应用，但是这些探测方式多采用检测浓度法，而并不检测火焰本身的特征，所以其响应时间长、探测范围窄，对周围环境要求高，抗干扰能力差，对某些情况也无法预报，比如无烟火焰等。通常，物质燃烧会辐射紫外光、可见光、红外光等光谱，感光型探测器会利用这一特性有针对性的对特定波长光谱进行检测。感光型主要有两种：紫外探测器和红外探测器。感光型火焰探测器有单紫外，单红外，双红外和三红外探测器。紫外探测器响应快速，对人和高温物体不敏感，但有本底噪声存在，且易受雷电、电弧等影响，红外探测器易受高温物体、人、日光等影响，所以单紫外探测器和单红外探测器在探测时易发生误报现象。双波段红外和三波段红外探测器响应时间长，背景复杂情况下难以区分火焰和背景，误报率较高。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种储罐内初始火灾探测器，可以快速、准确地识别火焰，能够有效抑制储罐内火灾的蔓延，从而降低储罐火灾的事故后果。

一种储罐内初始火灾探测器，包括红外检测模块、紫外检测模块、可见光检测模块以及控制模块；

所述红外检测模块用于检测储罐内部的红外光信号，并将红外光信号转换为第一电压信号；

所述紫外检测模块用于检测储罐内部的紫外光信号，并将紫外光信号转换为电脉冲信号；

所述可见光检测模块用于检测储罐内部的可见光信号，并将可见光信号转换为第二电压信号；

所述控制模块用于根据所述第一电压信号、电脉冲信号以及第二电压信号判断储罐内是否发生火灾，其中，储罐内发生火灾的判断依据为：第一电压信号的幅值超过第一设定值、电脉冲信号的脉冲个数大于第二设定值或第二电压信号的幅值超过第三设定值。

进一步地，所述红外检测模块包括红外传感器、信号预处理电路、放大电路以及滤波电路；

所述红外传感器用于感应储罐内部的红外光信号；

所述信号预处理电路用于将所述红外光信号转换为电压信号；

所述放大电路用于对所述电压信号进行放大；

所述滤波电路用于滤除放大后的电压信号中的噪声，得到第一电压信号。

进一步地，所述红外传感器的感应波长为4.48±0.07微米。

进一步地，所述可见光检测模块包括可见光传感器、信号预处理电路、放大电路以及滤波电路；

所述可见光传感器用于感应储罐内部的可见光信号；

所述信号预处理电路用于将所述可见光信号转换为电压信号；

所述放大电路用于对所述电压信号进行放大；

所述滤波电路用于滤除放大后的电压信号中的噪声，得到第二电压信号。

进一步地，所述可见光传感器的感应波长为560纳米。

进一步地，所述紫外检测模块包括紫外传感器、脉冲驱动电路以及紫外脉冲处理电路；

所述紫外传感器用于感应储罐内部的紫外光信号；

所述脉冲驱动电路用于将所述紫外光信号转换为电脉冲；

所述紫外脉冲处理电路用于对所述电脉冲进行脉冲整形，得到电脉冲信号。

进一步地，所述紫外传感器的感应波长为185至260纳米。

进一步地，所述控制模块为arm系列单片机或stm32f103单片机。

进一步地，所述控制模块还用于当判断储罐内发生火灾后，发出警报信号，并向外部灭火装置发送启动信号。

有益效果：

本发明提供一种储罐内初始火灾探测器，引入可见光检测模块用于检测储罐内部可见光强度的异常，解决了由于储罐较为封闭，正常情况下其内部的可见光程度较弱从而难以检测的问题；由此可见，本发明探测器结合了紫外传感器、红外传感器和可见光传感器的优势，互补不足，通过对被监测区域火焰的红外、紫外和可见光特征信号进行综合分析处理，判断是否发生火灾，可以快速识别火焰，并且准确率高，从而有助于相关人员更加及时准确的发现火情，有效抑制储罐内火灾的蔓延，进而降低储罐火灾的事故后果。

附图说明

图1为本发明提供的储罐内初始火灾探测器的结构示意图；

图2为本发明提供的储罐内初始火灾探测器的控制逻辑原理图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1，该图为本实施例提供的储罐内初始火灾探测器的结构示意图。一种储罐内初始火灾探测器，安装于储罐内部，包括红外检测模块、紫外检测模块、可见光检测模块以及控制模块。

所述红外检测模块用于检测储罐内部的红外光信号，并将红外光信号转换为第一电压信号。

可选的，所述红外检测模块包括红外传感器、信号预处理电路、放大电路以及滤波电路；其中，所述红外传感器用于感应储罐内部的红外光信号；所述信号预处理电路用于将所述红外光信号转换为电压信号；所述放大电路用于对所述电压信号进行放大；所述滤波电路用于滤除放大后的电压信号中的噪声，得到第一电压信号。

