一种自动跟踪灭火控制方法及装置

技术领域

本发明涉及消防设备技术领域，具体为一种自动跟踪灭火控制方法及装置。

背景技术

自动跟踪灭火装置作为一种成熟的智能灭火装置得到了越来越多的应用，在自动跟踪灭火装置实际使用中，为了是水嘴对准着火位置灭火，目前是通过水平驱动组件和垂直驱动组件对水嘴位置进行补偿；

现有技术中申请号为201821338599.X的专利提出了一种自动灭火装置集成控制电路板，包括电路板和设置在电路板上的控制器，电路板上设有与控制器电路连接的主电源、水平电机驱动元件、垂直电机驱动元件、通信元件、无源联动信号元件和电磁阀控制元件，主电源连接视频电源，视频电源连接有视频电源接口，水平电机驱动元件和垂直电机驱动元件分别连接有水平电机接口和垂直电机接口，通信元件、无源联动信号元件和电磁阀控制元件分别与RS485通信接口、联动无源开关接口和电磁阀控制接口连接；

目前灭火装置没有将探测数据进行储存，不能根据数据进行后续分析完善灭火装置，且红外传感器输出的信号没有进行良好处理，造成输出的信号受电源的影响，在水平电机和垂直电机的驱动中，电机电流的检测、驱动故障的指示都有缺失，电机驱动电路的故障排除麻烦。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种自动跟踪灭火控制方法及装置，可以对探测数据进行储存，方便根据储存的数据进行后续的分析，有利于帮助改善灭火装置的控制策略，并且可以对红外传感器输出的信号进行处理，避免输出的信号受电源的影响而波动，影响探测的准确性，并且在电机驱动电路中加入驱动故障指示和电机电流的检测，方便电机驱动电路有故障时快速排除，使用方便，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动跟踪灭火控制装置，包括定位探测组件、启动探测组件、MCU、电磁阀、水平电机和垂直电机，所述MCU的输出端电连接电磁阀的输入端，MCU的输出端通过电机驱动电路分别电连接水平电机和垂直电机的输入端，所述定位探测组件包含有红外传感器和ADC采集模块，所述红外传感器的输出端电连接ADC采集模块的输入端，所述ADC采集模块的输出端电连接MCU的输入端，所述启动探测组件包含有紫外线传感器和光电模块，紫外线传感器的输出端电连接光电模块的输入端，所述光电模块的输出端电连接MCU的输入端。

进一步的，所述电机驱动电路包含有电机驱动芯片、驱动故障指示电路、电源滤波电路、细分设置电路、驱动电流设置电路和电机电流检测电路，所述电机驱动芯片电连接MCU，且电机驱动芯片分别与驱动故障指示电路、电源滤波电路、细分设置电路、驱动电流设置电路和电机电流检测电路电连接，且电机驱动芯片的输出端分别电连接水平电机和垂直电机的输入端。

进一步的，所述ADC采集模块包含有模拟开关、输入RC滤波电路、运算放大电路和电源滤波电路，所述红外传感器包含有水平红外传感器和垂直红外传感器，所述水平红外传感器和垂直红外传感器的输出端电连接模拟开关的输入端，所述模拟开关的输出端分别电连接P4端子和输入RC滤波电路，所述输入RC滤波电路的输出端电连接运算放大电路的输入端，所述运算放大电路的输出端电连接P4端子，且P4端子还电连接电源滤波电路，所述P4端子与MCU上的P6端子为同一个端子。

