一种化工火和普通火识别的方法、装置和设备的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种化工火和普通火识别的方法、装置、设备和系统。该方法通过查找峰值估值，并根据峰值估值构建谷值区间，然后计算谷值区间的峰谷深度值，最后通过是否存在谷值区间的峰谷深度值超过阈值判断目标火焰为化工火还是普通火。本发明通过对火焰光谱分析，根据火焰光谱的特殊性，判断目标火焰为化工火还是普通火，为消防人员提供灭火帮助，从而避免出现用水灭火反而助长火焰的问题。
【专利说明】
一种化工火和普通火识别的方法、装置和设备
技术领域
[0001] 本发明涉及工厂消防。
【背景技术】
[0002] 在工厂，特别是各类化工厂，消防是安全生产的前提。由于工厂厂房所存材料的特 殊性，当出现火灾时，往往不能用水作为灭火材料。因为有些材料，比如活泼金属，能够与水 发生化学放热反应，在水中燃烧，从而助长火势。因此，在工厂中出现火情时，判断火焰为普 通火还是化工火非常重要。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的问题:普通火和化工火的识别。
[0004] 为解决上述问题，本发明采用的方案如下：
[0005] 根据本发明的一种化工火和普通火识别的方法，该方法包括以下步骤：
[0006] SI:获取目标火焰的光谱采样数据;所述光谱采样数据是由光波波长对应的光强 序列组成；
[0007] S2:从光谱采样数据中按序找出峰值点的峰值和谷值点的谷值，组成由峰值和谷 值构成的峰谷值序列；
[0008] S3:根据峰谷值序列构建谷值区间集;所述谷值区间集是谷值区间的集合;所述谷 值区间由峰值a、谷值m、峰值b组成；
[0009] S4:计算所述谷值区间集中各个谷值区间的峰谷深度值；
[0010] S5:判断各个谷值区间的峰谷深度值是否大于阈值；当存在谷值区间的峰谷深度 值大于阈值时判断当前火焰为化工火，否则为普通火。
[0011] 进一步，步骤S4中所述计算谷值区间的峰谷深度值采用如下公另 其中，d为谷值区间的峰谷深度值，a和b分别为谷值区间中的两个峰值，m为谷值区间中的谷 值。
[0012] 根据本发明的一种化工火和普通火识别的装置，该装置包括以下模块：
[0013] Ml:用于获取目标火焰的光谱采样数据;所述光谱采样数据是由光波波长对应的 光强序列组成；
[0014] M2:用于从光谱采样数据中按序找出峰值点的峰值点和谷值点的谷值，组成由峰 值和谷值构成的峰谷值序列；
[0015] M3:用于根据峰谷值序列构建谷值区间集;所述谷值区间集是谷值区间的集合;所 述谷值区间由峰值a、谷值m、峰值b组成；
[0016] M4:用于计算所述谷值区间集中各个谷值区间的峰谷深度值；
[0017] M5:用于判断各个谷值区间的峰谷深度值是否大于阈值；当存在谷值区间的峰谷 深度值大于阈值时判断当前火焰为化工火，否则为普通火。 _ (/ / j /17
[0018] 进一步，模块M4中所述计算谷值区间的峰谷深度值采用如下公式d = ι , I ； a + n + mi 其中，d为谷值区间的峰谷深度值，a和b分别为谷值区间中的两个峰值，m为谷值区间中的谷 值。
[0019] 根据本发明的一种化工火和普通火识别的设备，该设备包括光谱采样器、处理器 和显示装置;光谱采样器和处理器通过数据线相连;所述光谱采样器用于采集目标火焰的 光谱采样数据，并将所述光谱采样数据通过所述数据线传送至所述处理器;所述处理器通 过上述的化工火和普通火识别的方法对所述光谱采样数据分析判断目标火焰为化工火还 是普通火;所述显示装置与所述处理器相连，用于显示目标火焰为化工火还是普通火。
