一种火警预警用火焰探测装置的制作方法

1.本实用新型属于火焰探测及安防监控技术领域，尤其涉及一种火警预警用火焰探测装置。


背景技术：

2.随着我国国民经济的高速发展，各地大型建筑不断涌现，对于很多建筑场所—尤其是大型仓库、石油化工仓储区、会展中心、机场航站楼等对消防安全具有十分高的要求。火灾探测器是消防火灾自动报警系统中，对现场进行探查，发现火灾的设备，用于火警报警及启动火灾抑制措施。
3.目前，目前国内外主要火灾探测器类型有感烟火灾探测器、感温火灾探测器、火焰火灾探测器和特殊气体型火灾探测器等，用于对火灾初期的特征参量如燃烧气体含量、烟雾浓度和温度进行检测。但是，感烟火灾探测器、感温火灾探测器和气体型火灾探测器由于其探测机理限制，在某些高大空间的特殊应用场所(如铁路公路候车室、机场候机室、影剧院、体育馆、展览中心、物流仓库、飞机库、储油罐、电力、石化、冶金等各种民用和工业领域)对实际火灾响应时间过长，甚至由于探测参量不能够到达探测器而出现漏报现象，而不能实现有效消防保护，且无法给出火灾的具体位置，导致消防人员无法控制灭火系统进行有效灭火。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种火警预警用火焰探测装置，可适用于某些高大空间的特殊应用场所的消防保护，对火灾快速识别和响应，不会出现漏报现象，且可探测火灾的具体位置，方便消防人员控制灭火系统有效灭火。
5.为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：
6.提供了一种火警预警用火焰探测装置，包括设置在火焰探测装置壳体内的核心信号处理模块、输入输出接口电路和电源模块；所述输入输出接口电路与核心信号处理模块连接，所述电源模块的输出端与输入输出接口电路连接；所述核心信号处理模块包括传感器信号处理电路、音频编解码电路、视频信号处理电路和图像处理电路；其输入端分别电连接有自然光监控模块和红外光探测模块；所述自然光监控模块和红外光探测模块分别设置在所述火焰探测装置壳体的前端，可分别探测环境中的自然光信号和红外光信号。
7.优选的，所述自然光监控模块包括自然光图像传感器，所述红外光探测模块包括红外光图像传感器。
8.优选的，所述核心信号处理模块为嵌入式微处理器，其用于对自然光监控模块和红外光探测模块获取的自然光图像和红外光图像进行图像预处理、火焰图像分割、火焰图像特征提取、火焰跟踪和火焰识别。
9.优选的，所述传感器信号处理电路包括阻抗匹配电路和滤波放大电路；所述阻抗匹配电路用于将两个传感器输出的模拟信号与视频信号处理电路进行阻抗匹配；所述滤波
放大电路用于将自然光监控模块和红外光探测模块输出的信号进行模拟滤波处理，并放大输入到核心信号处理模块。
10.优选的，所述核心信号处理模块分别连接有ddr储存器、nand flash闪存、电路调试接口和双滤镜片切换器。
11.优选的，所述输入输出接口电路上分别电连接有tf card接口、usb3.0接口、视频bnc端口、音频输入/输出端口、rj45网络接口和rs485/232接口；
12.所述tf card接口用于插入tf卡，所述tf卡可用于所述火焰探测装置的视频信号和报警信号的本地存储；
13.所述usb3.0接口用于连接具有usb接口的存储设备；
14.所述rj45网络接口用于连接显示终端或网络视频录像机，所述火焰探测装置通过所述rj45网络接口将数字视频信号传输给显示终端或网络视频录像机；
15.所述rs485/232接口用于与外部设备进行连接，所述外设备包括火灾报警控制器、自动跟踪定位射流灭火装置和火警监控中心设备。
16.优选的，所述自然光监控模块和红外光探测模块的前端设置有双滤镜片，所述双滤镜片与双滤镜片切换器连接，用于控制滤镜的切换。
17.优选的，所述输入输出接口电路包括接口电路板，所述tf card接口、usb3.0接口、视频bnc端口、音频输入/输出端口、rj45网络接口和rs485/232接口均与所述接口电路板连接。
18.优选的，所述电源模块包括电源板，所述电源板可将输入的外部电源转换为所述火焰探测装置的工作电压。
