CN109000741B - 用于消防安全科学工程火灾防治电压数据采集装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于消防安全科学工程火灾防治电压数据采集装置，包括若干个外置微压差传感器，将皮托管流量计的压力信号转化为电压数据；信号采集器，对外置微压差传感器的测量结果进行采集，外置微压差传感器与信号采集器之间通过连接线通讯连接；数据收集装置，用于数据存储和分析，信号采集器与数据收集装置之间通过数据总线通讯连接。本发明能够改进现有技术的不足，提高火灾预警精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子信息采集装置，尤其是一种用于消防安全科学工程火灾防治电压数据采集装置及方法。
背景技术
随着火灾防治技术的发展，利用皮托管流量计对烟气流量进行检测，并利用自动化设备对烟气流量进行实时监控和预警，已成为各类火灾防治重点领域的常用系统。但是，由于信号采集、传输过程中存在不可避免的干扰，对于火灾预警常常出现误报警或者不报警的问题，预警准确度不佳。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于消防安全科学工程火灾防治电压数据采集装置及方法，能够解决现有技术的不足，提高预警精度。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种用于消防安全科学工程火灾防治电压数据采集装置，包括，
若干个外置微压差传感器，将皮托管流量计的压力信号转化为电压数据；
信号采集器，对外置微压差传感器的测量结果进行采集，外置微压差传感器与信号采集器之间通过连接线通讯连接；
数据收集装置，用于数据存储和分析，信号采集器与数据收集装置之间通过数据总线通讯连接。
作为优选，所述每一个外置微压差传感器具有独立的通讯地址。
作为优选，所述信号采集器包括采集器接口，采集器接口通过信号放大器连接至信号采集CPU，信号采集CPU连接有存储单元、内置微压差传感器和电源，信号采集CPU通过通讯模块与通讯接口相连。
一种上述的用于消防安全科学工程火灾防治电压数据采集装置的采集方法，包括以下步骤：
A、将外置微压差传感器与皮托管流量计相连，读取皮托管流量计的测量值；
B、外置微压差传感器将皮托管流量计的测量值转化为电压值，并通过连接线传输至信号采集器；
C、信号采集器对电压数据进行预处理；
D、信号采集器将预处理后的电压数据通过数据总线发送至数据收集装置；
E、数据收集装置对接收的数据进行分析和存储。
作为优选，步骤C中，信号采集器对电压数据进行预处理包括以下步骤，
C1、信号放大器对输入信号进行放大后，信号采集CPU分别提取放大后信号的高频信号段和低频信号段，分别提取高频信号段和低频信号断的信号幅值中间点的变化曲线，并计算两变化曲线的斜率曲线；
C2、在同一时域坐标系下对变化曲线和斜率曲线进行对比，将变化曲线偏差量和斜率曲线偏差量均在设定阈值内的信号段进行截取；
C3、将截取出的信号段进行傅里叶变换，然后进行合并，合并后通过傅里叶逆变换还原；未截取的信号段部分使用高频信号和低频信号的差值作为差分输出，根据傅里叶逆变换还原出的信号平均强度对差分输出进行等倍数放大，最终将处理后的两部分信号进行合并。
作为优选，步骤C1中，高频信号段和低频信号段具有占全频率15％的重叠区。
作为优选，步骤C3中，利用内置微压差传感器对未截取的信号段部分进行修正。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过改进电压信号的处理系统，有效进行滤波和抗干扰处理，提高了电压信号的信噪比，从而提高火灾的预警精度。
附图说明
图1是本发明一个具体实施方式的结构图。
图2是本发明一个具体实施方式中信号采集器的结构图。
具体实施方式
本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。
参照图1-2，本发明一个具体实施方式包括，
若干个外置微压差传感器1，将皮托管流量计的压力信号转化为电压数据；
信号采集器3，对外置微压差传感器1的测量结果进行采集，外置微压差传感器1与信号采集器3之间通过连接线101通讯连接；
数据收集装置4，用于数据存储和分析，信号采集器3与数据收集装置4之间通过数据总线2通讯连接。
每一个外置微压差传感器1具有独立的通讯地址。
信号采集器3包括采集器接口307，采集器接口307通过信号放大器306连接至信号采集CPU302，信号采集CPU302连接有存储单元303、内置微压差传感器304和电源301，信号采集CPU302通过通讯模块305与通讯接口308相连。
