基于次声波的隧道火灾探测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种基于次声波的隧道火灾探测装置，包括信号采集单元、信号处理单元、执行单元和报警单元，信号采集单元用于探测和采集火灾发生时所产生的燃烧音信号，并将采集到的燃烧音信号送入信号处理单元，信号处理单元对该燃烧音信号进行处理、分析和识别，如果识别结果为火灾产生的燃烧音，则通过执行单元启动报警单元进行报警操作。本实用新型专利技术提供的装置可以实时准确地监控隧道内的消防安全情况，一旦发生火灾，扬声器就会立刻响起警报声，以便隧道内的车辆快速撤离火灾现场，并且防止后续车辆进入隧道；同时将火灾信息发送到消防部的总控制平台，并拨打电话进行远程报警，以便消防人员及时赶到现场疏散车辆并实施救援。

Tunnel fire detection device based on infrasonic wave

The utility model provides a tunnel fire detection device based on infrasonic wave, including signal acquisition unit, signal processing unit, an execution unit and an alarm unit, burning sound signal generated by the fire detection and acquisition for signal acquisition unit, and the collected signal into the combustion audio signal processing unit, signal processing unit processing, analysis and recognition of the combustion audio signal, if the voice recognition result is burning fires, the execution unit start alarm alarm operation unit. The device provided by the utility model can accurately monitor the fire safety conditions within the tunnel, once the fire, the speaker will immediately alarm sound, so that the tunnel vehicles quickly evacuate the scene of the fire, and to prevent subsequent vehicles into the tunnel; and the main control platform of fire information sent to the fire department, and call the remote alarm, firefighters rushed to the scene to implement the rescue and evacuation vehicles.

【技术实现步骤摘要】
基于次声波的隧道火灾探测装置
本技术涉及一种基于次声波的隧道火灾探测装置，特别涉及燃烧音产生的物理过程、次声波传感器的应用以及隧道火灾的探测与报警，属于燃烧音检测和火灾探测

