CN117690252A - 一种多光谱图像型火灾报警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种多光谱图像型火灾报警系统，多光谱图像型火灾报警系统包括多个火灾报警子系统，火灾报警子系统包括火灾隔离装置、大范围灭火装置、电缆支架、电缆、阻断卡扣、日常检测轨道、日常检测装置、湿度传感器、报警复查轨道和报警复查装置，火灾隔离装置设置于隧道分段的两端，大范围灭火装置设置于隧道分段的顶部，电缆通过阻断卡扣安装在电缆支架上。本发明通过日常检测装置和湿度传感器的相互配合来进行初级火灾预警，通过报警复查装置进行报警信息的核实和火灾的进一步分析，不仅能够更快地进行火灾报警，而且能够实施更加精准的灭火操作，快速扑灭各种类型的火灾。
Description
技术领域
本发明涉及火灾报警技术领域，特别是一种多光谱图像型火灾报警系统。
背景技术
以往城市中大多采用输电塔架或输电线杆来承载输电线路，但是随着我国经济快速发展和城市化进程的不断加快，大、中城市已经逐渐开始采用电缆隧道来替代输电塔架或输电线杆。电缆隧道具有封闭性强的优势，相比较露天的输电线杆来说可以防止由于自然灾害和意外造成的输电故障，但是，现有技术中，只有等出现温度大幅度变化、产生浓烟、产生火苗等特征时才会进行报警处理，由于火情在电缆隧道的封闭环境中会更加迅速地进行传播，滞后的火灾报警会极大地增加灭火难度，即使成功灭火，依然会造成不必要的损失和影响。
发明内容
为了解决现有技术中火灾预警滞后、无法及时阻断火灾传播的技术问题，本发明提出的多光谱图像型火灾报警系统包括多个火灾报警子系统，电缆隧道根据通风口划分为多个隧道分段，每个隧道分段设置一个火灾报警子系统；
所述火灾报警子系统包括火灾隔离装置、大范围灭火装置、电缆支架、电缆、阻断卡扣、日常检测轨道、日常检测装置、湿度传感器、报警复查轨道和报警复查装置，所述火灾隔离装置设置于隧道分段的两端，所述大范围灭火装置设置于隧道分段的顶部，多个电缆支架设置于隧道分段的内壁上，所述电缆通过所述阻断卡扣安装在所述电缆支架上，与所述电缆支架相邻的内壁上依次设置所述日常检测轨道、所述湿度传感器和所述报警复查轨道，所述日常检测轨道中设置有一个日常检测装置，所述报警复查轨道中设置有多个报警复查装置。
优选的，所述火灾隔离装置包括密封壳体，所述密封壳体内部设置移动轨道和防火门，所述防火门设置在所述移动轨道上，可以在电机的驱动下左右滑动。
优选的，所述大范围灭火装置包括气体灭火模块、灭火管道、空气流通管道和排气管道，所述灭火管道通过管道连接所述气体灭火模块和所述排气管道，所述空气流通管道深入隧道的底部。
优选的，所述气体灭火模块采用的灭火气体为高压氮气，所述灭火管道内部设置灭火驱动风扇，所述灭火管道表面设置多个灭火喷头，所述空气流通管道内部设置空气驱动风扇，所述空气流通管道和所述排气管道分别设置在隧道分段的两端。
优选的，所述大范围灭火装置的工作过程包括气体置换阶段和环境恢复阶段，在气体置换阶段，所述气体灭火模块向所述灭火管道输送高压氮气，启动所述灭火驱动风扇，使得氮气通过所述灭火喷头输送至隔离的隧道中，通过阀门开启所述空气流通管道，启动所述空气驱动风扇，吸引隧道内的空气进入所述空气流通管道，排到外界环境中，在环境恢复阶段，使得所述空气驱动风扇朝相反方向旋转，吸引外界空气通过所述空气流通管道进入隧道，通过阀门开启所述排气管道，使得所述灭火驱动风扇朝相反方向旋转，吸引隧道内的氮气通过所述灭火喷头进入所述灭火管道，最终通过所述排气管道排到外界环境中。
优选的，所述阻断卡扣包括左侧板、活动上盖和右侧板，所述活动上盖的一端通过不锈钢铰链连接所述左侧板的上表面，另一端设置扣体A，所述右侧板的上表面设置扣体B，所述扣体A和所述扣体B之间安装有锁紧件，可以将所述活动上盖锁紧在所述右侧板的上表面，所述左侧板的内部设置有电动驱动杆和电缆切片，所述电缆切片连接所述电动驱动杆，可以在所述电动驱动杆的带动下左右移动。
