CN105963877B - 一种基于红外成像测温的惰性气体智能灭火系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于红外成像测温的惰性气体智能灭火系统，包括红外热像仪、红外传感器、烟雾传感器。所述红外热像仪、红外传感器、烟雾传感器通过传输网络连接监控中心服务器、监控中心数据库。所述监控中心服务器分别连接火灾报警装置、手机终端、PC机终端、消防联动控制中心、惰性气体灭火装置。本发明一种基于红外成像测温的惰性气体智能灭火系统，能够在设备、电缆温度升高的早期及时地发现火灾隐患，并发出手机远程报警，给管理人员提供更充足的时间进行远程灭火和智能自动灭火。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于红外成像测温的惰性气体智能灭火系统，具体的说是针对机房/实验室/仓库的智能远程灭火控制系统，属于红外成像监控和灭火技术领域。
背景技术
目前的远程智能灭火，通常用于精密仪器、设备价格比较昂贵的机房/实验室/仓库，通过传感器网络和视频图像进行远程监控。由于这些场所设备、物资密度大，涉事物资金额高，而且仪器设备采购和运输较复杂，更换仪器的周期长，往往发生火灾的时候是非专业人员在场，对火情处置的实时性要求高，否则带来的损失将是巨大的。由于传统的卤代烷（哈龙）等灭火剂对环境的破坏严重，目前全世界都在积极尝试新型灭火剂，包括二氧化碳、气溶胶，细沙、（超细）水雾或者水炮，引起了气体灭火技术的重大变革。同时，新型的计算机技术和自动控制技术也陆续用于这些灭火剂的自动控制中，以便取得比人为操作更及时、更准确、更安全的操作。
但是传统的灭火技术和方法也具有一定缺陷。首先，基于传统感温感烟的火灾传感器并不能在第一时间发现灾情，烟雾传感器或者温度传感器报警的时候，往往火势已经比较大了，灭火功效也大大降低，传统的烟雾传感器或者温度传感器还容易出现误报，难以满足机房灭火的实时性需要。其次，传统的灭火系统不太适合于机房灭火场合，由于机房的火灾往往是电缆温度过高造成的，而电缆在机房天花板层、机房层、地板下架空层无处不在，且电缆成本比设备成本低很多，传统的点测式灭火系统很难对所有电缆温度进行实时监测，如果使用大量的传感器和测温电缆，又导致布线复杂、机房改装工程量巨大；再次，气溶胶、水雾、水炮等灭火剂和灭火装置容易对精密机械、电子芯片、精密仪表等造成腐蚀和伤害，而且此类灭火系统操作复杂，智能化程度低，需要专门培训的人员操作，比如气溶胶不透明，能见度低，喷射时产生大量热量，直接影响人员逃生。
在国内，随着适用于相关领域的新型灭火技术和红外监控技术的发展和提高，为针对精密仪器的智能灭火系统的发明创造了条件，但是，目前市场上很少有成熟的基于红外测温的惰性气体智能灭火系统。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于红外成像测温的惰性气体智能灭火系统，能够在设备、电缆温度升高的早期及时地发现火灾隐患，并发出手机远程报警，给管理人员提供更充足的时间进行远程灭火和智能自动灭火。
本发明所采用的技术方案是：
一种基于红外成像测温的惰性气体智能灭火系统，包括红外热像仪、红外传感器、烟雾传感器。所述红外热像仪、红外传感器、烟雾传感器通过传输网络连接监控中心服务器、监控中心数据库。所述监控中心服务器分别连接火灾报警装置、手机终端、PC机终端、消防联动控制中心、惰性气体灭火装置。
所述红外热像仪为多个，分别安装于天花板吊顶层、机房设备层、地板架空层，具备三层全视场测温能力，能够获取传统火灾传感器和人员难以获取的电缆温度成像和全场温度成像，并能够探测到小于0.1℃的温差。
所述红外传感器用于针对机房以及其他放置精密仪器和贵重设备的位置、电缆接头等处重点监测，以获取准确的温度数据，减少误报警，优选地，具有自动巡检功能。
所述烟雾传感器用于通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范，作为低成本的火灾传感器，与所述的红外热像仪，红外传感器配合使用，能够提高报警的准确度，减少误报，优选地，具有自动巡检功能。
