本發(fā)明屬于火焰探測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種三波段紅外火焰探測(cè)器。

背景技術(shù)：

目前常規(guī)三波段紅外火焰探測(cè)器一般都是使用三個(gè)采集不同波段的紅外管分別對(duì)真實(shí)火焰、人工干擾源、背景輻射進(jìn)行探測(cè)，通過(guò)比較三個(gè)紅外管采集信號(hào)的幅值來(lái)判別火焰是否存在。三波段紅外火焰探測(cè)器的三個(gè)紅外管都采集到了環(huán)境中的人工干擾源、背景輻射、真實(shí)火焰等輻射的紅外線。在混雜各種干擾源的環(huán)境中，當(dāng)環(huán)境中不存在真實(shí)火焰，常規(guī)的三波段紅外火焰探測(cè)器的紅外管采集干擾源輻射的紅外線也可能滿足軟件設(shè)定的報(bào)警閾值，引起誤報(bào)。當(dāng)環(huán)境中存在真實(shí)火焰時(shí)，人工干擾源和背景輻射干擾很強(qiáng)時(shí)，探測(cè)器可能漏報(bào)。常規(guī)三波段紅外火焰探測(cè)器不能適應(yīng)復(fù)雜的工作環(huán)境。其次，目前常規(guī)的三波段紅外火焰探測(cè)器工程實(shí)用性差，很難做到組網(wǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的壁壘，提供一種具備自動(dòng)校準(zhǔn)功能的三波段紅外火焰探測(cè)器，以解決在混雜各種干擾源的環(huán)境中現(xiàn)有技術(shù)不能有效區(qū)分干擾信號(hào)、適應(yīng)能力弱的技術(shù)問(wèn)題，能夠準(zhǔn)確探測(cè)火焰，避免誤報(bào)和漏報(bào)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種具備自動(dòng)校準(zhǔn)功能的三波段紅外火焰探測(cè)器，包括

電源單元，用于供電；

紅外探測(cè)單元，設(shè)有三個(gè)紅外管，用于分別將從工作環(huán)境中探測(cè)到的火焰、人工干擾源和背景輻射的紅外光線轉(zhuǎn)換為三路紅外數(shù)字信號(hào)，并將三路紅外數(shù)字信號(hào)發(fā)送到下一級(jí)；

與三個(gè)紅外管分別配對(duì)的三個(gè)紅外校準(zhǔn)燈，用于紅外校準(zhǔn)和故障自檢，每個(gè)紅外校準(zhǔn)燈的光線直接入射到與各自配對(duì)的紅外管；

PIC微處理器，用于控制紅外校準(zhǔn)燈的點(diǎn)亮或熄滅，并對(duì)三路紅外數(shù)字信號(hào)進(jìn)行綜合分析，通過(guò)火焰識(shí)別算法實(shí)現(xiàn)火焰信號(hào)的檢測(cè)，判斷是否有火焰存在。

火焰識(shí)別算法：通過(guò)直接比較三路紅外數(shù)字信號(hào)的強(qiáng)度閥值關(guān)系、比較真實(shí)火焰信號(hào)、火焰信號(hào)頻率判別以及連續(xù)性判別進(jìn)行綜合判斷，以確認(rèn)火焰信號(hào)。直接比較三路紅外數(shù)字信號(hào)的強(qiáng)度閥值關(guān)系：主報(bào)警紅外管信號(hào)強(qiáng)于其他兩路信號(hào)；比較真實(shí)火焰信號(hào)：從信號(hào)中分離出真實(shí)火焰信號(hào)和干擾信號(hào)，主報(bào)警紅外管信號(hào)的真實(shí)火焰信號(hào)大于其他兩路的真實(shí)火焰信號(hào)；火焰信號(hào)頻率判別：火焰頻率在3～30HZ；連續(xù)性判別：火焰信號(hào)是連續(xù)的，計(jì)算連續(xù)周期內(nèi)各必要條件發(fā)生的次數(shù)來(lái)進(jìn)行火焰識(shí)別。

進(jìn)一步的，每個(gè)紅外校準(zhǔn)燈外均設(shè)有帶有開(kāi)口的燈罩，燈罩內(nèi)設(shè)有將紅外校準(zhǔn)燈的光線集中反射出燈罩的反光片，反光片反射的光線能直接入射到紅外管探測(cè)窗口，紅外校準(zhǔn)燈能充分為探測(cè)器校準(zhǔn)。每個(gè)紅外校準(zhǔn)燈的光線限制于獨(dú)立的空間內(nèi)，紅外校準(zhǔn)燈彼此之間不會(huì)相互干擾。

進(jìn)一步的，還包括溫濕度檢測(cè)單元，用于檢測(cè)工作環(huán)境中的溫濕度，并將檢測(cè)到的溫濕度信號(hào)發(fā)送到PIC微處理器進(jìn)行處理；

