本發(fā)明屬于火災(zāi)探測與報(bào)警，尤其涉及利用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析多波段紅外傳感器檢測火焰的方法。

背景技術(shù)：

1、實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警的探測器種類豐富，以煙、溫、圖像、一氧化碳、光譜輻射為主要探測目標(biāo)和分析判別，在實(shí)用性、穩(wěn)定性、環(huán)境兼容度角度上比較，利用光學(xué)分析特性是有規(guī)律可循，響應(yīng)快速，值得研究和不斷優(yōu)化的探測方案。

2、多個(gè)波段紅外、紫外光學(xué)傳感器組合搭配的火焰探測器，按硬件功能在光學(xué)角度上講已經(jīng)滿足捕獲與監(jiān)測普通碳化合物質(zhì)在大氣環(huán)境中燃燒產(chǎn)生的紅外輻射，多數(shù)傳感器廠家、火焰探測器廠家都知道使用紅外傳感器檢測3.8、4.3、5.0、10um等波段紅外輻射，合理的信號預(yù)處理電路、信號放大電路、多階濾波電路滿足了信號的采集設(shè)計(jì)。但是由于環(huán)境多變，起火現(xiàn)場復(fù)雜，在對傳感器捕獲到的信號判斷處理一直是產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)研發(fā)的難題，不規(guī)律不科學(xué)的邏輯算法會(huì)極大的影響設(shè)計(jì)產(chǎn)品的性能，如果不提取干擾信號，不分析遠(yuǎn)距離火焰信號，將導(dǎo)致小火苗或者遠(yuǎn)距離火焰因信號微弱，混淆并被干擾信號掩蓋，無法做到兼顧靈敏且穩(wěn)定的運(yùn)行。

3、現(xiàn)在為滿足火焰探測器能夠適應(yīng)多種情況，靠模擬已知環(huán)境，增加試驗(yàn)條件并記錄與其對應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)，計(jì)算平均功率，進(jìn)行信號間的大小對比、倍數(shù)判斷等數(shù)學(xué)相關(guān)分析和對比，需要在程序上不斷調(diào)整，此類算法典型值單一，代表性差，規(guī)律兼容性差，致使判斷條件越來越多，不能涵蓋大環(huán)境的復(fù)雜條件。所以信號分析的邏輯算法對探測器的性能、甚至對能否符合標(biāo)準(zhǔn)，具有決定性的作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對上述背景技術(shù)中所存在的技術(shù)問題，提出一種利用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析多波段紅外傳感器檢測火焰的方法。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為，包括以下步驟：s1、首先多波段紅外傳感器通過多路濾波電路采集信號，保證前級供電穩(wěn)定且具有抗干擾性電路，使主控芯片采集到穩(wěn)定信號，硬件電路設(shè)計(jì)具有基準(zhǔn)電壓，所述基準(zhǔn)電壓為傳感器供電電壓的1/2；s2、其次主控芯片在信號采集電路中持續(xù)獲取信號，每?50ms?取值一次計(jì)入樣本數(shù)組，采集外部通道電壓值，以20個(gè)值為一組樣本值，并采集數(shù)據(jù)的平均值、總體標(biāo)準(zhǔn)差和離散系數(shù)；s3、計(jì)算同時(shí)間內(nèi)主火焰探測器的數(shù)據(jù)波動(dòng)范圍，并與參比傳感器進(jìn)行對比；s4、根據(jù)不同條件判斷是否為火警或預(yù)警，具體判斷條件如下：其中當(dāng)參比傳感器電壓平均值大于?2v小于?3v，環(huán)境背景干擾總體標(biāo)準(zhǔn)差小于?500，生物體干擾總體標(biāo)準(zhǔn)差小于?1000，且主傳感器有效脈沖次數(shù)為參比脈沖次數(shù)的三倍，相近脈沖時(shí)間次數(shù)大于等于?10?次，或者脈沖次數(shù)達(dá)到?30?次以上時(shí)，認(rèn)定當(dāng)前為有效火警；當(dāng)同時(shí)間內(nèi)主火焰探測器的波動(dòng)范圍大于參比傳感器且總體標(biāo)準(zhǔn)差大于?500，主傳感器總體標(biāo)準(zhǔn)差是環(huán)境背景干擾總體標(biāo)準(zhǔn)差的?3倍且大于生物干擾總體標(biāo)準(zhǔn)差，或者主傳感器總體標(biāo)準(zhǔn)差大于?1000?時(shí)，設(shè)定火警預(yù)警標(biāo)志位?fire?自加一；當(dāng)?fire?大于?2?時(shí)，認(rèn)定當(dāng)前為有效火警；當(dāng)主傳感器總體標(biāo)準(zhǔn)差大于?999?且電壓波動(dòng)范圍大于等于?1v，且主傳感器的脈沖次數(shù)大于?20，是環(huán)境背景和生物干擾脈沖次數(shù)的?3?倍以上時(shí)，認(rèn)定當(dāng)前為有效火警；當(dāng)主傳感器總體標(biāo)準(zhǔn)差大于環(huán)境背景干擾總體標(biāo)準(zhǔn)差的?6?倍且大于生物干擾總體標(biāo)準(zhǔn)差的?3?倍時(shí)，火警預(yù)警標(biāo)志位?fire?自加一，當(dāng)?fire?大于?2?時(shí)，認(rèn)定當(dāng)前為有效火警；s5、最后利用太陽光、高溫設(shè)備、人體揮手走動(dòng)、白熾燈、熒光燈等模擬日常干擾環(huán)境進(jìn)行抗環(huán)境干擾試驗(yàn)，以驗(yàn)證算法對干擾因素的剔除能力，確保探測器在復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，減少誤報(bào)情況發(fā)生。