所述传输网络，将红外热像仪、红外传感器、烟雾传感器检测的数据上传至监控中心服务器和监控中心数据库，进一步地，连接手机终端、PC终端，和惰性气体灭火装置。
所述监控中心服务器，用于对收集到的红外热像仪、红外传感器、烟雾传感器数据进行预处理，经过计算后生成整个监控区的全视场图像，详细计算视场各处的温度后确定是否需要报警，并将数据保存至监控中心数据库，同时能够响应手机终端、PC机终端的火场信息查询请求；
监控中心数据库将监控中心服务器处理后的红外热像仪、红外传感器、烟雾传感器数据进行保存，并能够与正常数据进行比较，以发现可能的安全隐患，并推送有针对性的灭火策略。
所述火灾报警装置接收到监控中心服务器的报警信号后，能够发出声光报警，并触发手机终端和PC机终端报警、以及消防联动控制中心和惰性气体灭火装置。可选的，报警系统为CAN总线式连接方式，并具有抗强电磁干扰的能力。
所述手机终端用于远程接收监控中心服务器的报警信号，并进行远程灭火，在手机终端上显示全视场温度图像，火警发生时能够发出声光报警，并能够接受灭火策略推送，选择是否手动/自动启闭惰性气体灭火装置。
所述PC机终端用于显示全视场温度图像和火灾的具体位置，能够轮流查询和显示监控中心多个火场的温度视图，并对火势的大小和位置进行评估和判断，选择有针对性的灭火策略推荐，提供手动灭火及自动灭火模式设定，提高灭火的有效性。可选地，系统配带打印机功能，可记录每次报警时间、地址及系统内所有设备状态变化和值班人员发出的指令。
所述消防联动控制中心用于根据不同区域防火需要，建立联动设备网络，当确认火灾发生后，能够联动启动各种消防设备，以提高报警及扑灭火灾的作用。
所述惰性气体灭火装置，包括灭火剂、容器和喷射装置，所述灭火剂是由氮气、氩气和二氧化碳气体按一定的比例混合而成的气体，平时装在容器内，自动模式下喷射装置能够根据触发信号开启喷嘴喷射出惰性气体来灭火，并根据停止信号关闭喷嘴，手动模式下喷射装置能够由用户手动操作喷射。
一种基于红外成像测温的惰性气体智能灭火方法，使用各种不同类型的有线/无线火灾传感器相结合，组成火场传感器网络，通过嵌入式平台计算，及时传递给监控中心服务器，提高火灾报警的准确性和及时性，同时能够根据不同位置的传感器的信息，对火势的大小和位置进行评估和判断，增加自动灭火的有效性。
本发明一种基于红外成像测温的惰性气体智能灭火系统，有益效果如下：
首先，温度准确化。本发明将通过红外热像仪、红外传感器、烟雾传感器对整个火场环境的实时检测和服务器的计算分析，能够及时准确地获取天花板层、设备间、地板架空层三层火场温度信息，特别是难以注意的电缆温度信息和死角，达到精确灭火。
其次，操作智能化。本发明在PC终端和移动终端上都可以远程监控火场环境，能够根据火场的温度图像和灭火装置的布置选择最合适的单个或多个灭火装置进行协同灭火，具有远程和近程灭火功能，以及手动/自动操作模式，能够实现无人时的智能化自动灭火，并将复杂的灭火策略交由计算机优化，减少人为操作导致的低效和伤害。
再次，灭火剂环保。本发明所用惰性气体都是在大气层中自然存在的，对大气臭氧层没有损耗，也不会对地球的“温室效应”产生影响，而且混合气体无毒、无色、无味、无腐蚀性、不导电，既不支持燃烧，又不与大部分物质产生反应，是一种十分理想的环保型灭火剂。
附图说明
图1为本发明的系统结构图。
图2为本发明的自动灭火系统工作流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于红外成像测温的惰性气体智能灭火系统，包括如下模块：红外热像仪101、红外传感器102、烟雾传感器103、传输网络104、监控中心服务器105、监控中心数据库106、火灾报警装置107、手机终端108、PC机终端109、消防联动控制中心110、惰性气体灭火装置111。
所述的红外热像仪101，为非接触式测温，分别安装于天花板呆顶层、机房空间层、地板下布线层，用于完成三层全视场的热成像，能够对待测目标进行预检测，并将检测的红外图像通过传输网络104上传至监控中心服务器105，具有云台控制，温度阈值调整等功能。优选地，红外终端测温距离不小于100米，测温范围不小于-20℃~+200℃，能够根据服务器的指令设置红外视频的发送速率，并能够达到20帧/秒的视频传输能力。
