一種隧道內(nèi)火災(zāi)檢測的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種隧道內(nèi)火災(zāi)檢測的方法和裝置，所述方法為在隧道頂部安裝至少一組激光發(fā)射裝置和激光接收裝置，激光發(fā)射裝置發(fā)出至少兩束激光，激光接收裝置將接收到的光點間距信號輸入后臺計算機，與預(yù)設(shè)的判定值相比較，發(fā)出火災(zāi)警報。通過方法設(shè)計裝置，在隧道頂部安裝激光器發(fā)射可見激光，使激光束沿隧道射向屏幕上，屏幕上將產(chǎn)生光點；當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時，空氣受熱密度變化，折射率發(fā)生變化而使激光束傳播方向發(fā)生改變，最終導(dǎo)致投射到屏上的光點產(chǎn)生較大幅度的抖動和偏移；利用攝像頭讀取到光點的偏移，從而判斷火災(zāi)是否發(fā)生。
【專利說明】一種隧道內(nèi)火災(zāi)檢測的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于消防【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及了一種火災(zāi)檢測的方法和裝置，特別是涉及了一種應(yīng)用于隧道、地鐵等狹長空間內(nèi)的火災(zāi)檢測方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高速公路隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)后極易產(chǎn)生大量煙霧，有毒氣體，造成洞內(nèi)缺氧、能見度降低、受困人員和車輛難以逃生，因此，長隧道內(nèi)的火災(zāi)檢測是高速公路交通安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計和建設(shè)和重點之一，高速公路長隧道內(nèi)火災(zāi)檢測系統(tǒng)及其消防設(shè)施完備情況往往成為道路能否安全開通的先決條件。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，高速公路隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)檢測通常有以下幾種方法:
(I)線性空氣管差溫火災(zāi)檢測器
線性空氣管差溫火災(zāi)檢測器工作原理是利用布設(shè)于隧道頂部的封閉銅管隧道火災(zāi)產(chǎn)生的熱氣流影響引起銅管內(nèi)空氣壓力增大，形成與之相通密封盒內(nèi)氣體之間的壓力差，一旦壓力差達(dá)到設(shè)定值后，即觸動電子開關(guān)，產(chǎn)生火災(zāi)報警信號。
[0004](2)線性感溫電纜火災(zāi)報警器
線性感溫電纜火災(zāi)報警器是利用布設(shè)于隧道全長范圍內(nèi)的特殊感溫電纜在不同環(huán)境溫度下，感溫電纜的物理參數(shù)表現(xiàn)出不同的參數(shù)值的原理來實時檢測電纜長度范圍內(nèi)的周圍環(huán)境溫度和溫升速率，對火災(zāi)檢測位置的定位和分區(qū)主要是通過感溫電纜按分區(qū)需要分段獨立設(shè)置不同檢測區(qū)實現(xiàn)。
[0005](3)線性光纖分布式溫度檢測器
光纖分布式溫度檢測系統(tǒng)工作原理為光纖溫度雷達(dá)技術(shù)，激光光源沿著光纖注入光脈沖，脈沖大部分能傳到光纖末端并消失，只有少部分拉曼散射光會沿著光纖反射回來，且該部分反射回來的拉曼散射光物理性值會隨著光纖溫度的變化而變化，通過對反射回來的拉曼散射光進(jìn)行分析處理，判斷整條光纖方向的溫度分布情況。
[0006](4)雙波長火焰探測器
雙波長火探測器以日本能美公司產(chǎn)品為代表。它是利用檢測火災(zāi)特有的火焰波長來檢測隧道火災(zāi)，其工作原理是利用安裝于隧道側(cè)壁的火焰波長探測設(shè)備，檢測火災(zāi)發(fā)生時火焰的波長，及火焰閃爍特定的頻率，經(jīng)分析火災(zāi)燃燒的變化頻率和火災(zāi)的光譜分布特性后判斷出火災(zāi)的發(fā)生情況。該檢測技術(shù)檢測到火焰就產(chǎn)生報警，這一點與感溫判斷火災(zāi)截然不同，不需要溫度與火災(zāi)的判斷，也不通過溫度趨勢變化判斷火災(zāi)，因此不會產(chǎn)生誤報情況。
[0007]以上這些現(xiàn)有技術(shù)各有特點，也有各自的局限性。線性空氣管差溫火災(zāi)檢測器、線性感溫電纜火災(zāi)報警器、線性光纖分布式溫度檢測器三種方案都是感溫判斷火災(zāi)，空氣管或線纜被加熱了才能報警，響應(yīng)速度比較慢，容易貽誤消防時間。而雙波長火焰探測器的缺點是對直射的太陽光會產(chǎn)生誤報，因此要求隧道洞口處安裝遮光棚，以遮擋太陽直射光影響離洞口最近的探測器。且其必須直接探測到火源，若被隧道內(nèi)的大型車輛等高大物體遮擋則無法及時判斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種更可靠的隧道內(nèi)火災(zāi)檢測的方法。
