CN105913606B - 一种利用红外线的火花检测方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用红外线的火花检测方法与系统，所述方法应用于预设红外热源数据库的火花检测系统中，所述方法包括：接收预设区域内由红外传感器测量的待检测辐射曲线；将所述待检测辐射曲线与当前修正辐射基线进行比对后，生成检测波长处的辐射增量；判断所述检测波长处的辐射增量是否均大于所述检测波长处的预设阈值；若是，则向报警机构和消防执行机构发送启动信号。本发明提供了一种利用红外线的火花检测方法与系统，在针对火花检测时，可以在保证火花探测精度的同时具有较快反应速度，避免出现漏报，抗干扰能力强，风险处理策略更为多样化，不仅适用于多领域的工业生产，还可适应复杂的工作环境，有效拓展了使用范围。
Description
技术领域
本发明涉及电子检测技术领域，尤其涉及一种利用红外线的火花检测方法与系统。
背景技术
随着石油化学工业的发展，易燃、易爆和有毒气体的种类和应用范围都有所增加，这些气体在生产、运输、使用过程中一旦发生泄漏，将会引发中毒、火灾甚至爆炸事故，严重危害人民的生命和财产安全。因此，针对石油、化工及高粉尘等行业的生产、存储和运输安全，如何有效防止燃爆等恶性事故发生，已经成为石油化工安全生产过程中的重中之重。
现有技术中通过利用火花探测器来检测火花的发生发展，防控由火花引起的燃烧和爆炸，并及时采取应急措施，从而保证企业的安全生产以及工作人员的生命安全。
火花探测器通过监测一定区域内的能量变化来判断是否有火星出现，目前国内外的火花探测技术还不够成熟，能量监测的灵敏度、响应速度、量化纪录和使用成本还没有达到一个比较理想的水平。现有技术通常采用紫外传感技术测量紫外能量变化，其主要原理通过探测火花发生初期的紫外放射能量来确定火花的有无，进而采取相应的措施，来保证工业生产的安全。但是利用紫外光谱技术检测火花的发生，虽然反应时间较快，但是对紫外辐射增量较小且发生时间较短，对红外传感器的灵敏度和检测精度要求较高，容易出现危险报警漏报，造成不可估量的损失。另外，紫外传感技术还极容易受到其他光线、热源及粉尘等因素的干扰，从而影响最终的检测精度。
因此，现有技术在针对火花检测时，无法在保证火花探测精度的同时具有较快反应速度。
发明内容
本发明提供了一种利用红外线的火花检测方法，在针对火花检测时，可以在保证火花探测精度的同时具有较快反应速度，避免出现漏报，抗干扰能力强，风险处理策略更为多样化，不仅适用于多领域的工业生产，还可适应复杂的工作环境，有效拓展了使用范围。
该方法应用于预设红外热源数据库的火花检测系统中，所述方法包括：
接收预设区域内由红外传感器测量的待检测辐射曲线；
将所述待检测辐射曲线与当前修正辐射基线进行比对后，生成检测波长处的辐射增量；
判断所述检测波长处的辐射增量是否均大于所述检测波长处的预设
阈值；
若是，则向报警机构和消防执行机构发送启动信号。
优选地，在接收预设区域内由红外传感器测量的待检测辐射曲线之前，还包括：
获取当前测量时刻所对应的当前阳光辐射曲线；
将所述待检测辐射曲线与所述红外热源数据库中的各红外数据进行匹配；
若匹配成功，调取匹配成功的对应红外数据通过预设的光谱校正公式对阳光光谱基线进行校正，以生成修正辐射基线；
若匹配不成功，则以所述阳光光谱基线为修正辐射基线；
其中，所述当前测量时刻为位于所述待检测辐射曲线采集时刻之前的最新测量时刻。
优选地，所述检测波长位于所述待检测辐射曲线的红外全波段的波长范围内，所述检测波长的数量至少为一个。
相应地，本发明还提供了一种利用红外线的火花检测系统，所述系统包括：
红外传感器，设置在需检测火焰的检测现场；
