CN103680034A - 多波段视频探测器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种多波段视频探测器，包括：前面板、壳体和位于所述壳体内的主板，前面板包括摄像头、紫外探测器和红外探测器，主板上设置有探测电路，探测电路包括中央处理器以及分别和所述中央处理器连接的图像处理电路、红外热释电电路、PWM调压电路、紫外信号处理电路、数据通讯电路和光电隔离电路。本发明的任何一个探测器信号单独出现时，不会发出执行指令，当红外与紫外同时确认火源时再进行视频火焰探测，内部中央处理器进行视频信号识别和运算，确定后向执行机构发出指令，本发明集红外探测、紫外识别、视频火焰探测显示于一体，具有探测距离远，准确无误等特点。

Description

多波段视频探测器

技术领域

本发明涉及灭火领域，特别是指一种多波段视频探测器。 

背景技术

随着光电技术的飞速发展，各种光学传感技术在现代军用及民用领域逐渐发挥着不可代替的作用，己被广泛应用于制导、监控、前视红外系统及目标探测和追踪等领域。现有探测装置，多采用单波段或双波段火焰探测器，响应火焰发出的电磁辐射，能够对这类火灾实现早期探测，但对于非火焰的热敏感源，同样容易发生误报，导致系统可靠性降低。 

发明内容

本发明提出一种多波段视频探测器，解决了现有技术中单一探测器容易误报、错报的几率，也改善了双波段探测器在一个探测器失灵的情况下的误报和错报的几率的问题。 

本发明的技术方案是这样实现的： 

多波段视频探测器，包括：前面板、壳体和位于壳体内的主板，前面板包括摄像头、紫外探测器和红外探测器，主板上设置有探测电路，探测电路包括中央处理器以及分别和中央处理器连接的图像处理电路、红外热释电电路、PWM调压电路、紫外信号处理电路、数据通讯电路和光电隔离电路，中央处理器包括逻辑与门电路，红外热释电电路包括与红外探测器依次电连接的整形放大电路和比较输出电路，紫外信号处理电路包括与紫外探测器依次电连接的施密特触发电路和光电耦合电路，图像处理电路的输出端、比较输出电路的输出端和光电耦合电路的输出端分别和逻辑与门电路的输入端连接，逻辑与门电路的输出端和光电隔离电路连接。 

优选的，摄像头为红外夜视摄像头或高清摄像头。 

优选的，摄像头的个数为2个。 

优选的，壳体为防水遮阳壳体。 

优选的，PWM调压电路包括与中央处理器连接的PWM信号输出端、光耦合器、三级管Q1、三级管Q2和变压器U8，PWM信号输出端与光耦合器的K端连接，光耦合器的OUT端通过电阻R2连接至所述三极管Q1的B端，三极管Q1的C端与三极管Q2的B端连接，三极管Q2的C端和变压器U8的一端连接，变压器U8的另一端端连接至所述紫外探测器。 

优选的，整形放大电路包括所依次连接的第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器和第五运算放大器，红外探测器输出的探测信号与第一运算放大器的输入端连接，第五运算放大器的输出端与比较输出电路的输入端连接，比较输出电路的输出端与逻辑与门电路的输入端连接。 

优选的，第一运算放大器、所述第二运算放大器、所述第三运算放大器采用LM324芯片，第四运算放大器和第五运算放大器采用LM358芯片。 

优选的，施密特触发器电路包括依次电连接的第一施密特触发器和第二施密特触发器，紫外探测信号与第一施密特触发器的输入端连接，第一施密特触发器的输出端通过二极管D3与第二施密特触发器的输入端连接，第二施密特触发器的输出端与光电耦合电路的输入端连接，光电耦合电路的输出端与逻辑与门电路的输入端连接。 

优选的，第一施密特触发器和第二施密特触发器为CD4093芯片。 

优选的，数据通讯电路为CAN通讯电路，CAN通讯电路采用TD501DCAN芯片。 

本发明充分发挥了多波段探测的特点，当任何一个探测器信号单独出现的时候，多波段视频探测器都不会发出执行指令，本发明集红外探测、紫外识别、视频火焰探测显示于一体，而且具有探测距离远，准确无误等特点，平时可作为安防摄像头使用，一旦出现火源红外能立即做出反应，紫外随即进行判断，当红外与紫外同时确认火源时再进行视频火焰探测，内部中央处理器进行视频信号识别和运算，确定后向执行机构发出指令。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为本发明多波段视频探测器的前面板结构示意图； 

