基于大数据分析的高灵敏光纤传感系统的制作方法

本发明涉及光纤传输领域，特别涉及基于大数据分析的高灵敏光纤传感系统。

背景技术：

火灾往往伴随着巨大的财务以及人身安全损失，人们对火灾预测愈加重视，也在不断发展救火设备以及火灾探测设备，目前主要包括离子感烟探测器、光电感烟探测器、吸烟式感烟探测器等，在这些火灾探测设备中，设置于探测器中的传感器件的传感方式使得整个探测器处理问题的方式过于死板，且易收到干扰，影响判断结果。

此外，火灾探测器的电路结构以及电子元件的分布使得探测器在严格环境中易出现故障，难以适应要求较高的场合。

技术实现要素：

发明目的：为了克服背景技术中存在的缺点，本发明实施例提供了基于大数据分析的高灵敏光纤传感系统，能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。

技术方案：

基于大数据分析的高灵敏光纤传感系统，包括光纤检测机构以及控制机构，所述控制机构包括处理模块、驱动模块以及定位模块，所述处理模块分别与所述驱动模块以及所述定位模块连接，所述定位模块用于获取目标位置的位置信息并将所述位置信息发送给所述处理模块；

所述光纤检测机构包括若干光源发生装置、第一传输光纤、颗粒物浓度检测盒、第二传输光纤、光电转换勘探模块、信号转换模块以及信号采集模块，所述第一传输光纤包括第一输入端口以及第一输出端口，所述光源发生装置与所述驱动模块连接，用于向所述第一输入端口发射光线，所述颗粒物浓度检测盒包括设置于上层的罩体、第二输入端口、第二输出端口以及设置于下层的阻光片，所述第二传输光纤包括第三输入端口以及第三输出端口，所述罩体设置为倒凹型，所述第二输入端口以及所述第二输出端口设置于所述罩体左右两侧等高的位置，所述第二输入端口与所述第一输出端口连通，所述第二输出端口与所述第三输入端口连通，所述阻光片设置呈“<”型，且外部光线无法透过所述阻光片直射入所述颗粒物浓度检测盒，所述光电转换勘探模块与所述第三输出端口相连，用于将接收到光信号转化成相应的电信号，所述信号转化模块与所述光电转换勘探模块连接，用于对所述光电转化勘探模块输出的电信号进行优化处理并得到最终的检测信号，所述信号采集模块与所述处理模块连接，用于获取所述检测信号并将所述检测信号发送给所述处理模块，所述处理模块将所述检测信号与所述目标位置建立一一对应的关系并将对应关系上传至服务器，所述处理模块根据检测信号采取对应的环境治理措施。

作为本发明的一种优选方式，所述光纤传感系统还包括救火机构，所述救火机构包括第一摄像装置、第一移动装置、输水管、输水枪以及第一导航模块，所述第一摄像装置以及所述第一导航模块分别与所述处理模块连接，所述第一摄像装置用于获取所述救火机构的周围环境并将第一拍摄影像发送给所述处理模块，所述第一导航模块用于生成所述救火机构的移动路线并将所述移动路线发送给所述处理模块，所述第一移动装置以及所述输水枪分别与所述驱动模块连接，所述第一移动装置用于驱动所述救火机构移动，所述输水枪用于输出不同压强的水流。

作为本发明的一种优选方式，所述救火机构还包括空气净化装置，所述空气净化装置与所述驱动模块连接，用于净化所述目标位置的空气。

作为本发明的一种优选方式，所述救火机构还包括分体式机器人，所述机器人包括第二移动装置、固定架以及第二导航模块，所述第二移动装置以及所述固定架分别与所述驱动模块连接，所述第二移动装置用于驱动所述机器人移动，所述固定架设置于所述机器人的顶部，用于固定所述输水管，所述第二导航模块与所述处理模块连接，用于生成所述机器人的移动路线并将所述移动路线发送给所述处理模块。

作为本发明的一种优选方式，所述机器人还包括第二摄像装置以及旋钮装置，所述第二摄像装置与所述处理模块连接，用于获取所述机器人周围环境并将第二拍摄影像发送给所述处理模块，所述旋钮装置与所述驱动模块连接，用于旋转连接所述输水管与水源。

