CN2516966Y - 日光盲光学火灾探测控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用火焰的光谱特性进行火灾探测的日光盲光学火灾探测控制器,利用火焰光谱特征,避开了日光灯、白炽灯、太阳光及其他人为光源的光谱范围,实现了日光盲火焰识别,排除了火灾探测的干扰,采用红外、紫外光源来照明光电器件进行系统自检,采用火灾监控总控制器与光学火灾探测器的计算机控制单元、灭火执行驱动控制单元进行通讯巡检,实现了主机与探测头之间、主机与灭火执行单元之间的线路的巡检与故障监测。对自动阀和灭火瓶的有效性进行自动辨别和实现自动转换,保证在有火灾情况下实现有效喷射灭火剂,自动阀根据响应时间的要求实现快速反应进行灭火,达到抑爆功能。

Description

日光盲光学火灾探测控制器

一、所属领域：

本实用新型涉及一种火灾探测控制装置，进一步涉及一种日光盲光学火灾探测控制器。

二、背景技术

现有火灾探测控制系统由以下三部分组成：火灾探测器、报警控制器、灭火介质及执行机构。现有火灾探测器大致可分为以下几种：离子感烟探测器、光电感烟探测器、感温探测器等。

本专利的探测器就是根据各种不同物质的燃烧火焰辐射光谱分布特征从而避开太阳光和人工光源的波长范围而设计的，具高可靠而无误启动信号等特点。最简单的灭火系统由火灾探测器、自动控制器、灭火剂、管道和自动阀门构成。如图1所示。

只要有火灾火焰发生并达到了一定辐射强度，火灾探测器就发出信号，信号通过控制器或者计算机处理以判断火焰的性质和火势的大小进而发出灭火或抑制爆炸的指令，打开一个或多个自动阀，灭火剂即刻喷射，从而火焰被扑灭，阀门则自动关闭。计算机或控制器即可处理善后的其他工作，还可记录火灾发生和扑灭的时间，火灾扑灭的过程等。

灭火剂可以有多种选择，如哈龙灭火剂、二氧化碳、水或者其他灭火介质。

现有火灾探测控制装置多采用烟感、温感、光电烟感等方法。其缺点是反应速度慢，在民用及工业重要场所保护性能差。而在许多工业场合，现场保护非常重要，这就对火灾探测系统提出了更高的要求，需要一种稳定、可靠、反应速度快的火灾探测控制系统，从而减小火灾损失。

三、发明内容

根据上述现有技术部分存在的问题或不足，本实用新型的目的是：提供一种日光盲光学火灾探测控制器。

快速自动灭火系统不同于一般的各种报警系统，它直接针对易燃易爆特殊场所人身和财产的安全。它必须是高可靠、快速响应的探测器，在太阳光、人工光源、电源电涌、瞬变、断路、短路等情况均不能产生误输出信号。因此对火灾探测器的波谱范围和电路提出了许多特殊要求。火焰光的波谱和火灾探测器的波谱范围参见图2所示。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型的技术总体方案为：通过对现有木材、煤炭、石油(包含以其为原料提取的各种燃油和化工材料)、天然气等可燃物质燃烧的光谱进行分析研究，利用红外、紫外双通道或三通道来进行火焰识别，避开日光等自然光源、日光灯、白炽灯等人工光源的光谱范围，从而实现日光盲火焰识别来进行火灾报警控制。

该光学火灾探测控制器包括：光学火灾探测器、报警控制主机和灭火执行机构组成，其特点是：

光学火灾探测器包括：

一计算机中央控制单元6，计算机中央控制单元6上分别连接有通讯接口单元8、电源13、阀值自适应单元7、信号处理单元4、信号处理单元5、紫外自检单元9和红外线自检单元10，信号处理单元4连接有紫外探测单元2，信号处理单元5连接有红外探测单元3，紫外自检单元9与紫外光源11连接，红外自检单元10与红外光源12连接，紫外探测单元2和红外探测单元3分别与紫外光学系统0、红外光学系统1连接；

报警控制主机包括：

一火灾报警控制主机23，火灾报警控制主机23上分别连接有通讯接口单元22、灭火执行状态显示29、光电报警25、警铃24、火灾记录存储26、报警指示27、故障指示28和远程传输接口14；通讯接口单元22上还设置有隔离单元21；

