一种火灾预警用烟雾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，尤其涉及一种火灾预警用烟雾探测装置。


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—尤其是博物馆、体育馆、会展中心、机场航站、工业厂房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、电力、石化、冶金等各种民用和工业领域)，由于一些场所存在光线条件差、空气中含有较大量水气和扬灰等环境，从而使传统的火灾探测器不能正常可靠地工作。


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灾预警用烟雾探测装置，其不受场所环境的影响，可在完全黑暗或者空气中含有较大量水气和扬灰的环境下正常工作。
5.为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：
6.一种火灾预警用烟雾探测装置，包括图像接收结构，以及与图像接收结构相对设置的至少一个光束发射结构；
7.所述图像接收结构内设有核心信号处理电路、输入输出接口电路和第一电源模块，前端分别设有第一图像传感器和第二头像传感器；所述输入输出接口电路、第一图像传感器和第二头像传感器分别与核心信号处理电路连接，所述第一电源模块的输出端与输入输出接口电路连接；
8.所述光束发射结构内设有单片机，以及分别与其连接的驱动电路、控制电路，光源调节电路和第二电源模块，前端设有分别通过驱动电路与单片机连接的红外led阵列和紫外led阵列；所述红外led阵列和紫外led阵列还分别与控制电路连接。
9.上述的一种火灾预警用烟雾探测装置，所述核心信号处理电路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。
10.上述的一种火灾预警用烟雾探测装置，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。
11.上述的一种火灾预警用烟雾探测装置，所述核心信号处理电路还分别连接有ddr储存器、nandflash闪存、电路调试接口和双滤镜片切换器。
12.上述的一种火灾预警用烟雾探测装置，所述输入输出接口电路包括接口电路板，其上还分别连接有tfcard接口、usb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。
13.上述的一种火灾预警用烟雾探测装置，所述第一图像传感器和第二头像传感器的前端设有双滤镜片，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。
14.上述的一种火灾预警用烟雾探测装置，所述第一电源模块和第二电源模块均包括电源板，所述电源板可将输入的外部电源转换为所述图像接收结构和光束发射结构的工作电压。
15.上述的一种火灾预警用烟雾探测装置，所述图像接收结构的上端设有接收结构进出线口，底部设有接收结构安装支架。
16.上述的一种火灾预警用烟雾探测装置，所述光束发射结构的上端设有发射结构进出线口，底部设有发射结构安装支架。
17.本实用新型的技术效果和优点：
18.本实用新型提供的一种火灾预警用烟雾探测装置，通过采用图像接收结构和光束发射结构的组合结构，图像接收结构接收光束发射结构发射的光束成像随烟雾变化特性参数，当光束发射结构和图像接收结构之间没有烟雾的时候，图像接收结构检测到的光束几乎没有衰减；而当光束发射结构和图像接收结构之间有烟雾的时候，红外波长和紫外波长都会发生明显衰减；利用灰尘和水蒸气对于红紫外光束的影响和烟雾对红紫外光束的影响有着明显差别，通过差异性进行识别分析，最终判断输出光束是否存在烟雾，其不受光线条件差、空气中含有较大量水气和扬灰等情况的影响，能够在此类环境中正常工作，进行烟雾探测。
附图说明
19.图1是本实用新型的图像接收结构的壳体结构示意图；
20.图2是本实用新型的图像接收结构的系统结构框图；
21.图3是本实用新型的光束发射结构的壳体结构示意图；
22.图4是本实用新型的光束发射结构的系统结构框图。
23.图中标号：1、图像接收结构；11、核心信号处理电路；111、ddr储存器；112、nandflash闪存；113、电路调试接口；114、双滤镜片切换器；12、输入输出接口电路；121、tfcard接口；122、usb接口；123、视频bnc端口；124、音频输入/输出端口；125、rj45网络接口；126、rs485/232接口；13、第一电源模块；14、第一图像传感器；15、第二头像传感器；2、光束发射结构；21、单片机；22、驱动电路；23、控制电路；24、光源调节电路；25、第二电源模块；26、紫外led阵列；27、红外led阵列；3、接收结构进出线口；4、接收结构安装支架；5、发射结构进出线口；6、发射结构安装支架。
具体实施方式
24.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。
25.参见图图1～图4所示，一种火灾预警用烟雾探测装置，包括图像接收结构1，以及与图像接收结构1相对设置的至少一个光束发射结构2，所述图像接收结构1接收光束发射结构2发射的光束信号来判断是否存在烟雾。
26.具体实施时，图像接收结构1接收光束发射结构2发射的光束成像随烟雾变化特性参数，当光束发射结构2和图像接收结构1之间没有烟雾的时候，图像接收结构1检测到的光束几乎没有衰减；而当光束发射结构2和图像接收结构1之间有烟雾的时候，红外波长和紫外波长都会发生明显衰减；利用灰尘和水蒸气对于红紫外光束的影响和烟雾对红紫外光束的影响有着明显差别，通过差异性进行识别分析，最终判断输出光束是否存在烟雾，其不受光线条件差、空气中含有较大量水气和扬灰等情况的影响，能够正常的在此类环境中正常工作，进行烟雾探测。
27.具体实施时，光束发射结构2最多可设置9个，一个图像接收结构1可对应9个光束发射结构2，9个光束发射结构2可根据场所环境特点安装与不同高度和不同距离，从而满足烟雾探测的需求。
28.具体实施时，光束发射结构2发射的光束为紫外和红外两个波长的光束光源，可根据被监测的环境选择合适的覆盖范围，通过系统调节光束发射结构2射出的光束光源波长，使光束光源可以在
