一种火灾报警装置的控制方法与流程

1.本发明涉及火灾烟雾探测报警设备技术领域，具体涉及一种火灾报警装置的控制方法。
2.

背景技术：

3.随着经济水平以及工业水平的不断提高，各种家用电器以及工业设备数量飞快增长，用电设备也不断扩大，各种生产车间的消防安全隐患也随之增多，火灾事故繁发。在众多的火灾事故中，各种化工厂、燃油厂、天然气厂、厨房天然气灶发生火灾的概率会更高一些。大部分化工厂火灾容易产生酸性气体，毒性、腐蚀性较大。厨房天然气灶台容易产生干烧或燃气泄漏引起的火灾，天然气厂容易发生燃气泄漏，特别是在容易发生天然气泄漏的区域，天然气泄漏后空气中的天然气浓度很容易引发火灾，如果不在第一时间内采取急救措施，比如切断燃气源及灭火措施，轻则会引起财物损失，重则会发生爆炸，引起人员伤亡，后果不堪设想。
4.因此，对各类火灾的重视程度不断加深，为了预防火灾，在化工厂、天然气厂、厨房天然气灶台等区域严格要求安装火灾探测报警器，提高火灾监测效率。
5.现有技术中虽然有一些火灾探测报警器，然而，大多数的火灾探测报警器仅仅通过红外测温装置进行数据检测，温度传感器检测到温度异常，就采取急救措施，使得检测的全面性降低，容易出现误判或漏判的情况。如果漏判，则意味着不能在火情刚开始阶段就开始采取急救措施，不能将火情消灭在开始阶段。如果误判，则意味着没有危险而采取急救措施，引起没必要的麻烦。并且传感器没有分时进行工作，增加了cpu的处理及运行时间，降低了实时性及系统寿命。
6.因此针对这一现状，迫切需要设计和生产一种火灾报警装置的控制方法，以解决现有技术中没有一种有效的火灾报警装置的控制方法，检测的全面性较低，容易出现误判或漏判的情况，传感器没有分时进行工作采集信息，cpu处理及运行时间长，实时性及系统寿命低的问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种火灾报警装置的控制方法，该方法中多传感器采用分情形工作方式，及分段判定方法，先利用传感器快速粗略检查，如有问题再进行图像细致检测，提高了检测的全面性，保证了检测效率和质量，缩短信息处理模块处理及运行时间，提高实时性及系统寿命。
8.本发明的目的通过以下技术方案予以实现。
9.一种火灾报警装置的控制方法，包括步骤:s1.计时器计算距离上次信号处理的时间间隔t；s2.信息处理模块判断时间间隔t是否大于或等于预设值t，如果是，则执行步骤
s3；否则，执行步骤s1；s3.启动感烟传感器捕捉烟浓度数据及可燃气体浓度，启动感温传感器采集环境温度数据，启动红外温度传感器捕捉红外温度数据，信息处理模块判断所接收到的烟浓度数据以及可燃气体浓度数据是否超出对应阈值，所接收到的环境温度数据以及红外温度数据是否超出对应阈值，若任何一个数据超出对应阈值，则执行步骤s4；否则，执行步骤s1；s4.信息处理模块判断ccd相机是否启用，若启用，则执行步骤s6，否则，执行步骤s5；s5.启用ccd相机；s6.ccd相机进行图像采集并将检测数据变成电信号传给信息处理模块；s7.信息处理模块调用图像识别程序，提取火焰形态；s8.信息处理模块判断火焰形态是否异常，如果异常，则执行步骤s9；否则，则执行步骤s1；s9.控制模块通过通讯模块将信息处理模块的处理数据传递给显示操控模块，通过显示区显示信息处理模块的处理数据，通过指令区询问用户操作指令；s10.控制模块判断在预设时间h内是否接收到从显示操控模块传递的控制指令，如果接收到控制指令，则执行步骤s11；否则，则执行步骤s13；s11.控制模块判断接收到的控制指令是记录喜好指令还是自动控制指令，如果是记录喜好指令，则执行步骤s12；如果是自动控制指令，则执行步骤s13；s12.阈值更改单元对信息处理模块的处理数据进行分析，并根据分析结果改变控制阈值，之后执行步骤s7；s13.控制模块发送指令给气阀关闭装置控制气阀关闭、发送指令给电源断开装置控制电源断开、发送指令给报警模块进行报警及发送指令给灭火器控制装置启动灭火器。