优选的，所述日常检测装置包括日常监测支撑臂，所述日常监测支撑臂的中心设置热成像仪，在所述热成像仪的周围设置多个毫米波雷达芯片。
优选的，所述热成像仪、所述毫米波雷达芯片和所述湿度传感器相互配合来进行早期的火灾预警，火灾预警的具体方式为：根据热成像仪获取特定电缆的中心温度TC、最高温度TMAX和最低温度TMIN，计算火灾风险系数FC=（TMAX-TC）/2TMAX+（TMAX-TMIN）/2TMAX=1-（TC+TMIN）/2TMAX，根据湿度传感器的数据计算平均湿度异常系数HMABN=|HCM-HM|/HM，其中，HCM代表检测区域所包含的湿度传感器的检测数据平均值，HM代表火灾报警子系统中所有湿度传感器的检测数据平均值，|…|表示取整运算，根据毫米波雷达芯片是否检测出安全隐患、火灾风险系数FC以及平均湿度异常系数HMABN进行早期的火灾预警。
优选的，所述报警复查装置包括火灾检测支撑臂，所述火灾检测支撑臂的中心设置有短波红外相机、红外一氧化碳传感器和紫外线相机，在所述火灾检测支撑臂的边缘设置多个超细干粉灭火装置。
优选的，所述报警复查装置的工作过程为确定可能发生火灾的区域，移动一个报警复查装置至可能发生火灾的区域，将所述短波红外相机、所述红外一氧化碳传感器和所述紫外线相机的检测数据输入火灾状态评估模型，获得状态评估信息，若状态评估信息为三级火灾，只需启动当前报警复查装置中的超细干粉灭火装置进行灭火，若状态评估信息为二级火灾，需要调集多个报警复查装置前往火灾现场，通过多个报警复查装置的超细干粉灭火装置相互配合来扑灭大火，若状态评估信息为一级火灾，需要通过电缆支架两端的阻断卡扣切断电缆，启动火灾隔离装置隔离发生火灾的隧道，启动大范围灭火装置进行灭火，灭火完成后，关闭火灾隔离装置，开启隧道。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
通过日常检测装置和湿度传感器的相互配合来进行初级火灾预警，通过报警复查装置进行报警信息的核实和火灾的进一步分析，不仅能够更快地进行火灾报警，而且能够实施更加精准的灭火操作，快速扑灭各种类型的火灾。
附图说明
图1是本发明多光谱图像型火灾报警系统的结构示意图；
图2是本发明火灾报警子系统的内部结构示意图；
图3是本发明火灾隔离装置的结构示意图；
图4是本发明阻断卡扣的结构示意图；
图5是本发明日常检测装置的结构示意图；
图6是本发明报警复查装置的结构示意图。
图中，1-火灾隔离装置，11-密封壳体，12-移动轨道，13-防火门，2-大范围灭火装置，21-气体灭火模块，22-灭火管道，221-灭火驱动风扇，222-灭火喷头，23-空气流通管道，231-空气驱动风扇，24-排气管道，3-电缆支架，4-电缆，5-阻断卡扣，51-左侧板，511-电动驱动杆，512-电缆切片，52-活动上盖，53-右侧板，6-日常检测轨道，7-日常检测装置，71-日常监测支撑臂，72-热成像仪，73-毫米波雷达芯片，8-湿度传感器，9-报警复查轨道，10-报警复查装置，101-火灾检测支撑臂，102-超细干粉灭火装置，103-短波红外相机，104-红外一氧化碳传感器，105-紫外线相机。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细的说明。
如图1-图2所示，本发明提出的多光谱图像型火灾报警系统包括多个火灾报警子系统，电缆隧道根据通风口划分为多个隧道分段，每个隧道分段设置一个火灾报警子系统。火灾报警子系统包括火灾隔离装置1、大范围灭火装置2、电缆支架3、电缆4、阻断卡扣5、日常检测轨道6、日常检测装置7、湿度传感器8、报警复查轨道9和报警复查装置10。
火灾隔离装置1设置于隧道分段的两端，邻近通风口，用于在出现重大火情时隔离发生火灾的隧道，避免火势的蔓延。如图3所示，火灾隔离装置1包括密封壳体11，密封壳体11深入隧道周围的土层中，连通隧道，密封壳体11内部设置有移动轨道12和防火门13，防火门13设置在移动轨道12，可以在电机的驱动下左右滑动。当需要进行隔离时，防火门13相向运动，密封隧道，当需要解除隔离时，防火门13朝相反方向运动，开启隧道。
