專利名稱：一種消防炮火焰自動定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于消防自動化設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種消防炮用可自動尋的火源的自 動定位裝置。
技術(shù)背景現(xiàn)有的自動尋的定位裝置可以實現(xiàn)對火源的自動掃描定位，但在使用過程中大多存在以 下不足響應(yīng)速度慢；定位精度低、穩(wěn)定性差；保護角度?。唤Y(jié)構(gòu)不緊湊；價格昂貴等缺點。 在專利號為200320113578.5的專利文獻中，其水平定位傳感單元、垂直定位單元和監(jiān)控攝像 機分開，其扇形的水平定位儀和圓筒形的豎直定位儀分別安裝在消防炮炮體的側(cè)面和炮管上。 此種設(shè)計對于一些炮體小，炮管短的消防水炮，不僅安裝不方便而且安裝后影響系統(tǒng)整體美 觀性。此外，兩者之間易產(chǎn)生偏差造成水平定位儀探測到火源而豎直定位儀無法找到火源， 或者造成定位有偏差，需要繁瑣的矯正程序效果還不理想。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、響應(yīng)速度快、 掃描范圍大、掃描定位精確的自動尋的消防炮火焰定位裝置。 本實用新型的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的一種消防炮火焰自動定位裝置，包括機械部分和電路控制部分，機械部分包括殼體和上蓋，上蓋設(shè)于殼體上面，殼體內(nèi)一側(cè)安裝有水平定位探測的PCB板，PCB板上設(shè)有三個探測 頭，殼體前部一側(cè)為折彎的斜面，斜面上安裝有三個與PCB板上的探測頭相對應(yīng)的水平定位 透鏡，殼體前部另一側(cè)上半部分位置安裝有豎直定位透鏡和背景參考透鏡，其下方安裝有攝 像頭；上蓋的下面安裝有垂直定位探測的PCB板，PCB板上設(shè)有兩個與殼體上的透鏡相對應(yīng) 的探測頭；水平定位探測的PCB板與垂直定位探測的PCB板通過排線連接，探測定位器和 攝像頭通過數(shù)據(jù)電纜與其他控制器連接。所述的折彎的斜面為三個傾角由上到下依次為20度、45度和75度的斜面組成。所述的上蓋后端設(shè)有一個線路引出孔。所述的透鏡分別通過單透鏡座和雙透鏡座安裝在殼體相應(yīng)的位置。所述的單透鏡座為一端呈兩級階梯狀的筒體，筒體內(nèi)外側(cè)分別設(shè)有螺紋，筒體外面設(shè)有 螺紋外環(huán)，筒體內(nèi)設(shè)有螺紋內(nèi)筒。所述的雙透鏡座為一端呈階梯狀的雙筒體，筒體內(nèi)側(cè)設(shè)有螺紋，筒體內(nèi)設(shè)有螺紋內(nèi)筒， 筒體端面的四個夾角上分別設(shè)有螺孔。所述的探測頭為光學紅外探測頭。所述的電路控制部分包括探測單元、控制單元和電源單元。探測單元包括紅外探頭、信 號調(diào)整電路和運放電路，探頭感應(yīng)信號經(jīng)過調(diào)整后與運放電路連接，運算放大器與控制單元 連接；控制單元包括單片機和外圍電路，所述單片機U9的兩引腳，連接光耦隔離器U8輸出 火焰信號；電源單元由自恢復(fù)保險F1、保護二極管D9、瞬態(tài)抑制二極管DIO、 DC/DC模塊 U6、濾波電感L1及系列濾波電容連接組成一個回路。本實用新型利用可燃物體在著火時能產(chǎn)生大量的紅外線輻射為誘導(dǎo)源，采用裝有紅外光 學透鏡的高靈敏的紅外感知器件來感知它的發(fā)生和存在。通過該裝置和水平、垂直方向的機 械伺服機構(gòu)對火源位置精確定位，同時控制消防炮的炮管準確地瞄準火源。本實用新型具有 結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、響應(yīng)速度快、掃描范圍大、掃描定位精確等優(yōu)點。


