一种火灾征兆探测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种火灾征兆探测装置及方法，该装置包括：壳体、遮光罩、吸气风机、主控单元和探测组件；吸气风机、主控单元和探测组件均设置在壳体内，吸气风机位于上盖的吸气入口处，吸气风机的输入端连接主控单元的风机控制输出端；壳体内部空间内设置迷宫结构的探测室，探测室中设置探测组件包括光源模块和散射接收探测放大电路模块；光源模块包括两个发射管和两个准直透镜，两个发射管的输入端分别连接主控单元的光源控制输出端。通过采用多信息复合探测结合独特设计的下沉式探测光路结构以实现对火灾孕育阶段热解过程中微小征兆信息的敏感探测，同时实现对不同属性热解粒子的类别进行判断，实现在早期征兆探测的同时大大提高探测器可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种火灾征兆探测装置及方法
本专利技术属于火灾征兆探测
，具体涉及一种火灾征兆探测装置及方法。
技术介绍
电气原因导致的火灾在历年火灾事故中所占比例高达四分之一，因此电气防火是消防安全中的重中之重，特别是各类配电柜、开关柜、控制柜等，承载着电能输配或信号决策等重要职能，对此类柜式电控设备进行火灾早期探测一直是安全生产中的切实需求，对预防火灾、保护人民生命财产、避免巨大经济损失意义重大。在各类柜式电控设备中，尽管已有过流或剩余电流监测保护装置预防故障发生，但由于发热隐患不仅仅是由过流或剩余电流造成，接触不良、线径错误匹配以及设备中仪表直流弱电部分短路等众多因素都能导致导体异常发热，故障类型的繁多使得现有电气火灾监控系统凸显出保护能力的不足，因此十分有必要从火灾探测报警的角度进行柜式电控设备的火灾早期征兆预警防范，研制为此类场所提供火灾孕育热解阶段针对性的保护。火灾孕育阶段热解过程的可能产物及现象包括烟、温、气三大类征兆类型，根据热解可燃物的不同，上述三类产物和现象或可能发生、抑或不发生，因此需要开展相关试验研究，确定目标保护场所有效的火灾征兆，并建立该有效火灾征兆的实验模拟方法，最后对探测该征兆的可能探测技术进行技术方向的评估，为征兆探测器的开发提供方向性的建议以及相关征兆特征规律数据的支持。研制火灾征兆探测器的目的在于提供火灾孕育阶段的预警保护能力，因此高灵敏探测方法是必须要首先建立的环节，以实现对火灾孕育阶段热解过程中微小征兆信息的敏感探测。然而，由于征兆信息的微弱，因此很容易与环境中存在的干扰物淹没在一起，高灵敏探测则可能导致某些情况下征兆探测器的误报概率被提高，征兆探测器是高灵敏征兆特征属性识别探测技术的具体实现，关键器件的选型，识别算法的设计，电路系统的设计与改进，光路的优化及各结构部件的配合都需要在开发过程中不断的重复测试分析调整这一过程。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种火灾征兆探测装置及方法。本专利技术的技术方案是：一种火灾征兆探测装置，包括：壳体、遮光罩、吸气风机、主控单元和探测组件；壳体包括上盖和底座，吸气风机、主控单元和探测组件均设置在上盖与底座扣合形成的壳体内，上盖中心开有吸气入口，上盖的吸气入口处安装遮光罩；主控单元固定在底座处；吸气风机位于上盖的吸气入口处，吸气风机的输入端连接主控单元的风机控制输出端；壳体内部空间内设置迷宫结构的探测室，探测室中设置探测组件包括用于发射探测光束的光源模块和用于接收经探测光束照射产生的散射信号的散射接收探测放大电路模块；光源模块包括两个发射管和两个准直透镜，两个发射管的输入端分别连接主控单元的光源控制输出端。