CN201616160U - 多波段红外图像型大空间火灾探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及消防领域，具体是涉及基于图像识别的火灾探测器。本实用新型多波段红外图像型大空间火灾探测器，包括图像采集单元、图像处理单元及报警单元，其中，图像采集单元将采集的图像传送至图像处理单元，经过图像处理单元的处理算法，判断所采集到的红外图像是否符合火灾的特性，对符合火灾预设值的即向报警单元报警，图像采集单元由半透半反分光镜、红外滤光片及摄像头组成，其中被监测区域通过半透半反分光镜被加装不同波长红外滤光片的两摄像头同时监测。本实用新型具有不受空间高度、热障、易爆、有毒等环境条件的限制，可在大空间和室外开放空间进行火灾早期探测，价格低廉等优点。

Description

多波段红外图像型大空间火灾探测器

技术领域

本实用新型涉及消防领域，具体是涉及基于图像识别的火灾探测器。

背景技术

火灾的巨大危害不言而喻。人们一直寻找新的技术和方法，以期对火灾进行检测控制，达到最大程度的减小“火”给人们带来的灾难。

目前通用的火灾探测方法是探测火灾发生时生成的烟，经信号处理、比较和判断后发出火灾报警信号，但此类报警系统多是火灾已经形成后进行的报警。

随着城市建筑物朝着高层化、密集化的方向发展，建筑物的装修用料和方式也越趋多样化，并且用电量及天然气耗量的加大，对火灾自动报警系统设计提出了更高、更严格的要求。近些年来大空间建筑(例如大型公共娱乐场所、歌剧院、大型仓库、大型集贸市场、车库、油库、候车大厅和候机大厅等)及地下建筑(如地下隧道、地铁站道、地下大型停车场和地下商业街等)的数量不断增加，由于此类建筑内部往往举架高、跨度大，火灾初期烟雾扩散受到建筑内部安装的空调和通风系统等影响较大，有的场所人员密集，易燃品多，火灾隐患多。而且此类建筑火灾蔓延迅速，生成烟气毒性大，人员疏散避难及火灾扑救困难，一旦发生火灾往往造成很大的经济损失和恶劣的社会影响。因此，从被动的火灾扑救发展到主动的去探测预防火灾，探测和扑救并行，以期将其扼杀在尚未造成太大破坏发生的早期是目前火灾报警的重点和难题。

纵观目前的探测技术，如图1所示，接触式探测有感温探测技术、感烟探测技术、气体探测技术，静电探测技术等。非接触式探测有火焰探测技术、声音探测技术、图像探测技术等。它们都有各自的优缺点，比如：感温探测技术灵敏度低，探测速度慢，报警时间迟，易受气温或温度变化的影响，对阴燃火反应差，不适用于早期报警。感烟探测技术无论是离子感烟探测器还是光电感烟探测器都是对粒子进行探测，易受各种灰尘、水滴、油雾、昆虫等粒子的干扰，误报率高。火焰探测技术是一种对火焰发出的辐射进行探测的火灾探测器，当响应波长低于400nm辐射磁通量时为紫外探测，波长高于700nm辐射磁通量时为红外探测，响应速度快，可早期报警，但易受电焊弧、雷击、照明、太阳光的干扰。

可以说，所有的火灾自动报警技术主要是基于传感器的检测。在现有的各种火灾报警和消防监控设备中，大多数场所的火灾检测中，都采用常规的火灾探测的方法，如感烟、感温、感光探测器，它们分别利用火焰的烟雾、温度、光的特性来对火灾进行探测。但在室外仓库和大型室内仓库等大空间场合中，上述传感器信号由于空间的巨大而变得十分微弱，即使是高精度的传感器也会由于种种干扰噪声而无法工作。

传统的火灾探测器用于对监控现场敏感现象(如：烟雾浓度、温度、火焰等)的实时变化进行检测，提取实时参数，它的性能优劣直接会影响火灾自动报警的准确度和可靠性。因此，火灾探测器在整个系统中起着举足轻重的作用。由于一些大空间及地下建筑的特殊性，普通的点型感烟、感温火灾探测报警系统无法迅速采集火灾发出的烟温变化信息，这些传统检测方法存在一定的缺陷。