[0009]另一發(fā)明目的是提供一種相應(yīng)的隧道內(nèi)火災(zāi)檢測的裝置。
[0010]為實現(xiàn)第一個發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種隧道內(nèi)火災(zāi)檢測的方法，其特征在于:在隧道頂部安裝至少一組激光發(fā)射裝置和激光接收裝置，激光發(fā)射裝置發(fā)出至少兩束激光，激光接收裝置將接收到的光點間距信號輸入后臺計算機，與預(yù)設(shè)的判定值相比較，發(fā)出火災(zāi)警報。
[0011]進(jìn)一步地，間隔安裝兩組激光發(fā)射裝置和激光接收裝置。
[0012]為實現(xiàn)第二個發(fā)明目的，所采用的技術(shù)方案是這樣的:
一種隧道內(nèi)火災(zāi)檢測的裝置，其特征在于:包括至少一組激光發(fā)射裝置和激光接收裝置，激光發(fā)射裝置至少能發(fā)出兩束激光，其所發(fā)光束由激光接收裝置接收；還包括一后臺計算機，對激光接收裝置收到的光點移動情況進(jìn)行處理，并與預(yù)設(shè)的判定值相比較，發(fā)出火災(zāi)警報。
[0013]進(jìn)一步地，所述的激光接收裝置為屏幕及讀取屏幕影像的攝像頭。
[0014]進(jìn)一步地，包括兩組激光發(fā)射裝置和激光接收裝置，間隔設(shè)置。
[0015]本發(fā)明的機理是這樣的:在隧道頂部安裝激光器發(fā)射可見激光，使激光束沿隧道射向屏幕上，屏幕上將產(chǎn)生光點；當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時，空氣受熱密度變化，折射率發(fā)生變化而使激光束傳播方向發(fā)生改變，最終導(dǎo)致投射到屏上的光點產(chǎn)生較大幅度的抖動和偏移；利用攝像頭讀取到光點的偏移，從而判斷火災(zāi)是否發(fā)生。
[0016]當(dāng)有車輛駛過時，會引起一定的震動，從而使屏幕上光點發(fā)生移動，故本發(fā)明采用兩束平行激光，可以是獨立產(chǎn)生的兩束激光，也可以是一個激光器產(chǎn)生一束激光，再用光柵等器件分隔成兩束平行激光。這樣，對非火災(zāi)原因引起的光點偏移，屏幕上兩個光點是同步偏移的；而發(fā)生火災(zāi)時,局部空氣折射率發(fā)生變化,這種空氣折射率的變化在局部范圍內(nèi)也不是均勻的，而且不斷變化，使原先平行的兩束激光變得不再平行，最終在屏上得到的兩個光點向不同方向移動。若以其中一個光點作為參照，考察另一個光點相對于參考光點是否移動，即可判斷是否發(fā)生火災(zāi)。
[0017]在正常情況下，車輛產(chǎn)生的尾氣、某些車輛頂部安裝的風(fēng)扇，也會小幅度地改變激光路徑，但這個改變是很小的；故后臺計算機可設(shè)定一個閾值，例如兩個光點的標(biāo)準(zhǔn)間距為20cm，則按下述實施方式計算設(shè)定光點可能范圍，超過該范圍則為反常，發(fā)出報警信號。
[0018]本發(fā)明的屏只需漫反射，能顯示激光光點即可，要求不高，也可直接使用隧道內(nèi)現(xiàn)有的交通標(biāo)志牌、廣告牌等。激光光源、攝像機鏡頭需要保持清潔，以免隧道內(nèi)塵土、煙塵等污染光學(xué)工作面。可將設(shè)備安裝在防護(hù)罩內(nèi)，防護(hù)罩后部安裝濾網(wǎng)，由風(fēng)扇將經(jīng)過過濾的清潔空氣從防護(hù)罩前部吹出，使防護(hù)罩前部的光學(xué)工作面始終處于清潔空氣的保護(hù)之下。
[0019]本發(fā)明可以使用一組激光發(fā)射-接收裝置，也可以使用多組，在隧道內(nèi)重疊布放，可以更好第提供監(jiān)測質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說明】[0020]圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2本發(fā)明正常情況下的屏幕示意圖。
[0022]圖3本發(fā)明火災(zāi)情況下的屏幕示意圖。
[0023]圖4本發(fā)明實施例的光學(xué)工作面保護(hù)示意圖。
[0024]圖5本發(fā)明實施例的重疊布放示意圖。
【具體實施方式】
[0025]參見各附圖，本實施例包括激光光源A，它能發(fā)射兩束互相平行的激光光束。(為便于表述，分別稱為G光、R光)，投射到與激光光源相距L的屏B上，使B上顯示兩個光點。這兩個光點可被屏前的攝像機C攝取。