±
2m的偏差范围内调节，调节方便。
29.本实施例中，参见图图1、图2所示，所述图像接收结构1的上端设有接收结构进出线口3，底部设有接收结构安装支架4。
30.所述图像接收结构1内设有核心信号处理电路11、输入输出接口电路12和第一电源模块13，前端分别设有第一图像传感器14和第二头像传感器15；所述输入输出接口电路12、第一图像传感器14和第二头像传感器15分别与核心信号处理电路11连接，所述第一电源模块13的输出端与输入输出接口电路12连接。
31.具体实施时，参见图2所示，所述核心信号处理电路11还分别连接有ddr储存器111、nandflash闪存112、电路调试接口113和双滤镜片切换器114。
32.具体实施时，参见图2所示，所述紫外光图像传感器14和红外光头像传感器15的前端设有双滤镜片，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。
33.具体实施时，所述核心信号处理电路11为嵌入式微处理器，是烟雾探测装置的主要控制部分，采用双核32位arm芯片。其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。
34.具体实施时，所述核心信号处理电路11用于对第一图像传感器14和第二头像传感器15获取的紫外光图像和红外光图像进行图像预处理、烟雾图像特征提取、烟雾跟踪和烟雾识别。
35.具体实施时，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。
36.具体实施时，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。
37.具体实施时，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。
38.所述核心信号处理电路11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。
39.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。
40.具体实施时，参见图2所示，所述输入输出接口电路12包括接口电路板，其上还分别连接有tfcard接口121、usb接口122、视频bnc端口123、音频输入/输出端口124、rj45网络接口125和rs485/232接口126。
41.具体实施时，所述tfcard接口121用于插入tf卡，所述tf卡可用于所述图像接收结构1的视频信号和报警信号的本地存储。
42.具体实施时，所述usb接口122接口用于连接具有usb接口的存储设备。所述存储设备包括u盘、移动硬盘等，可方便对所述图像接收结构1的视频信号和报警信号的本地存储。
43.具体实施时，所述rj45网络接口125用于连接显示终端或网络视频录像机，所述图像接收结构1通过所述rj45网络接口125将数字视频信号传输给显示终端或网络视频录像机。
44.进一步的显示终端或网络视频录像机通过rj45网络接口125与所述图像接收结构1连接，所述图像接收结构1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。
45.具体实施时，所述rs485/232接口126用于与外部设备进行连接，所述外部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。
46.进一步的，所述图像接收结构1通过rs485/232接口126与火灾报警控制器连接，当图像接收结构1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。
47.进一步的，图像接收结构1通过rs485/232接口126与自动跟踪定位射流灭火装置连接，当图像接收结构1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。
48.进一步的，图像接收结构1通过rs485/232接口126与火警监控中心设备连接，当发生火警时，图像接收结构1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。
49.具体实施时，参见图3、图4所示，所述光束发射结构2的上端设有发射结构进出线口5，底部设有发射结构安装支架6。所述光束发射结构2内设有单片机21，以及分别与其连接的驱动电路22、控制电路23，光源调节电路24和第二电源模块25，前端设有分别通过驱动
电路22与单片机21连接的红外led阵列27和紫外led阵列26；所述红外led阵列27和紫外led阵列26还分别与控制电路23连接。
50.本实施例中，所述驱动电路22根据光源调节电路24的设定，将输入的电源电压进行变换，输出电压合适电流恒定的直流，驱动红外led阵列27和紫外led阵列26发射红外和紫外光束，为光束发射结构2提供探测光束。
51.本实施例中，所述控制电路23用于检测红外led阵列和紫外led阵列输出的光束强度，进行信号变换，反馈至单片机21。单片机21将反馈信号与光源调节电路24的设定进行比较，根据比较后的误差信号，调节驱动电路22的功率输出，从而控制红外led阵列27和紫外led阵列26的输出达到设定的光束强度。
52.具体实施时，所述第一电源模块13和第二电源模块25均包括电源板，所述电源板可将输入的外部电源转换为所述图像接收结构1和光束发射结构2的工作电压。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。
53.具体实施时，由于烟雾由不同直径的小颗粒和大颗粒物质组成。光束发射结构2发射红外和紫外光束射向图像接收结构1，当光束发射结构2和图像接收结构1之间没有烟雾的时候，图像接收结构1检测到的光束没有衰减，而当光束发射结构2和图像接收结构1之间有烟雾的时候，红外波长和紫外波长都会发生衰减；最终确定烟雾。探测器不会因燃烧产物的传播而造成探测延迟。烟雾探测速度快，最快可达15s，而且探测器不受环境照度的影响，在完全黑暗的环境下也可以保证可靠探测。
54.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。