一方面是因为在一个实际应用的建筑物系统中各种探测器所处的环境相互之间相差较大，每个探测器本身在一天或一年中不同的时刻相差较大。

另一方面，火灾危险的场所往往不能使用感烟、感温传感器，因为初期火的热和烟难以到达空间很高的场所，如剧场、仓库等，这类探测器因此难以满足早期探测并预报此类建筑火灾的要求。

长期以来，在高大空间或具有高速气流的场合，尤其是在户外(如森林防火)，早期火灾的烟雾探测在世界范围内都是一个难题。因为在这类环境下，存在着许多影响火灾探测的因素，主要包括：探测方式、空间高度、热量屏障、覆盖范围、气流速度、易爆、有毒气体、可以接受的误报率、警报信息管理以及远程信号传输等等。传统的探测手段往往在这样的环境中失去了作用。在这种情况下，由于图像型火灾探测技术对于火灾探测具有非接触式探测的特点，不受空间高度、热障、易爆、有毒等环境条件的限制，使得该项技术成为在大型工厂、仓库、森林等大空间和室外开放空间进行火灾探测的有效手段。

实用新型内容

本实用新型的目的之一是提供一种不受空间高度、热障、易爆、有毒等环境条件的限制，可在大空间和室外开放空间(如森林防火)进行火灾早期探测，误报率低，且价格低廉的多波段红外图像型大空间火灾探测器。

本实用新型的另一目的是提供一种不受空间高度、热障、易爆、有毒等环境条件的限制，可在大空间和室外开放空间(如森林防火)进行火灾早期探测，的多波段红外图像型大空间火灾探测器。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型之一技术方案为：

多波段红外图像型大空间火灾探测器，包括图像采集单元、图像处理和控制单元及报警单元，其中，图像采集单元将采集的图像传送至图像处理和控制单元，经过图像处理和控制单元的处理，判断所采集到的红外图像是否符合火灾的特性，对符合火灾预设值的即向报警单元报警，其中，图像采集单元由半透半反分光镜、及加装红外滤光片的图像采集装置组成，其中被监测区域通过半透半反分光镜被加装不同波长红外滤光片的两个图像采集装置同时监测。

进一步地；图像采集单元中还包括未加装装滤光片的彩色摄像头，所述彩色摄像头与所述加装滤光片的两个图像采集装置位于同一个位置，用于检测同一个火灾区域，当由所述图像采集装置监测的图像被认定符合火灾预设值时，所述彩色摄像头开始抓拍火灾图像。

进一步地；所述图像采集装置是USB数字摄像头；或由CCD模拟摄像头和SDK图像采集卡组成。

进一步地；多波段红外图像型大空间火灾探测器还预留有通讯接口，可以与任何灭火系统联动。

其中两滤光片波长的选取可根据不同探测场合的温度需要，依据维恩位移定律λ_maxT＝a求出在某个温度下光谱辐射出射度的峰值波长，和依据不同图像采集装置对能够成像波长的响应度来适当地选择滤光片。如果采用红外焦平面阵列制作的摄像头(热像仪)，则只要依据维恩定理计算出所需探测温度的红外滤光片波长即可。

本实用新型另一技术方案为：

多波段红外图像型大空间火灾探测器，包括图像采集单元、图像处理和控制单元及报警单元，其中，图像采集单元将采集的图像传送至图像处理和控制单元，经过图像处理和控制单元的处理，判断所采集到的红外图像是否符合火灾的特性，对符合火灾预设值的即向报警单元报警，其中，图像采集单元由半透半反分光镜和红外焦平面阵列热像仪组成，其中被监测区域通过半透半反分光镜被两个红外焦平面阵列热像仪同时监测。

本实用新型中所述的半透半反镜是能够对入射的光透射50％光强，反射50％光强，达到半透半反的效果。本实用新型中采用的半透半反镜适用波长范围为400nm-750nm，这是较常用的一种。其主要作用是为两个加装红外滤光片的摄像头提供相位完全一致的成像光路，这就有效地保证了两个位置不相重叠的摄像头能够拍摄到相位完全一致的红外图像，而这两幅相位完全一致的红外图像，在进行图像处理时，可以大大简化火灾图像识别算法的复杂度，有效提高火灾判别的精确度，误报率低。

