CN108022400A - 基于光通信网络的火灾报警系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于光通信网络的火灾报警系统及其方法,在OLT端添加采集拉曼反射信号的器件,使OLT具有通信和测温的功能。由于光纤是铺设到户的,与OLT连接的光纤铺设到哪里,都可以知道。因此当一条光纤上发生温度报警时,加装拉曼散射信号采集器的OLT不仅能快速报警,还能准确报出发生报警的位置。如果此装置跟消防系统结合,就可以提前给消防部门发出火灾警报,并报告火灾位置,给消防救援提供很大的便利。同时,分布式光纤测温还可以在温度上升时提供预警功能,因此也可以提前预防火灾。
Description
技术领域
本发明涉及光纤通信技术,尤其涉及基于光纤通信技术的预警系统,具体是指一种基于光通信网络的火灾报警系统及其方法。
背景技术
光纤通信技术已经广泛应用于通信领域,是一种利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式,由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点,因此光纤通信中的光波主要是用激光。
光纤通信的原理是:在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号,然后调制到激光器发出的激光束上,使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化,并通过光纤发送出去;在接收端,检测器收到光信号后把它变换成电信号,经解调后恢复原信息。
OLT是在运营商机房中的设备,ONU为用户家中上网的光猫。在OLT和ONU上都有用来发射和接受激光的光模块。
光纤测温技术是利用光在光纤中传输的散射光信号强度与温度的相关性来实现对温度的精确测量,分布式光纤报警系统已在工业领域开始应用,其有无电磁干涉、长寿命耐腐蚀、传输损耗小等优点。但是因为其成本高,在普通的火灾报警系统中应用较少。
分布式光纤温度传感是将整条传输光纤作为传感器,光纤(光缆)上的每一点都兼具“传”和“感”的功能。在分布式光纤温度传感系统中,一束较强的脉冲激光信号在光纤(光缆)中传输时,光纤中的每一点都会对激光信号产生极其微弱的背向散射,根据散射光信的波长可将其分为瑞利(Rayleigh)散射、拉曼(Raman)散射和布里渊(Brillouin)散射,如图1所示。其中拉曼散射信号的强度与该点所处位置的温度相关性最大,通过检测每一点散射光信号的光强,获得该点的温度信息,进而得到整条光纤(光缆)上的温度分布。
由于光在光纤中传输速度为光速,当激光器发光时,开始计时t1,当发送端收到拉曼散射光时记为t2,则此时测得的温度点距离激光器的距离为s=v×(t2-t1)/2,(v为光速)。
发明内容
本发明的目的是提供一种克服了上述现有技术的缺点、可实现火灾报警的基于光通信网络的火灾报警系统及其方法。
为了实现上述目的,本发明的基于光通信网络的火灾报警系统及其方法具体如下:
该基于光通信网络的火灾报警系统,其主要特点是,该火灾报警系统设置于OLT装置中,包括激光出射单元、CPU处理单元、光谱分析单元和模数转换单元,其中,
所述的激光出射单元用于根据所述的CPU处理单元的控制,向光纤中出射激光;
所述的光谱分析单元用于获取激光入射到光纤各处时形成的散射光谱;
所述的模数转换单元用于将光谱分析单元获取的散射光谱进行模数转换,获取散射光谱对应的电信号;
所述的CPU处理单元用于对所述的激光出射单元的出射进行控制,并根据散射光谱对应的电信号判断是否需要进行火灾报警。
较佳地,所述的光谱分析单元为基于光谱分离技术的光谱分析单元,包括拉曼散射信号采集器,用于获取激光入射到光纤各处时的斯托克斯散射光谱和反斯托克斯散射光谱。
较佳地,所述的模数转换单元包括光电转换模块,用于将散射光谱转换为电信号。
较佳地,所述的CPU处理单元中包括转换模块、比较模块和报警模块,三者依次连接,且
转换模块用于实现该CPU处理单元获取的电信号与温度值之间的转换;
比较模块用于实现转换获取的温度值与预设的火灾报警阈值的比较;
报警模块用于根据比较模块输出的比较结果进行火灾报警控制。
更佳地,所述的报警模块进行的火灾报警控制包括在进行火灾报警时控制所述的OLT装置上报包含出现异常温度值的光纤的位置的报警信息。
较佳地,所述的火灾报警系统中还包括数据处理模块,用于对模数转换单元输出的电信号进行数字处理,且所述的数字处理包括放大处理模块和降噪处理模块。