[0020] 根据本发明的一种化工火和普通火识别的系统，该系统包括光谱采样仪和主机； 光谱采样仪和主机相连;所述光谱采样仪用于采集目标火焰的光谱采样数据，并将所述光 谱采样数据传送至所述主机;所述主机包括采样接口、处理器和存储器;所述处理器通过采 样接口连接所述光谱采样仪，用于通过上述的化工火和普通火识别的方法对所述光谱采样 数据分析判断目标火焰为化工火还是普通火。
[0021] 本发明的技术效果如下:本发明通过对火焰光谱分析，根据火焰光谱的特殊性，判 断目标火焰为化工火还是普通火，为消防人员提供灭火帮助，从而避免出现用水灭火反而 助长火焰的问题。
【附图说明】
[0022] 图1和图2是手持式化工火和普通火识别的设备的立体结构示意图。其中，图1是前 端视角，图2是后端视角。
[0023] 图3是手持式化工火和普通火识别的设备的电气连接示意图。
[0024]图4是一种普通火火焰的光谱曲线。
[0025]图5是一种化工火火焰的光谱曲线。
[0026] 图6是一种化工火和普通火识别的系统的结构示意图。
[0027] 图7是图6中主机32的电气结构示意图。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0029] 实施例1
[0030] 如图1、图2所示，本实施例是一种化工火和普通火识别的设备。图3是本实施例的 设备的内部电气连接示意图。本实施例的设备是一种手持的设备，包括壳体11和安装在壳 体11内部的主控电路板21、光谱采样器22和电池，以及安装在壳体11上的显示器12。壳体11 的外侧两边分别各自设有手柄14。显示器12位于壳体11的后端，光谱采样器22的镜头13位 于壳体11的前端。光谱米样器22是一种内嵌式的光谱仪，设有镜头13、棱镜以及光电传感 器。光谱采样器22通过镜头13、棱镜以及光电传感器采集目标火焰的光谱采样数据，然后将 光谱采样数据通过数据线传送至主控电路板21。主控电路板21上设有处理器23和存储器 25。传送至主控电路板21的光谱采样数据最终被传送至处理器23中进行分析。处理器23通 过分析光谱采样数据判断目标火焰为化工火还是普通火，并将光谱采样数据和判断结果在 显示器12显示。光谱采样数据在显示器12上以图示方式显示。处理器23对光谱采样数据的 进行分析判断目标火焰为化工火还是普通火的方法，也即为本发明所指的化工火和普通火 识别的方法。
[0031 ]本实施例的化工火和普通火识别的方法如下：
[0032] 首先，步骤Sl，通过光谱采样器22获取目标火焰的光谱采样数据。该光谱采样数据 是由光波波长对应的光强序列组成，用数组可以表示光强序列P= {Pl，p2，p3,......，pN}。 其中，P1为第i个波长区间的光强值，光强值p1+1所代表的波长大于光强值P1K代表的波长，N 表示波长区间数。光强序列P用图可以表示为如图4、图5所示的光谱曲线。其中，图4是一种 普通火火焰的光谱曲线，图5是一种化工火火焰的光谱曲线。图4和图5中，横坐标为光波波 长，纵坐标为光强值，所采样的波长区间为200nm~1200nm。图4中，两条虚线中间部分为波 长为400nm~760nm的可见光区域，左侧部分为波长小于400nm的紫外线区域，右侧为波长大 于760nm的红外线区域。需要说明的是，本领域技术人员理解，光谱采样器22采集到的光强 值代表了特定的波长区间的光强值，因此，前述"光谱采样数据是由光波波长对应的光强序 列组成"中的"光波波长"实际上表示的波长区间。