所述远程传输接口14上可分别连接有无线电台(专用网)15、手机等无线公共网16、有线电话(公共网)17和专用有线设备18，可通过远端无线电台(专用网)19、手机等无线公共网20、远端有线电话(公共网)30、远端专用有线设备31等与远程计算机32进行数据传输和信号通讯；

灭火执行机构包括：

一计算机中央控制单元35，计算机中央控制单元35上分别连接有通讯接口单元34、自检单元36、电源41和信号处理单元37；电源41还与功率驱动单元38和电动执行机构39实现互连；电动执行机构39与灭火介质40相连，功率驱动单元38与信号处理单元37和电动执行机构39实现互连；通讯接口34与隔离单元33相连；

光学火灾探测器、火灾报警控制主机和灭火执行机构通过通讯接口单元8、22、34实现通讯，火灾探测器探测到火灾后发出火灾报警信号给火灾报警控制主机，主控器发出指令给灭火执行机构进行灭火，同时发出声、光报警和报警记录，同时还可通过远程传输接口进行远程通讯，将火灾信息传输到消防部门；

火灾探测器的探测头利用红外、紫外双通道或三通道来实现日光盲进行火焰识别，排除其他光源的误报警。

本实用新型的其他一些特点是：

所述光学火灾探测器的光学系统分别由红外光学系统和紫外光学系统组成，二者结构分离以降低成本。

所述火灾探测器的探测头采用光源来照明紫外和红外光电器件进行系统自检，探测头通过紫外和红外自检单元9、10进行自检，同时判断故障是来自紫外还是红外。

所述光学火灾探测器通过利用红外和紫外光源进行照明，通过计算机由阀值自适应单元7设定火灾门限值来消除光电器件受环境变化带来的影响。

所述电源13为高频开关电源。

本实用新型采用红外、紫外光源来照明光电器件进行系统自检，不但实现了探测头的电路故障自检、而且实现了光电器件的自检，从而实现了探测头的彻底自检，使系统具有绝对高可靠性。采用火灾监控总控制器与光学火灾探测器的计算机控制单元、灭火执行驱动控制单元进行通讯巡检，可完全监控各个探测头、灭火执行机构的线路和电源运行状态，实现了主机与探测头之间、主机与灭火执行单元之间的线路的巡检与故障监测。对自动阀和灭火瓶的有效性进行自动辨别和实现自动转换，保证在有火灾情况下实现有效喷射灭火剂。对火灾的性质进行分析和判断，快速发出灭火或抑制爆炸的指令。自动阀根据响应时间的要求可以选择电触发的雷管和电动阀等，实现快速反应进行灭火，达到抑爆功能。

四、附图说明

图1是最简单的灭火系统示意图；

图2是光的波谱及火灾探测器的波谱；

图3是本实用新型的光学火灾探测器原理框图；

图4是本实用新型的火灾报警控制主机原理框图；

图5是本实用新型的灭火执行机构原理框图。

图6是本实用新型的光学火灾探测控制系统连接原理框图；

图7是本实用新型的瓦斯管道灭火抑爆方案示意图；

图8的本实用新型应用于食品、饲料、化工、纤维、木材空气输送通道灭火抑爆方案示意图；

图9是本实用新型的日光盲光学火灾探测器的实施原理示意图。

五、具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

光学火灾探测控制系统组成结构如图6所示，光学火灾探测器(1-13单元组成)探测到火灾后发出火灾报警信号给火灾报警控制主机23，主控器发出指令给灭火执行机构35进行灭火，同时发出声、光报警和报警记录。同时还可通过远程传输接口14进行远程通讯，将火灾信息传输到消防部门。5.1日光盲光学火灾探测头

日光盲光学火灾探测头的原理图如图3所示。

光学火灾探测器包括：

一计算机中央控制单元6，计算机中央控制单元6上分别连接有通讯接口单元8、电源13、阀值自适应单元7、信号处理单元4、信号处理单元5、紫外自检单元9和红外线自检单元10，信号处理单元4连接有紫外探测单元2，信号处理单元5连接有红外探测单元3，紫外自检单元9与紫外光源11连接，红外自检单元10与红外光源12连接，紫外探测单元2和红外探测单元3分别与紫外光学系统0、红外光学系统1连接，紫外线自检单元9和红外线自检单元10分别连接有紫外光源11和红外光源12；