作为本发明的一种优选方式，还包括：

所述颗粒物浓度检测盒还包括阻光板，所述阻光板设置于所述阻光片与光纤传输通道之间，所述阻光板上设置有若干平行且等距的方形镂空区域，所述方形镂空区域位于两两阻光片之间。

作为本发明的一种优选方式，还包括：

所述颗粒物浓度检测盒还包括反光片，所述反光片设置于所述第二输出端口的正下方，用于阻挡来自下方的光线。

作为本发明的一种优选方式，还包括：

所述颗粒物浓度检测盒还包括引流片以及旋转装置，所述引流片设置于所述阻光片的上方，且通过所述旋转装置与所述颗粒物浓度检测盒的内壁相连，所述旋转装置与所述驱动装置连接，用于摇摆所述引流片。

作为本发明的一种优选方式，所述第一传输光纤以及第二传输光纤包括耐高温涂层，所述第二输入端口以及第二输出端口由陶瓷材料制成。

本发明实现以下有益效果：

1、将颗粒物浓度检测盒与其他电路以及电子元件分离设置，仅将所述颗粒物浓度检测盒设置于待检测位置，将其他电路以及电子元件设置于保护级别较高的环境内，这样既能将所述颗粒物浓度检测盒设置于能够获取颗粒物的位置，同时又保护了其他电路与电子元件，能够使用要求严格的场所。

2、反光片呈斜向上45度角设置于所述第二输出端口的正下方，当外界光线反射进入所述颗粒物浓度检测盒并照射向所述第二传输光纤时，所述反光片能够将所述外界光线向下反射，仅能够保留从第一传输光纤发射的水平光线。

3、引流片以及旋转装置能够使得进入所述颗粒物浓度检测盒的烟雾能够均匀分布。

4、处理模块根据信号采集模块发送的检测信号智能采取治理措施，包括灭火措施与进化措施，救火机构内置有一分体式机器人，所述分体式机器人具有独立行动能力且可连接输水管与水源，能够保证火源处于输水枪的射程范围内以及喷水枪能够第一时间进行灭火处理。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为本发明提供的基于大数据分析的高灵敏光纤传感系统框图。

图2为本发明提供的处理模块第一连接示意图。

图3为本发明提供的颗粒物浓度检测盒结构示意图。

图4为本发明提供的驱动模块第一连接示意图。

图5为本发明提供的阻光板结构示意图。

图6为本发明提供的反光片、旋转装置以及引流板结构示意图。

图7为本发明提供的处理模块第二连接示意图。

图8为本发明提供的驱动模块第二连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

如图1-3所示，本实施例提供基于大数据分析的高灵敏光纤传感系统包括光纤检测机构以及控制机构。

所述控制机构包括处理模块1、驱动模块2以及定位模块3，所述处理模块1分别与所述驱动模块2以及所述定位模块3连接，所述定位模块3用于获取目标位置的位置信息并将所述位置信息发送给所述处理模块1。

所述光纤检测机构包括若干光源发生装置4、第一传输光纤5、颗粒物浓度检测盒6、第二传输光纤7、光电转换勘探模块8、信号转换模块9以及信号采集模块10，所述第一传输光纤5包括第一输入端口以及第一输出端口，所述光源发生装置4与所述驱动模块2连接，用于向所述第一输入端口发射光线，所述颗粒物浓度检测盒6包括设置于上层的罩体13、第二输入端口、第二输出端口以及设置于下层的阻光片16，所述第二传输光纤7包括第三输入端口以及第三输出端口，所述罩体13设置为倒凹型，所述第二输入端口以及所述第二输出端口设置于所述罩体13左右两侧等高的位置，所述第二输入端口与所述第一输出端口连通，所述第二输出端口与所述第三输入端口连通，所述阻光片16设置呈“<”型，且外部光线无法透过所述阻光片16直射入所述颗粒物浓度检测盒6，所述光电转换勘探模块8与所述第三输出端口相连，用于将接收到光信号转化成相应的电信号，所述信号转化模块与所述光电转换勘探模块8连接，用于对所述光电转化勘探模块输出的电信号进行优化处理并得到最终的检测信号，所述信号采集模块10与所述处理模块1连接，用于获取所述检测信号并将所述检测信号发送给所述处理模块1，所述处理模块1将所述检测信号与所述目标位置建立一一对应的关系并将对应关系上传至服务器，所述处理模块1根据检测信号采取对应的环境治理措施。