进一步的，所述光电模块的输出端电连接P5端子，所述P5端子与MCU上的P7端子为同一个端子。

进一步的，还包括数据存储电路，所述数据存储电路与MCU电连接。

进一步的，还包括开关检测电路，所述开关检测电路包含有三个无源信号检测电路，三个无源信号检测电路电连接MCU，三个无源信号检测电路的输出端电连接P2端子。

进一步的，还包括隔离电源电路，所述隔离电源电路包含有B0505隔离电源模块和功率补偿及滤波电路，所述B0505隔离电源模块电连接功率补偿及滤波电路。

一种自动跟踪灭火控制方法，包括以下步骤：

S1、紫外线传感器感知环境，感知到的异常信号通过光电模块转换后传递给MCU；

S2、当紫外线传感器感知的异常信号阈值超过设定数值，MCU控制红外传感器开始工作，通过水平红外传感器和垂直红外传感器感知环境，将感知到的红外信号传输给MCU；

S3、MCU根据红外信号的反馈控制水平电机和垂直电机工作，调整自动跟踪灭火装置中的水嘴对准到着火位置；

S4、MCU控制消防管道的电磁阀中的继电器工作，使消防管道中的水通过水嘴喷向着火位置灭火。

进一步的，所述紫外线传感器和红外传感器感知的信号转换后通过MCU存储在数据存储电路。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本自动跟踪灭火控制方法及装置，具有以下好处：

1、可以对探测数据进行储存，方便根据储存的数据进行后续的分析，有利于帮助改善灭火装置的控制策略；

2、可以对红外传感器输出的信号进行处理，避免输出的信号受电源的影响而波动，影响探测的准确性；

3、在电机驱动电路中加入驱动故障指示和电机电流的检测，方便电机驱动电路有故障时快速排除，使用方便。

附图说明

图1为本发明自动跟踪灭火控制装置结构示意图；

图2为本发明自动跟踪灭火控制装置中的MCU电路示意图；

图3为本发明自动跟踪灭火控制装置中的电机驱动电路示意图；

图4为本发明自动跟踪灭火控制装置中的数据存储电路示意图；

图5为本发明自动跟踪灭火控制装置中的启动探测组件电路示意图；

图6为本发明自动跟踪灭火控制装置中的定位探测组件电路示意图；

图7为本发明自动跟踪灭火控制装置中的开关检测电路示意图；

图8为本发明自动跟踪灭火控制装置中的隔离电源电路示意图。

具体实施方式

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本实施例提供一种技术方案：一种自动跟踪灭火控制装置，包括定位探测组件、启动探测组件、MCU、电磁阀、水平电机和垂直电机，MCU的输出端电连接电磁阀的输入端，MCU的输出端通过电机驱动电路分别电连接水平电机和垂直电机的输入端，定位探测组件包含有红外传感器和ADC采集模块，红外传感器的输出端电连接ADC采集模块的输入端，ADC采集模块的输出端电连接MCU的输入端，启动探测组件包含有紫外线传感器和光电模块，紫外线传感器的输出端电连接光电模块的输入端，光电模块的输出端电连接MCU的输入端，其中MCU为微处理器。

装置的安装高度及管道压力，根据实测输入准备数值，装置定位后，根据着火点位置结合高度和压力计算的相应的参数，实现喷射线性补偿，通过水平电机和垂直电机工作改变水嘴的角度，使得喷射水柱准确落到着火点。

定位探测组件的ADC采集处理电路及门槛比较电压的数字设置，可以过滤误报的影响；

探测器采用红/紫外多波段复合探测方式，波长4.4um和3.8um的军工级别的红外热释电传感器，信号的采集、放大及门槛电压精准，紫外火焰探测器识别火辐射出的紫外信号(波长为185—260nm)，同时运用多重判断且快速运算的火灾识别算法，能有效滤除太阳光、照射灯、电弧焊、显示大屏等环境光线，可应用于环境光线复杂的大空间场所，抗干扰能力强，做到探测响应速度快，且不会出现误报现象。

电机驱动电路包含有电机驱动芯片、驱动故障指示电路、电源滤波电路、细分设置电路、驱动电流设置电路和电机电流检测电路，电机驱动芯片电连接MCU，且电机驱动芯片分别与驱动故障指示电路、电源滤波电路、细分设置电路、驱动电流设置电路和电机电流检测电路电连接，且电机驱动芯片的输出端分别电连接水平电机和垂直电机的输入端。电机驱动芯片的型号采用TB6600，电机驱动芯片上的M1、M2、M3三个引脚依次顺序连接MCU的P0.4/ADC12、P0.5/ADC13、P0.6/ADC14上的三个引脚，以上三个引脚分别用于输入细分设置，改变参数，且电机驱动芯片上的EN引脚连接MCU上的第20个引脚，电机驱动芯片上的CLK引脚连接MCU上的第21个引脚，电机驱动芯片上的DIR引脚连接MCU上的第22个引脚，通过MCU上的第20个引脚、第21个引脚和第22个引脚控制电流控制电机驱动芯片的工作参数，电机驱动芯片的OUT1A引脚和OUT2A引脚分别电连接水平电机和垂直电机的正极接口，通过以上两个正极输出引脚输出控制水平电机和垂直电机工作的电流，电机驱动芯片的OUT1B引脚和OUT2B引脚分别电连接水平电机和垂直电机的负极接口，通过OUT1B引脚和OUT2B引脚组成电流回路；

