本发明专利技术提供一种光学火灾传感器装置及相应的火灾检测方法。所述光学火灾传感器装置具备：光学粒子检测单元(10)，其用于根据预定的粒子大小范围内的粒子大小，和/或，根据预定的粒子速度范围内的粒子速度来确定测量体积范围(FA)内的粒子数的测量值；以及火灾检测单元(20)，其用于确定所述测量值的各自的分布，并将所确定的所述分布的至少一个参数与至少一个预定的标准进行比较。所述火灾检测单元(20)用于考虑所述比较来检测火灾(B)。报警单元(30、40)用于响应于所述火灾检测单元(20)的火灾(B)的检测，输出报警信号。
Optical fire sensor device and corresponding fire detection method
【技术实现步骤摘要】
光学火灾传感器装置及相应的火灾检测方法
本专利技术涉及一种光学火灾传感器装置及相应的火灾检测方法。
技术介绍
通常的火灾检测器识别火灾并基于烟粒子的静态及动态模式，从误报警中辨别火灾。最普遍的火灾检测器是光学或光电火灾检测器。这些火灾检测器按照基于火灾检测器的光室内的烟粒子散射测试光束的事实的散光法来运作。被散射的光的一部分随后入射到不直接被测试光束照射的感光传感器，于是可以检测火灾。为了避免误报警，经常使用额外的传感器，例如，LED传感器、温度传感器或CO传感器。这能够将火灾与尘云、蒸汽云或香烟烟雾区别开来。已知的光学火灾检测器使用具有长度通常为几厘米的光程的非相干光，以实现足够的信号强度。必须保护其测量室免受环境光之害。近年来，开发了一种体积小于1cm3的粒子传感器。这为将这种粒子传感器集成到移动装置，尤其是例如集成到智能电话开设了新的选项。DE102015207289A1公开了一种光学粒子传感器装置，该装置包括具有集成的光电二极管的VCSEL激光二极管。VCSEL激光二极管(VCSEL＝垂直腔面发射激光器)是光垂直于半导体芯片的平面进行发射的发光二极管。通过使用自混合干涉技术，已知的光学粒子传感器装置能够获得与粒子的存在相关的信息项，尤其是粒子数和粒子速度。图10是说明DE102015207289A1公开的光学粒子传感器装置的框图。在图10中，参考标记50a表示光发射单元，50b表示光学检测单元，其中光发射单元50a是VCSEL激光器，光学检测单元50b是光电二极管。光发射单元50a和光学检测单元50b被集成到VCSEL传感器芯片66，该VCSEL传感器芯片66中集成有自混合干涉分析功能。光发射单元50a发射光学测量光束52。通过使用透镜单元58，光学测量光束52被聚焦于待检测粒子56的聚焦区域60内。粒子散射的测量光束62被透镜单元58聚焦于VCSEL传感器芯片66的检测面64。可选的镜像单元74使聚焦区域60能够在聚焦区域60内一维或二维地移位。光学检测单元50b被设计为输出关于在检测面64上产生的被散射的电测量光束的强度和/或强度分布62的信息信号68。分析单元70供给与粒子56的存在、粒子数或粒子56的另一属性相关的信息信号72。尤其是，也关注所述粒子速度。例如，G.Giuliani等人于2002年4月发表在《光学学报A辑：光学与应用光学(JournalofOpticsA：PureandAppliedOptics)》(第283至第294)的“用于传感应用的激光二极管的自混合技术(LaserDiodeSelf-MixingTechniqueforSensingApplications)”中记载了自混合干涉法。该方法基于粒子反向散射的测量光束干涉所发射的测量光束，从而对所述测量光束的发光强度进行调制。US2016/0025628A1公开了一种具有集成的光学粒子传感器装置的智能电话。DE102009045977A1公开了一种被设计为用于集成在保护人和/或区域用安全系统的组动化组件的移动装置。作为安全系统，列出了具有用于检测火粒子密度的功能的光学火灾传感器装置。DE10060044A1公开了一种具有散射光检测器的光学火灾传感器装置。
技术实现思路
本专利技术提供了根据独立权利要求1所述的光学火灾传感器装置和根据独立权利要求16所述的相应的火灾检测方法。优选的改进是各自从属权利要求的主题。本专利技术的有益效果本专利技术所依据的理念是提供一种能够根据粒子大小，和/或，根据粒子速度来确定测量体积区域内的粒子数的测量值的光学火灾传感器装置。本专利技术使高强度及高相干性的聚焦测量光束的使用成为可能。能够在一个很小的测量体积内检测烟粒，且能够准确地识别高复杂性的烟熏图痕。根据本专利技术的光学火灾传感器装置可以形成得实质上小于已知的装置，即，约几毫米大小。尤其是，可以省略光室。这改善了美学外观和实际处理性。根据另一优选的实施方式，所述火灾检测单元用于通过所述收发单元向分析中心发送所确定的所述测量值的分布，以将所确定的所述分布的至少一个参数与少一个预定的标准进行比较，并通过所述收发单元从所述分析中心接收相应的分析，以检测火灾。从而，可以外部地进行所确定的所述分布的计算密集型分析，降低火灾检测单元的复杂性。根据又一优选的实施方式，所述火灾检测单元用于考虑所述比较来检测与检测到的火灾关联的火灾类型，其中所述报警单元用于响应于所述火灾及关联的火灾类型的检测，输出指定所述火灾类型的报警信号。从而，可以生成消防所需要的额外的信息项。根据又一优选的实施方式，所述火灾检测单元用于确定所述测量值的分布的时间顺序发展，并额外考虑所述分布的时间顺序发展来检测所述火灾和/或关联的火灾类型。从而，可以提高火灾和火灾类型的检测的准确性。根据又一优选的实施方式，所述参数包括所述粒子大小和/或所述粒子速度的平均值。