大范围灭火装置2设置于隧道分段的顶部，用于扑灭大范围的火灾。如图1-2所示，大范围灭火装置2包括气体灭火模块21、灭火管道22、空气流通管道23和排气管道24。灭火管道22覆盖整个隧道分段，通过管道连接气体灭火模块21和排气管道24，空气流通管道23深入隧道的底部。气体灭火模块21采用的灭火气体为高压氮气。灭火管道22内部设置灭火驱动风扇221，灭火管道22表面设置多个灭火喷头222。空气流通管道23内部设置有空气驱动风扇231。空气流通管道23和排气管道24分别设置在隧道分段的两端，以免相互产生影响。大范围灭火装置2的工作过程包括气体置换阶段和环境恢复阶段。在气体置换阶段，气体灭火模块21向灭火管道22输送高压氮气，启动灭火驱动风扇221，加速氮气的流动，使得氮气通过灭火喷头222输送至隔离的隧道中，由于氮气比空气轻，氮气会从上把空气往下压，通过阀门开启空气流通管道23，启动空气驱动风扇231，吸引隧道内的空气进入空气流通管道23，排到外界环境中，空气驱动风扇231可以加速氮气置换空气的过程，尽快扑灭火灾。在环境恢复阶段，使得空气驱动风扇231朝相反方向旋转，吸引外界空气通过空气流通管道23进入隧道，由于空气比氮气重，会挤压氮气向上运动，此时通过阀门开启排气管道24，使得灭火驱动风扇221朝相反方向旋转，吸引隧道内的氮气通过灭火喷头222进入灭火管道，最终通过排气管道24排到外界环境中，使得隧道内的环境逐渐恢复正常。
多个电缆支架3设置于隧道分段的内壁上，每个电缆支架3上均设置多组电缆4，电缆4通过阻断卡扣5安装在电缆支架3上，与电缆支架3相邻的内壁上依次设置日常检测轨道6、湿度传感器8和报警复查轨道9，日常检测轨道6中设置有一个日常检测装置7，报警复查轨道9中设置有多个报警复查装置10。
如图4所示，阻断卡扣5包括左侧板51、活动上盖52和右侧板53，活动上盖52的一端通过不锈钢铰链连接左侧板51的上表面，另一端设置扣体A，右侧板53的上表面设置扣体B，扣体A和扣体B之间安装有锁紧件，可以将活动上盖52锁紧在右侧板53的上表面。左侧板51的内部设置有电动驱动杆511和电缆切片512，电缆切片512连接电动驱动杆511，可以在电动驱动杆511的带动下左右移动，左侧板51、活动上盖52、右侧板53和电缆切片512均采用防火材料制成。沿着电缆支架3等间距设置多个阻断卡扣5，需要注意的是，在电缆支架3的两端必须设置阻断卡扣5。在正常情况下，阻断卡扣5用于固定电缆，防止电缆发生位移，当出现火情，需要阻断火灾传播时，电缆切片512在电动驱动杆511的带动下向右移动，切断内部夹持的电缆，通过防火材料阻断火势顺着电缆线路继续传播。
湿度传感器8沿电缆隧道的内壁等间距分布。
如图5所示，日常检测装置7包括圆弧状的日常监测支撑臂71，日常监测支撑臂71的中心设置热成像仪72，在热成像仪72的周围设置多个毫米波雷达芯片73。热成像仪72用于检测电缆支架3上各个电缆的温度分布。毫米波雷达芯片73采用英飞凌的XENSIV雷达芯片，它是一种工作在60GHz的调频连续波雷达，通过处理多个毫米波雷达芯片的雷达信号，可以判断检测区域的电缆是否存在形变、裂纹、锈蚀等安全隐患。热成像仪、毫米波雷达芯片和湿度传感器相互配合来进行早期的火灾预警，火灾预警的具体方式为：根据热成像仪获取特定电缆的中心温度TC、最高温度TMAX和最低温度TMIN，计算火灾风险系数FC=（TMAX-TC）/2TMAX+（TMAX-TMIN）/2TMAX=1-（TC+TMIN）/2TMAX，根据湿度传感器的数据计算平均湿度异常系数HMABN=|HCM-HM|/HM，其中，HCM代表检测区域所包含的湿度传感器的检测数据平均值，HM代表火灾报警子系统中所有湿度传感器的检测数据平均值，|…|表示取整运算，如果毫米波雷达芯片检测出安全隐患，FC>0.2，HMABN>0.5，则说明电缆内部已经出现小范围的燃烧，并且，燃烧很有可能由内部扩散至外部，需要通过阻断卡扣切断检测区域的电缆，