19.本实用新型的技术效果和优点：
20.1、本实用新型提供的一种火警预警用火焰探测装置，在高大空间内，通过采用自然光监控模块、红外光探测模块获取空间内的自然光信号和红外光信号，并将自然光信号和红外光信号传输到核心信号处理模块进行图像的成像特征分析，可有效地排除灯光、阳光、反光、电焊和其他辐射等各种干扰，能够对火灾快速识别和响应，能够精确地给出火灾预警信号，不会出现漏报的情况，可有效避免火灾蔓延。
21.2、本实用新型提供的一种火警预警用火焰探测装置，可通过rs485/232接口分别与火灾报警控制器、自动跟踪定位射流灭火装置和火警监控中心设备连接，当发生火灾时，可给出火灾预警信号，并将火灾的火点位置信息，火灾概率信息传输到火警监控中心进行火灾复核，可准确无误地判断火灾报警和快速地启动应急处理，可对火点进行定位，并将火点坐标输送到自动消防炮灭火装置，与自动消防炮联动、实现精准灭火。
附图说明
22.图1是本实用新型的系统结构框图；
23.图2是本实用新型的结构示意图；
24.图3是本实用新型的前端结构示意图。
25.图中标号：1、火焰探测装置壳体；2、核心信号处理模块；3、i/o输入输出接口电路；4、电源模块；5、自然光监控模块；6、红外光探测模块；7、双滤镜片。
具体实施方式
26.以下结合附图给出的实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
27.参见图1～图2所示，包括设置在火焰探测装置壳体1内的核心信号处理模块2、输入输出接口电路3和电源模块4。所述输入输出接口电路3与核心信号处理模块2连接，所述电源模块4的输出端与输入输出接口电路3连接。所述核心信号处理模块2的输入端分别电连接有自然光监控模块5和红外光探测模块6。所述自然光监控模块5和红外光探测模块6分别设置在所述火焰探测装置壳体1的前端，可分别探测环境中的自然光信号和红外光信号。
28.具体实施时，参见图1所示，所述核心信号处理模块2分别连接有ddr储存器、nand flash闪存、电路调试接口和双滤镜片切换器。
29.具体实施时，所述自然光监控模块和红外光探测模块的前端设置有双滤镜片7，所述双滤镜片7与双滤镜片切换器连接，用于控制滤镜的切换。
30.具体实施时，所述核心信号处理模块2为嵌入式微处理器，是火焰探测装置的主要控制部分。本实施例中，所述嵌入式微处理器采用双核32位arm芯片。所述核心信号处理模块2还包括传感器信号处理电路、音频编解码电路、视频信号处理电路和图像处理电路。其用于对自然光监控模块5和红外光探测模块6获取的自然光图像和红外光图像进行图像预处理、火焰图像分割、火焰图像特征提取、火焰跟踪和火焰识别。
31.具体实施时，所述提取的火焰图像特征包括火焰面积、形状、颜色及纹理频率。
32.进一步的，传感器信号处理电路将光电转换后形成的模拟电信号，消噪后经过a/d转换后变为数字图像信号，再经过多个功能模块进行处理，包括扣暗电流(去掉底电流噪声)，线性化、去坏点、去噪、自动白平衡、自动对焦、自动曝光、角度旋转、锐化、缩放、颜色增强等。
33.进一步的，音频编解码电路将音频采样数据压缩成为音频码流，从而降低音频的数据量，便于数据传输和存储。
34.进一步的，视频信号处理电路和图像处理电路进行视频编码，支持h.264和h.265编码协议。可进行黑电平补偿、镜头矫正、坏像素矫正、颜色插值、白平衡矫正、色彩矫正、伽玛矫正、色彩空间转换、色彩与对比度加强等。
35.具体实施时，所述核心信号处理模块2可判断是否发生火灾信号，如果判断是发生火灾，则生成报警信号，并实时将报警信号及获取的现场视频图像推送至终端；或者与火灾报警控制器和自动跟踪定位射流灭火装置对接，实现火灾自动探测报警，并主动定位，将火点坐标输送给自动跟踪定位射流灭火装置，配合消防炮精准灭火；如果判断不是发生火灾，则不生成报警信号。
36.具体实施时，所述传感器信号处理电路包括阻抗匹配电路和滤波放大电路。所述阻抗匹配电路用于将两个传感器输出的模拟信号与视频信号处理电路进行阻抗匹配。所述滤波放大电路用于将自然光监控模块和红外光探测模块输出的信号进行模拟滤波处理，并放大输入到核心信号处理模块。