3、作為優(yōu)選，所述步驟s2中總體數(shù)據(jù)離散系數(shù)的計(jì)算表達(dá)式為：，其中x為原始數(shù)據(jù)，為總體標(biāo)準(zhǔn)差，其中總體標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算公式為：，其中n為數(shù)據(jù)的總量。

4、作為優(yōu)選，所述步驟s4中在脈沖時(shí)間處理部分，舍棄小于50ms多為電路自身干擾的脈沖時(shí)間，不做存入處理。

5、作為優(yōu)選，所述步驟s4中在時(shí)間數(shù)據(jù)處理中，對比捕獲傳入的時(shí)間與上一次時(shí)間，判斷脈沖時(shí)間是否相同，對穩(wěn)定火苗的相近頻率輻射進(jìn)行識別。

6、作為優(yōu)選，所述步驟s4中在主傳感器數(shù)據(jù)運(yùn)算處理過程中，每判斷一次火警信號后設(shè)定數(shù)據(jù)初始化標(biāo)志位?intdada?自加一，每判斷?8?次則將火警預(yù)警標(biāo)志位?fire?=?0，數(shù)據(jù)初始化標(biāo)志位?intdada?=?0，主火焰?zhèn)鞲衅鞯拿}沖次數(shù)?pulsexcnt?=?0，環(huán)境背景干擾脈沖次數(shù)?pulseycnt?=?0，生物干擾脈沖次數(shù)?pulsezcnt?=?0，主火焰?zhèn)鞲衅飨嘟}沖時(shí)間次數(shù)?same_tcnt?=?0；在?8?次之內(nèi)當(dāng)主火焰?zhèn)鞲衅骺傮w標(biāo)準(zhǔn)差小于?100?且采樣電壓波動(dòng)范圍小于?100?時(shí)，判定沒有火警發(fā)生，將火警預(yù)警標(biāo)志位復(fù)位為?0。

7、作為優(yōu)選，主控芯片?pca?模塊設(shè)定工作于捕獲模式，對外部電路電平輸入的跳變進(jìn)行采樣，獲得傳感器的脈沖時(shí)間，由voltagedatarecord?(voltage,x)，capturedtimerecord?(time,x)進(jìn)行命令行傳參，將采樣電壓和捕獲時(shí)間存入二維結(jié)構(gòu)體數(shù)組。