10.作为优选，在步骤s11中，阈值更改单元通过神经网络分析方法对信息处理模块的处理数据进行分析。
11.作为优选，所述报警模块通过翁鸣器和/或闪光装置进行报警。
12.作为优选，在步骤s8中，所述显示操控模块通过警示区发出提示信号。
13.本发明的有益效果是：本方案提供的一种火灾报警装置的控制方法，该方法中，先启动感烟传感器捕捉烟浓度数据及可燃气体浓度，启动感温传感器采集环境温度数据，启动红外温度传感器捕捉红外温度数据，信息处理模块先判断所接收到的烟浓度数据以及可燃气体浓度数据是否超出对应阈值，所接收到的环境温度数据以及红外温度数据是否超出对应阈值，若任何一个数据超出对应阈值，则启用ccd相机进行图像采集并将检测数据变成电信号传给信息处理模块。该方法中多传感器采用分情形工作方式，及分段判定方法，先利用感温传感器、感烟传感器、红外温度传感器快速粗略检查，如有问题再通过ccd相机进行图像细致检测，提高了检测的全面性，保证了检测效率和质量，缩短信息处理模块处理及运行时间，提高实时性及系统寿命。也可类比计算机cpu任务处理，正常情况低功耗运行，处理复杂程序或多任务的情况下可以短时超频运行。
14.除此之外，该火灾报警装置的控制方法采取多种检测设备对现场数据进行采集，可精确有效的对火情进行监控，降低错判或漏判的情况，可以在火情开始阶段就采取急救
措施，将火情消灭在初始阶段，减少火灾的发生，降低由火灾引起的人员及财产伤亡。
15.附图说明
16.图1是本实施例提供的火灾报警装置的结构示意图；图2是本实施例提供的火灾报警装置的优选结构示意图；图3是本实施例提供的信息处理模块的结构示意图；图4是本实施例提供的火灾报警装置的控制方法流程图；图5是本实施例提供的气体浓度与电源关系对照图。
17.图中：1、检测模块；2、总控制终端；3、动作模块；4、显示操控模块；5、报警模块；6、灭火器；11、感温传感器；12、感烟传感器；13、红外温度传感器；14、ccd相机；21、信息处理模块；22、控制模块；31、气阀关闭装置；32、电源断开装置；33、灭火器控制装置；a、第一隔离芯片；b、第二隔离芯片；c、第三隔离芯片；d、第四隔离芯片；e、第五隔离芯片；f、第六隔离芯片；g、第七隔离芯片。
18.具体实施方式
19.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
20.装置实施例本实施例以厨房天然气灶台火情监控为例进行描述，如图1至图3所示，本方案提供的一种火灾报警装置包括总控制终端2、检测模块1、动作模块3、报警模块5及显示操控模块4。
21.所述总控制终端2包括信息处理模块21及控制模块22。
22.所述检测模块1包括感温传感器11、感烟传感器12、红外温度传感器13及ccd相机14。所述感温传感器11用于捕捉热量，即采集周围的环境温度数据。所述感烟传感器12用于捕捉烟雾浓度数据，既包括烟浓度数据，也包括可燃气体浓度。所述红外温度传感器13用于捕捉光辐射，即红外温度数据。ccd相机14用于对现场进行拍照，即对现场进行图像采集。感温传感器11、感烟传感器12、红外温度传感器13及ccd相机14分别通过can总线与总控制终端2的信息处理模块21相连。所述感温传感器11、感烟传感器12、红外温度传感器13及ccd相机14分别用于将检测数据变成电信号传给信息处理模块21。
23.于本实施例中，作为优选方案，在感温传感器11与总控制终端2之间设置有第一隔离芯片a；在感烟传感器12与总控制终端2之间设置有第二隔离芯片b；在红外温度传感器13与总控制终端2之间设置有第三隔离芯片c；在ccd相机14与总控制终端2之间设置有第四隔离芯片d。在总控制终端2的主控芯片信号进入前增加隔离芯片，有效防止外部电源对总控
制终端2主控芯片的干扰。