将报警复查装置移动至检测区域，并向管理人员发出警报，如果毫米波雷达芯片未检测出安全隐患，FC>0.2，HMABN>0.5，则说明电缆内部已经出现小范围的燃烧，但燃烧由内部扩散至外部的可能性较小，只需通过阻断卡扣切断检测区域的电缆，并向管理人员发出警报，如果毫米波雷达芯片未检测出安全隐患，FC>0.2，0.2<HMABN<0.5，则说明电缆内部温度出现异常，发生燃烧的可能性较大，需要向管理人员请示是否切断检测区域的电缆，如果毫米波雷达芯片未检测出安全隐患，FC>0.2，HMABN<0.2，则说明电缆内部温度出现异常，需要提醒管理人员调整用电负荷，降低火灾风险。
如图6所示，报警复查装置10包括半圆状的火灾检测支撑臂101，火灾检测支撑臂101的中心设置有短波红外相机103、红外一氧化碳传感器104和紫外线相机105，在火灾检测支撑臂101的边缘设置多个超细干粉灭火装置102。短波红外相机103用于检测环境中的二氧化碳浓度变化速率，红外一氧化碳传感器104用于检测环境中的一氧化碳浓度变化速率，紫外线相机105用于检测火焰产生的紫外线辐射能量，将二氧化碳浓度变化速率、一氧化碳浓度变化速率以及紫外线辐射能量输入火灾状态评估模型，输出状态评估信息，状态评估信息包括没有火灾、三级火灾、二级火灾和一级火灾。BP神经网络通过正向传输计算过程和误差反向传播计算过程进行训练学习，直到网络误差值低于预测值或达到设定的训练次数，整个学习过程完成后，便可得到火灾状态评估的神经网络模型。报警复查装置的工作过程为确定可能发生火灾的区域，移动一个报警复查装置至可能发生火灾的区域，将短波红外相机、红外一氧化碳传感器和紫外线相机的检测数据输入火灾状态评估模型，获得状态评估信息，若状态评估信息为三级火灾，则说明当前火势较小，只需启动当前报警复查装置中的超细干粉灭火装置就可以实现灭火，若状态评估信息为二级火灾，则说明当前火势较大，单个报警复查装置无法处理，需要调集多个报警复查装置前往火灾现场，通过多个报警复查装置的超细干粉灭火装置相互配合来扑灭大火，若状态评估信息为一级火灾，则说明当前火势很大，报警复查装置无法进行处理，需要通过电缆支架3两端的阻断卡扣5切断电缆，启动火灾隔离装置1隔离发生火灾的隧道，启动大范围灭火装置2进行灭火，灭火完成后，关闭火灾隔离装置1，开启隧道。确定可能发生火灾的区域的方式有两种：1）通过热成像仪、毫米波雷达芯片和湿度传感器相互配合进行的早期火灾预警来确定；2）每个湿度传感器计算各自的单个湿度异常系数HSABN=|HC-HM|/HM，其中，HC代表当前湿度传感器的检测数据，HM代表所有湿度传感器的检测数据平均值，|…|表示取整运算，将单个湿度异常系数大于0.5的湿度传感器作为异常传感器，根据异常传感器所在的位置确定可能发生火灾的区域。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围。应当指出，对于本技术领域的技术人员，在不脱离本发明设计结构及原理的前提下对本发明方案所作的等同变化都视作本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种多光谱图像型火灾报警系统，其特征在于,所述多光谱图像型火灾报警系统包括多个火灾报警子系统，电缆隧道根据通风口划分为多个隧道分段，每个隧道分段设置一个火灾报警子系统；
所述火灾报警子系统包括火灾隔离装置、大范围灭火装置、电缆支架、电缆、阻断卡扣、日常检测轨道、日常检测装置、湿度传感器、报警复查轨道和报警复查装置，所述火灾隔离装置设置于隧道分段的两端，所述大范围灭火装置设置于隧道分段的顶部，多个电缆支架设置于隧道分段的内壁上，所述电缆通过所述阻断卡扣安装在所述电缆支架上，与所述电缆支架相邻的内壁上依次设置所述日常检测轨道、所述湿度传感器和所述报警复查轨道，所述日常检测轨道中设置有一个日常检测装置，所述报警复查轨道中设置有多个报警复查装置。
2.根据权利要求1所述的多光谱图像型火灾报警系统，其特征在于，所述火灾隔离装置包括密封壳体，所述密封壳体内部设置移动轨道和防火门，所述防火门设置在所述移动轨道上，可以在电机的驱动下左右滑动。
