[0001] 本发明涉及消防报警技术领域，具体涉及一种高可靠性火灾探测方法和系统。

[0002] 目前，消防报警系统是建筑设施配套的必不可少系统，保障人员在建筑设施中活动的消防安全性，当建筑设施中出现火灾等情况时，配套的消防报警系统便会及时发出火灾报警，以便于建筑设施内人员及时逃脱，降低伤亡危害。

[0003] 在现有的火灾报警系统中，光电感烟探测器是常用的火灾触发器件之一。现有光电感烟探测器多采用双光路探测方式，通过计算不同光路上检测值的变化情况，将水汽等干扰物质与火灾烟雾区分开，并对干扰物质设置较大报警阈值，以提高探测器对干扰物质的防误报能力。

[0004] 但是现有的火灾探测报警系统还存在不足：所使用的光电感烟探测器随着使用时间的推移，时间久了很容易被积灰、油烟等污染，一旦污染达到一定程度，探测器的灵敏度等参数则会发生变化，会导致探测器将火灾烟雾误判为干扰物质，进而无法及时预警火灾，并且由于烟雾、温湿度等因素很容易受到环境因素变化影响，例如环境温湿度会随着季节影响而发生较大变化，或者因为室内开启空调等因素而发生较大，如此仅仅依靠这些因素进行火警判断，则很容易出现检测判断结果不准确，发生误报。

[0048] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0049] 如图1所示，一种高可靠性火灾探测方法,应用于双光路光电感烟火灾探测器，也可以应用于多光路光电感烟火灾探测器，此处主要以双光路为例进行说明，双光路光电感烟火灾探测器包括感烟模块,该探测方法具体包括以下步骤：

[0050] S1、设置火灾报警阈值Th、气溶胶类型阈值、湿度阈值Hg以及温度阈值Tg；所述报警阈值Th分为三个等级阈值，分别为一级阈值Th1、二级阈值Th2、三级阈值Th3，且三级阈值由大到小，Th1>Th2>Th3；且获取烟雾比值r、湿度值H、温度值T；所述气溶胶类型阈值为用于判别气溶胶类别的散射功率比阈值rg，此处气溶胶散射是指气溶胶粒子对光的散射作用，当光波遇到气溶胶粒子时，会发生散射现象，即光波的方向和强度会发生变化，散射功率比则是指不同方向或不同类别气溶胶粒子散射光功率的相对大小；所述湿度阈值Hg为用于判断环境湿度是否达到高湿环境的阈值；所述温度阈值Tg为用于判断环境温度是否达到高温环境的阈值。

[0051] S2、初始化本底值；需要说明的是，双光路光电感烟火灾探测器包括烟雾检测光路A和烟雾检测光路B，所述初始化本底值包括初始化烟雾检测光路A的本底值以及烟雾检测光路B的本底值，将初始化烟雾检测光路A的本底值标记为BA，初始化烟雾检测光路B的本底值标记为BB；本底值指的是在特定条件下，没有外部干扰或特定目标物存在时，系统或设备的基本或者稳定状态的数值，故此处初始化本底值是指双光路光电感烟探测器感烟模块在无烟状态下探测的检测值，即最基础的原始数值。

[0052] S3、定时更新检测值；双光路光电感烟火灾探测器感烟模块定时采集烟雾检测光路A和烟雾检测光路B的光电信号强度，并将其转换为实时烟雾检测数值，分别标记为VA，VB；通过雷达系统用于定时检测人员运动情况，雷达系统检测信号R；通过湿度模块定时采集湿敏电阻阻值，并根据阻值与湿度关系曲线换算空气湿度值H；通过温度模块定时采集热敏电阻阻值，并换算温度值T，定时更新检测值即定时更新数值VA、VB、R、H、T，得到实时检测值。

[0053] S4、定时更新本底值；此处本底值包括烟雾检测光路A的本底值BA和烟雾检测光路B的本底值BB，周期性获取烟雾检测光路A的本底值BA和烟雾检测光路B的本底值BB，更新方式为每4小时更新一次，将实时检测值和历史本底值进行加权求和，实时检测值权重为1/8，历史本底值权重为7/8，历史本底值为每次定时更新本底值时的上一次获取的本底值数值。

[0054] S5、识别气溶胶类型；计算烟雾比值r，并判断烟雾比值r是否大于rg，是,则设置报警阈值为Th1，然后进入S9；否,则进入S6；其中r的计算公式：

[0055] r＝(VA‑BA)/(VB‑BB)。

[0056] 需要说明的是，由于环境中本身灰尘浓度容易出现较高情况，较为常见，故设置最大等级报警阈值Th1，防止产生误判。

[0057] S6、识别人员运动情况；通过雷达系统检测环境中是否有异常运动状态人员，此处异常运动状态人员指的是在检测环境中运动速度在设定检测时间内大于一定数值，处于逃离状态，是,则设置报警阈值为Th3，然后进入S9；否,则进入S7；雷达系统通过收发电磁波检测人员运动情况。

[0058] 其中，上述雷达系统包括人体识别模块、位置检测模块和计数模块，通过雷达系统检测环境中是否有异常运动状态人员的检测方式为：

[0059] 步骤一、通过人体识别模块识别检测环境是否有人；否，则将该检测区域标记为无异常运动状态人员；若是，雷达系统基于目标跟踪算法连续追踪目标人员动态位置，并基于检测环境所在空间建立三维坐标系，将目标人员所在位置投射在三维坐标系中，基于目标人员所在坐标位置并通过相控阵技术实时调整位置检测模块发射的电磁波束方向，使得目标人员始终处于波束的覆盖范围内，此处相控阵技术通过计算机控制每个电磁波辐射单元的相位和幅度，使得这些单元能够合成不同相位的主波束，并在两个轴向上均进行相位变化，从而实现对信号空间波束的精确控制；然后跳转至步骤二；