可选的，红外传感器的感应波长为4.48±0.07微米；放大电路为二级放大电路，其中第一级放大电路的电压输出端连接第二级放大电路的电压输入端；滤波电路为巴特沃斯高低通滤波电路。

所述紫外检测模块用于检测储罐内部的紫外光信号，并将紫外光信号转换为电脉冲信号。

可选的，其中，所述紫外检测模块包括紫外传感器、脉冲驱动电路以及紫外脉冲处理电路；所述紫外传感器用于感应储罐内部的紫外光信号；所述脉冲驱动电路用于将所述紫外光信号转换为电脉冲；所述紫外脉冲处理电路用于对所述电脉冲进行脉冲整形，得到电脉冲信号。

可选的，紫外传感器的感应波长为185至260纳米；脉冲驱动电路设计时充分考虑了浪涌冲击及群脉冲干扰对电路的影响；紫外脉冲处理电路是通过施密特触发器的反向电路实现对紫外脉冲的整形隔离。

所述可见光检测模块用于检测储罐内部的可见光信号，并将可见光信号转换为第二电压信号。

可选的，所述可见光检测模块包括可见光传感器、信号预处理电路、放大电路以及滤波电路；其中，所述可见光传感器用于感应储罐内部的可见光信号；所述信号预处理电路用于将所述可见光信号转换为电压信号；所述放大电路用于对所述电压信号进行放大；所述滤波电路用于滤除放大后的电压信号中的噪声，得到第二电压信号。

可选的，可见光传感器的感应波长为560纳米。

所述控制模块用于根据所述第一电压信号、电脉冲信号以及第二电压信号判断储罐内是否发生火灾，其中，储罐内发生火灾的判断依据为：第一电压信号的幅值超过第一设定值、电脉冲信号的脉冲个数大于第二设定值或第二电压信号的幅值超过第三设定值。进一步的，当判断储罐内发生火灾后，控制模块发出警报信号，如蜂鸣声、鸣笛声或警示灯亮，并向外部灭火装置发送启动信号，其中，向外部灭火装置发送启动信号时，可以通过无线发射器或蓝牙对外发送信号，也可以通过外接电线与外部灭火装置进行电连接来实现对外发送信号。参见图2，该图为本实施例提供的储罐内初始火灾探测器的控制逻辑原理图。

例如，当第一电压信号或第二电压信号的幅值超过50mv时，控制模块认为储罐内部发生火灾；当电脉冲信号包括2个以上的脉冲时，控制模块也认为储罐内部发生了火灾。

可选的，控制模块为arm系列单片机或stm32f103单片机。其中，32位数据处理单片机stm32f103c8t6运行频率高、运算能力和处理能力强；且可嵌入运行多任务操作系统，实现对三路传感器信号的同时采样和同步分析，能够增强了储罐内初始火灾探测器的稳定性和可靠性。

本实施例提供的储罐内初始火灾探测器中各元件的连接关系如下：

红外检测模块、紫外检测模块、可见光检测模块的输出端与所述的控制模块连接；所述的红外检测模块、可见光检测模块均包含依次顺序相连的相应传感器、信号预处理电路、放大电路和滤波电路，且红外检测模块、可见光检测模块中的滤波电路的输出端和所述的控制模块相连；所述的紫外检测模块包含紫外传感器、高压脉冲驱动电路和紫外脉冲处理电路，且紫外检测模块的紫外脉冲处理电路和所述的控制模块相连；可选的，储罐内初始火灾探测器的电源单元，可以采用dc-dc模块和ldo模块结合的方式，对探测器整体进行供电。

需要说明的是，本实施例的储罐内初始火灾探测器，所包含的红外检测模块、紫外检测模块、可见光检测模块以及控制模块可以选用上述电路结构，也可以选用现有的具体硬件电路结构，硬件电路结构中的模块装置可以直接选用现有技术中公知的已成型产品；由此可见，这些模块和单元仅利用硬件电路结构就可以实现，不需要辅助以特定的控制软件即可实现相应功能。

需要说明的是，考虑到本实施例的初始火灾探测器是应用于储罐中，所有供电电源及信号传输电路均经行了本质安全设计，确保了探测器的安全性。

由此可见，本实施例提供的储罐内初始火灾探测器，充分结合了消防火灾探测技术和本质安全设计，通过对被监测区域火焰的红外、紫外和可见光特征信号进行综合分析处理，发出火灾报警信号、做出灭火动作，从而有助于更加及时准确的发现火情，从而降低储罐火灾的事故后果。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当然可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。