24.当然，感温传感器11、感烟传感器12、红外温度传感器13及ccd相机14也可以分别通过通信网络与总控制终端2的信息处理模块21连接。
25.所述动作模块3包括气阀关闭装置31、电源断开装置32及灭火器控制装置33，气阀关闭装置31、电源断开装置32及灭火器控制装置33分别通过can总线与总控制终端2的控制模块22连接，所述气阀关闭装置31与安装在进气管道上的气阀连接，用于根据接收到的控制信号控制气阀关闭，所述电源断开装置32与电源连接，用于根据接收到的控制信号控制电源断开，所述灭火器控制装置33与灭火器6连接，用于根据接收到的控制信号控制灭火器6打开或关闭，灭火器6打开后即可进行灭火，火势消灭后灭火器6关闭。
26.于本实施例中，作为优选方案，在总控制终端2与气阀关闭装置31之间设置有第五隔离芯片e；在总控制终端2与电源断开装置32之间设置有第六隔离芯片f；在总控制终端2与灭火器控制装置33之间设置有第七隔离芯片g。在总控制终端2的主控芯片信号出来后增加隔离芯片，有效防止外部电源对总控制终端2主控芯片的干扰。
27.当然，气阀关闭装置31、电源断开装置32及灭火器控制装置33也可以分别通过通信网络与总控制终端2的控制模块22连接。
28.所述信息处理模块21包括模拟信号处理单元211、数字信号处理单元212、阈值更改单元213及存储单元214，所述模拟信号处理单元211用于对从检测模块1中接收到的检测数据进行模拟信号处理，所述数字信号处理单元212用于对从检测模块1中接收到的检测数据进行数字信号处理，所述存储单元214用于将处理数据进行存储；所述控制模块22用于控制气阀关闭装置31、电源断开装置32及灭火器控制装置33进行工作。
29.工作时，先启动感烟传感器12捕捉烟浓度数据及可燃气体浓度，启动感温传感器11采集周围的环境温度数据，启动红外温度传感器13捕捉红外温度数据。所述信息处理模块21判断所接收到的烟浓度数据以及可燃气体浓度数据是否超出对应阈值，所接收到的环境温度数据以及红外温度数据是否超出对应阈值，若任何一个数据超出对应阈值，则再启用ccd相机14对现场进行拍照，即对现场进行图像采集。通过信息处理模块21调用图像识别程序，提取火焰形态，判断火焰形态是否异常，如果异常，则控制模块22通过通讯网络将信息处理模块21的处理数据传递给显示操控模块4，通过显示区显示信息处理模块的处理数据，通过指令区询问用户操作指令。
30.所述显示操控模块4与控制模块22通过通讯网络连接，显示操控模块4包括用于显示信息处理模块21的处理数据的显示区及用于询问用户操作指令的指令区，指令区包括记录喜好指令区及自动控制指令区。显示操控模块4具有提示功能，当接到信息处理模块21的处理数据且需要询问用户操作指令时，会提示用户进行选择操作。比如通过鸣笛或震动的形式进行提示。
31.若记录喜好指令被选择，则阈值更改单元对信息处理模块21的处理数据进行分析，并根据分析结果改变控制阈值。
32.若自动控制指令被选择或在预设时间h内未收到任何处置指令，则控制模块22发送指令给气阀关闭装置31控制气阀关闭，切断燃气源头，防止火势进一步扩大，且控制模块22同时发送指令给电源断开装置32控制电源断开，且控制模块22还同时发送指令给灭火器控制装置33启动灭火器6工作将火苗扑灭。通过这一系列的急救措施可将火情消灭在初始
阶段，减少由火灾引起的人员及财产伤亡。
33.所述报警模块5与控制模块22通讯连接，用于在接收到控制模块22传输的报警控制信号时进行自动报警提醒。作为优选方案，所述报警模块5既可以通过can总线与控制模块22连接，又可以通过通讯网络与控制模块22连接。
34.于本实施例中，作为优选方案，所述阈值更改单元213通过神经网络分析方法对信息处理模块21的处理数据进行分析。
35.于本实施例中，作为优选方案，所述显示操控模块4为内置于移动终端内的app。方便用户使用操作。