[0060] 步骤二、通过位置检测模块周期性针对追踪的目标人员发射电磁波，然后接收反射的电磁波并分析，通过FMCW波形处理技术检测得到目标人员所在位置，并且每间隔时间t收发一次电磁波，检测一次目标人员所在位置,此处间隔时间t可设置为秒级，例如2秒或者3秒，并且检测总时长为t总，t总可为30秒；并根据相邻两次目标人员所在位置计算位移差值St，然后基于位移差值St和间隔时间t计算目标人员瞬时运动速度Vp＝St/t；

[0061] 上述FMCW波形处理技术为：调频雷达，使其发射频率线性变化的连续波，并接收其反射回来的信号。通过测量发射信号和反射信号之间的频率差，可以计算出目标的距离和速度；

[0062] 步骤三、雷达系统还包括对比模块和计数模块，设定人员运动速度阈值Vm，将每次得到的瞬时运动速度Vp与Vm通过对比模块进行比较，统计瞬时运动速度Vp大于速度阈值Vm的总次数a，并设定计数阈值X；若Vp大于Vm，计数模块对总次数a加1；Vp小于Vm时，不发生计数变化，当达到检测总时长t总后，将累加的总次数a与计数阈值X通过对比模块进行比较，若a大于X，则判定检测环境人员状态为异常的逃离运动状态，环境很大可能性发生火灾，故设置报警阈值为Th3，然后进入S9；若a小于X，代表环境中人员仅仅偶发性发生跑动，则判定检测环境人员运动状态正常，无异常运动状态人员，环境发生火灾可能性较小，进入S7。此处采用计数手段主要是避免火灾时，人员逃跑过程中因为惊慌而跌倒，短时间无运动发生造成系统误判。

[0063] 需要说明的是，若步骤二中出现计算目标人员瞬时运动速度Vp＝O时，雷达系统通过设置的计时模块单独计时静止连续时间t1，并设定了计时阈值tm，连续多次计算Vp＝O，计时模块保持计时状态，若出现Vp≠O，t1归零，若出现t1＝tm，启动分布在检测环境中的高清摄像头抓拍人员面部，进行面部特征识别，为了保证人员面部抓拍效果，可在检测环境多角度方位安装多个高清摄像头，判断人员是否处于清醒状态，若是，则表示检测环境无异常运动状态人员，则环境发生火灾可能性较小，进入S7；否，则表示检测环境存在异常运动状态人员，且设置报警阈值TH1，进入S9，此处在判定人员处于非清醒状态时，因为人员可能处于休息状态，例如午休，也可能因为火灾燃烧产生有害物导致昏迷等情况发生而处于昏迷状态，但是出于生命安全考虑，无论哪种情况，防止在人员处于非清醒状态时发生火灾而造成严重伤亡，则直接进入S9判断火警，但是又为了降低误判概率，故将报警阈值设置为TH1,即提高了判定等级。

[0064] 还需要说明的是，高清摄像头基于人脸识别模块进行人员面部特征识别，当判断人员是否处于清醒状态时，其具体方式为：通过人脸识别模块对高清摄像头拍摄的人员面部画面识别并提取人脸眼部特征，若提取到眼部特征，则进行眼部状态识别，判断为睁眼或者闭眼，若为睁眼状态，则判定为清醒状态；若为闭眼状态，则判定人员为非清醒状态；若未提取到眼部特征，同样判定为非清醒状态。

[0065] S7、识别高湿环境；湿度模块定时采集湿敏电阻阻值，并根据阻值与湿度关系曲线换算空气湿度值H,判断湿度值H是否大于Hg，是则设置报警阈值为Th3，然后进入S9，需要说明的是，湿度值H超过湿度阈值Hg，意味着检测环境很大可能因为火灾而触发了室内消防喷淋设备，在湿度阈值Hg设置较高的情况下，一般环境湿度很难超过湿度阈值Hg，所以此时若是超过湿度阈值Hg，则火灾发生可能性较大，故设置较低等级的报警阈值为Th3，便于判定火警；H小于Hg，则进入S8。

[0066] S8、识别高温环境；定时采集热敏电阻阻值，并根据热敏电阻关系曲线换算温度值T，判断温度值T是否小于Tg，是则设置报警阈值为Th2，然后进入S9；否则设置报警阈值为Th1，然后进入S9。

[0067] S9、判断火警；判断烟雾检测值增量Δ是否大于当前报警阈值，是则报警,否则回到S3。Δ的计算公式如下：

[0068] Δ＝VA‑BA。

[0069] 本发明还公开了一种高可靠性火灾探测系统，包括：阈值设置模块、初始化模块、烟雾检测模块、雷达系统、湿度检测模块、温度检测模块、本底值更新模块以及报警模块。

[0070] 阈值设置模块，用于设置报警阈值、气溶胶类型阈值、湿度阈值以及温度阈值；

[0071] 初始化模块，用于初始化本底值；

[0072] 烟雾检测模块，用于定时更新烟雾检测值；

[0073] 雷达系统，用于定时更新检测环境中人员运动状态；

[0074] 湿度检测模块，用于定时更新湿度检测值；

[0075] 温度检测模块，用于定时更新温度检测值；

[0076] 本底值更新模块，其用于更新本底值；以及

[0077] 报警模块，用于发出火灾烟雾的报警。

[0078] 以上对本发明的实施例进行了详细说明，但本发明实施例并非局限于此，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。