CN111932817B

CN111932817B - 一种火灾探测预警系统及方法

Info

Publication number: CN111932817B
Application number: CN202010765480.6A
Authority: CN
Inventors: 杨海马; 张大伟; 黄元申
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2020-08-03
Filing date: 2020-08-03
Publication date: 2022-01-25
Anticipated expiration: 2040-08-03
Also published as: CN111932817A

Abstract

根据本发明的火灾探测预警系统及方法，火灾探测预警系统包括烟雾探测部和控制部。烟雾探测部包括线激光扫描器、弱光相机、组合镜头以及CMOS像面四分区，线激光扫描器设置在舱室的顶部，用于通过摆动线激光形成激光扫描扇面光幕，弱光相机设置在线激光扫描器旁，组合镜头设置在弱光相机上，用于将像面投放在CMOS像面四分区上，CMOS像面四分区与弱光相机相连，通过设置镀膜或滤光片，实现紫外波段、可见光波段、近红外波段、红外波段的成像，分别用于监测电气漏电的火花点、常规观测、温度梯度观测，控制部包括主机、通信单元、报警单元，通信单元接受来自烟雾探测部的检测数据后，传送给主机，主机基于对检测数据进行分析和判断，控制报警单元工作。

Description

一种火灾探测预警系统及方法

技术领域

本发明属于火灾防范领域，涉及一种火灾探测预警系统及方法，具体涉及到一种采用激光光幕扫描式弱光多通道火灾探测预警系统及方法。

背景技术

舰船火灾预警系统是舰船航行安全的核心保障系统之一。在舰船火灾预警系统研究与其他场所的火灾防范预警研究相比，研究船舶火灾防范预警的部门机构还非常有限，投入的研究力量不足。

传统的船舶火灾预警系统采用的多是类似于民用建筑物的单一类型火灾传感器，以应对某一火灾特征参数进行检测，通过单阈值比较判断是否发生火灾。由于船舶航行中，各种参数变化剧烈，非常容易造成现有的火灾预报警系统误报、漏报或报警信息内容不完整等故障，限制了这些传感器及系统的使用。并且，舰船消防的重点区域是机舱、货仓、弹仓、生活区和厨房。这些区域各有监测重点，火情原因也各不相同。需要火灾预警系统做到统筹兼顾。

因此，开发一种多功能、主动式、多任务的火灾预警系统，在船舶火灾预警中显得极为迫切。

发明内容

为了解决上述问题，在基于传统的火灾预警系统上，本发明提出一种采用激光光幕扫描式弱光多通道探测火灾预警系统及方法，以实现在舰船狭小空间的准确火灾预警及火情播报，并控制消防系统启动液体、干粉来定向扑灭火灾。

本发明提供了一种火灾探测预警系统，具有这样的特征，包括烟雾探测部，设置在舱室内；以及控制部，与烟雾探测部通信连接，其中，烟雾探测部包括线激光扫描器、弱光相机、组合镜头以及CMOS像面四分区，线激光扫描器设置在舱室的顶部，用于通过摆动线激光形成激光扫描扇面光幕，弱光相机设置在线激光扫描器旁，组合镜头设置在弱光相机上，用于将像面投放在CMOS像面四分区上，CMOS像面四分区与弱光相机相连，通过设置镀膜或滤光片，实现紫外波段、可见光波段、近红外波段、红外波段的成像，分别用于监测电气漏电的火花点、常规观测、温度梯度观测，控制部包括主机、通信单元以及报警单元，通信单元接受来自烟雾探测部的检测数据后，传送给主机，主机基于对检测数据进行分析和判断，控制报警单元工作。

在本发明提供的火灾探测预警系统中，还可以具有这样的特征：其中，组合镜头为鱼眼四镜头，将像面投放在CMOS的四个象限靶面上，通过弱光成像及四象限多通道火灾探测光路检测不同类型的火灾特征。