一般来讲，火灾图像具有如下的特点：

早期火灾的热物理现象主要有：阴燃、火羽流、烟气。

阴燃是只在气固相界面处的燃烧反应，而没有气相火焰的燃烧现象。阴燃的温度较低，燃烧速度慢，不易发现，因而危险性很大。作为自我维持而无明火燃烧，阴燃的典型温度范围600K-1000K。

火羽流是任何火灾都要经历的一个重要的初始阶段：即在火焰上方由浮力驱动的热气流持续上升进入新鲜空气所占区域。从火灾初起，就存在着这种被称为火羽流的燃烧现象。由于其包括火焰部分，故称为火羽流。火羽流的温度是随位置和时间变化且因燃烧材料的不同而不同。由于热解的典型温度在600K-900K之间，而气相火焰为1200K-1700K。对火灾探测有意义的早期火羽流温度不应大于1700K。因此，典型的火羽流温度范围为：500K-1700K。

烟气是燃烧产物中的微小颗粒的集合。由于烟气在流动的过程中与周围环境的热交换，其温度逐渐下降，因此可以确定：一般条件下，烟气温度的上限低于火羽流的温度，而下限高于环境温度。一般为300K-800K。早期火灾各种热物理现象的温度范围及对应峰值波长范围如图2所示：

上述热物理现象在火灾发生时都因与周围环境存在着温度差而有一定的边缘和形体效应。通常，这种边缘和形体效应在可见光的范围内表现出来，就是所谓的图像信息。若要领先其自身发光而表现出物体形体的图像信息，其温度必须在600K以上。获得图像信息后，就要根据火灾辐射与背景辐射的区别，将其检测出来。

火灾辐射特点：根据不同的性质，火焰可以分为两种，即预混合火焰和扩散火焰。预混合火焰具有蓝色本性灯火焰的特征，火焰的燃烧是完全的。扩散火焰是较普通的黄色火焰，这种火焰是由于不完全燃烧的结果而形成的。这两种性质不同的火焰的光谱能量分布特征如图3所示。

火焰是包含各种燃烧生成物和中间物的高温气体和以含炭物质、无机物为主体的高温固体微粒构成。因此，火焰的热辐射包含离散光谱的气体辐射和连续光谱的固体辐射。火焰的波长在0.2-10μm的范围内，不同物质的燃烧，其辐射强度随波长分布多少有些不同。如图4所示各种不同材料的火焰光谱能量分布。

可以看出，大多数材料如纸张、木材、油类、汽油和其它烃类物质不仅发出可见光辐射，而且还有很强的红外辐射。

闪烁：闪烁是火焰区别其它辐射的一个显著特征。研究表明，自由燃烧状态下的火焰产生无规则的闪烁，如果对火焰发出的红外线频率进行分析，可以观测到其峰值频率约10Hz左右。当然，受到火灾规模和风的影响，其闪烁频率在2-20Hz之间范围内会有所变化。

由于扩散火焰的辐射受这个有意义的调制量作用，而背景辐射一般情形下没有类似这种方式的调制作用，因此，按火焰闪烁原理工作的探测器可表现出对背景分辨能力很大的改进，从而相应地减少误报率。

辐射亮度增长：液体火灾的辐射亮度的增长速率很高，而对于像木材类的火灾辐射亮度的增长速率却低得多。探测器探测初期火灾，检验火灾初始的辐射亮度的增长速率是十分有用的。

辐射面积增长：火灾从发生起就开始不断地蔓延扩散，其辐射面积在火灾发生的初期速率增长很高，而后慢慢降低。探测器探测初期火灾，检验火灾初始的辐射面积增长速率是十分有用的。

背景辐射特点：在任何火灾探测过程中，均存在着一定的背景信号，因此，火灾信号必须与背景信号区别开来。对于火焰探测器来说，背景辐射信号主要来自太阳的天然辐射(阳光直射、通过反射表面的反射)、其它自然光源和高强度的人工辐射光源的辐射。

太阳辐射：在红外光谱区，太阳辐射是一种温度约为6000K的黑体辐射。然而，在地球上看到的太阳光谱受大气吸收而改变，在小于280nm的波长上，阳光辐射完全被上层大气的臭氧层吸收。在2.7μm波长上，由于水蒸气和CO₂的作用，在4.3μm的波长上，完全由于CO₂的作用，阳光辐射也完全被吸收。