处理芯片，用于接收预设区域内由红外传感器测量的待检测辐射曲线，并将所述待检测辐射曲线与当前修正辐射基线进行比对以生成检测波长处的辐射增量；
控制器，用于判断所述检测波长处的辐射增量是否均大于所述检测波长处的预设阈值，以及在判断结果为是时向报警机构和消防执行机构发送启动信号；
输出单元，用于数据的接收和转发，所述输出单元的输入端与所述控制器连接，输出端与报警机构和消防执行机构分别连接；
报警机构和消防执行机构，接收输出单元从控制器转发接收的启动信号，并根据所述启动信号执行报警和/或消防动作；
其中，所述检测波长位于所述待检测辐射曲线的红外全波段的波长范围内，所述检测波长的数量至少为一个。
优选地，所述系统还包括：
阳光传感器，与所述处理芯片通信连接，用于获取当前测量时刻所对应的当前阳光辐射曲线，并将所述待检测辐射曲线与所述红外热源数据库中的各红外数据进行匹配；以及在匹配成功时，调取匹配成功的对应红外数据通过预设的光谱校正公式对阳光光谱基线进行校正，以生成修正辐射基线，在匹配不成功时，以所述阳光光谱基线为修正辐射基线；
其中，所述当前测量时刻为位于所述待检测辐射曲线采集时刻之前的最新测量时刻。
优选地，所述系统还包括：
记录单元，与所述处理芯片通信连接，实时获取所述辐射增量，并生成所述辐射增量基于时间的辐射曲线。
优选地，所述控制器包括：
转发模块，用于接收所述输出单元输出的检测波长处的辐射增量并转发至处理模块；
判断模块，用于判断所述检测波长处的辐射增量是否均大于所述检测波长处的预设阈值；
处理模块，用于在所述判断模块判断结果为是时向报警机构和消防执行机构发送启动信号。
优选地，所述输出单元包括接收模块与输出模块，所述输出单元通过接收模块与控制器通信连接，并将接收到的启动信号通过输出模块输出至所述报警机构和消防执行机构，所述输出模块通过信号接口与所述报警机构和消防执行机构连接。
优选地，所述信号接口为RS232接口、RS485接口、4-20mA接口与relay接口中的一种或几种。
优选地，所述检测波长的波长为2.7μm、4.3μm、3.9μm和4.7μm中的一种或几种。
由此可见，通过应用本发明的技术方案，在针对火花检测时，可以在保证火花探测精度的同时具有较快反应速度，避免出现漏报，抗干扰能力强，风险处理策略更为多样化，不仅适用于多领域的工业生产，还可适应复杂的工作环境，有效拓展了使用范围。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1为本申请提出的一种利用红外线的火花检测方法的流程示意图；
图2为本申请提出的一种利用红外线的火花检测系统的结构示意图；
图3为本申请提出的一种利用红外线的火花检测系统的结构示意图。
具体实施方式
有鉴于现有技术中的问题，本发明提供了一种利用红外线的火花检测方法，在针对火花检测时，可以在保证火花探测精度的同时具有较快反应速度，避免出现漏报，抗干扰能力强，风险处理策略更为多样化，不仅适用于多领域的工业生产，还可适应复杂的工作环境，有效拓展了使用范围。
为了进一步阐述本发明的技术思想，现结合具体的应用场景，对本发明的技术方案进行说明。
如图1所示，为本申请提出的一种利用红外线的火花检测方法，该方法应用于预设红外热源数据库的火花检测系统中，所述方法包括：
S101接收预设区域内由红外传感器测量的待检测辐射曲线；
本申请的实施方案中，在接收预设区域内由红外传感器测量的待检测辐射曲线之前，还包括：
a)获取当前测量时刻所对应的当前阳光辐射曲线；
b)将所述待检测辐射曲线与所述红外热源数据库中的各红外数据进
行匹配；
c)若匹配成功，调取匹配成功的对应红外数据通过预设的光谱校正公式对阳光光谱基线进行校正，以生成修正辐射基线；
d)若匹配不成功，则以所述阳光光谱基线为修正辐射基线；
