[发明专利]拍照式混合火焰探测器及其探测方法

摘要

本发明涉及一种拍照式混和火焰探测器，其特征在于：该探测器设有MCU主控单元(10)、紫外火焰探测系统、图像采集系统、红外火焰探测系统以及电源管理系统。一种拍照式混合火焰探测器的探测方法，其特征在于：包括步骤一、步骤二、步骤三、步骤四。其有益效果为：本发明功耗低、野外环境应用的抗干扰能力和适应性强；火情节点之间相互唤醒的方式可有效地判断火情发展的速度及范围；无线组网传输传感数据及压缩图像数据也可近距离点对点传输高清图像数据从而解决森林火灾预防及取证的难题。

主权项

1.一种拍照式混合火焰探测器的探测方法，拍照式混合火焰探测器设有MCU主控单元(10)、紫外火焰探测系统、图像采集系统、红外火焰探测系统以及电源管理系统，所述MCU主控单元(10)的紫外输入端连接所述紫外火焰探测系统，所述MCU主控单元(10)的图像采集输入端连接所述图像采集系统，所述MCU主控单元(10)的红外输入端连接所述红外火焰探测系统，所述MCU主控单元(10)的环境采集输入端连接环境参数传感器组件(15)，所述MCU主控单元(10)的通信端双向连接双频无线通信单元(17)，所述MCU主控单元(10)双向连接所述电源管理系统；所述电源管理系统设有太阳能收集与存储单元(1)，所述太阳能收集与存储单元(1)的输出端连接电源管理单元(2)，所述电源管理单元(2)为所述紫外火焰探测系统、图像采集系统及MCU主控单元(10)供电，所述MCU主控单元(10)的状态输出端连接状态指示灯单元(16)；所述紫外火焰探测系统设有紫外驱动电路(7)，所述紫外驱动电路(7)的输入端连接所述电源管理单元(2)的紫外输出端，所述紫外驱动电路(7)的输出端连接紫外火焰传感器(8)的输入端，所述紫外火焰传感器(8)的输出端连接紫外采集电路(9)的输入端，所述紫外采集电路(9)的输出端连接所述MCU主控单元(10)的紫外输入端；其中，所述紫外火焰传感器(8)探测波长范围在185～260nm的紫外火焰；所述图像采集系统设有图像驱动电路(11)，所述图像驱动电路(11)的输入端连接所述电源管理单元(2)的图像控制端，所述图像驱动电路(11)的输出端连接图像传感器(12)，所述图像传感器(12)的输出端连接图像识别模块(14)的输入端，所述图像识别模块(14)的输出端连接所述MCU主控单元(10)的图像输入端，所述图像识别模块(14)与图像存储单元(13)双向连接；其中，所述图像传感器(12)为高清摄像头采集图像，所述图像驱动电路(11)利用高速DSP芯片对所述图像传感器(12)进行驱动，所述图像识别模块(14)对所述图像传感器(12)采集的图像进行识别；所述红外火焰探测系统设有红外火焰传感器(3)，所述红外火焰传感器(3)的输出端连接多级放大电路(4)的输入端，所述多级放大电路(4)的输出端连接带通滤波电路(5)的输入端，所述带通滤波电路(5)的主控输出端连接所述MCU主控单元(10)，所述带通滤波电路(5)的I/O输出端连接I/O中断电路，所述I/O中断电路的输出端连接所述MCU主控单元(10)；其中，所述红外火焰传感器(3)采集波长在4.1～4.9μm范围内的红外火焰；其特征在于：包括下列步骤：步骤一、休眠状态下的工作步骤：A、所述电源管理单元(2)处于工作状态，将所述太阳能收集与存储单元(1)内存储的电量进行预分配；B、所述环境参数传感器组件(15)采集周围环境的温湿度、光照度及紫外线的强度，并对环境状态进行评估；C、所述红外火焰传感器(3)探测外界火焰信号；D、当红外火焰传感器(3)探测到外界有波长在4.1～4.9μm范围内的火焰时，传送火焰信号给多级放大电路(4)进行放大，所述多级放大电路(4)将已放大的火焰信号传入带通滤波器(5)进行筛选；E、当火焰信号达到I/O中断电路(6)的触发值时，所述I/O中断电路对所述MCU主控单元(10)发送中断信号，执行中断程序；步骤二、接收红外火焰I/O中断，启动MCU主控单元(10)进行火焰特征识别：A、所述MCU主控单元(10)判断是否接收到红外火焰探测系统的I/O中断，当接收到红外火焰探测系统的I/O中断时，所述MCU主控单元被唤醒进入工作状态，否则返回步骤一；B、所述MCU主控单元(10)读取带通滤波电路(5)传输的红外火焰数据；C、所述MCU主控单元(10)控制电源管理单元(2)，激活紫外驱动电路(7)，启动紫外火焰传感器(8)工作，所述紫外火焰传感器(8)将采集到的紫外火焰信号通过紫外采集电路(9)传送给所述MCU主控单元(10)；D、所述MCU主控单元(10)通过采集到的红外火焰信号和紫外火焰信号，进行火焰特征识别与分析；步骤三、开启图像处理进程，分析图像火焰特征：A、所述MCU主控单元(10)根据火焰特征的识别与分析，判断是否进入图像处理进程，当需要进入图像处理进程时，所述MCU主控单元(10)进入图像采集系统的唤醒工作，否则返回步骤一；B、所述MCU主控单元(10)控制所述电源管理单元(2)开启图像处理进程，对图像采集系统进行初始化；C、启动图像驱动电路(11)，开启图像传感器(12)采集高清图像；D、所述MCU主控单元(10)采集环境参数；E、所述MCU主控单元(10)进行图像火焰特征识别；步骤四、将火焰图片保存，并将图像数据进行上传，同时唤醒相邻的拍照式混合火焰探测器：A、所述MCU主控单元(10)根据图像火焰特征识别结果，判断是否为火焰；B、当此图像为火焰时，进入数据传输进程，否则返回步骤一；C、首先所述MCU主控单元(10)控制将火焰图像保存到图像存储单元(13)，进入数据传输过程，并对双频无线通信单元(17)初始化；D、然后通过所述双频无线通信单元(17)进行数据传输，选择Sub‑1GHz频段将红外、紫外及环境传感数据传送至网关，选择2.4GHz频段将图像数据传送至网关；E、最后关闭双频无线通信单元(17)和图像采集系统，所述MCU主控单元进入休眠状态。