8、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于，本技術(shù)讓探測器工作環(huán)境不受有效范圍內(nèi)的距離距離和靈敏度影響探測器性能，對多環(huán)境穩(wěn)定性有極大的提升?；诙嗄晔袌稣{(diào)研與客戶需求，對于高溫設(shè)備工廠、工人走動(dòng)頻繁、室外陽光直射、小型密閉箱體小火苗、5s速報(bào)、照明燈附近等復(fù)雜環(huán)境下保證穩(wěn)定運(yùn)行做了大量試驗(yàn)，總結(jié)一套科學(xué)的樣本統(tǒng)計(jì)結(jié)果，簡潔明了的邏輯算法，滿足了嚴(yán)格的監(jiān)控火情探測性能，適用于多波段火焰探測器，不局限于雙波段、三波段甚至紅紫外復(fù)合探測器。

技術(shù)特征：

1.利用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析多波段紅外傳感器檢測火焰的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析多波段紅外傳感器檢測火焰的方法，其特征在于，所述步驟s2中總體數(shù)據(jù)離散系數(shù)的計(jì)算表達(dá)式為：，其中x為原始數(shù)據(jù)，為總體標(biāo)準(zhǔn)差，其中總體標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算公式為：，其中n為數(shù)據(jù)的總量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析多波段紅外傳感器檢測火焰的方法，其特征在于，所述步驟s4中在脈沖時(shí)間處理部分，舍棄小于50ms為電路自身干擾的脈沖時(shí)間，不做存入處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析多波段紅外傳感器檢測火焰的方法，其特征在于，所述步驟s4中在時(shí)間數(shù)據(jù)處理中，對比捕獲傳入的時(shí)間與上一次時(shí)間，判斷脈沖時(shí)間是否相同，對穩(wěn)定火苗的相近頻率輻射進(jìn)行識別。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析多波段紅外傳感器檢測火焰的方法，其特征在于，所述步驟s4中在主傳感器數(shù)據(jù)運(yùn)算處理過程中，每判斷一次火警信號后設(shè)定數(shù)據(jù)初始化標(biāo)志位?intdada?自加一，每判斷?8?次則將火警預(yù)警標(biāo)志位?fire?=?0，數(shù)據(jù)初始化標(biāo)志位?intdada?=?0，主火焰?zhèn)鞲衅鞯拿}沖次數(shù)?pulsexcnt?=?0，環(huán)境背景干擾脈沖次數(shù)pulseycnt?=?0，生物干擾脈沖次數(shù)?pulsezcnt?=?0，主火焰?zhèn)鞲衅飨嘟}沖時(shí)間次數(shù)same_tcnt?=?0；在?8?次之內(nèi)當(dāng)主火焰?zhèn)鞲衅骺傮w標(biāo)準(zhǔn)差小于?100?且采樣電壓波動(dòng)范圍小于?100?時(shí)，判定沒有火警發(fā)生，將火警預(yù)警標(biāo)志位復(fù)位為?0。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析多波段紅外傳感器檢測火焰的方法，其特征在于，主控芯片pca模塊設(shè)定工作于捕獲模式，對外部電路電平輸入的跳變進(jìn)行采樣，獲得傳感器的脈沖時(shí)間，由voltagedatarecord?(voltage,x)，capturedtimerecord?(time,x)進(jìn)行命令行傳參，將采樣電壓和捕獲時(shí)間存入二維結(jié)構(gòu)體數(shù)組。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于火災(zāi)探測與報(bào)警技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及利用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析多波段紅外傳感器檢測火焰的方法。首先多波段紅外傳感器經(jīng)多路濾波電路采集信號，主控芯片獲取信號并計(jì)算樣本數(shù)據(jù)的平均值、總體標(biāo)準(zhǔn)差和離散系數(shù)等，接著計(jì)算波動(dòng)范圍并與參比傳感器對比，然后根據(jù)不同條件判斷火警或預(yù)警，如參比傳感器電壓平均值等滿足特定條件時(shí)認(rèn)定為有效火警等多種判斷情形，最后利用多種干擾源模擬日常環(huán)境進(jìn)行抗干擾試驗(yàn)，以驗(yàn)證算法對干擾因素的剔除能力，確保探測器穩(wěn)定運(yùn)行，減少誤報(bào)，適用于多波段火焰探測器，提升多環(huán)境穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：宋振,孫海洋
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東藍(lán)煜環(huán)保儀器有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2