使用上述基于光通信网络的火灾报警系统实现火灾报警功能的方法,其主要特点是,所述的方法包括以下步骤:
(1)通过激光出射单元器向光纤中发出激光脉冲;
(2)通过光谱分析单元获取激光入射到光纤各处时形成的散射光谱;
(3)通过模数转换单元将光谱分析单元获取的散射光谱转换为电信号;
(4)通过CPU处理单元对散射光谱对应的电信号进行分析,判断是否需要进行火灾报警。
较佳地,所述的步骤(2)为:
通过所述的拉曼散射信号采集器获取激光入射到光纤各处时的斯托克斯散射光谱和反斯托克斯散射光谱。
较佳地,所述的步骤(4)为:
CPU处理单元通过转换模块对获取的电信号转换为该电信号对应的温度值,从而获取光纤各处的温度值,并通过比较模块将获取的温度值与预设的火灾报警阈值进行比较,将比较结果输出至所述的报警模块,控制所述的报警模块进行相应的火灾报警控制。
更佳地,所述的报警模块进行的火灾报警控制包括在进行火灾报警时控制所述的OLT装置上报包含出现异常温度值的光纤的位置的报警信息。
较佳地,所述的火灾报警系统中还包括数据处理模块,用于对模数转换单元输出的电信号进行数字处理,且所述的数字处理包括放大处理模块和降噪处理模块,所述的步骤(3)之后、步骤(4)之前还包括以下步骤:
(4.0.0)通过放大处理模块对由散射光谱转换而成的电信号进行放大处理;
(4.0.1)通过降噪处理模块对放大后的电信号进行降噪处理。
采用本发明的基于光通信网络的火灾报警系统及其方法,在OLT端添加采集拉曼反射信号的器件,使OLT具有通信和测温的功能,并借助铺设到户的光纤,实现对各家各户的火灾预警及报警,给消防提供提前预警和精确定位火灾灾情位置的功能,当一条光纤上发生温度报警时,加装拉曼散射信号采集器的OLT不仅能快速报警,还能准确报出发生报警的位置,当此装置跟消防系统结合时,可提前给消防部门发出火灾警报,并报告火灾位置,给消防救援提供很大的便利,同时,分布式光纤测温还可以在温度上升时提供预警功能,因此也可以提前预防火灾。
附图说明
图1为光纤散射光谱图。
图2为本发明的基于光通信网络的火灾报警系统的部分结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容,下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
请参阅图2,该基于光通信网络的火灾报警系统,其中该火灾报警系统设置于OLT装置中,包括激光出射单元、CPU处理单元、光谱分析单元和模数转换单元,其中,
所述的激光出射单元用于根据所述的CPU处理单元的控制,向光纤中出射激光;
所述的光谱分析单元用于获取激光入射到光纤各处时形成的散射光谱;
所述的模数转换单元用于将光谱分析单元获取的散射光谱进行模数转换,获取散射光谱对应的电信号;
所述的CPU处理单元用于对所述的激光出射单元的出射进行控制,并根据散射光谱对应的电信号判断是否需要进行火灾报警。
在具体实施例中,激光出射单元受CPU处理单元控制,向OLT装置下联口连接到的光纤中出射激光。
在一种较佳的实施方式中,所述的光谱分析单元为基于光谱分离技术的光谱分析单元,包括拉曼散射信号采集器,用于获取激光入射到光纤各处时的斯托克斯散射光谱和反斯托克斯散射光谱。
在一种较佳的实施方式中,所述的模数转换单元包括光电转换模块,用于将散射光谱转换为电信号。
在具体实施例中,所述的模数转换单元从散射光谱获取散射光强,从而转换为电信号。
在一种较佳的实施方式中,所述的CPU处理单元中包括转换模块、比较模块和报警模块,三者依次连接,且
转换模块用于实现该CPU处理单元获取的电信号与温度值之间的转换,在具体实施例中,可在CPU处理单元中设置电信号-温度值对照表,实现电信号与温度值之间的转换;
比较模块用于实现转换获取的温度值与预设的火灾报警阈值的比较,在具体实施例中,所述的火灾报警阈值可由监控人员自行设置;
报警模块用于根据比较模块输出的比较结果进行火灾报警控制。
在一种更佳的实施方式中,所述的报警模块进行的火灾报警控制包括在进行火灾报警时控制所述的OLT装置上报包含出现异常温度值的光纤的位置的报警信息。
在具体实施例中,由于光纤是入户的,因此通过OLT装置下联口连接到的光纤其地址是确定的。因此能十分轻松的通过“出现异常温度值的光纤”直接获取光纤的位置。
在一种较佳的实施方式中,所述的火灾报警系统中还包括数据处理模块,用于对模数转换单元输出的电信号进行数字处理,且所述的数字处理包括放大处理模块和降噪处理模块。