火焰探测器的设计通常利用阳光辐射被吸收的这些谱带。

背景辐射调制作用：尽管太阳是一稳定的辐射源，但大气的不均匀性引起的闪烁将导致在地面上任意点接受的辐射有一个幅值调制分量。直接或经反射的太阳辐射的调制作用，也可能由于云雾遮挡、风吹树叶及水面波浪、机械转动等引起。处于火焰闪烁频率范围内的背景辐射的调制作用必须引起足够重视。

人工辐射源：与太阳辐射源相比，人工辐射源的辐射比较容易预防。

人工光源的总辐射能量通常是小于阳光辐射能量。

人工光源的变化是瞬间的，辐射亮度和面积增长速率在瞬间由极大变为零等。

根据普朗克辐射定律，凡是温度大于绝对零度的物体都会产生红外辐射。自然界中实际物体的温度均高于绝对零度。因此，自然界中的任何物体都存在红外辐射，同时也吸收周围其它物体的红外辐射。根据普朗克公式，绝对黑体的辐射出射度M_λ与黑体温度T和波长λ的关系为

$M_{\mathrm{\λ}}=C_1{\mathrm{\λ}}^{-5}\frac{1}{e^{c_2/\mathrm{\λT}}-1}---(2-1)$

其中c₁＝3.7418×10^-16(W·m²)叫第一辐射常数，c₂＝1.4388×10^-2(m·K)叫做第二辐射常数。黑体的辐射出射度M_λ的含义是在指定波长λ处，辐射源单位表面积向半球空间发射的辐射功率，单位为W·m^-3。普朗克公式描述了黑体辐射的光谱分布规律，它揭示了辐射与物质相互作用过程中和辐射波长及黑体温度的依赖关系，是黑体辐射的理论基础。

斯忒藩-玻尔兹曼定律：该定律表达为黑体单位面积辐射到半球空间的在λ₁～λ₂波段内的总功率M(W·cm^-2)为：

$M=\underset{{\mathrm{\λ}}_1}{\overset{{\mathrm{\λ}}_2}{\∫}}{M}_{\mathrm{\λ}}\mathrm{d\λ}---(2-2)$

微分普朗克定律式(2-1)，求出极大值，就得到维恩位移定律

λ_maxT＝a            (2-3)

式中λ_max-光谱辐射出射度的峰值波长，其中a是与温度无关的常数，a的近似值是0.2897cm·K，T为开氏温度。因此，光谱辐射出射度的峰值波长与绝对温度成反比。将(2-2)式带入(2-1)式，得出维恩定律的另一个形式，给出了光谱辐射出射度的峰值

$M_{{\mathrm{\λ}}_m}={\mathrm{bT}}^5---(2-4)$

式中

-光谱辐射出射度的峰值(W·cm^-2·μm^-1)，b为1.2862×10^-15W·cm^-2·μm^-1·K^-5。如图6给出了300K-1700K绝对黑体光谱辐射出射度与波长的关系曲线。

这些曲线可以看出黑体辐射的几个特性：

每根曲线不相交，与曲线下的面积成正比的总辐射出射度是随温度增加而迅速增加的，因而温度越高，所在波长上的光谱辐射出射度也越大；

光谱辐射出射度的峰值波长随温度增加向短波方向移动。

然而，在自然界中绝对黑体是不存在的，为了描述非黑体的辐射，引入辐射发射率的概念，用ε_λ表示

${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\λ}}=\frac{M_{\mathrm{\λ}}}{M_0}---(2-5)$

辐射发射率的含义为，在相同温度下，辐射体的辐射出射度与黑体的辐射出射度之比，是波长和温度的函数，还与辐射体的表面性质有关。根据物体辐射发射率ε_λ的不同，将辐射体分为三类：

1)黑体，ε_λ＝1；

2)灰体，ε_λ＝ε＜1，与波长无关；

3)选择体，ε_λ＜1且随波长和温度而变化。

可以看出，黑体的辐射特性1)、2)同样适用与一般物体。

从目标出发的红外辐射，在到达红外系统之前受到大气中某些气体的选择性吸收、大气中悬浮微粒的散射，因此，辐射能受到衰减。红外辐射通过大气的透过率可表示为：

τ＝e^-σx                (2-6)