火灾火焰辐射的光信号由光学系统分别进行光学滤波(光学系统分别由红外光学系统1和紫外光学系统0组成，红外、紫外光学系统分离以降低成本)，分别汇聚到紫外探测单元2和红外探测单元3，经过光电转换后分别通过信号处理单元4、5后由计算机控制单元6与门限自适应单元7进行比较和逻辑运算，从而判断是否有火灾发生，一旦有火灾发生，探测头中央处理器便通过通讯接口8发出报警信号和相应的地址码给中央控制器，从而实施灭火指令。探测头平时通过紫外和红外自检单元9、10进行自检，如有故障便进行故障报警和相应地址发送，同时能够判断故障是来自紫外还是红外。

本实用新型采用门限自适应系统(系统通过利用红外和紫外光源进行照明来人为设定火灾门限值)，如图3所示，从而克服了光电器件特性受环境变化的影响，提高了系统的抗干扰能力和稳定性。

本实用新型采用红外、紫外光源来照明光电器件进行系统自检，不但实现了探测头的电路故障自检、而且实现了光电器件的自检。从而实现了探测头的彻底自检，使系统具有绝对高可靠性。

探测器采用CPU进行运算、控制和通讯，使得探测器变得结构简单和实用。

火灾探测器的类型：

定辐射探测器：紫外线探测器，红外线探测器；

闪光式探测器：单波长探测器，二波长探测器，CO2共鸣辐射探测器；

复合式探测器：定辐射式和闪光式复合探测器。

以上探测器基本上覆盖了各种物质产生的火灾光谱强度分布范围，能适应各种应用场合系统的配置。

火灾探测器的基本指标：

①光学视场大于90°；

②抑爆探测时间小于10ms；

③灭火探测时间小于100ms；

④探测距离0.4～50m(根据使用要求和型号而定)。

本实用新型采用高频开关电源为系统供电，从而减小了系统的体积和重量，使电源的效率提高。5.2报警控制主机

火灾报警总控制器原理框图如图4所示。

报警控制主机包括：

一火灾报警控制主机23，火灾报警控制主机23上分别连接有通讯接口单元22、灭火执行状态显示29、光电报警25、警铃24、火灾记录存储26、报警指示27、故障指示28和远程传输接口14；通讯接口单元22上还设置有隔离单元21；

所述远程传输接口14上可分别连接有无线电台15、手机等无线公共网16、有线电话拨号上网17和专用有线设备18，可通过无线电台19、远端手机等无线公共网20、远端有线电话30、远端专用有线设备31等与远程计算机32进行数据传输和信号通讯；

该系统的火灾报警控制主机23通过隔离单元21、通讯接口单元22与火灾探测头、灭火执行控制机构相连接，通过串行通讯方式进行通讯，从而实现了对线路、探测头、灭火执行机构的运行状态监测。一旦出现故障，主机通过故障指示28进行故障内容和地址显示。如果有火灾发生，主机通过相应的地址码对相关地址的灭火执行机构发出灭火指令进行灭火，灭火指令执行状态显示29将对其状态进行显示。同时主机的报警指示27、声音报警24、光电报警25将进行相关报警动作，火灾记录存储系统将对火灾(故障)的时间、地址、执行状态进行存储记录。主机通过还具有信息远程传输功能，通过远程传输接口进行远程通讯，将火灾信息传输到消防主管部门。

本实用新型远程通讯采用有线电话或者采用电台、手机无线国际互连网络系统，这也是本实用新型的主要特征之一。远程传输通讯原理框图如图4所示，远程通讯接口14可通过有线和无线两种方式实现远程信息传输，无线有两种方式：

(1)通过无线电台等专用设备15传输至远端无线电台等专用设备19与计算机32进行通讯。

(2)通过手机等无线公共网16传输至远端无线公共网20与计算机32进行通讯。

有线通讯也有两种方式：

(1)通过有线电话等公共网17传输至远端公共网30与计算机32进行通讯。

(2)通过有线专用设备18传输至远端有线专用设备31与计算机32进行通讯。

本实用新型的远程通讯功能为消防系统网络化打下基础。

本实用新型采用火灾监控总控制器与光学火灾探测器的计算机控制单元、灭火执行驱动控制单元进行通讯巡检，从而可完全监控各个探测头、灭火执行机构的线路和电源运行状态，实现了主机与探测头之间、主机与灭火执行单元之间的线路的巡检与故障监测。从而实现了火灾探测控制系统的高可靠。对自动阀和灭火瓶的有效性进行自动辨别和实现自动转换，保证在有火灾情况下实现有效喷射灭火剂。对火灾的性质进行分析和判断，快速发出灭火或抑制爆炸的指令。