37.具体实施时，所述输入输出接口电路上分别电连接有tf card接口、usb 3.0接口、视频bnc端口、音频输入/输出端口、rj45网络接口和rs485/232接口。
38.进一步的，所述输入输出接口电路包括接口电路板，所述tf card接口、usb 3.0接口、视频bnc端口、音频输入/输出端口、rj45网络接口和rs485/232接口均与所述接口电路
板连接。
39.进一步的，所述tf card接口用于插入tf卡，所述tf卡可用于所述火焰探测装置的视频信号和报警信号的本地存储。
40.进一步的，所述usb 3.0接口用于连接具有usb接口的存储设备。
41.具体实施时，所述存储设备包括u盘、移动硬盘等，可方便对所述火焰探测装置的视频信号和报警信号的本地存储。
42.进一步的，所述rj45网络接口用于连接显示终端或网络视频录像机，所述火焰探测装置通过所述rj45网络接口将数字视频信号传输给显示终端或网络视频录像机。
43.具体实施时，显示终端或网络视频录像机通过rj45网络接口与所述火焰探测装置连接，所述火焰探测装置可将数字视频信号传输给显示终端或网络视频录像机，方便显示终端显示现场视频图像，以及网络视频录像机对现场视频图像的存储，方便对现场场景的回放和分析。
44.进一步的，所述rs485/232接口用于与外部设备进行连接，所述外设备包括火灾报警控制器、自动跟踪定位射流灭火装置和火警监控中心设备。
45.具体实施时，所述火焰探测装置通过rs485/232接口与火灾报警控制器连接，当火焰探测装置判断是发生火灾时，则生成报警信号，并将报警信号输送给火灾报警控制器，实现火灾自动探测报警。
46.具体实施时，火焰探测装置通过rs485/232接口与自动跟踪定位射流灭火装置连接，当火焰探测装置判断是发生火灾时，可配合自动消防炮灭火装置定位火点、与自动消防炮联动、实现精准灭火。
47.具体实施时，火焰探测装置通过rs485/232接口与火警监控中心设备连接，当发生火警时，火焰探测装置可自动将火警信息传输给火警监控中心，或者当火警监控中心发来查询命令时，根据查询命令将对应的信息传送给火警监控中心。
48.具体实施时，所述自然光监控模块5包括自然光图像传感器，所述红外光探测模块6包括红外光图像传感器。
49.具体实施时，所述自然光图像传感器和红外光图像传感器均为200万像素高清双镜头，所述红外光图像传感器的波长为850纳米。
50.具体实施时，所述电源模块包括电源板，所述电源板可将输入的外部电源转换为所述火焰探测装置的工作电压。
51.具体实施时，所述电源板可将输入的外部电源转换为5v、3.3v、1.8v等电压。
52.为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下就本实用新型在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。
53.本实用新型工作原理：
54.本实用新型提供的一种火警预警用火焰探测装置，当在高大空间内发生火灾时，自然光监控模块5和红外光探测模块6根据物质燃烧产生的烟雾、火焰、温度、辐射呈现不同的光谱特性，利用多光谱sensor采集紫外、近红外、近红外+、远红外、彩色/黑白多光谱图像，并将采集的自然光谱信号和红外光谱信号传输到核心信号处理模块2进行图像的成像特征分析，核心信号处理模块2针对疑似火灾的灰度、颜色、大小、频率、形状、纹理、边缘特征、变化趋势和重心等进行综合判断，可有效地排除灯光、阳光、反光、电焊和其他辐射等各
种干扰，从而给出火灾预警的信号。
55.将火灾报警控制器、自动跟踪定位射流灭火装置和火警监控中心设备与本技术的火焰探测装置连接，当发生火灾时，可给出火灾预警信号，并将火灾的火点位置信息，火灾概率信息传输到火警监控中心进行火灾复核，可准确无误地判断火灾报警和快速地启动应急处理，可对火点进行定位，并将火点坐标输送到自动消防炮灭火装置，与自动消防炮联动、实现精准灭火。
56.以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。