式中σ为衰减系数，x为通过大气路程的长度。

值得注意的是，较大的液体金属的铸造过程可能产生高强度的人工辐射光源。钨丝白炽灯在0.75-1.4μm波段内发射50％的功率，钨丝灯辐射功率最大值位于1μm波段，波长大于3.5-4μm的辐射绝大部分透不过灯泡玻璃。交流电的灯光(尤其是辉光放电灯管)发射受调制的辐射，但其调制频率是在火焰闪烁频率范围以外，故可由适当的电子滤波器排除。

可燃物在燃烧时会释放出频率范围从紫外到红外的光波，在可见光波段，火焰图像具有独特的色谱、纹理等方面的特征，使之在图像上有明显的区别与背景。可以利用这些特征，利用图像处理的方法，对火灾进行识别。所以借助红外波段的图像识别，利用红外成像的原理获取燃烧初期所发出的红外图像进行图像处理，从而达到监控的目的。

滤光片波长的选择主要依赖于光谱辐射理论基础。可见光图像和红外图像在成像机制上存在固有差异，同一场景可见光图像提供的特征与红外图像提供的特征通常并不相同，它们具有不同的灰度级别特征，在可见光图像中出现的特征并不一定在红外图像中也出现，从而达到消除部分干扰信号。

当火灾发生时，对我们有用的温度范围为600K-1700K，在这个范围我们可以尽早的对火灾进行报警，人眼只对380nm～780nm的电磁波有亮度感觉，而波长小于400nm的电磁波称为紫外线，波长大于750nm的电磁波称为红外线。火焰燃烧的红外辐射主要集中于950nm～2000nm波段。

因此必须采用某种合适波段的滤光片，使得检测区域高温目标辐射的最大区域在摄像头上成像，压制现场低温背景成像的幅度，同时最大限度地保留监测的火灾目标的能量，实现增加对比度的目的，清楚的采集到火灾初期发生的红外图像。

不同波长的红外滤光片有不同的应用效果，因此选择适合于火灾图像上的红外滤光片波长是必要的。红外滤光片的选取主要根据以下两条原则：依据维恩定理计算所需探测温度的红外波长和依据不同摄像头对能够成像波长的响应度。如果采用红外焦平面阵列制作的摄像头(热像仪)，则只要依据维恩定理计算出所需探测温度的红外滤光片波长即可。采用波长是0.8μm和1.0μm滤光片的透过率如图5所示。

针对火灾的实际情况，需要监控系统能在一定大的范围内并且有较高的精度来检测出火灾隐患。单波段算法对火灾红外图像的采集，其像素会随着距离和光照等外界因素的变化而变化，从而大大降低了探测精度，增加了误报率的可能性。

双波段算法能有效地消除距离和光照等外界因素的干扰，并且通过两个摄像头的监控，大大降低了误报率。

采用在两个摄像头前加红外滤光片来检测同一幅图像，分别检测两个波段，然后再进行处理，得出的结果与距离无关，只要在摄像的范围之内的火灾就可以检测到。

双波段的优越性主要体现在以下几方面：

采用的双波段的检测手段，可以进行在摄像范围之内的检测，而不受距离的约束，提高精度。

通过两个摄像头的采集，通过采集的两幅图像像素比值的运算，有效地消除距离和光照等外界因素的干扰，减小误报率。

火焰燃烧时的红外辐射主要集中于950～2000nm波段，所在图像获取的时候可使用带有红外滤光片的摄像头，该滤光片能完全滤除可见光。

对于图像处理和控制单元而言：经过红外滤光片拍摄的图像，其实并非为纯灰度的图像，故先将图像转换为灰度图像，然后对灰度图像进行二值化处理。再针对二值化图像中亮的区域进行边沿检测和边缘处理，还可以转换为直方图，观察灰度分布情况。

对于本实用新型图像采集装置而言，数字摄像头或模拟摄像头与图像采集卡等方法均可使用。其中USB数字摄像头包括CMOS摄像头和焦平面阵列热像仪。

市场上大多数图像采集卡都是多路输入，这样便于一台电脑可同时检测多个区域。视频采集设备可以将模拟摄像头产生的模拟视频信号转换成数字信号，进而将其储存在计算机里。模拟摄像头拍摄到的视频信号必须经过视频采集卡将模拟信号转换成数字信号，才可以转换到计算机上运用。