所述散射接收探测放大电路模块包括三个光敏传感器和三个探测放大电路；各光敏传感器的输出端分别连接各探测放大电路输入端，各探测放大电路输出端分别连接主控单元信号输入端。所述光源模块与散射接收探测放大电路模块使用卡接固定方式安装在底座上。所述探测室内设置有用于多次反射吸收未完全准直的旁轴杂光的多重出瞳光阑、光敏区和消光光阱；多重出瞳光阑位于准直透镜之后；出瞳光阑采用尖锐角30°设计；光敏区即气体中的烟雾粒子通过探测室的通道与光源模块发出的光束相交的地方，光敏区呈圆柱形；光源模块、散射接收探测放大电路模块、消光光阱围绕光敏区分布在一个球面上；消光光阱为光学陷阱，采用光学死腔的设计方式，光进入消光光阱后经过多次反射后进入死区；光源模块与消光光阱对称分布，形成光源平面，前向光敏传感器布置在消光光阱一侧，后向光敏传感器布置在光源模块一侧。所述壳体采用ABS工程塑料，壳体的内表面敷屏蔽金属箔膜隔绝外界电磁干扰。所述光敏传感器采用下沉式设计，其安装角度与发射光束成空间夹角，光敏传感器的安装平面低于光源平面。在光敏区与吸气风机之间设置遮光片。利用所述的火灾征兆探测装置进行火灾征兆探测的方法，包括以下步骤：步骤1：主控单元控制吸气风机对探测环境内气体进行吸气，气体经过吸气入口进入壳体的探测室内；步骤2：主控单元控制两个发射管每隔固定时间间隔以不同发射模式顺序发出光束，光束经过准直透镜后进入光敏区，未完全准直的旁轴杂光被相邻的出瞳光阑多次反射吸收；三种不同发射模式如下：发射模式1：一个发射管发射50毫秒光束；发射模式2：另一发射管发射50毫秒光束；发射模式3：两个发射管同时发射50毫秒光束；步骤3：光束经过光敏区过程中，若气体中含有火灾征兆粒子则发生散射；步骤4：三个光敏传感器接收发生散射的光束，消光光阱吸收平行光束，未被消光光阱吸收的平行光束经消光光阱的通孔射出后被遮光罩吸收；步骤5：三个光敏传感器接收火灾征兆粒子受到发射光束照射产生的散射光信号经光电探测放大电路放大后传至主控单元；步骤6：主控单元计算不同发射模式下的三个光敏传感器接收的散射光本底增量；步骤7：分别计算各发射模式下三个光敏传感器接收的各散射光本底增量之比Kij，获得Kij值的区间，将Kij值的区间与预先采样获得的不同种类火灾征兆粒子对应的Kij值的标准区间比对：若Kij值的区间落入某标准区间，则当前气体中含有该标准区间对应的火灾征兆粒子，该火灾征兆粒子确定当前探测环境是否存在火灾征兆。所述发射模式包括：发射模式1：一个发射管发射50毫秒光束；发射模式2：另一发射管发射50毫秒光束；发射模式3：两个发射管同时发射50毫秒光束。所述火灾征兆粒子为灰尘、水蒸气粒子、柴油粒子、PVC热解粒子或木材热解粒子。有益效果：通过采用多信息复合探测结合独特设计的下沉式探测光路结构以实现对火灾孕育阶段热解过程中微小征兆信息的敏感探测，同时实现对不同属性热解粒子的类别进行判断，实现在早期征兆探测的同时大大提高探测器的可靠性。附图说明图1为本专利技术具体实施方式的火灾征兆探测原理示意图；图2为本专利技术具体实施方式的火灾征兆探测装置整体结构示意图，其中，1-上盖，2-探测组件，3-底座；图3为本专利技术具体实施方式的探测室内部结构简化示意图；图4为本专利技术具体实施方式的出瞳光阑剖面三维结构示意图；图5为本专利技术具体实施方式的消光光阱剖面三维结构示意图；图6为本专利技术具体实施方式的光敏传感器下沉式设计结构剖面图；图7为本专利技术具体实施方式的探测放大电路原理图；图8为本专利技术具体实施方式的火灾征兆探测方法流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细说明。由火灾征兆确定与探测技术选型研究的相应结论，目标保护场所典型可燃物的火灾早期征兆为热解粒子，热解粒子本身是一种气溶胶粒子，因此可以通过光散射技术来进行探测。