其中，所述当前测量时刻为位于所述待检测辐射曲线采集时刻之前的最新测量时刻。其中，实际使用时外界环境经常变化，尤其以阳光变化最为显著，所以阳光辐射曲线需要以一定周期进行更新，为确保误差最低，当前测量时刻为位于所述待检测辐射曲线采集时刻之前的最新测量时刻。
需要说明的是，红外传感器测定火花发生初期的紫外放射能量，以判断是否有火花发生，能够在火花发生的初期检测出火花信号进行报警并处理，但是检测的精度往往较低，产生误报时有发生，影响了工业生产的效率。故本申请采用利用红外线的火花检测方法，在针对火花检测时，可以在保证火花探测精度的同时具有较快反应速度，避免出现漏报，抗干扰能力强。
具体的，本申请的预设光谱校正公式具体为：
a)将前一阳光辐射曲线与当前阳光辐射曲线通过如下公式进行合成：
A(z,t)＝2acos(kmz-ωmt)
令
则，在时间域上，相位变化所需的时间：
在空间域上，相位变化经过的距离：
b)两个频率接近，振幅、振动和传播方向均相同的光形成的合成光波的强度随位置和时间而变化的现象：
则，光强I为：
I＝A2＝4a2cos2(kmz-ωmt)＝2a2[1+cos2(kmz-ωmt)])；
光强变化的频率：
2ωm＝ω1-ω2；
c)当Δω小时，因此，
故群折射率：
则，正常色散：vg＜v；
反常色散：vg＞v；
真空和无色散介质：vg＝v。
以上校正公式只是本发明较为优选的实施方式，达到上述目的还可以使用其他的校正步骤和公式，以上均不限制本申请的保护范围。
S102将所述待检测辐射曲线与当前修正辐射基线进行比对后，生成检测波长处的辐射增量；
其中，所述检测波长位于所述待检测辐射曲线的红外全波段的波长范围内，所述检测波长的数量至少为一个；
S103判断所述检测波长处的辐射增量是否均大于所述检测波长处的预设阈值；
具体的，本申请的实施方案在使用时，预设阈值为可燃物质的风险阈值，而风险阈值可通过点燃能量数据库进行选择，如果数据库中缺少该可燃物质对应的点燃能量数据，也可通过相关测量装置测量出对应点燃能量数据后手动输入风险阈值。
S104若是，则向报警机构和消防执行机构发送启动信号。
相应地，本发明还提供了一种利用红外线的火花检测系统，所述系统包括：
红外传感器201，设置在需检测火焰的检测现场；
处理芯片202，用于接收预设区域内由红外传感器201测量的待检测辐射曲线，并将所述待检测辐射曲线与当前修正辐射基线进行比对以生成检测波长处的辐射增量；
控制器203，用于判断所述检测波长处的辐射增量是否均大于所述检测波长处的预设阈值，以及在判断结果为是时向报警机构和消防执行机构205发送启动信号；
输出单元204，用于数据的接收和转发，所述输出单元204的输入端与所述控制器203连接，输出端与报警机构和消防执行机构205分别连接；
报警机构和消防执行机构205，接收输出单元204从控制器203转发接收的启动信号，并根据所述启动信号执行报警和/或消防动作；
其中，所述检测波长位于所述待检测辐射曲线的红外全波段的波长范围内，所述检测波长的数量至少为一个。
需要说明的是，红外传感器测定火花发生初期的紫外放射能量，以判断是否有火花发生，能够在火花发生的初期检测出火花信号进行报警并处理，但是检测的精度往往较低，产生误报时有发生，影响了工业生产的效率。故本申请采用利用红外线的火花检测方法，在针对火花检测时，可以在保证火花探测精度的同时具有较快反应速度，避免出现漏报，抗干扰能力强。
选用高透光蓝宝石玻璃，保证了火花光线不被衰减，能够完整的到达红外传感器，红外传感器设计有完整的信号保障电路，抗辐射，抗震动，并有效的滤除杂波，将所接收到的光信号，转换为电流/数字信号。
在具体的应用场景中，所述系统还包括：