一种上述的用于安全科学工程火灾防治电压数据采集装置的采集方法，包括以下步骤：
A、将外置微压差传感器1与皮托管流量计相连，读取皮托管流量计的测量值；
B、外置微压差传感器1将皮托管流量计的测量值转化为电压值，并通过连接线101传输至信号采集器3；
C、信号采集器3对电压数据进行预处理；
D、信号采集器3将预处理后的电压数据通过数据总线2发送至数据收集装置4；
E、数据收集装置4对接收的数据进行分析和存储。
步骤C中，信号采集器3对电压数据进行预处理包括以下步骤，
C1、信号放大器306对输入信号进行放大后，信号采集CPU302分别提取放大后信号的高频信号段和低频信号段，分别提取高频信号段和低频信号断的信号幅值中间点的变化曲线，并计算两变化曲线的斜率曲线；
C2、在同一时域坐标系下对变化曲线和斜率曲线进行对比，将变化曲线偏差量和斜率曲线偏差量均在设定阈值内的信号段进行截取；设定阈值根据实际工况进行测试确定；
C3、将截取出的信号段进行傅里叶变换，然后进行合并，合并后通过傅里叶逆变换还原；未截取的信号段部分使用高频信号和低频信号的差值作为差分输出，根据傅里叶逆变换还原出的信号平均强度对差分输出进行等倍数放大，最终将处理后的两部分信号进行合并。
步骤C1中，高频信号段和低频信号段具有占全频率15％的重叠区。
步骤C3中，利用内置微压差传感器304对未截取的信号段部分进行修正。
修正步骤如下：
信号采集CPU302分别向未截取的高频信号段和低频信号段注入相同的扰动信号，对注入扰动信号前后的斜率曲线进行对比，对于斜率曲线变化不成正比的时间段进行标注，将高频信号段和低频信号段上标注的时间段中重合部分的电压信号进行删除。通过上述修正，可以有效降低外界气压变化对检测结果的影响。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种用于消防安全科学工程火灾防治电压数据采集装置的采集方法，所述用于消防安全科学工程火灾防治电压数据采集装置包括，
若干个外置微压差传感器(1)，将皮托管流量计的压力信号转化为电压数据；
信号采集器(3)，对外置微压差传感器(1)的测量结果进行采集，外置微压差传感器(1)与信号采集器(3)之间通过连接线(101)通讯连接；
数据收集装置(4)，用于数据存储和分析，信号采集器(3)与数据收集装置(4)之间通过数据总线(2)通讯连接；
每一个外置微压差传感器(1)具有独立的通讯地址；
所述信号采集器(3)包括采集器接口(307)，采集器接口(307)通过信号放大器(306)连接至信号采集CPU(302)，信号采集CPU(302)连接有存储单元(303)、内置微压差传感器(304)和电源(301)，信号采集CPU(302)通过通讯模块(305)与通讯接口(308)相连；
其特征在于包括以下步骤：
A、将外置微压差传感器(1)与皮托管流量计相连，读取皮托管流量计的测量值；
B、外置微压差传感器(1)将皮托管流量计的测量值转化为电压值，并通过连接线(101)传输至信号采集器(3)；
C、信号采集器(3)对电压数据进行预处理；
信号采集器(3)对电压数据进行预处理包括以下步骤，
C1、信号放大器(306)对输入信号进行放大后，信号采集CPU(302)分别提取放大后信号的高频信号段和低频信号段，分别提取高频信号段和低频信号段 的信号幅值中间点的变化曲线，并计算两变化曲线的斜率曲线；
C2、在同一时域坐标系下对变化曲线和斜率曲线进行对比，将变化曲线偏差量和斜率曲线偏差量均在设定阈值内的信号段进行截取；
C3、将截取出的信号段进行傅里叶变换，然后进行合并，合并后通过傅里叶逆变换还原；未截取的信号段部分使用高频信号和低频信号的差值作为差分输出，根据傅里叶逆变换还原出的信号平均强度对差分输出进行等倍数放大，最终将处理后的两部分信号进行合并；
D、信号采集器(3)将预处理后的电压数据通过数据总线(2)发送至数据收集装置(4)；
E、数据收集装置(4)对接收的数据进行分析和存储。
2.根据权利要求1所述的用于消防安全科学工程火灾防治电压数据采集装置的采集方法，其特征在于：步骤C1中，高频信号段和低频信号段具有占全频率15％的重叠区。
3.根据权利要求1所述的用于消防安全科学工程火灾防治电压数据采集装置的采集方法，其特征在于：步骤C3中，利用内置微压差传感器(304)对未截取的信号段部分进行修正。
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