[发明专利]一种基于多波段多特征的红外火灾探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于多波段多特征的红外火灾探测方法。具体的说，提出了一种基于多波段多特征的红外火灾探测方法，能够对采集的火灾信号显示、记录、保存、在线报警和离线处理，并显示信号图形及生成历史数据。具有灵敏度高、保护面积大、抗干扰能力强、操作简单且功能全面等特点。

背景技术

火灾是可燃物和助燃物在一定条件下发生剧烈的化学反应，在初期和发展阶段伴随着产生燃烧气体、烟雾、温度、火焰和燃烧波等火灾参量，通过对这些火灾参量的测量、综合分析，可以判定被测区域有无火灾存在。火灾探测包含火灾信号检测和识别两方面，火灾信号的检测是前提和基础，而火灾信号的识别是核心，通过对火灾信号的特征提取、分析达到判断火灾的目的。

火灾探测技术广泛应用于民用、商用及工业领域，如宾馆、饭店、教学楼、发电厂、变压器间、地下隧道、大型仓库等。在上述应用场合，发生火灾时，大多会产生高温及高强度的红外辐射，因此本方法采用温度红外辐射复合探测。选取的温度探测器具有环境温度自动补偿功能，红外多波段探测器由火灾探测通道和背景监视通道组成，降低了日光等干扰源的干扰，提高了探测精度。据此，选取了火灾信号的三个典型特征，分别为：温度、温升速率和火焰辐射强度。通过对三个特征的综合分析判断，找出三者与火灾发生间的关系，最终到达识别火灾的目的。

本方法通过对火灾信号三个特征的综合分析处理，确定了较理想的火灾判断阈值，建立了判断火灾的条件并记录了满足火灾判断条件的次数，只有当次数满足一定的条件时，才触发报警信号，一定程度上减少了误报，提高了探测的精度。

发明内容

本发明的目的是对火灾信号进行多特征提取，通过对多特征的综合判断，提供一种实时准确的基于多波段多特征的红外火灾探测方法。

为了实现上述目的，本发明的构思是：

本发明前端采用红外多波段火焰探测器，由通道A和通道B联合组成。通道A的工作波段为4.3-4.8μm，通道B的工作波段为4.0μm。火焰辐射红外光谱范围内，辐射强度最大值位于波长4.1-4.7μm范围，同时在火灾探测过程中，火焰探测器受到背景辐射的干扰，干扰源主要来自太阳的天然辐射，在4.3μm上的阳光辐射绝大部分被空气中CO₂吸收。通道A工作在4.3-4.8μm波段，在此波段火焰辐射最强，同时受阳光等干扰影响小，因此通道A作为火焰探测的主要通道，用于探测碳氢化合物燃烧产生的火灾。而在4.0μm波长附近，火焰辐射信号较弱而干扰信号较强，采用通道B工作在4.0μm波段，作为监视通道。当发生火灾且外界干扰小时，通道A探测到的信号很强而通道B较弱，发出火灾报警信号；当无火灾且干扰信号较强时，通道B探测到的信号很强而通道A很弱，说明存在外部干扰辐射，此时不报警；当发生火灾且外界干扰大时，通道A探测到的信号很强且通道B也较强，通过对两通道火灾信号的综合分析判断是否发出火灾报警信号；火焰探测器采用多波段进行探测，既保证了探测的灵敏度，又能排除太阳光等干扰源的干扰，提高了探测精度。

    火灾发生时，伴随着产生燃烧气体、烟雾、温度、火焰和燃烧波等火灾参量，通过对这些火灾参量的测量、分析，可以判定被测区域有无火灾存在。选取了火灾信号的三个典型特征，分别为：温度、温升速率和火焰辐射强度。在特种火灾探测器国家标准条件，模拟火灾现场，对三个特征进行分析，最终确定了较理想的火灾判断阈值，建立了判断规则。本方法不同于简单阈值法之处在于：记录了满足火灾判断条件的次数，只有当次数满足一定的条件时，才触发报警信号，一定程度上减少了误报，提高了探测的精度。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

    一种基于多波段多特征的红外火灾探测方法，其特征在于：采用的火灾探测系统由火灾探测器依次连接信号处理电路、微处理器、计算机及报警显示器构成，火灾探测的操作步骤为：1）火灾探测器将检测到的温度和火焰光信号转变为电压信号；2）该电压信号通过信号处理电路进行放大滤波及A/D转换；3）A/D转换得到的数字信号在微处理器进行分析，实现对火灾信号多特征提取及分析识别，最终判断火灾是否发生；4）计算机从微处理器获得数据信号，实现对火灾信号及报警信号的显示、记录及保存功能。

上述探测方法中所述步骤1）选用的火灾探测器包括红外温度探测器和红外多波段火焰探测器，探测的火灾信号包括温度信号和火焰辐射信号。红外温度探测器基于非接触式红外测温技术进行测量，探测范围-20-300℃。为了减少环境温度变动对输出信号的影响，通过集成的环境温度校准传感器实现环境温度补偿功能，提高了探测精度。