[0033] 然后，步骤S2,从光谱采样数据中按序找出峰值点的峰值和谷值点的谷值，组成由 峰值和谷值构成的峰谷值序列。峰值点和谷值点也即是图4、图5光谱曲线中的极值点。峰值 点的峰值也即为光谱曲线中的极大值;谷值点的谷值也即为光谱曲线中的极小值。具体到 光谱采样数据非连续的光强序列P={Pl，p2，p3,......，pn}中，峰值点的峰值p x满足以下两 个条件:第一个条件是px = max{px-i，px-2，px-3,......};第二个条件是p x大于ρχ+ι。谷值点的 谷值Py满足以下两个条件:第一个条件是Py = min{py-l，Py-2，Py-3,......};第二个条件是Py 小于py+1。由于光谱采样数据中存在多个峰值点和多个谷值点，相应地，峰值点所对应的峰 值和谷值点对应的谷值也有很多个，因此可以组成峰谷值序列V={V1，V2，V3,......，νκ}。 其中，Vi为光强值，当i为偶数时为峰值，当i为奇数时为谷值，Vi和VK为谷值;K表示峰值和谷 值总数，必然为奇数。一般来说，Vl = Pl，VK = PN，pi和PN必然为谷值，假如pi和PN为峰值，则将 Pl和PN作为异常数据剔除，从而保证Vl和VK必然为谷值。
[0034] 然后，步骤S3,根据峰谷值序列构建谷值区间集。谷值区间集是谷值区间的集合。 谷值区间由峰值a、谷值m、峰值b组成。由前所述，峰谷值序列V = {VI，V2，V3，......，νκ}是峰 值和谷值相间的序列。谷值区间集可以表示为W= {wi，W2，W3,......，wt}。其中，Wi为第i个谷 值区间。谷值区间《1={&1，!111，131}。其中， &1为第1个谷值区间的峰值&，1111为第1个谷值区间的 谷值Ib1为第i个谷值区间的峰值b。具体到光谱曲线中，如图5所示，a和b为两个峰值，m为 谷值，两条虚线之间则表示一个谷值区间。谷值区间Wi满足:ai = V2i，mi = V2i+i，bi = V2i+2。* 就是峰谷值序列V可构建T= (K-1 )/2个谷值区间。
[0035] 然后，步骤S4,计算所述谷值区间集中各个谷值区间的峰谷深度值。本实施例的谷 值区间的峰谷深度值采用如下公式计算：
其中，d为谷值区间的峰谷深度值， a和b分别为谷值区间中的两个峰值，m为谷值区间中的谷值。也就是，对于特定的谷值区间 W1的峰谷深度值d:
帚要说明的是，本实施例所采用的峰谷深度值 的计算方法仅仅是一种最为简单的计算方法，本领域技术人员理解，还可以采用其他的方 法计算，比如计算谷值区间中谷值和两个峰值m，a，b之间的方差或标准方差也可以作为谷 值区间的峰谷深度值。
[0036]最后，步骤S5,判断各个谷值区间的峰谷深度值是否大于阈值；当存在谷值区间的 峰谷深度值大于阈值时判断当前火焰为化工火，否则为普通火。这里的阈值是预先设定的 固定值。本领域技术人员理解，不同的谷值区间的峰谷深度值计算方法，需要对应不同的阈 值。
[0037]本实施例的化工火和普通火识别的方法的原理如下:火灾燃烧的火焰通常为各种 杂物燃烧，因此，在各种混杂物品的燃烧特征光谱和吸收光谱下，火焰光谱曲线表现为如图 4所示那样较为光滑，不存在明显的特别的峰谷，此为普通火。当火灾发生于化工厂时，某种 特殊物品占据较为大的份额，此时，火焰曲线表现为如图5所示那样存在明显的特别的峰 谷。由于，火焰光谱曲线本身表现为近似于正态分布曲线，因此，本实施例采用测量谷值区 间的峰谷深度值的方法，可以找出如图5所示谷值区间，从而能够比较容易判断出特征峰 谷，从而区分化工火和普通火。
[0038] 实施例2
