一種消防炮用三波段紅外火焰探測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及消防器材技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種遠(yuǎn)距離、非接觸式、多波段、可全方位探測感知定位消防炮用的三波段紅外火焰探測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來大型商場、會議廳、影劇院、體育館等人流密集的公共場所，機場、火車站、汽車站、碼頭等交通場所，大型倉庫、生產(chǎn)車間等工業(yè)場所大量涌現(xiàn)，同時這些大空間建筑物的面積還在日趨擴大。這些大空間建筑物的場所內(nèi)往往人員多、物資多、財產(chǎn)大，火災(zāi)危險性極高。國標(biāo)GB50116-2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》和國標(biāo)GB50338-2003《固定消防炮滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中明確規(guī)定在高度超過8m的室內(nèi)空間場所為大空間場所，大空間場所不宜采用傳統(tǒng)的感溫、感煙、氣體探測器和噴淋滅火裝置，大空間場所中的滅火裝置應(yīng)該選擇消防炮這種出水量大的滅火系統(tǒng)。
[0003]目前市場上具有自動定位探測功能消防炮的前端火焰探測部分習(xí)慣采用雙波段紅外探測器。其定位部分一般采用紫外傳感器，利用傳感器狹縫技術(shù)進(jìn)行火焰定位，雙波段紅外探測器是采用兩個紅外傳感器對火焰信號(中心波長一般為4.2 μ m)和干擾信號(中心波長一般為3.8μπι)進(jìn)行檢測，從而實現(xiàn)對火焰信號和干擾信號的分辨。雙波段火焰探測器一定程度上克服了非火災(zāi)信號的干擾，提高了靈敏度，但仍然存在以下缺點:
[0004](I)由于環(huán)境中存在CO2氣體，其對火焰在4.2 μπι波段發(fā)出的共振峰值輻射信號具有很強的吸收作用，因而導(dǎo)致火焰信號能量隨傳播距離的增加而銳減，當(dāng)探測距離增加到一定程度時，探測器可能感知不到火焰信號，故存在探測距離短的缺點，一般雙波段紅外探測器的探測距離在15m左右。
[0005](2)4.2 μπι的共振峰輻射信號是對火焰探測的主要目標(biāo)信號，但是由于該信號在環(huán)境中傳播時造成的信號能量的損失，使得探測干擾信號的探測器能量與主要目標(biāo)信號的探測器信號能量的比值接近1:1，使得環(huán)境中即使有火焰信號也不能做出正確的判斷，使消防炮做出誤動作。
[0006](3)雖然雙波段火焰探測器采用雙息技術(shù)，一定程度上克服了高溫輻射源對探測器的干擾，但是對于某些特殊背景輻射的干擾依然無能為力(如閃電，電弧焊等所引起的干擾)，當(dāng)遇到這些特殊的干擾時就會引起消防炮的誤動作，造成很大的損失。
[0007](4)由于雙波段紅外探測距離近的缺點，在一個大的空間需要安裝幾只火焰探測器和多門消防炮來進(jìn)行空間的全覆蓋，其也會造成經(jīng)濟成本高等問題。
[0008]申請?zhí)枮镃N200510046913.8的中國專利“雙波段紅外火焰探測器及其探測方法”公開了一種探測器。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，01是保護(hù)鏡片，02是小屏蔽罩，03是系統(tǒng)工作板，04是大屏蔽罩，05是外殼。該探測器綜合采用了火焰與背景雙信息傳感技術(shù)、雙波段優(yōu)化技術(shù)和火災(zāi)識別方法，在探測性能上優(yōu)于其他類型的火焰探測器，能夠較好的克服了其靈敏度與低誤報率難以兼顧的弊端。但該雙波段紅外火焰探測器仍存在以下問題:
[0009](I)對某些特殊的背景輻射信號(如閃電，電弧焊等所引起的干擾)還是表現(xiàn)的無能為力。
[0010](2)探測距離短。
[0011]因此，該種火災(zāi)探測器不適合應(yīng)用于大空間火災(zāi)探測遠(yuǎn)距離定位消防炮系統(tǒng)上。