驱动故障指示电路包含有R21电阻和发光二级管D8,R21电阻为1K，且R21的一端连接发光二级管D8的输入端，所述发光二级管D8的输出端连接电机驱动芯片上的ALERT引脚；通过驱动故障指示电路上的发光二级管D8在驱动发生故障时产生电流，使发光二级管D8发光指示出现故障。

电源滤波电路包含有并联的电容C12和电容CP1，电容C12和电容CP1的正极连接电机驱动芯片上的VREG引脚；通过电容C12和电容CP1可以实现对电流的滤波作用，避免电流频率波动造成驱动故障。

细分设置电路RP14K7的第6、7、8引脚分别依次顺连电机驱动芯片上的M1、M2、M3三个引脚；细分设置电路RP14K7用于对电机驱动芯片键入设置参数。

驱动电流设置电路由电阻R24、电阻R25和电容C14组成，电阻R25和电容C14并联一端与电阻R24串联，且电阻R25和电容C14与电阻R24串联的一端连接电机驱动芯片上的VREF引脚；驱动电流设置电路用于改变驱动电流的数值。

电机电流检测电路包含有电阻R26、电阻R27、电阻R29、电阻R30，电阻R26、电阻R27并联后一端连接电机驱动芯片上的NFA引脚，电阻R29、电阻R30并联后连接电机驱动芯片上的NFB引脚；用于对电机工作电流进行实时检测，有利于提前发现问题；

ADC采集模块包含有模拟开关、输入RC滤波电路、运算放大电路和电源滤波电路，红外传感器包含有水平红外传感器和垂直红外传感器，水平红外传感器和垂直红外传感器的输出端电连接模拟开关的输入端，模拟开关的输出端分别电连接P4端子和输入RC滤波电路，输入RC滤波电路的输出端电连接运算放大电路的输入端，运算放大电路的输出端电连接P4端子，且P4端子还电连接电源滤波电路，P4端子与MCU上的P6端子为同一个端子。

定位探测组件的ADC采集电路的信号进入微处理器(MCU)，微处理器直接设定门槛比较电压，实现探测火焰信号的识别判断，现场环境光线干扰强(如灯光、太阳光等)，减少门槛比较电压，以滤除干扰信号，从而不会出现误动作现象。

模拟开关采用NC7SB3157P6X，水平红外传感器的输出端电连接P1端子，P1端子连接模拟开关的B0引脚，P1端子和模拟开关的B0引脚之间的线路分别通过电阻R5和电容C1接地，垂直红外传感器的输出端连接P3端子，P3端子连接模拟开关的B1引脚，P3端子和模拟开关的B1引脚之间的线路分别通过电阻R7和电容C2接地，模拟开关的S引脚通过电阻R1连接P4端子；

输入RC滤波电路包含有电阻R10、电容C8和电容C3，电阻R10、电容C8和电容C3并联后，电容C3的正极连接模拟开关的A引脚；使用输入RC滤波电路调整电路频率；

运算放大电路包含有LM324运算放大器、电阻R11和电阻R12，所述电容C3的正极连接LM324运算放大器的同相输入端，所述电容C3的负极通过电阻R12连接LM324运算放大器的反相输入端，LM324运算放大器的输出端通过电阻R11连接LM324运算放大器的反相输入端，所述LM324运算放大器的输出端还连接P4端子；LM324运算放大器用于增大电流。

电源滤波电路包含有并联的电容C4、电容C5、电容C6、电容C7，并联的电容C4、电容C5、电容C6、电容C7一端连接P4端子；通过多个并联的电容柜提高滤波效果。

光电模块的输出端电连接P5端子，P5端子与MCU上的P7端子为同一个端子。光电模块采用THBCR605，紫外线传感器连接UV1接口，UV1接口的第1和第二引脚分别连接光电模块的A+和K-引脚，光电模块的+引脚和Q引脚分别连接P5端子的第1和第3引脚；