所述第一传输光纤5以及第二传输光纤7包括耐高温涂层，所述第二输入端口以及第二输出端口由陶瓷材料制成。

具体地，所述控制机构包括处理模块1、驱动模块2以及定位模块3，所述光纤检测机构包括若干光源发生装置4、第一传输光纤5、颗粒物浓度检测盒6、第二传输光纤7、光电转换勘探模块8、信号转换模块9以及信号采集模块10，所述第一传输光纤5包括第一输入端口以及第一输出端口，所述颗粒物浓度检测盒6包括罩体13、第二输入端口、第二输出端口以及阻光片16，所述第二传输光纤7包括第三输入端口以及第三输出端口。

其中，在本实施例中，将光纤传感应用于环境检测领域中，并根据的检测结果实施对应的治理措施。

将颗粒物浓度检测盒6与其他电路以及电子元件分离设置，仅将所述颗粒物浓度检测盒6设置于待检测位置，将其他电路以及电子元件设置于保护级别较高的环境内，这样既能将所述颗粒物浓度检测盒6设置于能够获取颗粒物的位置，同时又保护了其他电路与电子元件，能够使用要求严格的场所。

所述光源发生装置4与电源相连，所述光源发生装置4包括至少一个发光二极管，所述发光二极管与所述第一传输光纤5相关联，在工作时，所述发光二极管向所述第一传输光纤5的第一输入管发射光线，本实施例采用塑料光纤，成本较低且灵敏度较高。

所述颗粒物浓度检测盒6的罩体13可设置于房间天花板上，所述罩体13的两侧开设内外连通的第二输入端口以及第二输出端口，所述第一传输光纤5的第一输出端口与第二输入端口相连且使用粘合剂密封连接，所述第二传输光纤7的第三输入端口与第二输出端口相连且使用粘合剂密封连接。

所述罩体13设置呈矩体，四个侧面中的两个对称面上设置有第二输入端口以及第二输出端口，另外两侧对称面上设置有若干通孔，所述通孔内置有若干电控阀门，所述电控阀门与所述驱动模块2连接，用于排出烟雾。

所述罩体13的下方连接有若干阻光片16，各阻光片16之间平行且等距，所述阻光片16设置呈“<”型，折角为90度，且弯折方向朝向第二输出端口，即两两阻光片16上端形成的开口方向朝向第二输入端口，可避免外界光线射向第二传输光纤7。

所述光电转化勘探模块包括光电三极管，所述发光二极管产生的光线射向所述第一传输光纤5的第一输入端口，再经所述第一传输光纤5进入到所述颗粒物浓度检测盒6内，当所述颗粒物浓度检测盒6内没有烟雾时，光线能够直接射向第二传输光纤7的第三输入端口，并最终通向与所述第二传输光纤7的第三输出端口相连的光电三极管，所述光电三极管根据接收到的光产生电流，当外界烟雾进入颗粒物浓度检测盒6内时，颗粒物将阻挡光线从第一传输光纤5的第一输出端口传向第二传输光纤7的第三输入端口，从而导致光电三极管接收到的光线强度减弱，光电三极管产生的电流就会变小。

当所述光电三极管产生电流后，所述信号转化模块将电流进行优化并得到最终的检测信号，所述检测信号实质为电压信号，所述信号转化模块包括电压放大电路、整流滤波电路以及自动调零电路，所述电压放大电路可将输出电压放大十倍，所述整流滤波电路对放大后的交流电转换成单向脉动性直流电，所述自动调零电路可对失调电路进行校正。

所述信号采集模块10能够采集到优化过后的检测信号并将所述检测信号发送给所述处理模块1，所述处理模块1根据检测信号的强弱计算颗粒物的浓度，从而判断事故的严重程度。

所述治理措施包括灭火措施以及净化措施。

实施例二

如图1-6所示，本实施例提供一种颗粒物浓度检测盒6的结构，所述颗粒物浓度检测盒6还包括阻光板31，所述阻光板31设置于所述阻光片16与光纤传输通道之间，所述阻光板31上设置有若干平行且等距的方形镂空区域32，所述方形镂空区域32位于两两阻光片16之间。