圖l是殼體右視圖； 圖2是殼體正視圖； 圖3是上蓋左視圖； 圖4是上蓋正視圖；圖5是紅外探測和定位系統(tǒng)的電路原理框圖；圖6是系統(tǒng)的電源輸出電路原理圖；圖7是前端探測的信號調(diào)理電路原理閣；圖8是系統(tǒng)的主控電路原理圖；圖9是信號輸出電路原理圖；其中l(wèi).殼體，2.上蓋，3.單透鏡座，4.透鏡座內(nèi)筒，5應(yīng)膠墊圈，6.雙透鏡座，7.透鏡，8. 螺母，9.透鏡座外環(huán)，IO.斜面，ll.線路引出孔，12.攝像頭孔，13.單透鏡座孔，14，雙透鏡 孔，15.攝像頭線路引出孔，16.孔，17，螺絲。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。圖1-圖4中，殼體1內(nèi)左側(cè)安裝用于水平定位探測的PCB板,PCB板上設(shè)有三個探測頭。 殼體1前部左側(cè)前下方有三個折彎的由上到下依次為20度、45度和75度的斜面10，用于安 裝水平定位的三個單透鏡7，分別正對PCB板上的三個探測頭，透鏡7的焦點位于探測頭的 中心。殼體1前部右上方有四個螺絲孔，用于安裝雙透鏡座4。上蓋2的下面安裝有垂直定 位探測的PCB板，PCB板上設(shè)有兩個探測頭，雙透鏡中左邊透鏡對應(yīng)的是垂直定位探測頭， 右邊透鏡對應(yīng)的是背景參考探測頭。殼體1前部右下方安裝有攝像頭，該攝像頭用于掃描過 程中監(jiān)視和錄像。定位器瞄準火源以后，可從攝像頭的監(jiān)視畫面中確認火情。如圖1所示，安裝時，首先將一個外徑16mm直徑1.5mm或2mm的O型橡膠墊圈5放 入單透鏡座3內(nèi)，然后放入直徑16mm的透鏡7，再放進一個與前相同的O型橡膠墊圈5， 最后旋入一個透鏡座內(nèi)筒4,擰緊把透鏡7固定于單透鏡座3內(nèi)。固定好透鏡7以后把單透鏡座3放入殼體左側(cè)的單透鏡座孔13內(nèi)，然后從殼體1內(nèi)擰緊 透鏡座外環(huán)9把單透鏡座3固定于殼體1上。同樣方法和步驟把三個透鏡7和單透鏡座3組裝到殼體上。殼體1右側(cè)的兩個透鏡7也要先組裝到雙透鏡座6里。首先將一個外徑16mm直徑1.5mm 或2mm的O型橡膠墊圈5放入雙透鏡座6的一個筒內(nèi)，然后放入直徑16mm的透鏡7，再放 進一個與前相同的0型橡膠墊圈5，最后旋入一個透鏡座內(nèi)筒4，擰緊把透鏡7固定于雙透 鏡座6內(nèi)。另一個透鏡7也用同樣的方法和步驟固定。把透鏡7固定于雙透鏡座6內(nèi)之后，雙透鏡座6的四個孔正對殼體1右上方的四個螺絲， 用螺母8把雙透鏡座6固定到殼體1的雙透鏡座孔14上。攝像頭從殼體1的右側(cè)裝入，首先把攝像頭后面的支架轉(zhuǎn)向一側(cè)，然后把攝像頭放入殼 體右下側(cè)，向前插入安裝攝像頭孔12內(nèi)，再把后面的支架轉(zhuǎn)至延攝像頭軸線方向，調(diào)整一下 使攝像頭支架后面的兩個安裝孔對準殼體上的兩個孔16，擰緊螺絲固定。攝像頭的數(shù)據(jù)和電 源線從攝像頭后面的攝像頭線路引出孔15穿出。殼體1左側(cè)的有五個用來安裝水平定位的PCB板的帶內(nèi)螺紋的支柱，把PCB板的五個安 裝孔正對五個支柱的中心螺紋孔，分別用螺絲擰緊固定。上蓋2的下部有四個用來固定豎直定位的PCB板的支柱，把PCB板的四個安裝孔正對四 個支柱的中心螺紋^^,分別用螺絲療緊固定。