图2为图1所示的原理框图； 

图3为图2所示的整形放大电路和比较输出电路的电路原理图； 

图4为图2所示的PWM调压电路电路的电路原理图； 

图5为图2所示的施密特触发电路和光电耦合电路的电路原理图。 

图中： 

1、紫外探测器；2、状态指示；3、第一红外夜视摄像头；4、第二红外夜视摄像头；5、电源指示；6、第一红外探测器；7、第二红外探测器；8、内面板；9、水炮；10、摄像机；11、消控中心控制柜；12、图像处理电路；13、中央处理器；14、整形放大电路；15、比较输出电路；16、PWM调压电路；17、放大升压电路；18、施密特触发电路；19、光电耦合电路；20、光电隔离电路；21、执行驱动机构；22、数据通讯电路。 

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 

如图1所示，本发明的前面板包括由石英玻璃制成的内面板8和围绕内面板8的外面板，内面板8设置有位于中心的摄像头，优选的，摄像头包括第一红外夜视摄像头3和第二红外夜视摄像头4，第一红外夜视摄像头3和第二红外夜视摄像头4的上部为紫外探测器1，紫外探测器1为紫外管，用于检测紫外信号，紫外探测器1的管压降为186V至320V，启动电压为脉冲电压，所以紫外 探测器1在平时处于非工作状态，为了保护紫外探测器1不受高压长期冲击也无需加电。第一红外夜视摄像头3的底部为状态指示灯3，第二红外夜视摄像头4的底部为电源指示灯5，外面板上设置有第一红外探测器6和第二红外探测器7，优选的，本发明的壳体为防水遮阳壳体。 

如图2和图3所示，摄像机10用于采集火焰视频信号，通过视频分配即将第一红外夜视摄像头3和第二红外夜视摄像头4采集的火焰视频信号，通过图像处理电路12，输入至中央处理器13，优选的，中央处理器13采用NUC130芯片，探测电路包括中央处理器13以及分别和中央处理器13连接的图像处理电路12、红外热释电电路、PWM调压电路16、紫外信号处理电路、数据通讯电路和光电隔离电路20，中央处理器13包括逻辑与门电路，红外热释电电路包括与红外探测器依次电连接的整形放大电路14和比较输出电路15，紫外信号处理电路包括与紫外探测器1依次电连接的施密特触发电路18和光电耦合电路19，图像处理电路12的输出端、比较输出电路15的输出端和光电耦合电路19的输出端分别和逻辑与门电路的输入端连接，逻辑与门电路的输出端和光电隔离电路20连接。优选的，数据通讯电路22为CAN总线通讯电路，采用TD501DCAN芯片，数据通讯电路22的一端与中央处理器13连接，数据通讯电路22的另一端与消控中心控制柜11连接，从而可以实现远程控制的功能。 

第一红外夜视摄像头3和第二红外夜视摄像头4平时可作为消防或安防系统的高清摄像头使用，一旦出现火源，第一红外探测器6和第二红外探测器7会立即接收到信号，红外热释电电路包括依次电连接的整形放大电路14和比较输出电路15，比较输出电路15与中央处理器12连接，比较输出电路15采用TLP521-1芯片，整形放大电路15包括依次连接的第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器和第五运算放大器，优选的，第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器为LM324芯片，第四运算放大器和第五运算放大器采用LM358芯片，其中LM324为带有差动输入的四运算放大器，LM358为包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，红外探测器接收到的信号通过第一运算放大器的同相输入端输入，第一运算放大器的反向输入端依次通过电阻R24和电容C11与地连接，第一运算放大器的输出端与第二运算放大器的同相输入端连接，第二运算放大器的反相输入端和输出端分别通过电容C13与第三运算放大器的同相输入端连接，第三运算放大 器的反相输入端通过并联的电容C15和电阻R27与第三运算放大器的输出端连接，并通过电容C16与第四运算放大器的同相输入端连接，第四运算放大器的反相输入端通过并联的电阻R32和电容C18与第四运算放大器的输出端连接，并与第五运算放大器的反相输入端连接，第五运算放大器的同相输入端依次通过电阻R37、R38、R39与地连接，第五运算放大器的输出端通过电阻R40与比较输出电路的一端连接，比较输出电路15的另一端连接至中央处理器13的START端。红外探测器接收到的红外探测信号LIGHI经过整形放大电路14放大，在经过低通滤波整形后输出一个信号给中央处理器13，中央处理器13在接收到红外探测信号后进行判断，当确认红外探测信号为真时启动PWM调压电路16。 

如图4所示，PWM调压电路16包括与中央处理器13连接的PWM信号输出端、光耦合器U1、三级管Q1、三级管Q2和变压器U8，PWM信号输出端与光耦合器U1的K端连接，光耦合器U1的OUT端通过电阻R2连接至所述三极管Q1的B端，三极管Q1的C端与三极管Q2的B端连接，三极管Q2的C端和变压器U8连接，变压器U8通过依次连接的二极管D2、电阻R4、R5连接至所述紫外探测器的OUT_V1端。 