根据又一优选的实施方式，所述参数包括按所述粒子大小和/或所述粒子速度的平均值的粒子数。根据又一优选的实施方式，所述参数包括所述分布的半极大处全宽度或较高扭矩。根据又一优选的实施方式，提供一种存储至少一个预定的标准的存储单元。从而，可以在本地进行火灾检测的全面分析。根据又一优选的实施方式，提供一种能够通过网络从数据源单位查询至少一个预定的标准的查询单元。这使可以不断更新的数据库能够被访问。根据又一优选的实施方式，所述报警单元包括声学和/或光学显示单元。根据又一优选的实施方式，所述报警单元包括通过网络向报警中心发送所述报警信号的发送单元。从而，可以触发可以直接对消防队进行的自动火灾报警。根据又一优选的实施方式，所述粒子检测单元包括用于将光学测量光束通过出光区域朝壳体的外部定向至可以在内部进行粒子检测的聚焦区域内的光发射单元，壳体内布置有光学检测单元，以检测由粒子散射的测量光束，并输出与粒子浓度相关的信息项。根据又一优选的实施方式，所述光发射单元包括激光二极管，尤其是VCSEL二极管，所述光学检测单元包括集成到所述激光二极管中的光电二极管。这种设置特别紧凑。根据又一优选的实施方式，可以采用自混合干涉法通过算法来分析所述测量光束及散射的测量光束。该相干性确保免除外界光线的影响。此外，可以省略光室。根据又一优选的实施方式，所述光学火灾传感器装置设置于便携式装置中，尤其是智能电话中。附图说明图1示出说明根据本专利技术的第一实施方式的光学火灾传感器装置的框图；图2示出在木材明燃火的情况下在起火后不同的时间点实验确定的粒子大小分布；图3示出在木材阴燃火的情况下在起火后不同的时间点实验确定的粒子大小分布；图4示出在棉花阴燃火的情况下在起火后不同的时间点实验确定的粒子大小分布；图5示出在塑料明燃火的情况下在起火后不同的时间点实验确定的粒子大小分布；图6示出理论确定的45℃下烟粒子的粒子速度概率分布；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光学火灾传感器装置，包括：/n光学粒子检测单元(10)，其用于根据预定的粒子大小范围内的粒子大小，和/或，根据预定的粒子速度范围内的粒子速度来确定测量体积区域(FA)内的粒子数的测量值；/n火灾检测单元(20；20a)，其用于确定所述测量值的各自的分布，并将所确定的所述分布的至少一个参数与至少一个预定的标准进行比较；/n其中所述火灾检测单元(20；20a)用于考虑所述比较来检测火灾(B)；以及/n报警单元(30、40)，其用于响应于通过所述火灾检测单元(20；20a)的火灾(B)的检测来输出报警信号。/n
【技术特征摘要】
20181002 DE 102018216909.81.一种光学火灾传感器装置，包括：
光学粒子检测单元(10)，其用于根据预定的粒子大小范围内的粒子大小，和/或，根据预定的粒子速度范围内的粒子速度来确定测量体积区域(FA)内的粒子数的测量值；
火灾检测单元(20；20a)，其用于确定所述测量值的各自的分布，并将所确定的所述分布的至少一个参数与至少一个预定的标准进行比较；
其中所述火灾检测单元(20；20a)用于考虑所述比较来检测火灾(B)；以及
报警单元(30、40)，其用于响应于通过所述火灾检测单元(20；20a)的火灾(B)的检测来输出报警信号。
2.根据权利要求1所述的光学火灾传感器装置，其中提供收发单元(40a)，并且其中所述火灾检测单元(20a)用于通过所述收发单元(40a)向分析中心(200a)发送所确定的所述测量值的分布，以将所确定的所述分布的至少一个参数与所述至少一个预定的标准进行比较，并通过所述收发单元(40a)从所述分析中心(200a)接收所述火灾(B)的检测相应的分析。
3.根据权利要求1或2所述的光学火灾传感器装置，其中所述火灾检测单元(20；20a)用于考虑所述比较来检测与所检测到的所述火灾(B)关联的火灾类型，其中所述报警单元(30、40)用于响应于所述火灾(B)及关联的火灾类型的检测，输出指定所述火灾类型的报警信号。
4.根据权利要求1、2或3所述的光学火灾传感器装置，其中所述火灾检测单元(20；20a)用于确定所述测量值的分布的时间顺序发展，并额外考虑所述分布的时间顺序发展来检测所述火灾(B)和/或关联的火灾类型。
5.根据在前的权利要求中的任一项所述的光学火灾传感器装置，其中所述参数包括所述粒子大小的平均值和/或所述粒子速度的平均值。
6.根据在前的权利要求中的任一项所述的光学火灾传感器装置，其中所述参数包括按所述粒子大小的平均值和/或所述粒子速度的平均值的粒子数。
7.根据在前的权利要求中的任一项所述的光学火灾传感器装置，其中所述参数包括所述分布的半极大处全宽度或较高扭矩。
8.根据在前的权利要求中的任一项所述的光学火灾传感器装置，其中提供能够存储所述至少一个预定的标准的存储单元(50)。
9.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡·魏斯，亚历山大·赫尔曼，托马斯·汉泽斯，克里斯托弗·豪格，苏珊·魏登费尔德，延斯阿尔里克·阿德里安，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，特鲁普光子元件有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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