[0026]攝像機得到如圖2的光點圖像。G點、R點分別是設(shè)備調(diào)試完后，兩束激光G光、R光產(chǎn)生的原始光斑。若因安裝支架上激光發(fā)送設(shè)備震動引起光點移動，則移動到G’點、R’點。在這種情況下，G點到G’點之間的位移與R點到R’點的位移是一致的，兩者位移差為零。
[0027]若隧道中激光光源A與屏B之間的某處發(fā)生火災(zāi)，則火災(zāi)發(fā)生處的空氣受熱上升，受熱空氣上升時還會發(fā)生紊流，其密度有不規(guī)則改變，從而使空氣折射率發(fā)生不規(guī)則、不均勻的改變。這些處 于火災(zāi)發(fā)生處上方的激光光路中的空氣，其折射率發(fā)生不規(guī)則、不均勻改變，使原先平行的兩束激光在該處分別改變傳播路徑，發(fā)生偏轉(zhuǎn)。因為此處空氣是不均勻的，兩束光偏轉(zhuǎn)得并不一致，它們不再平行。這樣，屏上的光點G’’點、R’’點與原始光斑G點、R點的位移也不一致。如圖3。
[0028]G’’點、R’’點被攝像機拍攝。假如沒有火災(zāi)，R光應(yīng)落在圖3的R’處。但實際落在圖3的R’’處。那么，偏移量就是以G光作為基準(zhǔn)，R光因火災(zāi)而產(chǎn)生的相對偏移
量。即
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其中矢』|1:Gll為原始光點R點對G點的偏移矢量。該值為固定常量，存儲在后臺計算機中。而攝像機直接拍攝得到的光點偏移為G”r/'。后臺計算機根據(jù)這個偏移量和存儲的
Gli計算出,若該矢量的變化(抖動)超過閾值，則判斷為火災(zāi)。
[0029]為保護(hù)激光光源和攝像機的光學(xué)工作面不受塵土、煙塵等的污染，本發(fā)明實施例采用清潔空氣保護(hù)的方案。如圖4所示，激光光源或攝像機放置在有濾網(wǎng)和風(fēng)扇的防護(hù)罩內(nèi)，防護(hù)罩外的空氣在風(fēng)扇的作用下經(jīng)濾網(wǎng)吸入防護(hù)罩，然后從防護(hù)罩前部排出，使激光光源或攝像機始終處于清潔空氣的保護(hù)之下。同時，持續(xù)流動的氣流也起到了散熱的作用。
[0030]如果火災(zāi)著火點距離屏比較近時，兩束平行激光在著火點偏轉(zhuǎn)后即投射到屏上，用于判斷火災(zāi)是否發(fā)生的偏移量大小S并不大。為了提高靈敏度，可將本發(fā)明裝置重疊布放。如圖5所示，著火點F距離第一套裝置的屏BI比較近，因為重疊布放，所以在第二套裝置的屏B2上也能檢測到，而且著火點F距離B2足夠遠(yuǎn)，靈敏度可以得到保證。為避免重疊布放的檢測裝置互相遮擋光路，本發(fā)明裝置可以在隧道頂部適當(dāng)左右錯開。
[0031]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本專利的保護(hù)范圍并不僅限于上述實施方式。凡是屬于本發(fā)明原理的技術(shù)方案均屬于本專利的保護(hù)范圍。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明原理的前提下進(jìn)行的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本專利的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種隧道內(nèi)火災(zāi)檢測的方法，其特征在于:在隧道頂部安裝至少一組激光發(fā)射裝置和激光接收裝置，激光發(fā)射裝置發(fā)出至少兩束激光，激光接收裝置將接收到的光點間距信號輸入后臺計算機，與預(yù)設(shè)的判定值相比較，發(fā)出火災(zāi)警報。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種隧道內(nèi)火災(zāi)檢測的方法，其特征在于:間隔安裝兩組激光發(fā)射裝置和激光接收裝置。
3.—種隧道內(nèi)火災(zāi)檢測的裝置，其特征在于:包括至少一組激光發(fā)射裝置和激光接收裝置，激光發(fā)射裝置至少能發(fā)出兩束激光，其所發(fā)光束由激光接收裝置接收；還包括一后臺計算機，對激光接收裝置收到的光點移動情況進(jìn)行處理，并與預(yù)設(shè)的判定值相比較，發(fā)出火災(zāi)警報。
4.按照權(quán)利要求3所述的一種隧道內(nèi)火災(zāi)檢測的裝置，其特征在于:所述的激光接收裝置為屏幕及讀取屏幕影像的攝像頭。
5.按照權(quán)利要求3所述的一種隧道內(nèi)火災(zāi)檢測的裝置，其特征在于:包括兩組激光發(fā)射裝置和激光接收裝置，間隔設(shè)置。
【文檔編號】G08B17/103GK103646491SQ201310704192
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】樓惠群, 王工一, 高華, 李一雷 申請人:浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院