上蓋2的豎直定位PCB板和殼體1上的水平定位PCB板之間用一段排線連接，然后把上 蓋2蓋到殼體1上，用六個螺絲固定。所有的數(shù)據(jù)線和電源線都從上蓋后面的線路引出孔11穿出。上蓋后面的螺絲17用來接地。該裝置采用兩種波長不同的光學紅外傳感器(探測頭)來識別火焰情況四個傳感器(探測頭)作為火焰探測，另外一個傳感器(fe測頭)作為背景紅外輻射的探測，最大限度降低 誤報率和提高探測靈敏度。與以往采用單波段技術(shù)的火焰定位器相比，本系統(tǒng)較好地克服了 高靈敏度和低誤報率難以兼顧的弊端。加上基于對火災(zāi)紅外線的篩選接收技術(shù)，系統(tǒng)對自然 界的其他非火源的紅外線如太陽光、電焯弧光、白熾燈、日光燈等有足夠的抗御能力。利用五個紅外傳感元件(探測頭)對火焰信號和背景光千擾信號的輻射強度和頻率的變 化作出響應(yīng)，由微處理器實時采集五個信號通道的數(shù)據(jù)并進行運算、處理、分析和判斷后，最終把火情判斷結(jié)果通知其他控制器。其中，水平定位系統(tǒng)采用三只火焰探測紅外探頭，在系統(tǒng)控制程序中采用事件發(fā)生"或"邏輯組合，來判定火情的發(fā)生。這樣就拓寬了水平定位系統(tǒng)的掃描角度，可以保證在上下90度的視場角內(nèi)，可靠地發(fā)現(xiàn)火源，無保護死角；垂直定位系統(tǒng)釆用一只紅外探頭進行火焰探測，通過安裝機構(gòu)的遮擋來控制其探測角度。本實用新型電子電路控制系統(tǒng)原理框圖如圖5所示。從該圖中可以看出探測部分是由功能完全相同的五個單元電路組成；控制部分由一片單片機和其外圍電路組成；電源部分由一 DC/DC模塊和濾波電路組成。系統(tǒng)控制過程如下火源發(fā)出的紅外輻射經(jīng)光學透鏡能量匯聚后，被紅外探頭接收，轉(zhuǎn)換為弱電信號后輸入 運算放大器充分放大，然后送入單片機端口進行A/D轉(zhuǎn)換，再經(jīng)科學的火焰判斷程序后，最 后發(fā)出火焰電信號至電機控制器，由電機來牽引炮口對準火源。系統(tǒng)的供電電路(圖6)由自恢復(fù)保險F1、保護二極管D9、瞬態(tài)抑制二極管DIO、 DC/DC 模塊U6、濾波電感L1及系列濾波電容組成。圖7中，前端探測的信號調(diào)理電路的每個單元電路中都包括了探頭Q6、阻抗匹配電路 Q3、運算放大器U3、積分變換(R32、 R47、 C41)、頻率提取比較器U5等部分。圖8是系統(tǒng)的主控電路原理圖，由一片單片機U9及其外圍電路組成。經(jīng)過微處理器科學的程序分析和判斷后，定位器把火情判斷結(jié)果通知其他控制器，火焰 信號輸出電路原理圖如圖9。本部分是由一片光耦隔離器U8和一系列限流電阻成。
權(quán)利要求1. 一種消防炮火焰自動定位裝置，包括機械部分和電路控制部分，機械部分包括殼體和上蓋，上蓋設(shè)于殼體上面，其特征在于殼體內(nèi)一側(cè)安裝有水平定位探測的PCB板，PCB板上設(shè)有三個探測頭，殼體前部一側(cè)為折彎的斜面，斜面上安裝有三個與PCB板上的探測頭相對應(yīng)的水平定位透鏡，殼體前部另一側(cè)上半部分位置安裝有兩個透鏡，其下方安裝有攝像頭；上蓋的下面安裝有垂直定位探測的PCB板，PCB板上設(shè)有兩個探測頭；水平定位探測的PCB板與垂直定位探測的PCB板通過排線連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消防炮火焰自動定位裝置，其特征在于所述的折彎的斜面為三個傾角由上到下依次為20度、45度和75度的斜面組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種消防炮火焰自動定位裝置，其特征在于所述透鏡安裝在 