[0012]申請?zhí)枮镃N201010243423.8的中國專利“一種自動滅火消防炮及火災(zāi)探測定位的方法”公開了一種在火災(zāi)發(fā)生時能自動確定著火部位并滅火的消防炮。其包括火災(zāi)報警器、火災(zāi)定位傳感器、消防炮本體、水平傳動機構(gòu)、俯仰傳動機構(gòu)、控制電路板、配水支管、噴嘴和外殼。該消防炮的火災(zāi)探測定位方法如圖2所示:采用的是熱電堆傳感器，利用火災(zāi)定位傳感器感應(yīng)熱輻射，得到保護(hù)區(qū)域的溫度分布狀況，并記錄與數(shù)據(jù)采集點對應(yīng)的火災(zāi)定位傳感器所處的水平轉(zhuǎn)角和俯仰轉(zhuǎn)角Θ，進(jìn)而得知整個保護(hù)區(qū)域的溫度場數(shù)據(jù)，通過對整個保護(hù)區(qū)域的溫度場數(shù)據(jù)作分析來判定著火部位。
[0013]上述自動滅火消防炮和火災(zāi)探測定位方法存在以下問題:
[0014](I)水平俯仰定位部分采用單一熱電堆傳感器，定位距離短，一般情況下，超過6m的距離，熱電堆傳感器就不適用了。
[0015](2)當(dāng)環(huán)境中存在有很大的人工熱源物體時，其表面溫度大于環(huán)境溫度時，會造成定位傳感器的誤動作。
[0016]因此，需要設(shè)計出一種遠(yuǎn)距離、非接觸式、多波段、可全方位探測感知定位消防炮用的火焰探測裝置。使得該火焰探測裝置能夠應(yīng)用在大場所環(huán)境內(nèi)，且成本較低、經(jīng)濟性價比尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種探測距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強，可靠性極高的消防炮用三波段紅外火焰探測裝置。該消防炮用三波段紅外火焰探測裝置的探測距離可以達(dá)到60m以上，將其應(yīng)用在大空間消防安全防范上，可以減少探測器和消防炮的安裝數(shù)量，節(jié)約經(jīng)濟成本。
[0018]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，采用的具體技術(shù)方案是:
[0019]一種消防炮用三波段紅外火焰探測裝置包括探測裝置外殼，設(shè)置在探測裝置外殼內(nèi)的探測裝置內(nèi)殼和探測裝置引出線纜；所述探測裝置內(nèi)殼內(nèi)封裝有不同波段的第一紅外傳感器、第二紅外傳感器、第三紅外傳感器和信號調(diào)理電路，所述三個不同波段的紅外傳感器均與信號調(diào)理電路連接，且所述三個不同波段的紅外傳感器呈三角形排列；所述探測裝置引出線纜一端與調(diào)理電路連接，另一端外接消防炮的炮體中心控制器。
[0020]所述探測裝置外殼為正五邊體。
[0021]所述探測裝置內(nèi)殼為正方體。
[0022]所述探測裝置通過吊桿安裝在探測裝置安裝基座上。
[0023]所述第一紅外傳感器的中心波長為4.2 μπι。
[0024]所述第二紅外傳感器的中心波長為3.8 μπι。
[0025]所述第三紅外傳感器的中心波長為5.2 μπι。
[0026]本發(fā)明的再一目的是提供一種基于三波段紅外火焰探測消防炮，其包括三波段紅外火焰探測裝置和消防炮本體；所述三波段紅外火焰探測裝置包括正五邊體探測裝置外殼，設(shè)置在探測裝置外殼內(nèi)的正方體探測裝置內(nèi)殼，探測裝置安裝基座和探測裝置引出線纜；所述消防炮本體包括水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、第一彎道、第二彎道、水平定位儀、垂直旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、炮體中心控制器、垂直定位儀、伸縮電機、炮口，水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由水平步進(jìn)電機、水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的蝸桿、水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的蝸輪和水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的軸承組成，水平步進(jìn)電機驅(qū)動整個水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)水平運動，水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的蝸桿聯(lián)接在水平步進(jìn)電機的軸上，水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的蝸桿通過鋼球與第一彎道連接，且第一彎道套接在水