另外，在本发明提供的火灾探测预警系统中，还可以具有这样的特征：其中，控制部还包括数据可追溯式黑匣子，主机与数据可追溯式黑匣子通信连接，进行数据双向传递。

另外，在本发明提供的火灾探测预警系统中，还可以具有这样的特征：其中，控制部还包括消防执行机构，主机基于对检测数据进行分析和判断，控制消防执行机构工作。

另外，在本发明提供的火灾探测预警系统中，还可以具有这样的特征：其中，消防执行机构通过启动液体、干粉定向扑灭火灾。

本发明提供了一种火灾探测预警方法，具有这样的特征，包括以下步骤：

S1，线激光扫描器通过摆动线激光形成激光扫描扇面光幕；

S2，弱光相机和鱼眼四镜头的四个感光区将对舱室进行检测得到的检测数据传送到嵌入式主机；

S3，嵌入式主机接受检测数据后，通过分析及预测算法完成火灾识别特征判断，并将数据传至数据可追溯式黑匣子；

S5，若判断为火灾，嵌入式主机控制发出报警指令并控制消防执行机构启动灭火程序。

在本发明提供的火灾探测预警方法中，还可以具有这样的特征：其中，弱光相机用于捕捉在线激光形成的扫描扇面内的烟雾颗粒散射形成闪光爆点。

另外，在本发明提供的火灾探测预警方法中，还可以具有这样的特征：其中，紫外区监测电气漏电的火花点、可见光区进行常规观测、近红外和红外波段做温度梯度观测。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的火灾探测预警系统，因为具有线激光扫描器、弱光相机、组合镜头以及CMOS像面四分区，当舱室内有烟雾产生时，弱光相机捕捉在线激光形成的扫描扇面内的烟雾颗粒散射形成闪光爆点，利用探测成像技术，在CMOS像面四分区上实现紫外波段、可见光波段、近红外波段、红外波段的成像。这四个感光区域将检测不同类型的火灾特征，因此，本发明的火灾探测预警系统可实现多频谱通道的微弱火情的检测。

另外，本发明的火灾探测预警系统基于对检测数据进行分析和判断，能够控制报警单元工作。

附图说明

图1是本发明的实施例中火灾探测预警系统结构示意图；

图2是本发明的实施例中火灾探测预警系统流程框图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的火灾探测预警系统及方法作具体阐述。

一种新型舰船激光光幕扫描式多通道弱光探测火灾预警系统，用于对舰船舱室的火灾进行预警，包括光幕扫描式烟雾探测部和控制部。烟雾探测部为光幕扫描式烟雾探测部，设置在舱室内，控制部与烟雾探测部通信连接。

如图1所示，烟雾探测部包括线激光扫描器4、弱光相机2、组合镜头3以及CMOS像面四分区1。

线激光扫描器4设置在舱室的顶部，用于通过摆动线激光形成激光扫描扇面光幕10。

弱光相机2设置在线激光扫描器4旁，组合镜头3设置在弱光相机2上，用于将像面投放在CMOS像面四分区1上，实施例中，组合镜头3为鱼眼四镜头，将像面投放在CMOS的四个象限靶面ABCD上，通过科学级弱光成像及四象限多通道火灾探测光路检测不同类型的火灾特征。

CMOS像面四分区1与弱光相机2相连，CMOS像面四分区1与通过设置镀膜或滤光片，实现紫外波段、可见光波段、近红外波段、红外波段的成像，分别用于监测电气漏电的火花点、常规观测、温度梯度观测。

当舱室内有烟雾产生时，烟雾在线激光扫描器4发出的线激光形成的扫描扇面内被捕捉，根据丁达尔现象，烟雾颗粒会散射形成闪光爆点11。弱光相机2用于捕捉在线激光形成的扫描扇面内的烟雾颗粒散射形成闪光爆点11。利用弱光相机2探测成像技术，在镀膜或者增加滤光片的CMOS像面四分区1上实现紫外波段、可见光波段、近红外波段、红外波段的成像。这四个感光区域将检测不同类型的火灾特征，其中，紫外区监测电气漏电的火花点、可见光区进行常规观测、近红外和红外波段做温度梯度观测，因此，可实现多频谱通道的微弱火情的检测。

控制部包括数据可追溯式黑匣子6、嵌入式主机7、通信单元、报警装置8以及消防执行机构9。

弱光相机2、组合镜头3和线激光扫描装置4组成的烟雾探测部通过通信网线5与嵌入式主机7连接，嵌入式主机7与数据黑匣子6、报警装置8、消防执行机构9分别相连。

弱光相机和鱼眼四镜头的四个感光区将对舱室进行检测得到的检测数据传送到控制部。

通信单元接受来自烟雾探测部的检测数据后，传送给嵌入式主机7。其中，嵌入式主机7与数据可追溯式黑匣子6通信连接，进行数据双向传递，实现数据的可追溯。

消防执行机构9和报警装置8组成火灾报警联控及执行机构，其触发由嵌入式主机完成火灾识别特征的判断决定。

嵌入式主机7接受检测数据后，通过分析及预测算法完成火灾识别特征判断，并将数据传至数据可追溯式黑匣子6；嵌入式主机7通过对火灾数据分析及预测算法分析数据，基于对检测数据进行分析和判断，控制报警装置8和消防执行机构9的工作。