所述颗粒物浓度检测盒6还包括反光片33，所述反光片33设置于所述第二输出端口的正下方，用于阻挡来自下方的光线。

所述颗粒物浓度检测盒6还包括引流片34以及旋转装置35，所述引流片34设置于所述阻光片16的上方，且通过所述旋转装置35与所述颗粒物浓度检测盒6的内壁相连，所述旋转装置35与所述驱动装置连接，用于摇摆所述引流片34。

具体地，烟雾从所述颗粒物浓度检测盒6底部的阻光片16向上进入至颗粒物检测盒内部，当颗粒物检测盒内的烟雾达到一定浓度时，既烟雾包含的颗粒中达到一定浓度时，第二传输光纤7接收到的光线强度减弱，与所述第二传输光纤7相连的光电三极管产生的电流就会变小，因此，影响检测结果的因素仅能够为颗粒物浓度检测盒6内的烟雾，而不能是外界因素，例如外界强光反射在第二传输光纤7上，这样就会造成颗粒物浓度并非影响检测结果的唯一因素，将会对本发明采取的措施产生不良影响。

本实施例增设阻光板31来避免外界强光对检测结果产生影响，所述阻光板31同样设置于所述颗粒物浓度检测盒6的下层，且所述阻光板31设置于所述阻光片16的上方，所述阻光板31与所述阻光片16的间隔大于或等于0.03米，所述阻光板31以及所述阻光片16均由不透光材料制成，所述阻光板31的中部设置有若干平行且等距镂空区域32，烟雾通过所述镂空区域32继续上浮，所述镂空区域32的正下方为两两阻光片16之间形成了开口，当两两阻光片16之间形成的开口上方并不一定为镂空区域32。

此外，本实施例还增设反光片33来避免外界强光对检测结果产生影响，所述反光片33呈斜向上45度角设置于所述第二输出端口的正下方，当外界光线反射进入所述颗粒物浓度检测盒6并照射向所述第二传输光纤7时，所述反光片33能够将所述外界光线向下反射，仅能够保留从第一传输光纤5发射的水平光线。

为了保证检测结果的合理性，本实施例增设引流片34以及旋转装置35来使得进入所述颗粒物浓度检测盒6的烟雾能够均匀分布，所述处理模块1向所述驱动模块2输出旋转信号，所述驱动模块2驱动所述旋转装置35启动，所述引流片34默认输出竖直状态，所述旋转装置35带动所述引流片34向一侧旋转45度，再带动所述引流片34向另一侧旋转90度，再带动所述引流片34向另一侧旋转90度，如此往复转动。

实施例三

如图1-8所示，本实施例提供一种环境治理措施，所述光纤传感系统还包括救火机构，所述救火机构包括第一摄像装置19、第一移动装置20、输水管、输水枪22以及第一导航模块23，所述第一摄像装置19以及所述第一导航模块23分别与所述处理模块1连接，所述第一摄像装置19用于获取所述救火机构的周围环境并将第一拍摄影像发送给所述处理模块1，所述第一导航模块23用于生成所述救火机构的移动路线并将所述移动路线发送给所述处理模块1，所述第一移动装置20以及所述输水枪22分别与所述驱动模块2连接，所述第一移动装置20用于驱动所述救火机构移动，所述输水枪22用于输出不同压强的水流。

所述救火机构还包括空气净化装置24，所述空气净化装置24与所述驱动模块2连接，用于净化所述目标位置的空气。

所述救火机构还包括分体式机器人，所述机器人包括第二移动装置26、固定架以及第二导航模块28，所述第二移动装置26以及所述固定架分别与所述驱动模块2连接，所述第二移动装置26用于驱动所述机器人移动，所述固定架设置于所述机器人的顶部，用于固定所述输水管，所述第二导航模块28与所述处理模块1连接，用于生成所述机器人的移动路线并将所述移动路线发送给所述处理模块1。

所述机器人还包括第二摄像装置29以及旋钮装置30，所述第二摄像装置29与所述处理模块1连接，用于获取所述机器人周围环境并将第二拍摄影像发送给所述处理模块1，所述旋钮装置30与所述驱动模块2连接，用于旋转连接所述输水管与水源。

