[实用新型]一种吸气式激光图像感烟火灾探测装置

说明书

技术领域：

本实用新型属于火灾探测技术领域，特别是涉及激光图像感烟火灾探测装置。

背景技术：

烟雾是火灾的早期特征之一，感烟火灾探测是火灾探测的一个重要领域。点型感烟火灾探测器具有结构简单、成本低廉、应用量大、分布面广等特点，是目前火灾自动报警系统中的主要探测装置之一，点型感烟火灾探测器包括光电感烟探测器和离子感烟探测器两种类型，光电感烟探测器又包括散射光型和减光型两种。据中国光学学会主办的《应用激光》2001年第2期(Vol.21，No.2，pp.79-81)介绍，点型感烟火灾探测器由于受其探测机理和结构设计上的局限性，在火灾探测灵敏度及可靠性方面存在以下缺陷：

①离子感烟探测器抗气流干扰能力不强，且易受环境温度、湿度和气压变化的影响，同时由于其电离室内采用了放射性物质，会对环境和人体产生不利影响，其应用受到一定的限制；

②光电感烟探测器对阴燃产生的大颗粒烟雾粒子敏感，而离子感烟探测器则对明火产生的小颗粒烟雾粒子敏感；当把探测器设定在某一灵敏度级别时，则小颗粒烟雾要达到更高的浓度时才能报警，易导致漏报；若把灵敏度调至更高，则会增加误报的几率；

③烟雾的颜色有明(灰白)和暗(黑色)的区别，散射光型光电感烟探测器对灰白色烟敏感，而对黑色烟不敏感；减光型光电感烟探测器则对黑色烟有较好的响应，而对灰白色烟不敏感；加上火灾烟雾的成分、颗粒大小等差异，现有的点型感烟火灾烟雾探测技术对不同燃烧物或相同燃烧物的明火和阴燃烟雾的灵敏度不一致；

④在实际应用中，点型感烟火灾探测器易受灰尘、电磁等非火灾因素的干扰，易发生误报。

发明内容：

本实用新型提供一种对不同燃烧物或相同燃烧物的明火和阴燃烟雾灵敏度较一致且可靠性较高的吸气式激光图像感烟火灾探测装置以克服现有火灾探测器的上述缺陷。

这种吸气式激光图像感烟火灾探测装置，其特征在于包括激光器3、消光器5、烟雾探测室7、CCD摄像机11、图像采集卡13、图像信号处理器14构成，烟雾探测室7的器壁上有一透明窗2，激光器3装在透明窗2的外侧，烟雾探测室7的上部与一进气管1相联，烟雾探测室7的下部有一排气口与抽气泵12相接，抽气泵12的出口通过排气管9连接到机箱外，CCD摄像机11设在烟雾探测室7底部观察窗10的下部；在烟雾探测室7的前部器壁上激光束光路经过处有一通向消光器5的小孔4；所述激光器3的安装位置使激光经过透镜准直后，与烟气流动方向相垂直，并从小孔4进入消光器5；图像采集卡13插在图像信号处理器14的插槽上，CCD摄像机11的信号输出端与图像采集卡13的输入口相连，图像信号处理器14的输出信号连接到报警控制器15的输入端。

所述消光器5内可设有一圆锥体6，该圆锥体6与激光光束同轴，其锥顶尖部8指向小孔4，使经过透镜准直后的激光光束从小孔4进入消光器5内射向圆锥体6的尖部8，激光在消光器5内经过无数次反射、衰减直至被完全吸收；所述消光器5也可以是带有一个小入口孔的空心球形结构。

使用时，开动抽气泵将待测烟雾或气溶胶吸入烟雾探测室中，将激光入射到烟雾探测室中，穿过烟雾，再入射到消光器内衰减直至被完全吸收；当烟雾探测室中有烟雾粒子时，烟雾粒子在激光作用下，产生散射光，CCD摄像机拍摄烟雾粒子的散射图像，经图像采集卡转换为数字信号，送入图像信号处理器进行分析、处理；图像信号处理器将烟雾粒子的散射图像中的强度、投影特征、欧拉数、复杂度、纹理能量度量、方向性度量和粗细度作为烟雾识别神经网络的输入，由烟雾识别神经网络对烟雾探测室中的烟雾气溶胶进行分类、判断，识别出是“火灾烟雾”时，报警控制器驱动火灾联动报警设备；判断为“非火灾因素”时则不报警。

本实用新型是一种基于对气溶胶进行分类识别的激光图像感烟火灾探测技术；由于采用了激光感烟和主动抽气分析技术，提高了探测的灵敏度，并使报警时间得以提前；由于采用了CCD成像和图像分析处理技术，使得提取烟雾探测室中不同燃烧物或相同燃烧物的明火和阴燃烟雾粒子的散射图像特征成为可能；由于采用了烟雾识别神经网络方法，能准确地对火灾烟雾和非火灾气溶胶进行分类识别，避免了环境因素的干扰，具有很高的可靠性；从而实现了对不同燃烧物或相同燃烧物的明火和阴燃烟雾灵敏度较一致的目标，能准确识别出灰尘等非火灾因素的干扰，达到稳定可靠的火灾探测报警。本实用新型火灾探测装置适用于从洁净空间到恶劣复杂环境场所的早期、灵敏、快速、可靠的火灾自动探测报警。