在紧急情况下，如外界电源电路发生故障可以实现手动操作进行灭火处理。

对大型库房、油库可进行分区灭火抑爆控制和显示。

其他辅助功能：灭火后启动风机或使风机停止，开启或关闭输送管道，向值班室发出灭火信号或报警等。

根据用户的各种特殊要求，可以设计专门的控制器或计算机程序以满足用户的需求。5.3 灭火执行机构

灭火执行机构原理框图如图5所示。

灭火执行机构包括：

一计算机中央控制单元35，计算机中央控制单元35上分别连接有通讯接口单元34、自检单元36、电源41和信号处理单元37；电源41还与功率驱动单元38和电动执行机构39实现互连；电动执行机构39与灭火介质40相连，功率驱动单元38与信号处理单元37和电动执行机构39实现互连；通讯接口34与隔离单元33相连；该机构的计算机中央控制单元35通过隔离单元33、通讯接口34与火灾报警控制主机进行故障检测报警和灭火通讯，同时通过自检单元36进行自检。该机构还包含信号处理单元37、功率驱动单元38、电动执行机构39、灭火介质40和电源41。

日光盲光学火灾探测控制器适用于易燃易爆环境，本实用新型的自动阀根据响应时间的要求可以选择电触发的雷管和电动阀等，实现快速反应进行灭火，达到抑爆功能。

设计人给出了以下的实施例，但本实用新型不限于这些实施例。

在本实用新型实施的实例中，图7和图8中的光学火灾探测器43、44、51、52、53、54、55、56、57、58均采用如图9所示的方案。

实施例1：瓦斯管道灭火抑爆方案如图7所示，该方案适用于煤矿和天然气输送管道的灭火抑爆场合。如果瓦斯管道内的瓦斯燃烧，在进气口由探测器51和探测器52发现，则自动阀42和自动阀46打开让灭火剂喷射。如果瓦斯在泵房的出口端发生燃烧，则探测器43和探测器44发现，则自动打开阀47、阀48和阀49让灭火剂喷射。在每次灭火抑爆的同时打开风道，关闭进出口管道，让废气从风道排出。探测器45是感温探测器，当温度恢复正常值时则打开进出口管道和风道，停止风机运转，使输送管道回复到正常工作状态。

本实用新型系统的关键技术日光盲光学火灾探测器的实施原理示意图如图9所示。探测头地址单元61形成一个8位256个不同的地址编码供用户实用。CPU单元6作为探测头的中央核心单元完成紫外、红外探测单元的阈值设定、探测头自检、故障报警、火灾报警等功能。CPU通过自检单元9、功率放大单元9来控制光源11，通过照明紫外光电器件2达到紫外探测部分的自检功能。同样CPU通过自检单元10、功率放大单元10来控制光源12，通过照明红外光电器件3达到红外探测部分的自检功能。一旦有火灾发生，火焰辐射的光源通过紫外光学系统0、紫外光电器件2、紫外信号放大与处理单元4、比较判断单元4、门限自适应单元7完成火焰紫外光谱识别。火焰辐射的光源通过红外光学系统1、红外光电器件3、红外信号放大与处理单元5、比较判断单元5、门限自适应单元7完成火焰红外光谱识别。两信号通过CPU单元进一步运算判断识别火焰，从而实现日光盲火灾探测报警。报警信号通过485接口单元8传送给火灾报警控制主机。系统通过该通讯接口来完成探测头与火灾报警控制主机间线路的故障监测。系统由CPU单元6、门限自适应单元7来补偿光电器件因环境变化所带来的特性漂移。探测头供电系统由开关电源系统13完成。

实施例2：食品、饲料、化工、纤维、木材空气输送管道灭火抑爆方案如图8所示，加工材料从进口侧进入风机出口，若探测器53、56发现火花闪光，则卸货车NO.1封闭空气输送管道，打开进入灭火室的通道，部分带火花的材料进入灭火室后仍有火花闪光，探测器57、58探测到后则打开自动阀59，灭火剂在灭火室内喷射，同时延时一定时间使风机停止。如果在卸货车NO.1动作时有火花流入后续管道，则探测器54、55发现火花闪光，则自动阀60打开，灭火剂喷射，同时卸货车NO.2关闭空气输送管道。灭火过程完结后，经过短时间人工清理，则空气传输管道就可恢复正常运行。系统的关键技术光学火灾探测器的原理示意图如图9所示。