具体地，根据不同的检测信号采取两种环境治理措施：灭火措施以及净化措施。

以灭火措施为例，所述处理模块1中设置有第一预设电流值以及第二预设电流值，所述第二预设电流值大于所述第一预设电流值，当所述处理模块1接收到的检测信号的电流值小于或等于所述第一预设电流值，即表明颗粒物浓度过大，启动灭火措施。

所述定位模块3根据信号采集模块10发送的检测信号获取事发位置的位置信息并将所述位置信息发送给所述处理模块1，所述处理模块1将所述位置信息导入所述第一导航模块23，所述第一导航模块23生成所述救火机构至所述位置信息的第一导航路线并将所述第一导航路线发送给所述处理模块1，所述处理模块1向所述驱动模块2输出第一移动信号，所述驱动装置驱动所述第一移动装置20按照所述第一导航路线移动至所述位置信息，在所述救火机构移动过程中，所述第一摄像装置19实时获取所述救火机构周围的环境并将第一拍摄影像发送给所述处理模块1，所述处理模块1根据所述第一拍摄影像识别所述第一导航路线上的障碍物并实时调整所述第一导航路线，使得所述救火机构能够安全避开所述障碍物。

当所述救火机构到达所述位置信息后，所述处理模块1再根据第一拍摄影像识别火源以及水源，所述输水管的一端默认与所述输水枪22连接，所述处理模块1先通过所述驱动模块2控制第一移动装置20移动至水源位置，所述救火机构上设置有可操控所述输水管的机械臂，所述机械臂与所述驱动模块2连接，所述处理模块1再通过所述驱动模块2控制所述机械臂操控所述输水管的另一端与所述水源连接，所述水源为建筑物内的水龙头或建筑物外的消防栓，所述处理模块1再通过所述驱动模块2控制所述第一移动装置20移动至火源位置，并调整所述第一移动装置20的位置使得所述输水枪22对准所述火源且火源处于所述输水枪22的射程范围内，所述处理模块1向所述驱动模块2输出喷水信号，所述驱动模块2驱动所述输水枪22开启，直至将火源扑灭。

若火源位置与水源位置相隔较远或两者位置之前存在障碍物，本实施例增设分体式机器人，所述分体式机器人与输水管的另一端相连，所述分体式机器人用于连接输水管与水源，从而保证火源能够处于输水枪22的射程范围内以及喷水枪能够第一时间进行灭火处理，所述分体式机器人设置为微型机器人，所述微型机器人储藏于所述救火机构内部，工作时，所述处理模块1将水源位置导入所述第二导航模块28，所述第二导航模块28生成所述分体式机器人至所述水源位置的第二导航路线并将所述第二导航路线发送给所述处理模块1，所述处理模块1向所述驱动模块2输出第二移动信号，所述驱动模块2驱动所述第二移动装置26按照所述第二导航路线移动至水源位置。

在所述分体式机器人移动过程中，所述第二摄像装置29实时获取所述分体式机器人周围的环境并将第二拍摄影像发送给所述处理模块1，所述处理模块1根据所述第二拍摄影像识别所述第二导航路线上的障碍物并实时调整所述第二导航路线，使得所述分体式机器人能够避开所述障碍物。

当所述分体式机器人携带输水管移动至所述水源位置时，所述处理模块1通过所述驱动模块2调整所述第二移动装置26的位置使得所述输水管与所述水源相对，所述处理模块1向所述驱动模块2输出旋转信号，所述驱动模块2驱动所述旋转装置35与水源连接，即所述旋转装置35控制输水管与水源相连，而所述救火机构仍然按照第一导航路线与素数分体式机器人分头行动，当所述救火机构到达火源位置时，即可启动输水枪22。

以净化措施为例，当所述处理模块1接收到的检测信号的电流值大于所述第一预设电流值且小于所述第二预设电流值时，即表明颗粒物浓度处于污染程度，若事发位置为公共场所，所述处理模块1通过所述驱动装置控制所述第一移动装置20移动至所述事发位置，当所述救火机构到达所述事发位置，所述处理模块1向所述驱动模块2输出净化信号，所述驱动模块2驱动所述净化装置启动。

所述救火机构还配备有扬声器，所述扬声器与所述处理模块1连接，若是有人在所述公共场所进行抽烟、焚烧等行为，所述处理模块1控制所述扬声器启动，所述扬声器输出警示音，提醒人员停止抽烟、焚烧等行为。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。