加熱除濕單元，用于根據(jù)PIC微處理器處理的結(jié)果，在PIC微處理器的控制下進(jìn)行加熱除濕。

進(jìn)一步的，還包括時(shí)鐘單元，用于設(shè)置紅外校準(zhǔn)和故障自檢的基準(zhǔn)時(shí)鐘；

存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)紅外探測(cè)單元采集到的紅外信號(hào)。

進(jìn)一步的，撥碼開(kāi)關(guān)，用于設(shè)置編碼地址。

進(jìn)一步的，還包括485通信和CAN通信單元，用于聯(lián)網(wǎng)。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明開(kāi)通過(guò)紅外校準(zhǔn)燈的自動(dòng)校準(zhǔn)和故障自檢，使探測(cè)器能更好的適應(yīng)混雜復(fù)雜干擾源的工作環(huán)境，能有效區(qū)分干擾信號(hào)、適應(yīng)能力強(qiáng)，能夠準(zhǔn)確探測(cè)火焰，避免誤報(bào)和漏報(bào)。

探測(cè)器自檢功能和探測(cè)器硬件設(shè)定地址功能(即設(shè)置編碼地址)的開(kāi)發(fā)使探測(cè)器工程應(yīng)用上具有更好的實(shí)用性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明的校準(zhǔn)燈的原理圖；

圖3為本發(fā)明紅外校準(zhǔn)燈、紅外校準(zhǔn)聚光結(jié)構(gòu)件的安裝圖；

圖4為本發(fā)明的紅外校準(zhǔn)燈聚光結(jié)構(gòu)件工作的原理示意圖；

圖5為本發(fā)明的紅外校準(zhǔn)燈聚光結(jié)構(gòu)件圖；

圖6為本發(fā)明的紅外校準(zhǔn)燈聚光結(jié)構(gòu)反光面的位置圖。

具體實(shí)施方式

本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

下面結(jié)合圖1～圖6對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明用了三個(gè)紅外校準(zhǔn)燈1，為每一個(gè)紅外管都備了一個(gè)紅外校準(zhǔn)燈1。紅外校準(zhǔn)燈1由程序進(jìn)行控制，探測(cè)器可通過(guò)紅外校準(zhǔn)燈1進(jìn)行紅外校準(zhǔn)和故障自檢。紅外校準(zhǔn)燈1串聯(lián)一個(gè)限流電阻，圖2中紅外校準(zhǔn)燈電路中電阻的另一端(ZJ3)連接到微處理器引腳。

由于紅外校準(zhǔn)燈1的光線比較微弱，為了使紅外校準(zhǔn)燈在紅外校驗(yàn)和故障自檢起到很好的效果。設(shè)計(jì)了一個(gè)紅外校準(zhǔn)燈1的聚光結(jié)構(gòu)件，圖5所示，聚光結(jié)構(gòu)件能讓紅外校準(zhǔn)燈1的光線充分到達(dá)紅外管。聚光結(jié)構(gòu)件為每個(gè)紅外校準(zhǔn)燈分別設(shè)計(jì)了燈罩2，燈罩2為半封閉結(jié)構(gòu)，有一面未封閉，燈罩2內(nèi)部有反光片3。在探測(cè)器校準(zhǔn)時(shí)紅外校準(zhǔn)燈1的燈絲發(fā)出的光線向四周散射，紅外校準(zhǔn)燈發(fā)出的光線能直接入射到紅外管的探測(cè)窗口4只是很少的一部分。校準(zhǔn)燈發(fā)出的大部分光線入射到了反光片3，入射光線在經(jīng)過(guò)燈罩2下方的反光片3的反射后反射光線從燈罩的未封閉的一面入射到紅外管6的探測(cè)窗口4。紅外管的敏感元是一個(gè)平面，經(jīng)過(guò)反光片3反射的光線大部分將入射到紅外管的敏感元平面，反光片3為不透光材質(zhì)，反光片對(duì)反射光的反射效率很高，能直接入射到紅外管的探測(cè)窗口4的光線和經(jīng)過(guò)反光片3反射的光線疊加，紅外校準(zhǔn)燈1能充分為探測(cè)器校準(zhǔn)。同時(shí)，燈罩2將每個(gè)紅外校準(zhǔn)燈1的光線限制于獨(dú)立的空間內(nèi)，紅外校準(zhǔn)燈1彼此之間不會(huì)相互干擾，紅外校準(zhǔn)燈1聚光結(jié)構(gòu)件工作的原理如圖4所示(圖中的虛線為法線)。