阳光传感器，与所述处理芯片202通信连接，用于获取当前测量时刻所对应的当前阳光辐射曲线，并将所述待检测辐射曲线与所述红外热源数据库中的各红外数据进行匹配；以及在匹配成功时，调取匹配成功的对应红外数据通过预设的光谱校正公式对阳光光谱基线进行校正，以生成修正辐射基线，在匹配不成功时，以所述阳光光谱基线为修正辐射基线；
其中，所述当前测量时刻为位于所述待检测辐射曲线采集时刻之前的最新测量时刻。
在具体的应用场景中，所述系统还包括：
记录单元，与所述处理芯片通信连接，实时获取所述辐射增量，并生成所述辐射增量基于时间的辐射曲线。
优选地，所述控制器203包括：
转发模块，用于接收所述输出单元输出的检测波长处的辐射增量并转发至处理模块；
判断模块，用于判断所述检测波长处的辐射增量是否均大于所述检测波长处的预设阈值；
处理模块，用于在所述判断模块判断结果为是时向报警机构和消防执行机构205发送启动信号。
具体的，本申请的实施方案在使用时，预设阈值为可燃物质的风险阈值，而风险阈值可通过点燃能量数据库进行选择，如果数据库中缺少该可燃物质对应的点燃能量数据，也可通过相关测量装置测量出对应点燃能量数据后手动输入风险阈值。
在具体的应用场景中，所述输出单元204包括接收模块与输出模块，所述输出单元204通过接收模块与控制器203通信连接，并将接收到的启动信号通过输出模块输出至所述报警机构和消防执行机构205，所述输出模块通过信号接口与所述报警机构和消防执行机构205连接。
需要说明的是：输出单元分为二支信号支路：1，完整数字信号连接控制器，包含火花能量值、报警启动/关闭信号、故障信号等；2，火花探测器单独提供 RS232、RS485、4-20mA与relay接口中的一种或几种，可以直接或间接控制报警或喷淋等设备。
在具体的应用场景中，所述信号接口为RS232接口、RS485接口、4-20mA 接口与relay接口中的一种或几种。
在具体的应用场景中，所述检测波长的波长为2.7μm、4.3μm、3.9μm 和4.7μm中的一种或几种。
其中，检测波长的个数越少，检测的速度越快，但检测的精度往往较低，故根据实际检测情况选择合适的检测波长个数以及波长大小，具体的可分为两种情况：
1)危险区域，高灵敏度2.7微米波长的红外、4.3微米波长的红外、3.9微米波长的红外和4.7微米波长的红外传波长部分，如果有增幅，立即输送报警数据包。
2)一般区域，红外全波段比较，即在整个红外基线范围内均有增幅，且达到预设值，方启动报警数据包输出；
本申请火花检测系统在使用时，首先由阳光传感器火花探测器中独立的cpu 实时绘制当前测量时刻所对应的当前阳光辐射曲线，通过所述处理芯片并将所述待检测辐射曲线与所述红外热源数据库中的各红外数据进行匹配；以及在匹配成功时，调取匹配成功的对应红外数据通过预设的光谱校正公式对阳光光谱基线进行校正，以生成修正辐射基线，在匹配不成功时，以所述阳光光谱基线为修正辐射基线；
再由处理芯片接收预设区域内由红外传感器测量的待检测辐射曲线，并将所述待检测辐射曲线与当前修正辐射基线进行比对以生成检测波长处的辐射增量；通过控制器判断所述检测波长处的辐射增量是否均大于所述检测波长处的预设阈值，以及在判断结果为是时通过输出单元向报警机构和消防执行机构发送启动信号。
由此可见，通过应用本发明的技术方案，在针对火花检测时，可以在保证火花探测精度的同时具有较快反应速度，避免出现漏报，抗干扰能力强，风险处理策略更为多样化，不仅适用于多领域的工业生产，还可适应复杂的工作环境，有效拓展了使用范围。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施场景所述的方法。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种利用红外线的火花检测方法，其特征在于，所述方法应用于预设红外热源数据库的火花检测系统中，所述方法包括：
