日前,来自丹麦和挪威的多机构研究人员小组开发了一种基于激光器的系统,该系统可以检测具有挑战性环境中的火灾。该系统不测量光量或其波长,而是通过使用光学器件创建并检测斑点图案的变化来检测起火或温度变化。极速赛车大小计划软件手机版下载通过使用廉价的光学硬件来检测工业设施或大型建筑工地等环境中的火灾。随着进一步的发展,该系统最终可以检测到超过一公里之外的火灾。  


研究小组成员丹麦基础计量学A / S的资深科学家Mikael Lassen说:“我们的新系统使在可能发生火灾的尘土飞扬的区域探测火灾成为可能,这些地方目前的系统性能有限或无法运行。” “它可以用于各种行业,例如废物管理设施,供电厂,食品加工厂和纺织厂。”


目前使用的大多数火灾探测和预防系统在环境恶劣的工业场所或大面积地区都不能很好地工作。标准的烟雾探测器经常发出假警报,因为这些环境中的灰尘和污染物,无法检测到火灾早期阶段释放的亚微米颗粒物。 虽然基于测量光信号振幅变化的光学探测系统更先进,但它们对振动也很敏感,不能总是通过灰尘和蒸汽探测到火灾。极速赛车大小计划软件手机版下载对于探测火焰辐射的传感器来说,来自阳光、人造光、焊接或其他非危险来源的辐射可能会引起误报。


在这项新的研究中,Lassen和他的同事们采用了一种完全不同的光学方法。新系统不测量光量或其波长,而是测量由于火的热对流而导致的折射率随机波动。实际上,这意味着只要检测到一小部分光,周围灰尘颗粒的光阻挡就不会成为问题,并且仍然可以检测到没有可见火焰的火灾。该系统通过使用光学器件创建并检测斑点图案的变化来检测起火或温度变化。当激光打到粗糙表面时,干涉会产生动态斑点图案。发生火灾时,热流会使激光束抖动。当激光反射到激光源处的检测器时,将检测到此微弱抖动。


研究人员使用统计数据和机器学习来分析由激光产生的动态斑点图案的噪声图案。宽带白噪声的存在表明发生了火灾,而可以将噪声源限制在狭窄的波长范围内,这可以排除机械影响,例如振动。独立的激光系统包括一个基于Linux的Red Pitaya系统,一个650 nm的激光二极管和一个正本征-负光电探测器。激光传播通过被监视区域,并从产生斑点图案的后向反射镜反射。极速赛车大小计划软件手机版下载每3秒测量一次时间迹线和频率噪声频谱,并推导八个描述符以识别潜在的火灾。


极速赛车大小计划软件手机版下载,国际团队发明基于散斑图样分析的恶劣环境火灾探测系统

研究人员在左侧的废物工厂图片中测试了原型。 由丹麦基础计量学A / S的Mikael Lassen提供


极速赛车大小计划软件手机版下载为了验证新的火灾探测系统,研究人员在丹麦科灵的Energnist I / S垃圾处理厂测试了一种远程操作的概念验证原型。丹麦基础计量学A / S的研究员Mikael Lassen说:“该系统检测到火灾的准确度为91%,考虑到恶劣的环境,这是非常好的结果。” “由于它不依赖于光束的绝对强度,因此对于灰尘和烟尘引起的一般衰减具有较强的抵抗力。”


将原型转换为最终产品将需要团队完成系统的外壳、优化电子设备和算法并设计用户界面。研究人员还计划升级光学检测器和激光器,以提高灵敏度并将传感范围最初的500m扩展到600 m,最终扩展到1 km以上。机械噪声干扰以及粉尘和蒸汽的损失会掩盖基于激光的标准火灾探测系统的探测信号,该探测信号通常取决于测量光信号幅度的变化。 


Lassen说:“散斑图样分析是检测火和热变化的全新解决方案。极速赛车大小计划软件手机版下载”“它不仅速度快,成本相对较低,而且可以在恶劣的大型环境中工作。”


相关研究成果发表在《光学学会》杂志《应用光学》上。这项研究是“欧洲之星”项目的一部分,该项目旨在开发一种系统,能够识别微小的温度升高,从而提供早期可靠的火灾探测。除了丹麦的基础计量学外,该项目还包括来自挪威Elotec A/s、LAP-Sikkerhed ApS和丹麦消防和丹麦安全技术研究所的研究人员。

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