36.于本实施例中，作为优选方案，所述移动终端为手机、平板电脑、电子手环或其它电子设备。方便携带，且使用手机可以在任何有网络的地方第一时间接收到火情信息，便于采取措施。本方案利用手机或其它移动终端，利用通信提醒及app处置，增加受用面，提高处置的准确性，节约系统化的智能成本。
37.于本实施例中，作为优选方案，所述报警模块5包括嗡鸣器和/或闪光装置。该方案使得报警模块5发出的报警信号动静更大，避免人们由于发现不了报警信号而措施最佳时间。
38.于本实施例中，作为优选方案，所述电源包括蓄电池和交流转换模块。
39.于本实施例中，作为优选方案，所述感烟传感器12位于容易发生天然气泄漏位置（被检测位置）的上方。由于火情起始阶段被检测位置上方的烟雾密度是最大的，所以感烟传感器12位于灶具上方可以第一时间内检测到烟雾信息，防止火情延误。
40.于本实施例中，作为优选方案，所述红外温度传感器13和ccd相机14位于容易发生天然气泄漏位置（被检测位置）的周边，最好位于同一高度处，便于对火苗的形状进行准确完整的图片采集。
41.方法实施例如图4所示，本方案提供的一种火灾报警装置的控制方法，包括以下步骤:s1.计时器计算距离上次信号处理的时间间隔t。
42.s2.信息处理模块21判断时间间隔t是否大于或等于预设值t，如果是，则执行步骤s3；否则，执行步骤s1。其中，预设值t的取值为大于0的正数，具体值根据具体情况而定。
43.s3.先启动感烟传感器12捕捉烟浓度数据及可燃气体浓度，启动感温传感器11采集周围的环境温度数据，启动红外温度传感器13捕捉红外温度数据。信息处理模块21判断所接收到的烟浓度数据以及可燃气体浓度数据是否超出对应阈值，所接收到的环境温度数据以及红外温度数据是否超出对应阈值，若任何一个数据超出对应阈值，则执行步骤s4；否则，执行步骤s1。
44.其中，烟浓度数据以及可燃气体浓度数据阈值通过预先分级进行标定确定。图5为典型的气体浓度与电源关系对照图，依据图中电压与烟（气体）浓度的对应关系，主要是可燃气体和co与电源关系，分级设定报警阈值大小。
45.在程序正式运作前，有阈值设定询问子程序。设置为最高报警阈值，子程序经过n次询问后，固定用户相关信息情况，固定阈值情况，转入静默状态。如果以后存在误报情况，用户可进行复位或手动进行灵敏度调整。但手动阈值不超过自动最低阈值。
46.其中，最低阈值的限定是为了保障安全，最大限度保障安全的同时，防止误报。按
照传感器量程的稳定响应的最低值和量程精度，综合权衡确认最低阈值。比如，若传感器量程最低值为0，根据在0点浮动值的最大值，进行确认，若不为零则根据其量程最低值和测量精度乘积，确认最低阈值。例如，根据量程的范围0
‑
500ppm，和测量精度
±
5% ，可以拟定最低值为25ppm。
47.例如：系统设置 １、 ２、 ３ 级警报1级报警阈值对应气体浓度100ppm2级报警阈值对应气体浓度175ppm3级报警阈值对应气体浓度250ppm系统在用户初次安装后：进行以下场景模拟。
48.（1）恰好是用户进入厨房时候，如存在气体或烟报警，报警源头并询问判断是否检测正常，依次升高报警阈值，可通过ccd相机是否有人进入等。
49.（2）红外温度传感器响应一段时间后且一段时间内，也就是灶具工作时，恰好是用户炒菜时候，判断是否用户是否加料酒等，如存在气体或烟报警并询问判断是否检测正常，依次升高报警阈值，固定阈值等。
50.环境温度数据的阈值确定，分以下两种情况：1.未开打火灶时（由红外温度数据判定），红外温度数据对时间的导数平稳变化时，此时认定为未失火；若红外温度数据对时间的导数异常变化，则认定为失火。
51.2.开打火灶时，根据开火时间和未开打火灶的温度确定出环境温度范围。
52.红外温度数据的阈值确定：1.通过直接判定火焰的红外温度信息，定性判定灶具是否工作。2.通过直接判定铁锅红外温度信息，判定是否干烧。
53.s4.信息处理模块21判断ccd相机14是否启用，若启用，则执行步骤s6，否则，执行步骤s5。