征兆探测原理如图1所示，通过一光源照射热解粒子导入区域，在没有热解粒子的情况下，光线直线传播，而当有热解粒子时，由于微粒对光的散射作用，使得除了直线传播方向以外的其他方向也有了散射光，通过对散射光进行收集感应分析，既能完成对征兆的探测。火灾征兆是一种微弱信息，因此需要高灵敏度的探测技术。基于光散射原理实现征兆探测的关键在于提高有热解粒子时的散射光强度与无热解粒子时光电转换器件接收到的背景光辐射强度之间的信噪比，同时保持不同类型粒子散射光特性的可区分性，以供属性识别。点型探测器在构成火灾自动报警系统时能够定位火灾发生位置，而对于旨在火灾孕育阶段发出预警的征兆探测器来讲，点型结构形式提供的定位能力有助于快速处理故障设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种火灾征兆探测装置，其特征在于，包括：壳体、遮光罩、吸气风机、主控单元和探测组件；壳体包括上盖和底座，吸气风机、主控单元和探测组件均设置在上盖与底座扣合形成的壳体内，上盖中心开有吸气入口，上盖的吸气入口处安装遮光罩；主控单元固定在底座处；吸气风机位于上盖的吸气入口处，吸气风机的输入端连接主控单元的风机控制输出端；壳体内部空间内设置迷宫结构的探测室，探测室中设置探测组件包括用于发射探测光束的光源模块和用于接收经探测光束照射产生的散射信号的散射接收探测放大电路模块；光源模块包括两个发射管和两个准直透镜，两个发射管的输入端分别连接主控单元的光源控制输出端。

【技术特征摘要】
1.一种火灾征兆探测装置，包括：壳体、遮光罩、吸气风机、主控单元和探测组件；壳体包括上盖和底座，吸气风机、主控单元和探测组件均设置在上盖与底座扣合形成的壳体内，上盖中心开有吸气入口，上盖的吸气入口处安装遮光罩；主控单元固定在底座处；吸气风机位于上盖的吸气入口处，吸气风机的输入端连接主控单元的风机控制输出端；壳体内部空间内设置迷宫结构的探测室，探测室中设置探测组件包括用于发射探测光束的光源模块和用于接收经探测光束照射产生的散射信号的散射接收探测放大电路模块；光源模块包括两个发射管和两个准直透镜，两个发射管的输入端分别连接主控单元的光源控制输出端；其特征在于，所述探测室内设置有用于多次反射吸收未完全准直的旁轴杂光的多重出瞳光阑、光敏区和消光光阱；多重出瞳光阑位于两个准直透镜之后；出瞳光阑采用尖锐角30°设计；光敏区即气体中的烟雾粒子通过探测室的通道与光源模块发出的光束相交的地方，光敏区呈圆柱形；光源模块、散射接收探测放大电路模块、消光光阱围绕光敏区分布在一个球面上；消光光阱为光学陷阱，采用光学死腔的设计方式，光进入消光光阱后经过多次反射后进入死区；光源模块与消光光阱对称分布，形成光源平面，前向光敏传感器布置在消光光阱一侧，后向光敏传感器布置在光源模块一侧。2.根据权利要求1所述的火灾征兆探测装置，其特征在于，所述散射接收探测放大电路模块包括三个光敏传感器和三个探测放大电路；各光敏传感器的输出端分别连接各探测放大电路输入端，各探测放大电路输出端分别连接主控单元信号输入端。3.根据权利要求1所述的火灾征兆探测装置，其特征在于，所述光源模块与散射接收探测放大电路模块使用卡接固定方式安装在底座上。4.根据权利要求1所述的火灾征兆探测装置，其特征在于，所述壳体采用ABS工程塑料，壳体的内表面敷屏蔽金属箔膜隔绝外界电磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇俞，王力，潘刚，
申请(专利权)人：公安部沈阳消防研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21