数字摄像头可以将拍摄到得图像直接通过USB接口传到计算机里。现在电脑市场上的摄像头基本以数字摄像头为主，而数字摄像头中又以使用新型数据传输接口的USB数字摄像头为主，目前市场上可见的大部分都是这种产品。

CCD摄像头：在选择摄像头时，镜头是很重要的。按感光器件类别来分，现在市场上摄像头使用的镜头大多为CCD和CMOS两种。其中CCD(ChargeCoupled Device，电荷耦合组件)是应用在摄像、图像扫描方面的高端技术组件，CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，附加金属氧化物半导体组件)则大多应用在一些低端视频产品中。但是这样的定位并不表示在具体的摄像头使用时，两者有很大区别。事实上经过技术改造，目前CCD和CMOS的实际效果的差距已经大大的减小了。

CCD是一种半导体成像器件，因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上，CCD根据光的强弱积累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。

USB摄像头：使用USB接口的摄像头支持真正的即插即用，一旦你插入设备，系统也会立即汇报，并为其寻找合适的驱动程序，而且，USB摄像头所使用的电源可以直接从主板USB接口中得到，不再需要笨拙的独立电源转换器；USB(V2.0)接口理论上提供了480Mbps传输带宽，传输速度大大高于电脑现有的外设端口。从这里不难看出，采用了USB接口的电脑摄像头，在速度上是拥有很大优势的。

红外焦平面阵列热摄像仪：红外热摄像仪技术已成为全世界普遍关注的热门产业技术，像90年代中期的CCD固体摄像技术一样，由于飞速发展的CCD制造技术已经成熟，全球范围的各有关厂家中有的已批量投产，有的正在等待投产，CCD固体摄像机的应用市场急剧增长，很快发展成为全球范围的新兴产业，对包括生活领域(如数码摄像机等)在内的各个领域产生了深刻而广泛的影响。毫无疑问，从目前全球红外焦平面阵列技术的发展趋势来看，由于作为红外热摄像仪关键性技术的红外探测器技术取得长足进展，特别是非致冷红外焦平面阵列技术取得的突破，实现了高性能廉价的小型化红外摄像仪，解决了价格长期居高不下造成的应用障碍，开拓了广阔的民用和军用市场。

图像采集卡：本实用新型采用的采集卡是天敏公司带可二次开发的SDK2000系列采集卡。

10MOONS SDK2000是一款专门针对系统开发商及电脑DIY发烧友的高品质PCI视频卡。SDK2000具有高品质的视频采集性能，具备高速PCI总线，兼容即插即用(PNP)，支持一机多卡。

提供功能全面的二次开发包(以下简称SDK)。可以选择VisualBasic、VisualC++、Delphi等多种编程语言通过SDK进行开发，SDK中包含DLL动态库(VC使用)，OCX控件(VB，Delphi使用)及其详细说明。可通过SDK控制图像的输入端口，图像亮度，对比度，色度，灰度等输入信号，动态截取图像，以AVI格式进行录像侦测图像是否有移动目标等等。

附图说明

图1火灾探测器分类示意图

图2早期火灾温度及峰值波长分布

图3火焰的光谱能量分布

图4各种不同材料的火焰光谱能量分布

图5本实用新型所选用的滤光片透过率曲线示意图

图6300K-1700K绝对黑体光谱辐射出射度与波长的关系

图7本实用新型多波段红外图像型大空间火灾探测器

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

实施例1：结合附图7可见，多波段红外图像型大空间火灾探测器，图像采集单元由半透半反分光镜、红外滤光片及USB摄像头1和USB摄像头2组成，加装0.8μm波长滤光片的摄像头1和加装1.0μm波长滤光片的摄像头2固定朝向两条垂直的光路，通过半透半反分光镜同时监测被监测区域。图像采集单元将采集的图像传送至图像处理和控制单元，经过图像处理和控制单元的处理，判断所采集到的红外图像是否符合火灾的特性，对符合预设值的即向报警单元报警。

USB摄像头1与USB摄像头2为HD-HV1302UM型；本实用新型所使用的USB摄像头不限于此，市场销售的USB摄像头各种型号均可使用。

图像采集单元采用型号是：EC5-1719CLDNA(嵌入之星)，是一款采用Intel笔记本电脑芯片组945GM设计的高性能单板电脑。本实用新型所使用的嵌入之星不限于此，市场上任何型号PC均可使用。