接收预设区域内由红外传感器测量的待检测辐射曲线；
将所述待检测辐射曲线与当前修正辐射基线进行比对后，生成检测波长处的辐射增量；
判断所述检测波长处的辐射增量是否均大于所述检测波长处的预设阈值；
若是，则向报警机构和消防执行机构发送启动信号；
在接收预设区域内由红外传感器测量的待检测辐射曲线之前，还包括：
获取当前测量时刻所对应的当前阳光辐射曲线；
将所述待检测辐射曲线与所述红外热源数据库中的各红外数据进行匹配；
若匹配成功，调取匹配成功的对应红外数据通过预设的光谱校正公式对阳光光谱基线进行校正，以生成修正辐射基线；
若匹配不成功，则以所述阳光光谱基线为修正辐射基线；
其中，所述当前测量时刻为位于所述待检测辐射曲线采集时刻之前的最新测量时刻。
2.如权利要求1所述的利用红外线的火花检测方法，其特征在于，所述检测波长位于所述待检测辐射曲线的红外全波段的波长范围内，所述检测波长的数量至少为一个。
3.一种利用红外线的火花检测系统，其特征在于，所述系统为预设红外热源数据库的火花检测系统，包括：
红外传感器，设置在需检测火焰的检测现场；
处理芯片，用于接收预设区域内由红外传感器测量的待检测辐射曲线，并将所述待检测辐射曲线与当前修正辐射基线进行比对以生成检测波长处的辐射增量；
控制器，用于判断所述检测波长处的辐射增量是否均大于所述检测波长处的预设阈值，以及在判断结果为是时向报警机构和消防执行机构发送启动信号；
输出单元，用于数据的接收和转发，所述输出单元的输入端与所述控制器连接，输出端与报警机构和消防执行机构分别连接；
报警机构和消防执行机构，接收输出单元从控制器转发接收的启动信号，并根据所述启动信号执行报警和/或消防动作；
其中，所述检测波长位于所述待检测辐射曲线的红外全波段的波长范围内，所述检测波长的数量至少为一个；
阳光传感器，与所述处理芯片通信连接，用于获取当前测量时刻所对应的当前阳光辐射曲线，并将所述待检测辐射曲线与所述红外热源数据库中的各红外数据进行匹配；以及在匹配成功时，调取匹配成功的对应红外数据通过预设的光谱校正公式对阳光光谱基线进行校正，以生成修正辐射基线，在匹配不成功时，以所述阳光光谱基线为修正辐射基线；
其中，所述当前测量时刻为位于所述待检测辐射曲线采集时刻之前的最新测量时刻。
4.如权利要求3所述的利用红外线的火花检测系统，其特征在于，所述系统还包括：
记录单元，与所述处理芯片通信连接，实时获取所述辐射增量，并生成所述辐射增量基于时间的辐射曲线。
5.如权利要求3所述的利用红外线的火花检测系统，其特征在于，
所述控制器包括：
转发模块，用于接收所述输出单元输出的检测波长处的辐射增量并转发至处理模块；
判断模块，用于判断所述检测波长处的辐射增量是否均大于所述检测波长处的预设阈值；
处理模块，用于在所述判断模块判断结果为是时向报警机构和消防执行机构发送启动信号。
6.如权利要求3所述的利用红外线的火花检测系统，其特征在于，
所述输出单元包括接收模块与输出模块，所述输出单元通过接收模块与控制器通信连接，并将接收到的启动信号通过输出模块输出至所述报警机构和消防执行机构，所述输出模块通过信号接口与所述报警机构和消防执行机构连接。
7.如权利要求6所述的利用红外线的火花检测系统，其特征在于，所述信号接口为RS232接口、RS485接口、4-20mA接口与re l ay接口中的一种或几种。
8.如权利要求3所述的利用红外线的火花检测系统，其特征在于，所述检测波长的波长为2.7μm、4.3μm、3.9μm和4.7μm中的一种或几种。
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