技术介绍
1、基于燃烧音的火灾探测在火灾探测报警领域，经过人们不懈的努力，对火灾发生时伴随而来的物理特性，包括烟、温度、浓度、火焰等等，进行了多样的、大量的理论研究和实验分析，通过将火灾的物理特征与探测方法互相耦合，研制出了感温型、感烟型、感光型和气敏型等数十种火灾探测器。但是人们一直未放弃寻找到更有效的火灾探测方法的努力，以求最大限度地减少由于火灾而造成的损失。近年来，一些非接触式火灾探测方法获得人们的重视。例如，烟气特征在图像上的反应、燃烧音、火焰辐射光谱、火焰形状等物理特征都可以通过相关非接触式算法进行探测和判断。这类探测方法在开放条件下进行大范围的火灾探测，比如大空间建筑物、森林等，其精确性和及时性都明显好于接触式火灾探测方法。而本技术所欲探索的基于燃烧音识别的火灾分析系统将可以成为现阶段火灾探测手段的有利补充。物体在燃烧过程中产生的高温，会加热周围空气，使之膨胀，形成压力声波，该压力声波即是燃烧音，燃烧音按其频率可分为3个部分：可听域、超声波域和次声波域。可听域中含有许多日常的杂音，要把这些杂音和燃烧音区分开来是非常困难的；在超声波域中，人耳虽然不能听到这个频带内的声音，且含日常噪音较少，但通过统计物体燃烧结果表明，由于燃烧物质的不同，有的含高频成分多，有的含高频成分少，有的甚至不含。因此，利用超声波监测不适合所有的燃烧现象。次声波域的特征也和超声波域类似，不能被人耳听到，并且也含日常噪音较少。物体燃烧时之所以存在这种成分，是因为空气膨胀和燃烧热量引起室内空气压力的缓慢变动，这个频率仅几赫兹。而且可以确定，无论哪种性质的燃烧，周围温度如何，湿度如何，都会存在次声波，只是次声波的频率不同而已。因此，本技术利用次声波域的燃烧音进行火灾探测。2、隧道火灾随着社会的发展，高速公路和铁路里程的增加，隧道交通也迅速发展，有穿山越岭的铁路、公路隧道，有穿越江河湖海的水下隧道。而隧道的安全问题也日益为世人所关注。隧道一旦发生火灾，扑救十分困难，而且易造成严重损失。因此，世界各国都必须高度重视隧道消防安全。隧道发生火灾的原因：(1)车辆火灾是隧道火灾的主要危险。据有关资料介绍，汽车大约每行1000万公里平均发生0.5～1.5次火灾。引起汽车火灾的原因是电气线路短路起火、汽化器起火、载重汽车气动系统起火等。如1964年日本关门隧道大火就是汽车电气线路故障引起的。(2)货车上的货物引起火灾。隧道内有各种车辆通过，它们所载的货物有的是可燃或易燃物品，遇明火发生燃烧或自燃。如1949年美国纽约“荷兰”隧道火灾，1977年日本都夫良野隧道火灾，都是由于货物遇火种引起燃烧造成。(3)车辆互相撞击起火。隧道内由于道路比较狭小，能见度较差，情况比较复杂，容易发生车辆相撞事故。如1971年日本关门隧道火灾，1978年荷兰凡尔逊隧道火灾，1979年日本烧津隧道火灾，都是由于在隧道内发生交通事故、车辆互相撞击引起的。因此，极有必要提供一种用于隧道火灾的探测装置。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种可以实时、准确地监控隧道内的消防安全情况的隧道火灾探测装置。为了解决上述技术问题，提供一种基于次声波的隧道火灾探测装置，包括信号采集单元、信号处理单元、执行单元和报警单元，信号采集单元用于探测和采集火灾发生时所产生的燃烧音信号，并将采集到的燃烧音信号送入信号处理单元，信号处理单元对该燃烧音信号进行处理、分析和识别，如果识别结果为火灾产生的燃烧音，则通过执行单元启动报警单元进行报警操作；其中，所述信号采集单元为次声波传感器；所述信号处理单元由前置放大单元、低通滤波单元和识别单元组成，前置放大单元对信号采集单元采集到的信号进行放大处理，火灾产生的燃烧音次声信号在20Hz以下，通过低通滤波单元对大于20Hz的高频噪声进行过滤，识别单元记录燃烧音信号的强度在一预设时间段内的强度变化，当该强度变化为持续增长或持续减弱时，识别该燃烧音信号为火灾产生的，当该强度变化为脉冲式变化时，识别该燃烧音信号为干扰噪音；优选的，所述执行单元由电路驱动模块和电路控制模块组成，电路驱动模块由比较器、二极管和放大器组成，电路控制模块由一个继电器组成；当火灾发生时，由识别单元所识别出的火灾产生的燃烧音信号输入比较器，使得比较器输出正向电压，二极管导通，再经过放大器，最终电路驱动模块输出高电平，继电器输出电路导通，报警单元被启动；反之，没有发生火灾时，比较器输出反向电压，二极管截止，则电路驱动模块无输出，继电器输出电路阻断，报警单元不启动。优选的，所述报警单元分为本地报警和远程报警两部分，通过扬声器实现本地报警，通过GSM模块实现远程报警。优选的，通过隧道路灯电源供电，并配以蓄电池备电；正常供电时，隧道路灯电源给蓄电池充电，一旦隧道供电停电时，启用蓄电池供电。优选的，还包括一时间设定单元，用于设定所述预设时间段。本技术提供的装置一方面，可以实时准确地监控隧道内的消防安全情况，识别出干扰噪音和火灾次声波，隧道内一旦发生火灾，扬声器就会立刻响起警报声，以便隧道内的车辆快速撤离火灾现场，并且防止后续车辆进入隧道。另一方面，该装置通过GSM模块，将火灾信息发送到消防部的总控制平台，并拨打电话进行远程报警，以便消防人员及时赶到现场疏散车辆并实施救援。附图说明下面通过具体实施方式并参照附图介绍本技术的其它细节和优点，附图如下：图1为本技术提供的基于次声波的隧道火灾探测装置原理框图；图2为次声波传感器的组成图；图3为仪表放大器AD620工作原理图；图4为仪表放大器AD620引脚图；图5为低通滤波模块结构示意图；图6为低通滤波模块幅频特性曲线示意图；图7为电路驱动模块结构示意图；具体实施例下面结合附图进一步详细说明本技术的探测装置的具体实施方式，但不用来限制本技术的保护范围。为使本技术更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。图1为本技术提供的基于次声波的隧道火灾探测装置示意图，所述的基于次声波的隧道火灾探测装置包括信号采集单元、信号处理单元、执行单元和报警单元。信号采集单元通过次声波传感器实现。执行单元由电路驱动模块和电路控制模块组成。报警单元分为本地报警和远程报警两部分，扬声器实现本地报警，全球移动通讯系统GSM模块实现远程报警。次声波传感器用于扑捉和采集火灾现场的燃烧音(次声波)信号，并将采集到的火灾燃烧音信号送入信号处理单元，信号处理单元用来对火灾燃烧时所发出的燃烧音信号进行处理、分析和识别，对于满足火灾产生的燃烧音，通过执行单元启动本地扬声器报警，并同时启动GSM模块进行远程短信和拨打电话报警。各单元具体结构设置和功能如下：1.信号采集单元本技术利用次声波域的燃烧音进行火灾探测，次声波的频率低，波长长，穿透力强，且传播过程中衰减小，能传播很远的距离。考虑到性能价格比等方面的因素，采用电容式次声波传感器，该次声波传感器具有输入阻抗较高、输出阻抗较低等诸多优点。电容式次声波传感器主要由振膜、后极板、极化电源、前置放大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于次声波的隧道火灾探测装置，其特征在于：包括信号采集单元、信号处理单元、执行单元和报警单元，信号采集单元用于探测和采集火灾发生时所产生的燃烧音信号，并将采集到的燃烧音信号送入信号处理单元，信号处理单元对该燃烧音信号进行处理、分析和识别，如果识别结果为火灾产生的燃烧音，则通过执行单元启动报警单元进行报警操作；其中，所述信号采集单元为次声波传感器；所述信号处理单元由前置放大单元、低通滤波单元和识别单元组成，前置放大单元对信号采集单元采集到的信号进行放大处理，火灾产生的燃烧音次声信号在20Hz以下，通过低通滤波单元对大于20Hz的高频噪声进行过滤，识别单元记录燃烧音信号的强度在一预设时间段内的强度变化，当该强度变化为持续增长或持续减弱时，识别该燃烧音信号为火灾产生的，当该强度变化为脉冲式变化时，识别该燃烧音信号为干扰噪音。