3.根据权利要求1所述的多光谱图像型火灾报警系统，其特征在于，所述大范围灭火装置包括气体灭火模块、灭火管道、空气流通管道和排气管道，所述灭火管道通过管道连接所述气体灭火模块和所述排气管道，所述空气流通管道深入隧道的底部。
4.根据权利要求3所述的多光谱图像型火灾报警系统，其特征在于，所述气体灭火模块采用的灭火气体为高压氮气，所述灭火管道内部设置灭火驱动风扇，所述灭火管道表面设置多个灭火喷头，所述空气流通管道内部设置空气驱动风扇，所述空气流通管道和所述排气管道分别设置在隧道分段的两端。
5.根据权利要求4所述的多光谱图像型火灾报警系统，其特征在于，所述大范围灭火装置的工作过程包括气体置换阶段和环境恢复阶段，在气体置换阶段，所述气体灭火模块向所述灭火管道输送高压氮气，启动所述灭火驱动风扇，使得氮气通过所述灭火喷头输送至隔离的隧道中，通过阀门开启所述空气流通管道，启动所述空气驱动风扇，吸引隧道内的空气进入所述空气流通管道，排到外界环境中，在环境恢复阶段，使得所述空气驱动风扇朝相反方向旋转，吸引外界空气通过所述空气流通管道进入隧道，通过阀门开启所述排气管道，使得所述灭火驱动风扇朝相反方向旋转，吸引隧道内的氮气通过所述灭火喷头进入所述灭火管道，最终通过所述排气管道排到外界环境中。
6.根据权利要求1所述的多光谱图像型火灾报警系统，其特征在于，所述阻断卡扣包括左侧板、活动上盖和右侧板，所述活动上盖的一端通过不锈钢铰链连接所述左侧板的上表面，另一端设置扣体A，所述右侧板的上表面设置扣体B，所述扣体A和所述扣体B之间安装有锁紧件，可以将所述活动上盖锁紧在所述右侧板的上表面，所述左侧板的内部设置有电动驱动杆和电缆切片，所述电缆切片连接所述电动驱动杆，可以在所述电动驱动杆的带动下左右移动。
7.根据权利要求1所述的多光谱图像型火灾报警系统，其特征在于，所述日常检测装置包括日常监测支撑臂，所述日常监测支撑臂的中心设置热成像仪，在所述热成像仪的周围设置多个毫米波雷达芯片。
8.根据权利要求7所述的多光谱图像型火灾报警系统，其特征在于，所述热成像仪、所述毫米波雷达芯片和所述湿度传感器相互配合来进行早期的火灾预警，火灾预警的具体方式为：根据热成像仪获取特定电缆的中心温度TC、最高温度TMAX和最低温度TMIN，计算火灾风险系数FC=（TMAX-TC）/2TMAX+（TMAX-TMIN）/2TMAX=1-（TC+TMIN）/2TMAX，根据湿度传感器的数据计算平均湿度异常系数HMABN=|HCM-HM|/HM，其中，HCM代表检测区域所包含的湿度传感器的检测数据平均值，HM代表火灾报警子系统中所有湿度传感器的检测数据平均值，|…|表示取整运算，根据毫米波雷达芯片是否检测出安全隐患、火灾风险系数FC以及平均湿度异常系数HMABN进行早期的火灾预警。
9.根据权利要求1所述的多光谱图像型火灾报警系统，其特征在于，所述报警复查装置包括火灾检测支撑臂，所述火灾检测支撑臂的中心设置有短波红外相机、红外一氧化碳传感器和紫外线相机，在所述火灾检测支撑臂的边缘设置多个超细干粉灭火装置。
10.根据权利要求9所述的多光谱图像型火灾报警系统，其特征在于，所述报警复查装置的工作过程为确定可能发生火灾的区域，移动一个报警复查装置至可能发生火灾的区域，将所述短波红外相机、所述红外一氧化碳传感器和所述紫外线相机的检测数据输入火灾状态评估模型，获得状态评估信息，若状态评估信息为三级火灾，只需启动当前报警复查装置中的超细干粉灭火装置进行灭火，若状态评估信息为二级火灾，需要调集多个报警复查装置前往火灾现场，通过多个报警复查装置的超细干粉灭火装置相互配合来扑灭大火，若状态评估信息为一级火灾，需要通过电缆支架两端的阻断卡扣切断电缆，启动火灾隔离装置隔离发生火灾的隧道，启动大范围灭火装置进行灭火，灭火完成后，关闭火灾隔离装置，开启隧道。
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