使用上述基于光通信网络的火灾报警系统实现火灾报警功能的方法,其中所述的方法包括以下步骤:
(1)通过激光出射单元器向光纤中发出激光脉冲;
(2)通过光谱分析单元获取激光入射到光纤各处时形成的散射光谱;
(3)通过模数转换单元将光谱分析单元获取的散射光谱转换为电信号;
(4)通过CPU处理单元对散射光谱对应的电信号进行分析,判断是否需要进行火灾报警。
在一种较佳的实施方式中,所述的步骤(2)为:
通过所述的拉曼散射信号采集器获取激光入射到光纤各处时的斯托克斯散射光谱和反斯托克斯散射光谱。
在一种较佳的实施方式中,所述的步骤(4)为:
CPU处理单元通过转换模块对获取的电信号转换为该电信号对应的温度值,从而获取光纤各处的温度值,并通过比较模块将获取的温度值与预设的火灾报警阈值进行比较,将比较结果输出至所述的报警模块,控制所述的报警模块进行相应的火灾报警控制。
在一种更佳的实施方式中,所述的报警模块进行的火灾报警控制包括在进行火灾报警时控制所述的OLT装置上报包含出现异常温度值的光纤的位置的报警信息。
在一种具体实施方式中,可通过在OLT装置上通过报警模块直连报警装置,通知监控者当前该OLT装置上连接的光纤有某处出现了火灾预警。
在一种较佳的实施方式中,所述的火灾报警系统中还包括数据处理模块,用于对模数转换单元输出的电信号进行数字处理,且所述的数字处理包括放大处理模块和降噪处理模块,所述的步骤(3)之后、步骤(4)之前还包括以下步骤:
(4.0.0)通过放大处理模块对由散射光谱转换而成的电信号进行放大处理;
(4.0.1)通过降噪处理模块对放大后的电信号进行降噪处理。
在具体实施例中,通过事前标定好OLT中的光模块到待测点的最小距离L1和最大距离L2作为所述的光谱分析单元采集散射光谱、所述的模数转换单元进行模数转换、所述的CPU处理单元对散射光谱进行分析获取对应温度、实现报警控制的时间,该值由CPU处理模块获取后,控制所述的激光出射单元进行激光出射。当某次OLT中的CPU处理模块控制所述的激光出射单元进行激光出射时,记为时间t1,采集经过时间L1×2/v到L2×2/v时间段内的散射光强度,经过计算后得出这段时间内的温度。如果这段时间内有温度超过报警温度,或者一定时间内温度快速升高超过警戒值则发出警报,其中v为光速。
当激光出射单元设置于OLT的下联口,且激光出射单元由CPU处理单元控制,发出激光脉冲时,该下联口连接到的光纤的各个位置会形成散射,通过光谱分离技术获得光纤各点的斯托克斯光和反斯托克斯光散射光谱,所述的散射光谱经过光电转换单元转换成电信号,并交由数字处理单元中的放大模块进行放大、降噪模块进行降噪,获取经过数字处理的电信号,交由CPU处理单元处理后,即可获得光纤各处的温度值和位置信息。当某处温度超过设定的警戒温度时,所述的OLT可以出发报警,并报告与此下联口相连的光纤通向哪个地址,从而实现快速准确的报警。
采用本发明的基于光通信网络的火灾报警系统及其方法,在OLT端添加采集拉曼反射信号的器件,使OLT具有通信和测温的功能,并借助铺设到户的光纤,实现对各家各户的火灾预警及报警,给消防提供提前预警和精确定位火灾灾情位置的功能,当一条光纤上发生温度报警时,加装拉曼散射信号采集器的OLT不仅能快速报警,还能准确报出发生报警的位置,当此装置跟消防系统结合时,可提前给消防部门发出火灾警报,并报告火灾位置,给消防救援提供很大的便利,同时,分布式光纤测温还可以在温度上升时提供预警功能,因此也可以提前预防火灾。
在此说明书中,本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是,很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此,说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (11)
1.一种基于光通信网络的火灾报警系统,其特征在于,该火灾报警系统设置于OLT装置中,包括激光出射单元、CPU处理单元、光谱分析单元和模数转换单元,其中,
所述的激光出射单元用于根据所述的CPU处理单元的控制,向光纤中出射激光;
所述的光谱分析单元用于获取激光入射到光纤各处时形成的散射光谱;
所述的模数转换单元用于将光谱分析单元获取的散射光谱进行模数转换,获取散射光谱对应的电信号;
所述的CPU处理单元用于对所述的激光出射单元的出射进行控制,并根据散射光谱对应的电信号判断是否需要进行火灾报警。