还包括数据存储电路，数据存储电路与MCU电连接。数据存储电路包含有24C02存储器、电容C9、电阻R16、电阻R17、电阻R20，24C02存储器的VDD引脚连接电容C9，24C02存储器的WP通过电阻R16接地，24C02存储器的第5和第6引脚分别连接电阻R20和电阻R17，且24C02存储器的第5和第6引脚分别连接MCU的第40和第39引脚；

采集到的灭火装置定位关键信息(如火焰最大电压信号，水平/垂直定位坐标，水平/垂直补偿值、水平定位距离、定位分区值等)均可以通过24C02存储器存储记录下来，方便对灭火装置进行老化控制，可以帮助实时反馈灭火装置状态(如传感器信号、行程开关信号、24V电机电源电压、12V摄像机电压、系统VCC电压、传感器VDD电压等)，通过微处理器也可以帮助实现出厂化设置；

还包括开关检测电路，开关检测电路包含有三个无源信号检测电路，三个无源信号检测电路电连接MCU，三个无源信号检测电路的输出端电连接P2端子。其中无源信号检测电路包含有EL357NC光电耦合器，MCU的第30引脚连接的EL357NC光电耦合器的原边电路连接依次串接有电阻R3、电阻R4、二极管D2并且连接P2端子的第2引脚，三个EL357NC光电耦合器与P2端子连接方式相同，三个EL357NC光电耦合器G1、G2、G3的副边电路分别连接MCU的第30、第29和第28引脚连接，P2端子的第3引脚和第5引脚分别连接二极管D3和二极管D5的输入端。

还包括隔离电源电路，隔离电源电路包含有B0505隔离电源模块和功率补偿及滤波电路，B0505隔离电源模块电连接功率补偿及滤波电路。B0505隔离电源模块的正极输入端和负极输入端通过电容C11串联，功率补偿及滤波电路包含有电容C10、二极管D7、电阻R18和电阻R19,电阻R18和电阻R19并联后一端电连接二极管D7的输出端，所述二极管D7的输入端电连接B0505隔离电源模块的正极输出端，所述B0505隔离电源模块的负极输出端连接电阻R18和电阻R19并联后的另一端，且B0505隔离电源模块的负极输出端和B0505隔离电源模块的正极输出端之间通过电容C10连接。

以上电压的连接方式均根据附图中所示的连接方式。

一种自动跟踪灭火控制方法，包括以下步骤：

S1、紫外线传感器感知环境，感知到的异常信号通过光电模块转换后传递给MCU；

S2、当紫外线传感器感知的异常信号阈值超过设定数值，MCU控制红外传感器开始工作，通过水平红外传感器和垂直红外传感器感知环境，将感知到的红外信号传输给MCU；

S3、MCU根据红外信号的反馈控制水平电机和垂直电机工作，调整自动跟踪灭火装置中的水嘴对准到着火位置；

S4、MCU控制消防管道的电磁阀中的继电器工作，使消防管道中的水通过水嘴喷向着火位置灭火。

现有的自动跟踪灭火控制装置普遍采用单一的探测方式，在复杂的光线环境下容易受到干扰，例如太阳光、镜面反光，照射灯、电弧焊，各种光线混合一起，达到探测器的响应阀值，灭火装置就会出现误报动作。若探测器的灵敏度调低，探测就不灵敏，特别是远的保护区域，很难启动，不能及时对火灾响应。

针对此情况，发明一种采用自动跟踪灭火控制装置，能有效滤除太阳光、射灯、电弧焊、显示大屏照射光等环境光线，抗干扰能力强，探测响应速度快，且不会出现误报现象，适应用于各种环境光线复杂的大空间场所，做到发现火灾于萌芽中。

探测器采用多波段红/紫外复合探测方式；

红外信号ADC采集，门槛比较电压数值由MCU灵活设置；

紫外信号脉冲数值以限定时间计数，以数组排列进入，采集多数数据取去除最大及最小数值，再取平均值作参考。

红/紫信号以组合判断的运算方式识别火灾及滤除其它光线干扰信号。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。