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上，第一彎道與第二彎道連接；水平定位儀通過螺絲安裝在第二彎道上，垂直旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由垂直步進(jìn)電機、垂直旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的蝸桿、垂直旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的蝸輪和垂直旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的軸承組成，垂直步進(jìn)電機驅(qū)動整個垂直旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)豎直運動，垂直旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的蝸桿連接在垂直步進(jìn)電機的軸上，垂直旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的蝸桿通過鋼球與第二彎道連接；炮體中心控制器通過螺絲固定在垂直旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上，垂直定位儀和伸縮電機通過緊固圈安裝在炮筒一端，炮口位于炮筒另一端。
[0027]所述水平定位儀為具有帶狹縫的長方體外殼的水平定位儀。
[0028]所述垂直定位儀為具有帶狹縫的長方體外殼的垂直定位儀。
[0029]通過采用上述方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其技術(shù)效果在于:
[0030]1、探測距離遠(yuǎn)。采用雙波段火焰探測裝置的消防炮的前端火災(zāi)探測裝置采用兩個不同波段的紅外傳感器對火焰信號進(jìn)行采集，隨著距離的增加，兩只傳感器的紅外信號強度會出現(xiàn)不同程度的衰減，一般距離大于15m時，探測器感知到火焰信號和非火災(zāi)干擾信號的輻射強度比接近1:1，因而檢測不出火災(zāi)信號。而采用三波段火焰探測裝置消防炮的前端火災(zāi)探測裝置采用三個不同波段的紅外傳感器對火焰信號進(jìn)行采集，三只傳感器的紅外信號強度也會隨著探測距離的增加而衰減，但是三者之間的輻射強度數(shù)學(xué)關(guān)系依然存在，并沒有發(fā)生改變，采用數(shù)學(xué)相關(guān)性判據(jù)定理依然可以檢測出火災(zāi)信號。
[0031]2、可靠性高。采用雙波段火焰探測裝置的消防炮的前端火災(zāi)探測裝置只采集火災(zāi)信號和人工干擾信號，因此對常見的人工干擾信號具有很好的免疫作用。但是對背景輻射干擾信號卻表現(xiàn)得無能為力。三波段火焰探測裝置的消防炮不僅采集火災(zāi)信號和人工干擾信號，還采集背景輻射干擾信號，對人工干擾信號和背景輻射干擾信號都具有很強的免疫能力。同時，水平定位儀和垂直定位儀也采用三波段紅外傳感器作為它的探測定位部件，就算前端三波段紅外火焰探測器在感知火災(zāi)時，發(fā)生誤判，到水平定位時，由于水平定位儀也采用與前端探測部分完全相同的三波段紅外傳感器，它會首先對火災(zāi)進(jìn)行二次判斷，如果發(fā)現(xiàn)并非火災(zāi)信號，會將信號傳輸給炮體中心控制器，結(jié)束定位。如果在水平定位時也發(fā)生誤判，到垂直定位時，垂直定位儀也采用與前端探測部分和水平定位儀完全相同的三波段紅外傳感器，它會對火災(zāi)進(jìn)行第三次判斷，如果發(fā)現(xiàn)并非火災(zāi)信號，會將信號傳輸給炮體中心控制器，結(jié)束定位，不會執(zhí)行后面的噴水過程，可靠性極高。
[0032]3、節(jié)約成本。現(xiàn)有技術(shù)中采用雙波段火焰探測裝置的消防炮的前端火災(zāi)探測裝置由于探測距離短，導(dǎo)致有效監(jiān)控面積減小，因此一個大空間內(nèi)可能需要安裝多個探測器才能使區(qū)域全覆蓋，采用三波段火焰探測裝置的消防炮的前端探測裝置，由于探測距離遠(yuǎn)，可使有效監(jiān)控面積增大，節(jié)約探測器的數(shù)量，其次，定位部分也采用三波段傳感器，它的定位距離遠(yuǎn)，減少消防炮的數(shù)量。
[0033]4.抗干擾能力強，水平定位儀和垂直定位儀的外殼均采用狹縫技術(shù)，狹縫寬度大概2_左右，三波段紅外傳感器成直線排列可有效避免干擾因素。
【附圖說明】
[0034]圖1