一种基于多光谱的光电式烟雾探测器的烟雾检测方法及其光学结构.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115979974A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202310011654.3(22)申请日2023.01.05(71)申请人无锡商业职业技术学院地址214000江苏省无锡市钱胡公路809号(72)发明人罗倩倩(74)专利代理机构无锡盛阳专利商标事务所(普通合伙)32227专利代理师顾朝瑞刘瑞平(51)Int.Cl.G01N21/27(2006.01)G01N21/01(2006.01)G01N15/02(2006.01)G01J3/50(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图3页(54)发明名称一种基于多光谱的光电式烟雾探测器的烟雾检测方法及其光学结构(57)摘要本发明提供了一种基于多光谱的光电式烟雾探测器的烟雾检测方法及其光学结构，其能够感知烟雾的浓度大小和烟雾的颜色深浅，提高了烟雾检测的能力，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1、使用多光谱扫描的方式对烟雾信号S进行采样；步骤2、根据烟雾信号S和无烟本底信号SBK计算各光谱的变化量ΔS；步骤3、根据各光谱的变化量ΔS来判断烟雾类型。CN115979974ACN115979974A权利要求书1/2页1.一种基于多光谱的光电式烟雾探测器的烟雾检测方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1、使用多光谱扫描的方式对烟雾信号S进行采样，具体为：依次驱动不同波长的发光管并采集对应的接收管的电流，记为烟雾信号S；所述发光管由n个不同波长的发光管组成：波长λ＝[λ1，λ2，…，λi，…，λn]，其中n≥4，1≤i≤n，i和n皆为整数，发光管的波长λ1到λn按波长从短到长排列；所述烟雾信号S＝[Sλ1，Sλ2，…，Sλi，…，Sλn]，其中Sλi表示驱动波长λi的发光管时采集的接收管的电流；并且假设无烟本底信号SBK＝[SBK_λ1，SBK_λ2，…，SBK_λi，…，SBK_λn]，其为无烟时依次驱动所述发光管并采集对应的接收管的电流，记为无烟本底信号SBK；步骤2、根据烟雾信号S和无烟本底信号SBK计算各光谱的变化量ΔS；所述各光谱的变化量ΔS＝S‑SBK，ΔS＝[ΔSλ1，ΔSλ2，…，ΔSλi…，ΔSλn]，其中ΔSλi＝Sλi‑SBK_λi；步骤3、根据各光谱的变化量ΔS来判断烟雾类型；具体包括以下步骤：步骤3‑1、根据各光谱的变化量ΔS和无烟本底信号SBK计算各光谱信号的变化比例ΔSp，然后执行步骤3‑2；所述各光谱的变化比例ΔSp＝ΔS/SBK，ΔSp＝[ΔSpλ1，ΔSpλ2，…，ΔSpλi，…，ΔSpλn]；步骤3‑2、判断是否有烟：如果各光谱的变化量ΔS中有大于50％的数据有变化，即ΔS中有大于50％的数据的绝对值大于0，而且上述大于50％的数据对应的变化比例ΔSpλi超过阈值SpTH，即|ΔSpλi|＞SpTH，则判断为有烟雾进入；其中阈值SpTH取值为0.1‑3％；如果有烟雾进入则执行步骤3‑3，如果没有烟雾进入则更新无烟本底信号SBK，结束烟雾检测；步骤3‑3、如果ΔS中所有的数据为负数，或者ΔS中有大于60％的数据为负数且上述大于60％的数据对应的变化比例ΔSpλi的绝对值超过报警阈值SaTH，则判断为浓深色烟雾，否则继续执行步骤3‑4；其中SaTH＞SpTH，阈值SaTH取值为0.5～5％，阈值SpTH取值为0.1‑3％；步骤3‑4、如果ΔS中所有的数据为正数，或者ΔS中有大于60％的数据为正数且上述大于60％的数据对应的变化比例ΔSpλi超过报警阈值SaTH，则判断为浓浅色烟雾，否则继续执行步骤3‑5；其中SaTH＞SpTH，阈值SaTH取值为0.5～5％，阈值SpTH取值为0.1‑3％；步骤3‑5、如果ΔS中有大于80％的数据对应的变化比例ΔSpλi位于SpTH～SaTH的范围内或者位于‑SaTH～‑SpTH的范围内，则判断为淡深色烟雾或者淡浅色烟雾，否则继续执行步骤3‑6；步骤3‑6、如果ΔS和ΔSp不能满足步骤3‑3至步骤3‑5中的条件，则无法判断烟雾的类型。2.根据权利要求1的一种基于多光谱的光电式烟雾探测器的烟雾检测方法，其特征在于：所述步骤3还包括：如果步骤3‑2中判断有烟雾进入，则还执行步骤3‑7：首先定义时间点t的烟雾信号S、无烟本底信号SBK、各光谱的变化量ΔS和各光谱的变化比例ΔSp分别为St，SBK_t，ΔSt，ΔSpt；2CN115979974A权利要求书2/2页然后根据ΔSpt中波长对应的数据随时间的变化趋势进行判断：如果波长λ1或λ2对应的数据随时间逐渐变小而波长λn‑1或λn对应的数据随时间逐渐变大，判断烟雾颗粒的粒径正在逐渐变大，如果波长λ1或λ2对应的数据随时间逐渐变大而波长λn‑1或λn对应的数据随时间逐渐变小，判断烟雾颗粒