54.s5.启用ccd相机14。
55.s6.ccd相机14进行图像采集并将检测数据变成电信号传给信息处理模块21。
56.s7.信息处理模块21调用图像识别程序，提取火焰形态。
57.s8.信息处理模块21判断火焰形态是否异常，如果异常，则执行步骤s9；否则，则执行步骤s1。
58.本方案通过以下方法判断火焰形态是否异常：火焰正常形态主要是有锅状态和无锅状态，将火焰结构图像处理后，可采集以下信息进行判定：火焰长度，以及火焰的分布（面的），火焰的出射角。
59.无锅时，大火状态：内外两层火焰，火焰形状为花瓣形，外观上外圈火焰整圈略向内收敛。
60.无锅时，中火状态：外圈焰熄灭只有内圈火焰，而且火焰形状和大火类似。
61.无锅时，小火状态：火焰形状明显较弱。
62.有锅时：内外圈火焰的花瓣向外翻。
63.以上正常状态，火焰长度，火焰分布面积，出射角都有范围，将其设定阈值，就可以认定出是否为失火状态。
64.s9.控制模块22通过通讯模块将信息处理模块21的处理数据传递给显示操控模块
4，通过显示区显示信息处理模块21的处理数据，通过指令区询问用户操作指令。
65.s10.控制模块22判断在预设时间h内是否接收到从显示操控模块4传递的控制指令，如果接收到控制指令，则执行步骤s11；否则，则执行步骤s13。其中，预设时间h的取值为大于0的正数，具体值根据具体情况而定。
66.s11.控制模块22判断接收到的控制指令是记录喜好指令还是自动控制指令，如果是记录喜好指令，则执行步骤s12；如果是自动控制指令，则执行步骤s13。
67.s12.阈值更改单元对信息处理模块21的处理数据进行分析，并根据分析结果改变控制阈值，之后执行步骤s7。
68.s13.控制模块22发送指令给气阀关闭装置31控制气阀关闭、发送指令给电源断开装置32控制电源断开、发送指令给报警模块5进行报警及发送指令给灭火器控制装置33启动灭火器6。
69.该方法中多传感器采用分情形工作方式，及分段判定方法，先利用感温传感器11、感烟传感器12、红外温度传感器13快速粗略检查，如有问题再通过ccd相机14进行图像细致检测，提高了检测的全面性，保证了检测效率和质量，缩短信息处理模块处理及运行时间，提高实时性及系统寿命。也可类比计算机cpu任务处理，正常情况低功耗运行，处理复杂程序或多任务的情况下可以短时超频运行。
70.于本实施例中，作为优选方案，在步骤s12中，阈值更改单元通过神经网络分析方法对信息处理模块21的处理数据进行分析。
71.具体的，神经网络的输入为火焰长度，以及火焰的分布（面积，火焰的出射角，用户判定等信息）。神经网络的输出为正常火焰的拟合特征范围信息。系统本身设置有固定范围，但是因为用户可能喜欢猛火或柔火，以上信息的中心点会偏离用户的实际情况，导致错误报警增加。通过人工干预是否为失火状态，系统自动学习对正常火焰长度，分布面积，火焰出射角范围进行调整，调整出用户习惯性的操作方法，最终会拟合出合理的用户习惯灶具火焰参数，同时排除掉错误报警的参数，并根据分析结果改变（调整出）控制阈值，从而减少了错误报警。
72.神经网络分析方法主要是对图像处理的参数进行确认，火焰范围、火焰长度及火焰入射角是否小于阈值。该阈值是在实验室阈值基础上，是根据用户干预状态，及对用户火焰的较长时间采集学习最终确认，是更精准的判定，图像处理为最终判定，根据用户学习确定。
73.而其他阈值（烟浓度数据以及可燃气体浓度数据阈值，环境温度数据的阈值及红外温度数据的阈值）根据实验室条件就设定好，可以设置严格。
74.于本实施例中，作为优选方案，所述报警模块5通过翁鸣器和/或闪光装置进行报警。
75.于本实施例中，作为优选方案，在步骤s9中，所述显示操控模块4通过警示区发出提示信号。
76.当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。