【技术特征摘要】
1.一种基于次声波的隧道火灾探测装置，其特征在于：包括信号采集单元、信号处理单元、执行单元和报警单元，信号采集单元用于探测和采集火灾发生时所产生的燃烧音信号，并将采集到的燃烧音信号送入信号处理单元，信号处理单元对该燃烧音信号进行处理、分析和识别，如果识别结果为火灾产生的燃烧音，则通过执行单元启动报警单元进行报警操作；其中，所述信号采集单元为次声波传感器；所述信号处理单元由前置放大单元、低通滤波单元和识别单元组成，前置放大单元对信号采集单元采集到的信号进行放大处理，火灾产生的燃烧音次声信号在20Hz以下，通过低通滤波单元对大于20Hz的高频噪声进行过滤，识别单元记录燃烧音信号的强度在一预设时间段内的强度变化，当该强度变化为持续增长或持续减弱时，识别该燃烧音信号为火灾产生的，当该强度变化为脉冲式变化时，识别该燃烧音信号为干扰噪音。2.如权利要求1所述的一种基于次声波的隧道火灾探测装置，其特征在于：所述执行单元由电路驱动模块和电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：官洪运，蔡沙忆，于融正，
申请(专利权)人：蔡沙忆，
类型：新型
国别省市：上海,31