所述的红外传感器102，为非接触式测温，用于针对机房以及其他放置精密仪器和贵重设备、电缆接头等重点位置进行单点测温，获取的温度数据用于校正和补充红外成像仪数据，减少误报警。优选地，根据每一个机房的物理空间的不同，在不同位置安装红外传感器，当某处发生火灾时，监控中心服务器105能够根据不同位置传感器反馈的信息，控制不同的灭火器实现协同灭火，最大限度的提高灭火效率，以最短的时间消除危险。
所述的烟雾传感器103，安装于天花板层和地板架空层，用于通过监测烟雾的浓度来检测火灾。优选地，使用等离子烟雾传感器，一旦有烟雾窜逃至电离室，破坏了内外电离室之间的平衡，能够通过无线发射器发出火警报警信号，传输至服务器，与所述的红外热像仪101，红外传感器102配合使用，能够提高报警的准确度，减少误报。
所述的传输网络104，使用有线/无线网络相结合，包括WIFI、蓝牙、ZigBee，用于连接红外热像仪101、红外传感器102、烟雾传感器103、监控中心服务器105、手机终端108、PC终端109，和惰性气体灭火装置111。
所述的监控中心服务器105，安装于监控中心，为高性能服务器，包括信息采集板和控制板，安装于机柜中。可选的，信息采集板采用ARM11的S3C6410芯片，主频667MHz满足系统对实时性的要求，使用6层核心板，性能稳定，RAM、FLASH容量可扩展。可选地，配7寸LCD触摸屏作为图形化显示显示和操作界面，操作系统采用linux 2.6.21，具备按键和触摸屏双重控制，采用嵌入式QT设计界面，同时控制外围设备，使用CAN总线接口与各个传感器进行通信。控制板负责整个监控系统的信号采集和调度，收集不同位置传感器的信息和外部控制信号，调用历史记录以及运行智能算法，并控制外部设备的输出，控制消防模块的启闭。
所述的监控中心数据库106，安装于监控中心，为能够存储大量视频图像数据的数据库，用于将监控中心服务器105处理后的红外热像仪101、红外传感器102、烟雾传感器103数据进行保存，并能够与正常数据进行比较，以发现可能的安全隐患，并推送有针对性的灭火策略。
所述的火灾报警装置107，内置GPS定位模块，GPRS短信模块和电话模块，能够在第一时间将火情的位置通知给手机终端108和PC机终端109前的管理人员，以及消防部门。
所述的手机终端108，能够远程接收监控中心服务器105的报警信号，在手机终端108上显示全视场温度图像，火警发生时能够发出声光报警，并能够接受灭火策略推送，选择是否手动/自动启闭惰性气体灭火装置111。
所述的PC机终端109，为普通的PC机，安装有远程监控客户端，能够与监控中心服务器105进行远程通信，实现单点对多点的控制模式，从而扩展和管理更大的火场和区域。经授权后，用户能够在客户端查看火场温度影像，当显示火灾报警时，能够远程遥控开启灭火功能，实现在远程控制或监测灭火的功能，同时也便于远程集中管理不同层次、不同位置的传感器。可选地，所述PC机终端109，包括火灾信息打印模块，安装于机柜中，系统配带打印机功能，可记录每次报警时间、地址及系统内所有设备状态变化，和值班人员发出的指令，安装在主机上的打印机通过串口和控制板相连接，通过按键设置所需要打印的相关信息。
所述消防联动控制中心110，包括主机、回路卡、控制盘、直流不间断电源、消防应急广播系统、消防电话系统、CRT系统。主机的外围硬件模块有按键模块、网卡模块、LCD显示模块、控制器输出模块、CAN总线接口、USB接口、串口打印模块、报警电路模块。火警发生时，消防应急广播系统能发出高于背景噪音15dB的警报，可手动消音，并通过控制模块将接通火灾应急广播系统，火灾应急广播系统内置于集中报警控制器内，在发生火灾时，能进行语音提示，提醒人员疏散以及灭火启动时间。
所述的惰性气体灭火装置111，为无管网系统，包括自动控制模块，安装于每一个灭火器的阀门上，具有自动开启惰性气体灭火器实施灭火的功能，同时根据火情的位置和大小，启动不同位置的灭火装置，起到定点定量高效灭火的作用，最大限度减少火灾和灭火时对机房或实验室里的精密设备的影响。优选地，所述的惰性气体灭火装置111，能够根据每个机房的空间特点，在不同位置安放灭火装置，最大限度的提高自动灭火器的效率，系统主机和自动控制模块之间的通信采用CAN总线协议，通过带屏蔽的传输总线进行通信，控制惰性气体灭火装置111喷嘴的开启和关闭。