若分析科学级弱光成像及四象限多通道火灾探测光路的结果为火灾，嵌入式主机6控制开启报警装置8和消防执行机构9，以实现火灾报警联控及执行功能。嵌入式主机7控制报警装置8发出报警指令，并控制消防执行机构9启动灭火程序。

嵌入式主机7发出指令后，报警装置8进行报警，消防执行机构9采用液体或干粉定向扑灭火灾。

如图2所示，一种火灾探测预警方法，包括以下步骤：

烟雾产生，被线激光形成的扫描扇面捕捉，根据丁达尔现象，烟雾颗粒会散射形成闪光爆点，被弱光相机捕捉；

弱光相机和鱼眼四镜头的四个感光区进行检测。其中，紫外区监测电气漏电的火花点、可见光区进行常规观测、近红外和红外波段做温度梯度观测；

光幕扫描式烟雾探测系统将检测结果通过通信网线传至嵌入式主机；

嵌入式主机通过一种新型的火灾数据分析及预测算法完成火灾识别特征判断，并将数据传至数据可追溯式黑匣子；

若判断为火灾，执行报警指令的发出并控制消防执行机构启动液体、干粉等来定向扑灭火灾。

实施例的作用与效果

根据本实施例所涉及的火灾探测预警系统，因为具有线激光扫描器、弱光相机、组合镜头以及CMOS像面四分区，当舱室内有烟雾产生时，弱光相机捕捉在线激光形成的扫描扇面内的烟雾颗粒散射形成闪光爆点，利用探测成像技术，在CMOS像面四分区上实现紫外波段、可见光波段、近红外波段、红外波段的成像。这四个感光区域将检测不同类型的火灾特征，因此，本实施例的火灾探测预警系统可实现多频谱通道的微弱火情的检测。

另外，本实施例的火灾探测预警系统基于对检测数据进行分析和判断，能够控制报警单元工作。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims

1.一种火灾探测预警系统，用于对舱室的火灾进行预警，其特征在于，包括：

烟雾探测部，设置在所述舱室内；以及

控制部，与所述烟雾探测部通信连接，

其中，所述烟雾探测部包括线激光扫描器、弱光相机、组合镜头以及CMOS像面四分区，

所述线激光扫描器设置在所述舱室的顶部，用于通过摆动线激光形成激光扫描扇面光幕，

所述弱光相机设置在所述线激光扫描器旁，

所述组合镜头设置在所述弱光相机上，用于将像面投放在所述CMOS像面四分区上，

所述CMOS像面四分区与所述弱光相机相连，通过设置镀膜或滤光片，实现紫外波段、可见光波段、近红外波段、红外波段的成像，分别用于监测电气漏电的火花点、常规观测、温度梯度观测，

所述组合镜头为鱼眼四镜头，将像面投放在CMOS的四个象限靶面上，通过弱光成像及四象限多通道火灾探测光路检测不同类型的火灾特征，

所述控制部包括主机、通信单元、报警单元、数据可追溯式黑匣子以及消防执行机构，

所述通信单元接受来自所述烟雾探测部的检测数据后，传送给所述主机，

所述主机基于对所述检测数据进行分析和判断，控制所述报警单元工作，

所述数据可追溯式黑匣子与所述主机通信连接，进行数据双向传递，

所述主机基于对所述检测数据进行分析和判断，控制所述消防执行机构工作，

所述消防执行机构通过启动液体、干粉定向扑灭火灾。

2.一种火灾探测预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，线激光扫描器通过摆动线激光形成激光扫描扇面光幕；

S2，弱光相机和鱼眼四镜头的四个感光区对舱室进行紫外波段、可见光波段、近红外波段以及红外波段的检测，分别用于电气漏电的火花点监测、可见光区的常规观测、近红外和红外波段的温度梯度观测，并将得到的检测数据传送到嵌入式主机；

S3，嵌入式主机接受所述检测数据后，通过分析及预测算法进行火灾识别特征判断，得到不同类型的火灾类型数据并将该数据传至数据可追溯式黑匣子；

S4，若判断为火灾，嵌入式主机控制发出报警指令并控制消防执行机构启动灭火程序，所述消防执行机构通过启动液体、干粉定向扑灭火灾。

3.根据权利要求2所述的火灾探测预警方法，其特征在于：

其中，所述弱光相机用于捕捉在线激光形成的扫描扇面内的烟雾颗粒散射形成闪光爆点。