紅外探頭前面，透鏡焦點分別對應(yīng)相應(yīng)探測頭的中心位置，透鏡分別通過單透鏡座和雙透鏡 座安裝在殼體相應(yīng)的位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種消防炮火焰自動定位裝置，其特征在于所述的單透鏡座為一端呈兩級階梯狀的筒體，筒體內(nèi)外側(cè)分別設(shè)有螺紋，筒體外面設(shè)有透鏡座外環(huán)，筒體內(nèi) 設(shè)有透鏡座內(nèi)筒。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種消防炮火焰自動定位裝置，其特征在于所述的雙透鏡座為一端呈階梯狀的雙筒體，筒體內(nèi)側(cè)設(shè)有螺紋，筒體內(nèi)設(shè)有透鏡座內(nèi)筒，雙透鏡座的四個角 上分別設(shè)有圓孔。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種消防炮火焰自動定位裝置，其特征在于所述的探測頭為光學紅外探測頭。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種消防炮火焰自動定位裝置，其特征在于所述的電路控制部分包括探測單元、控制單元和電源單元。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種消防炮火焰自動定位裝置，其特征在于所述的探測單元包括紅外探頭、信號調(diào)整電路和運放電路，探頭感應(yīng)信號經(jīng)過調(diào)整后與運放電路連接，運算 放大器與控制單元連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種消防炮火焰自動定位裝置，其特征在于所述的控制單元 包括單片機和外圍電路，單片機U9的兩引腳連接光耦隔離器U8。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種消防炮火焰自動定位裝置，其特征在于所述的電源單 元由自恢復(fù)保險F1、保護二極管D9、瞬態(tài)抑制二極管DIO、 DC/DC模塊U6、濾波電感L1 及系列濾波電容連接組成一個回路。
專利摘要本實用新型涉及一種消防炮火焰自動定位裝置，包括機械部分和電路控制部分，機械部分包括殼體和上蓋，上蓋設(shè)于殼體上面，殼體內(nèi)一側(cè)安裝有水平定位探測的PCB板，PCB板上設(shè)有三個探測頭，殼體前部一側(cè)為折彎的斜面，斜面上安裝有三個水平定位透鏡，殼體前部另一側(cè)上半部分位置安裝有兩個透鏡，其下方安裝有攝像頭；上蓋的下面安裝有垂直定位探測的PCB板，PCB板上設(shè)有兩個與殼體上的透鏡相對應(yīng)的探測頭；水平定位探測的PCB板與垂直定位探測的PCB板通過排線連接，探測定位器和攝像頭通過數(shù)據(jù)電纜與其他控制器連接。本實用新型具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、響應(yīng)速度快、掃描范圍大、掃描定位精確等優(yōu)點。
文檔編號A62C31/00GK201120063SQ20072002563
公開日2008年9月24日 申請日期2007年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月1日
發(fā)明者劉學軍, 劉廣敏, 劉建翔, 巍 成, 李小偉, 歐陽紅晉, 趙志鵬, 車曉波 申請人:山東省科學院自動化研究所