自动灭火系统不同于一般的各种报警系统，它直接针对易燃易爆特殊场所人身和财产的安全。它必须是高可靠、快速响应的探测器，在太阳光、人工光、电源电涌、瞬变、断路、短路等情况均不能产生误输出信号。因此对火灾探测器的波谱范围和电路提出了许多特殊要求。

探测器的电路设计严谨，具有很强的抗干扰能力。设计制造工艺精良，能适应恶劣的环境，设计生产定型均作严格的环境试验。

Claims (5)

1.一种利用红外、紫外双通道或三通道来进行火焰识别，避开日光等自然光源、日光灯白炽灯等人工光源的光谱范围，从而实现日光盲火焰识别来进行火灾报警控制的光学火灾探测控制器，包括：光学火灾探测器、报警控制主机和灭火执行机构组成，其特征在于：

光学火灾探测器包括：

一计算机中央控制单元[6]，计算机中央控制单元[6]上分别连接有通讯接口单元[8]、电源[13]、阀值自适应单元[7]、信号处理单元[4]、信号处理单元[5]、紫外自检单元[9]和红外线自检单元[10]，信号处理单元[4]连接有紫外探测单元[2]，信号处理单元[5]连接有红外探测单元[3]，紫外自检单元[9]与紫外光源[11]连接，红外自检单元[10]与红外光源[12]连接，紫外探测单元[2]和红外探测单元[3]分别与紫外光学系统[0]、红外光学系统[1]连接；

报警控制主机包括：

一火灾报警控制主机[23]，火灾报警控制主机[23]上分别连接有通讯接口单元[22]、灭火执行状态显示[29]、光电报警[25]、警铃[24]、火灾记录存储[26]、报警指示[27]、故障指示[28]和远程传输接口[14]；通讯接口单元[22]上还设置有隔离单元[21]；

所述远程传输接口14上可分别连接有无线电台(专用网)15、手机等无线公共网16、有线电话(公共网)17和专用有线设备18，可通过远端无线电台(专用网)19、手机等无线公共网20、远端有线电话(公共网)30、远端专用有线设备31等与远程计算机32进行数据传输和信号通讯；

灭火执行机构包括：

一计算机中央控制单元[35]，计算机中央控制单元[35]上分别连接有通讯接口单元[34]、自检单元[36]、电源[41]和信号处理单元[37]；电源[41]还与功率驱动单元[38]和电动执行机构[39]实现互连；电动执行机构[39]与灭火介质[40]相连，功率驱动单元[38]与信号处理单元[37]和电动执行机构[39]实现互连；通讯接口[34]与隔离单元[33]相连；

光学火灾探测器、火灾报警控制主机和灭火执行机构通过通讯接口单元[8]、[22]、[34]实现通讯，火灾探测器探测到火灾后发出火灾报警信号给火灾报警控制主机，主控器发出指令给灭火执行机构进行灭火，同时发出声、光报警和报警记录，同时还可通过远程传输接口进行远程通讯，将火灾信息传输到消防部门；

火灾探测器的探测头利用红外、紫外双通道或三通道来实现日光盲进行火焰识别，排除其他光源的误报警。

2.根据权利要求1的日光盲光学火灾探测控制器，其特征在于，所述光学火灾探测器的光学系统分别由红外光学系统和紫外光学系统组成，二者结构分离以降低成本。

3.根据权利要求1的日光盲光学火灾探测控制器，其特征在于，所述火灾探测器的探测头采用光源来照明紫外和红外光电器件进行系统彻底自检，探测头通过紫外和红外自检单元[9]、[10]进行自检，同时判断故障是来自紫外还是红外。

4.根据权利要求1的日光盲光学火灾探测控制器，其特征在于，所述光学火灾探测器通过利用红外和紫外光源进行照明，通过计算机由阀值自适应单元[7]设定火灾门限值来消除光电器件受环境变化带来的影响。

5.根据权利要求1的日光盲光学火灾探测控制器，其特征在于，所述电源[13]为高频开关电源。

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