2.根据权利要求1所述的基于光通信网络的火灾报警系统,其特征在于,所述的光谱分析单元为基于光谱分离技术的光谱分析单元,包括拉曼散射信号采集器,用于获取激光入射到光纤各处时的斯托克斯散射光谱和反斯托克斯散射光谱。
3.根据权利要求1所述的基于光通信网络的火灾报警系统,其特征在于,所述的模数转换单元包括光电转换模块,用于将散射光谱转换为电信号。
4.根据权利要求1所述的基于光通信网络的火灾报警系统,其特征在于,所述的CPU处理单元中包括转换模块、比较模块和报警模块,三者依次连接,且,
转换模块用于实现该CPU处理单元获取的电信号与温度值之间的转换;
比较模块用于实现转换获取的温度值与预设的火灾报警阈值的比较;
报警模块用于根据比较模块输出的比较结果进行火灾报警控制。
5.根据权利要求4所述的基于光通信网络的火灾报警系统,其特征在于,所述的报警模块进行的火灾报警控制包括在进行火灾报警时控制所述的OLT装置上报包含出现异常温度值的光纤的位置的报警信息。
6.根据权利要求1所述的基于光通信网络的火灾报警系统,其特征在于,所述的火灾报警系统中还包括数据处理模块,用于对模数转换单元输出的电信号进行数字处理,且所述的数字处理包括放大处理模块和降噪处理模块。
7.一种使用权利要求1至6中任一项所述的基于光通信网络的火灾报警系统实现火灾报警功能的方法,其特征在于,所述的方法包括以下步骤:
(1)通过激光出射单元器向光纤中发出激光脉冲;
(2)通过光谱分析单元获取激光入射到光纤各处时形成的散射光谱;
(3)通过模数转换单元将光谱分析单元获取的散射光谱转换为电信号;
(4)通过CPU处理单元对散射光谱对应的电信号进行分析,判断是否需要进行火灾报警。
8.根据权利要求7所述的使用基于光通信网络的火灾报警系统实现火灾报警功能的方法,其特征在于,所述的光谱分析单元为基于光谱分离技术的光谱分析单元,包括拉曼散射信号采集器,分别用于获取激光入射到光纤各处时的斯托克斯散射光谱和反斯托克斯散射光谱,所述的步骤(2)为:
通过所述的拉曼散射信号采集器获取激光入射到光纤各处时的斯托克斯散射光谱和反斯托克斯散射光谱。
9.根据权利要求7所述的使用基于光通信网络的火灾报警系统实现火灾报警功能的方法,其特征在于,所述的CPU处理单元中包括转换模块、比较模块和报警模块,三者依次连接,且转换模块用于实现该CPU处理单元获取的电信号与温度值之间的转换;比较模块用于实现转换获取的温度值与预设的火灾报警阈值的比较;报警模块用于根据比较模块输出的比较结果进行火灾报警控制,所述的步骤(4)为:
CPU处理单元通过转换模块对获取的电信号转换为该电信号对应的温度值,从而获取光纤各处的温度值,并通过比较模块将获取的温度值与预设的火灾报警阈值进行比较,将比较结果输出至所述的报警模块,控制所述的报警模块进行相应的火灾报警控制。
10.根据权利要求9所述的使用基于光通信网络的火灾报警系统实现火灾报警功能的方法,其特征在于,所述的报警模块进行的火灾报警控制包括在进行火灾报警时控制所述的OLT装置上报包含出现异常温度值的光纤的位置的报警信息。
11.根据权利要求7所述的使用基于光通信网络的火灾报警系统实现火灾报警功能的方法,其特征在于,所述的火灾报警系统中还包括数据处理模块,用于对模数转换单元输出的电信号进行数字处理,且所述的数字处理包括放大处理模块和降噪处理模块,所述的步骤(3)之后、步骤(4)之前还包括以下步骤:
(4.0.0)通过放大处理模块对由散射光谱转换而成的电信号进行放大处理;
(4.0.1)通过降噪处理模块对放大后的电信号进行降噪处理。
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中国煤炭工业协会: "《全国煤炭行业两化深度融合型智能矿山现场会议论文集》", 31 May 2014 * |
郝立钢: "分布式光纤温度检测系统在火灾监测中的应用", 《科技创新导报》 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN108828892A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-11-16 | 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司 | 一种用于城市地下道路的全自动水幕投影交通指示系统 |
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