探測(cè)器的三個(gè)相互獨(dú)立的紅外校準(zhǔn)燈1用于對(duì)不同環(huán)境下的探測(cè)器進(jìn)行校準(zhǔn)。探測(cè)器在沒(méi)有火焰存在的情況下，通過(guò)內(nèi)置的軟件點(diǎn)亮紅外校準(zhǔn)燈進(jìn)行校準(zhǔn)，紅外管采集紅外校準(zhǔn)燈點(diǎn)亮?xí)r的紅外信號(hào)幅值并保存，用于調(diào)整算法參數(shù)，使探測(cè)器適應(yīng)環(huán)境的變化。

探測(cè)器可通過(guò)紅外校準(zhǔn)燈對(duì)探測(cè)器自身故障進(jìn)行自檢。探測(cè)器通過(guò)時(shí)鐘單元設(shè)定基準(zhǔn)時(shí)鐘，再通過(guò)軟件程序設(shè)置每十分鐘通過(guò)紅外校準(zhǔn)燈進(jìn)行一次紅外自檢。當(dāng)遇到探測(cè)器工作長(zhǎng)時(shí)間探測(cè)器的紅外管的靈敏度降低，探測(cè)器的探測(cè)窗口有雜質(zhì)附著等情況時(shí)，探測(cè)器自身能報(bào)故障。

探測(cè)器還設(shè)有為其設(shè)置編碼地址的撥碼開(kāi)關(guān)(7位)，硬件地址為1-127。7位的撥碼開(kāi)關(guān)通過(guò)設(shè)置于與PIC微處理器上的7個(gè)I/O口與PIC微處理器相連，PIC微處理器通過(guò)采集高低電平值，確定當(dāng)前探測(cè)器的地址。設(shè)置后地址后多個(gè)探測(cè)器通過(guò)485通信和CAN通信模塊和滅火控制裝置進(jìn)行組網(wǎng)。在大型空間內(nèi)，多個(gè)探測(cè)器可以通過(guò)組網(wǎng)的方式覆蓋整個(gè)空間。

通過(guò)專用軟件對(duì)自身靈敏度進(jìn)行高、中、低3個(gè)靈敏度級(jí)別的設(shè)置，通過(guò)設(shè)定報(bào)警相應(yīng)時(shí)間來(lái)對(duì)靈敏度進(jìn)行高、中、低三個(gè)靈敏度級(jí)別進(jìn)行設(shè)定。

本發(fā)明采用三個(gè)紅外管分別對(duì)火焰、人工干擾源、背景輻射進(jìn)行探測(cè)。如圖1所示，本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)包括PIC微處理器單元和用于供電的電源單元，PIC微處理器單元通信連接有紅外探測(cè)單元、時(shí)鐘單元、存儲(chǔ)單元、溫濕度檢測(cè)單元、加熱除濕單元、電流輸出單元、繼電器輸出單元、485通信和CAN通信單元以及指示燈5(見(jiàn)圖3)；紅外探測(cè)單元包括三組，每一組均包括紅外管和與紅外管相連接的交直流信號(hào)檢測(cè)電路，紅外探測(cè)單元通過(guò)交直流信號(hào)檢測(cè)電路與PIC微處理器通信連接。軟件對(duì)火焰進(jìn)行判別時(shí)對(duì)火災(zāi)中多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的火焰的紅外信號(hào)參數(shù)進(jìn)行提取、綜合分析，并對(duì)紅外管進(jìn)行了溫度補(bǔ)償。為了消除火焰外的其他干擾信號(hào)的影響，人工熱源、背景輻射源等引起的干擾，通過(guò)對(duì)紅外信號(hào)閾值大小、頻率特征、連續(xù)性及信號(hào)間相互關(guān)系等的分析，建立火焰識(shí)別算法，確認(rèn)火焰信號(hào)。

火焰識(shí)別算法：通過(guò)直接比較三路紅外數(shù)字信號(hào)的強(qiáng)度閥值關(guān)系、比較真實(shí)火焰信號(hào)、火焰信號(hào)頻率判別以及連續(xù)性判別進(jìn)行綜合判斷，以確認(rèn)火焰信號(hào)。

直接比較三路紅外數(shù)字信號(hào)的強(qiáng)度閥值關(guān)系：主報(bào)警紅外管信號(hào)強(qiáng)于其他兩路信號(hào)；

比較真實(shí)火焰信號(hào)：從信號(hào)中分離出真實(shí)火焰信號(hào)和干擾信號(hào)，主報(bào)警紅外管信號(hào)的真實(shí)火焰信號(hào)大于其他兩路的真實(shí)火焰信號(hào)；

火焰信號(hào)頻率判別：火焰頻率在3～30HZ；

連續(xù)性判別：火焰信號(hào)是連續(xù)的，計(jì)算連續(xù)周期內(nèi)各必要條件發(fā)生的次數(shù)來(lái)進(jìn)行火焰識(shí)別。