双鉴式成像感烟探测器——大空间烟雾探测的理想选择
摘要:在已构建的环境中,形形色色的大型开放空间为火灾探测系统带来了一系列独特的挑战。例如体育馆、大型中庭、机场以及火车站、酒店和会议中心、仓库等建筑物都需要安装对稀释的烟雾较为敏感的火灾探测解决方案,但同时又不允许对空间造成干扰……
1 背景
在已构建的环境中,形形色色的大型开放空间为火灾探测系统带来了一系列独特的挑战。例如体育馆、大型中庭、机场以及火车站、酒店和会议中心、仓库等建筑物都需要安装对稀释的烟雾较为敏感的火灾探测解决方案,但同时又不允许对空间造成干扰。
OSID双鉴式成像感烟探测器是最新发明的用于开放区域烟雾成像探测的解决方案,可用于常规/普通灵敏度的应用。
OSID可在光线的直接路径上测量由烟雾颗粒所造成的光线消失现象,类似于传统的对射光束式感烟火灾探测器,但是使用了双波长和影像处理后,可以克服众多限制,并具有更多优势。
为了了解这套新系统的操作,我们必须首先了解现有的对射光束式产品是如何运行的,并了解其优点和局限。
2 传统对射光束式探测器的操作原理
在存在一定争议的情况下,对射光束式烟雾探测器是现有所有烟雾传感器中最易于理解的,因为该产品与简单的人眼直接观测相似,在烟雾阻隔视线时光线变暗。从本质上说,测量光的衰减(即消失或遮挡)并不能达到稳定水平,因此光散射探测器,尤其是在较短的距离上,也不能实现稳定。所以,光束探测器一般并不会视为能够与光散射仪器一样进行极早期预警。简单来说,这是因为散射探测器所测量的是接近零信号中较大的增长,而光消失型的探测器则需要解析更大信号中的细微衰减。这样便使稳定性降低、噪声读取升高。
尽管如此,在正确应用的情况下,光束式探测器在多种情形下极其有效,并且性能可以超过点式探测器。但是,还是存在一些基本问题,导致其用户产生抱怨,并被视为一种低端、廉价的选择,因此其仅在其它产品不可用的情况下才适宜使用。
传统的光束式探测器采用两个单元,分别称为发射器和接收器。在发射器内,有一个定期闪烁的光源(一般为红外LED灯)。来自该LED灯的光线通过透镜聚焦为一束强光,并且存在一个可以精确调节的机构来使光束从室内安装发射器的一端对准到另一端的接收器或反射器,该距离可达100m/330ft.接收器中还提供一套对准机构以及一个透镜,可将光束对焦到光线传感器上(通常为硅光电二极管)。在高度简化的形式下,主要的光学元件在图1中表示。
该光电二极管的电输出得到放大和测量,从而可以确定在发射器和接收器之间由于存在烟雾而造成的信号减弱。通常发射器和接收器通过线缆连接到一起,以便光脉冲与接收器同步。在其它设计中,发射器和接收器都放置在一个单独的外壳中,并且与一个远距的反射器对准。反射器并不是平面镜(因为需要精确对准),但采用角反射器单元制成,可将光线良好的反射回光源。
3 传统光束式探测器的问题
传统光束式探测器的主要问题在于对准困难,并且易于产生误报警。例如,这种误报警可能由横幅、气球、甚至进入光束路径的飞鸟造成,或者是空气中的灰尘或昆虫,例如在发射器、接收器或反射器的光学表面爬动的飞蛾。温度变化等造成的常见建筑物位移也会影响对准。典型的光束式探测器要求初次对准的精确度达到约0.1°的位移之内尽管要求较高,但也可以实现。某些探测器设计采用软件控制的电机驱动机构来进行自动微调对准,从而实现并相应的保持最佳信号。
4 OSID的操作原理
相对传统光束式探测器来说,OSID所实现的改进来自于三个核心的设计理念:
(1)使用两种光波长;
(2)使用人眼视觉范围外的紫外线(UV)和红外线 (IR)波长,通过两种光束对较大物件(例如叉车、昆虫和灰尘)反射原理的不同,可识别出真正的烟雾;因此可减少误报警。
使用具有极高像素(与数码相机中所用相同)的CMOS成像芯片,而非单一的光电二极管,从而提供以下功能:
①多束源功能(例如多个光束进入一个接收器);
②仅通过软件进行自动对准和运动跟踪;
③大型空间内进行烟雾定位。
独特的对准方法:
①“球窝”式外壳,允许进行一系列水平和垂直运动;
②“激光校准器”可供简便、迅速对准。
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