其中，加装滤光片的摄像头可用红外焦平面热像仪替换，其输出信号直接转换成数字信号，可以省掉图像采集卡而直接送入图像处理和控制单元，红外焦平面热像仪作为图像采集单元的主要优势是低温成像范围宽，可以用于低温物体可燃物的探测场合。而采用CCD摄像头加装滤光片主要作用是替代价格昂贵的红外焦平面热像仪，来完成对监控目标的红外温度图像采集，CCD摄像头以其价格低廉和高温成像范围宽等优势，使整个火灾探测器的造价大幅度降低。

实施例2：实施例1中，滤光片的波长的选择可根据具体火灾检测场合的需要，依据维恩定理计算所需探测温度的红外波长和依据不同图像采集装置对能够成像波长的响应度选取不同的波长。如果采用红外焦平面制作的摄像头(热像仪)，则只要依据维恩定理计算出所需探测温度的红外滤光片波长即可。如木材燃点为250℃～300℃，则红外滤光片的波长应选取5.54μm～5.06μm之间，棉花燃点为210℃～255℃，则红外滤光片的波长应选取6.0μm～5.49μm之间，烟头表面温度700℃～800℃，则红外滤光片的波长应选取2.98μm～2.7μm之间，纸张燃点为130℃，则红外滤光片的波长应选取7.19μm～7.0μm之间，麦草燃点为200℃，则红外滤光片的波长应选取6.12μm～5.9μm之间，涤纶纤维燃点为390℃，则红外滤光片的波长应选取4.37μm～4.1μm之间等。

实施例3：实施例2或实施例1中，图像采集单元还包括一个未加装滤光片的彩色摄像头3，摄像头1和摄像头2监测的图像被认定符合预设值时，未加装滤光片的彩色摄像头3开始抓拍火灾图像。

彩色摄像头3采用HD-HV1302UC型号。

实施例4：如图7所示，本实用新型采用半透半反镜和不同波长的红外滤光片来通过2个(HD-HV1302UM)USB摄像头采集双波段红外图像到探测器中，通过软件的算法来探测摄像头1和摄像头2所监控区域是否有火灾。一旦有可疑的火灾发生，则通过与串口连接的GSM模块发送报警信息到远端服务器，同时也通过系统平台的网口，将报警信息传输到远端服务器上。

其中，GSM模块采用的是Siemens公司的TC35，TC35是Siemens公司推出的无线通信GSM模块，模块主要由GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口六部分组成。

通讯接口采用CAN总线或RS-485串口，主要用于火灾发生后的各类现场语音报警、远程INTERNET报警、GSM短信电话报警等，以及和现有消防灭火设备联动控制，通讯接口根据图像处理和控制单元预设火情等级的需要，会给出指令控制灭火设备的启动。

Claims (6)

1.多波段红外图像型大空间火灾探测器，包括图像采集单元、图像处理和控制单元及报警单元，其特征在于：图像采集单元由半透半反分光镜、及加装红外滤光片的图像采集装置组成，其中被监测区域通过半透半反分光镜被加装不同波长红外滤光片的两个图像采集装置同时监测。

2.根据权利要求1所述的多波段红外图像型大空间火灾探测器，其特征在于：图像采集单元中还包括未加装装滤光片的彩色摄像头，所述彩色摄像头与所述加装滤光片的两个图像采集装置位于同一个位置。

3.根据权利要求1或2所述的多波段红外图像型大空间火灾探测器，其特征在于：所述图像采集装置是USB数字摄像头。

4.根据权利要求1或2所述的多波段红外图像型大空间火灾探测器，其特征在于：所述图像采集装置由CCD模拟摄像头和SDK图像采集卡组成。

5.根据权利要求1或2所述的多波段红外图像型大空间火灾探测器，其特征在于：多波段红外图像型大空间火灾探测器预留有通讯接口，可以与任何灭火系统联动。

6.多波段红外图像型大空间火灾探测器，包括图像采集单元、图像处理单元及报警单元，其特征在于：图像采集单元由半透半反分光镜和红外焦平面阵列热像仪组成，其中被监测区域通过半透半反分光镜被两个红外焦平面阵列热像仪同时监测。

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