如图2和图5所示，当中央处理器启动PWM调压电路16后，紫外探测器1启动进行数据采集，当紫外探测器1采集到火源时，紫外探测器1将接收到的紫外探测信号UV_HOR_IN输入至紫外信号处理电路，紫外信号处理电路包括依次连接的施密特触发电路18和光电耦合电路19，优选的，施密特触发电路18包括CD4093芯片，CD4093芯片是4与非门施密特触发器，紫外探测信号与第一施密特触发器U2A的输入端连接，第一施密特触发器U2A的输出端通过二极管D3与第二施密特触发器U2D的输入端连接，第二施密特触发器U2D的输出端与光电耦合电路D7的输入端连接，光电耦合电路D7的输出端UV_HOR与中央处理器13的输入端连接，光电耦合电路D7采用TLP521-1芯片。 

紫外探测信号经施密特触发电路18触发，在经过光电耦合电路19传输给中央处理器13。中央处理器13接收到紫外探测器输入的信号后与红外探测器输入的信号进行逻辑“与”的运算，当确定红外、紫外信号都为真时在与摄像头采集到的视频信号进行火焰识别和确认，当视频火焰与红外、紫外信号同时都确认为真时通过光电隔离电路20发出一个指令给执行驱动机构21，执行驱动机 构21控制水炮9在接到探测器发出的指令后立即启动、定位，对火源进行喷水灭火。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.多波段视频探测器，其特征在于，包括：前面板、壳体和位于所述壳体内的主板，所述前面板包括摄像头、紫外探测器和红外探测器，所述主板上设置有探测电路，所述探测电路包括中央处理器以及分别和所述中央处理器连接的图像处理电路、红外热释电电路、PWM调压电路、紫外信号处理电路、数据通讯电路和光电隔离电路，所述中央处理器包括逻辑与门电路，所述红外热释电电路包括与红外探测器依次电连接的整形放大电路和比较输出电路，所述紫外信号处理电路包括与紫外探测器依次电连接的施密特触发电路和光电耦合电路，所述图像处理电路的输出端、所述比较输出电路的输出端和所述光电耦合电路的输出端分别和所述逻辑与门电路的输入端连接，所述逻辑与门电路的输出端和所述光电隔离电路连接。

2.根据权利要求1所述的多波段视频探测器，其特征在于，所述摄像头为红外夜视摄像头或高清摄像头。

3.根据权利要求2所述的多波段视频探测器，其特征在于，所述摄像头的个数为2个。

4.根据权利要求1所述的多波段视频探测器，其特征在于，所述壳体为防水遮阳壳体。

5.根据权利要求1所述的多波段视频探测器，其特征在于，所述PWM调压电路包括与所述中央处理器连接的PWM信号输出端、光耦合器、三级管Q1、三级管Q2和变压器U8，所述PWM信号输出端与所述光耦合器的K端连接，所述光耦合器的OUT端通过电阻R2连接至所述三极管Q1的B端，所述三极管Q1的C端与所述三极管Q2的B端连接，所述三极管Q2的C端和变压器U8的一端端连接，所述变压器U8的另一端端连接至所述紫外探测器。

6.根据权利要求1所述的多波段视频探测器，其特征在于，所述整形放大电路包括所依次连接的第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器和第五运算放大器，所述红外探测器输出的探测信号与所述第一运算放大器的输入端连接，所述第五运算放大器的输出端与所述比较输出电路的输入端连接，所述比较输出电路的输出端与所述逻辑与门电路的输入端连接。

7.根据权利要求6所述的多波段视频探测器，其特征在于，所述第一运算放大器、所述第二运算放大器、所述第三运算放大器采用LM324芯片，所述第四运算放大器和所述第五运算放大器采用LM358芯片。

8.根据权利要求1所述的多波段视频探测器，其特征在于，所述施密特触发器电路包括依次电连接的第一施密特触发器和第二施密特触发器，所述紫外探测信号与所述第一施密特触发器的输入端连接，所述第一施密特触发器的输出端通过二极管D3与所述第二施密特触发器的输入端连接，所述第二施密特触发器的输出端与所述光电耦合电路的输入端连接，所述光电耦合电路的输出端与所述逻辑与门电路的输入端连接。

9.根据权利要求8所述的多波段视频探测器，其特征在于，所述第一施密特触发器和第二施密特触发器为CD4093芯片。

10.根据权利要求1所述的多波段视频探测器，其特征在于，所述数据通讯电路为CAN通讯电路，所述CAN通讯电路采用TD501DCAN芯片。

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