如图2所示，本发明一种智能环境分析与设备自检流程图，其方法包括：每个机房或者实验室分配一台PC机终端109和多个移动终端108，每台PC机终端109和移动终端108可接多路火灾传感器和灭火装置111。每台主机之间又可以通过网络实现相互的控制，同时也可以通过远程的客户端实现控制，具有手动/自动两种工作模式。优选地，其方法还包括：系统采用智能算法，服务器能够通过对外部传感器采集的信息进行分析计算，同时根据所处机房的相关历史记录，判断环境中是否存在火灾隐患等危险信息，如果存在，就通过智能算法选择最合适的单个或多个灭火器进行协同灭火。优选地，PC机终端109利用智能算法结合设备的日常维护记录、历史使用情况、检修记录和实际使用情况等，判断设备是否老化或者存在故障，如果存在问题，同样通过网络上传给远程的客户端，通知相关人员及时检查维修设备，以防止火灾时灭火设备不能正常运行，造成损失。
Claims (2)
1.一种基于红外成像测温的惰性气体智能灭火系统，包括红外热像仪（101）、红外传感器（102）、烟雾传感器（103），
所述红外热像仪（101）、红外传感器（102）、烟雾传感器（103）通过传输网络（104）连接监控中心服务器（105）、监控中心数据库（106）；
所述监控中心服务器（105）分别连接火灾报警装置（107）、手机终端（108）、PC机终端（109）、消防联动控制中心（110）、惰性气体灭火装置（111）；
所述红外热像仪（101）为多个，分别安装于天花板吊顶层、机房设备层和地板架空层；
所述红外传感器（102）用于针对机房以放置精密仪器和贵重设备的位置、电缆接头处重点监测；
所述监控中心服务器（105），用于对收集到的红外热像仪（101）、红外传感器（102）和烟雾传感器（103）数据进行预处理，经过计算后生成整个监控区的全视场图像，详细计算视场各处的温度后确定是否需要报警，并将数据保存至监控中心数据库（106），同时响应手机终端（108）、PC机终端（109）的火场信息查询请求；
监控中心数据库（106）将监控中心服务器（105）处理后的红外热像仪（101）、红外传感器（102）和烟雾传感器（103）数据进行保存，并与正常数据进行比较，以发现安全隐患，并推送灭火策略；
所述火灾报警装置（107）接收到监控中心服务器（105）的报警信号后，发出声光报警，并触发手机终端（108）和PC机终端（109）报警、以及消防联动控制中心（110）和惰性气体灭火装置（111）；
所述手机终端（108）用于远程接收监控中心服务器（105）的报警信号，并进行远程灭火，在手机终端（108）上显示全视场温度图像，火警发生时发出声光报警，并接受灭火策略推送，选择是否手动/自动启闭惰性气体灭火装置（111）；
所述PC机终端（109）用于显示全视场温度图像和火灾的具体位置，轮流查询和显示监控中心多个火场的温度视图，并对火势的大小和位置进行评估和判断，选择灭火策略推荐，提供手动灭火及自动灭火模式设定，提高灭火的有效性；
所述消防联动控制中心（110）用于根据不同区域防火需要，建立联动设备网络，当确认火灾发生后，联动启动各种消防设备，以提高报警及扑灭火灾的作用；
所述惰性气体灭火装置（111），包括灭火剂，所述灭火剂是由氮气、氩气和二氧化碳气体按一定的比例混合而成的气体，自动模式下根据触发信号开启喷嘴喷射出惰性气体来灭火，并根据停止信号关闭喷嘴，手动模式下由用户手动操作喷射。
2.一种使用权利要求1所述基于红外成像测温的惰性气体智能灭火系统进行灭火的方法，其特征在于，使用各种不同类型的有线/无线火灾传感器相结合，组成火场传感器网络，通过嵌入式平台计算，及时传递给监控中心服务器（105），同时根据不同位置的传感器的信息，对火势的大小和位置进行评估和判断，增加自动灭火的有效性。
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