技术特征：
1.一种火灾预警用烟雾探测装置，其特征在于：包括图像接收结构(1)，以及与图像接收结构(1)相对设置的至少一个光束发射结构(2)；所述图像接收结构(1)内设有核心信号处理电路(11)、输入输出接口电路(12)和第一电源模块(13)，前端分别设有第一图像传感器(14)和第二头像传感器(15)；所述输入输出接口电路(12)、第一图像传感器(14)和第二头像传感器(15)分别与核心信号处理电路(11)连接，所述第一电源模块(13)的输出端与输入输出接口电路(12)连接；所述光束发射结构(2)内设有单片机(21)，以及分别与其连接的驱动电路(22)、控制电路(23)，光源调节电路(24)和第二电源模块(25)，前端设有分别通过驱动电路(22)与单片机(21)连接的红外led阵列(27)和紫外led阵列(26)；所述红外led阵列(27)和紫外led阵列(26)还分别与控制电路(23)连接。2.根据权利要求1所述的一种火灾预警用烟雾探测装置，其特征在于：所述核心信号处理电路(11)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。3.根据权利要求2所述的一种火灾预警用烟雾探测装置，其特征在于：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。4.根据权利要求2所述的一种火灾预警用烟雾探测装置，其特征在于：所述核心信号处理电路(11)还分别连接有ddr储存器(111)、nandflash闪存(112)、电路调试接口(113)和双滤镜片切换器(114)。5.根据权利要求2所述的一种火灾预警用烟雾探测装置，其特征在于：所述输入输出接口电路(12)包括接口电路板，其上还分别连接有tfcard接口(121)、usb接口(122)、视频bnc端口(123)、音频输入/输出端口(124)、rj45网络接口(125)和rs485/232接口(126)。6.根据权利要求4所述的一种火灾预警用烟雾探测装置，其特征在于：所述第一图像传感器(14)和第二头像传感器(15)的前端设有双滤镜片，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。7.根据权利要求1所述的一种火灾预警用烟雾探测装置，其特征在于：所述第一电源模块(13)和第二电源模块(25)均包括电源板，所述电源板可将输入的外部电源转换为所述图像接收结构(1)和光束发射结构(2)的工作电压。8.根据权利要求1所述的一种火灾预警用烟雾探测装置，其特征在于：所述图像接收结构(1)的上端设有接收结构进出线口(3)，底部设有接收结构安装支架(4)。9.根据权利要求1所述的一种火灾预警用烟雾探测装置，其特征在于：所述光束发射结构(2)的上端设有发射结构进出线口(5)，底部设有发射结构安装支架(6)。

技术总结
本实用新型涉及一种火灾预警用烟雾探测装置，包括图像接收结构，以及至少一个光束发射结构；图像接收结构内设有核心信号处理电路、输入输出接口电路和第一电源模块，前端设有第一图像传感器和第二头像传感器；输入输出接口电路、第一图像传感器和第二头像传感器与核心信号处理电路连接，第一电源模块的输出端与输入输出接口电路连接；光束发射结构内设有单片机，以及与其连接的驱动电路、控制电路，光源调节电路和第二电源模块，前端设有与单片机连接的红外LED阵列和紫外LED阵列；红外LED阵列和紫外LED阵列分别与控制电路连接。本实用新型不受场所环境的影响，可在完全黑暗或者空气中含有较大量水气和扬灰的环境下正常工作。气中含有较大量水气和扬灰的环境下正常工作。气中含有较大量水气和扬灰的环境下正常工作。


技术研发人员：耿俊杰 范建军 刘毅
受保护的技术使用者：陕西爱维森航空工程有限责任公司
技术研发日：2023.02.02
技术公布日：2023/5/14