[0039] 图6是一种化工火和普通火识别的系统，该系统是一种用于化工厂中的自动消防 系统的子系统，包括光谱采样仪31和主机32。光谱采样仪31和主机32通过数据线相连。光谱 采样仪31用于采集目标火焰的光谱采样数据，并将光谱采样数据传送至主机32。主机32,如 图7所示，包括采样接口 43、处理器41和存储器42。采样接口 43用于连接主机32和光谱采样 仪31。本实施例中，采样接口 43采用RS485接口。由此，处理器41通过采样接口 43连接光谱采 样仪31，并通过光谱采样仪31获取目标火焰的光谱采样数据。处理器41接受到目标火焰的 光谱采样数据后，对其进行分析，判断目标火焰为化工火还是普通火。处理器41对光谱采样 数据的进行分析判断目标火焰为化工火还是普通火的方法与实施例1中的化工火和普通火 识别的方法，不再赘述。处理器41根据对目标火焰的为化工火还是普通火的分析，控制火攻 系统采用消防液或水进行灭火。假如为化工火时，用消防液灭火，为普通时，用水灭火。火攻 系统和消防液不是本发明所讨论的范畴，无需赘述。
[0040] 需要说明的是，本实施例采用RS485接口连接光谱采样仪31和主机32。本领域技术 人员理解，还可以通过其他方式，比如网口或Wifi方式。
【主权项】
1. 一种化工火和普通火识别的方法，其特征在于，该方法包括W下步骤： S1:获取目标火焰的光谱采样数据;所述光谱采样数据是由光波波长对应的光强序列 组成； S2:从光谱采样数据中按序找出峰值点的峰值和谷值点的谷值，组成由峰值和谷值构 成的峰谷值序列； S3:根据峰谷值序列构建谷值区间集;所述谷值区间集是谷值区间的集合;所述谷值区 间由峰值a、谷值m、峰值b组成； S4:计算所述谷值区间集中各个谷值区间的峰谷深度值； S5:判断各个谷值区间的峰谷深度值是否大于阔值；当存在谷值区间的峰谷深度值大 于阔值时判断当前火焰为化工火，否则为普通火。2. 如权利要求1所述的化工火和普通火识别的方法，其特征在于，步骤S4中所述计算谷 值区间的峰谷深度值采用如下公式：其中，d为谷值区间的峰谷深度值，a和b 分别为谷值区间中的两个峰值，m为谷值区间中的谷值。3. -种化工火和普通火识别的装置，其特征在于，该装置包括W下模块： Ml:用于获取目标火焰的光谱采样数据;所述光谱采样数据是由光波波长对应的光强 序列组成； M2:用于从光谱采样数据中按序找出峰值点的峰值和谷值点的谷值，组成由峰值和谷 值构成的峰谷值序列； M3:用于根据峰谷值序列构建谷值区间集;所述谷值区间集是谷值区间的集合;所述谷 值区间由峰值a、谷值m、峰值b组成； M4:用于计算所述谷值区间集中各个谷值区间的峰谷深度值； M5:用于判断各个谷值区间的峰谷深度值是否大于阔值；当存在谷值区间的峰谷深度 值大于阔值时判断当前火焰为化工火，否则为普通火。4. 如权利要求3所述的化工火和普通火识别的装置，其特征在于，模块M4中所述计算谷 值区间的峰谷深度值采用如下公式：其中，d为谷值区间的峰谷深度值，a和b 分别为谷值区间中的两个峰值，m为谷值区间中的谷值。5. -种化工火和普通火识别的设备，其特征在于，该设备包括光谱采样器、处理器和显 示装置;光谱采样器和处理器通过数据线相连;所述光谱采样器用于采集目标火焰的光谱 采样数据，并将所述光谱采样数据通过所述数据线传送至所述处理器;所述处理器通过如 权利要求1或2所述的化工火和普通火识别的方法对所述光谱采样数据分析判断目标火焰 为化工火还是普通火;所述显示装置与所述处理器相连，用于显示目标火焰为化工火还是 普通火。6. -种化工火和普通火识别的系统，其特征在于，该系统包括光谱采样仪和主机;光谱 采样仪和主机相连;所述光谱采样仪用于采集目标火焰的光谱采样数据，并将所述光谱采 样数据传送至所述主机;所述主机包括采样接口、处理器和存储器;所述处理器通过采样接 口连接所述光谱采样仪，用于通过如权利要求1或2所述的化工火和普通火识别的方法对所 述光谱采样数据分析判断目标火焰为化工火还是普通火。
【文档编号】G01J5/00GK105938017SQ201610268206
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】刘方保, 俞扬吉, 戴国俊
【申请人】江苏恒达动力科技发展股份有限公司