[發明專利]一種基于FFT、BP及矩形濾波器組的火焰探測方法及裝置

在審

• 申請號: 202111178802.8
• 申請日: 2021-10-11
• 公開（公告）號: CN113916381A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 章軍;楊偉偉;郭晶;曹志兵;俞莉佳
• 申請（專利權）人: 無錫格林通安全裝備有限公司
• 主分類號: G01J5/10
• 分類號: G01J5/10
• 代理公司: 北京久維律師事務所 11582
• 代理人: 洪煜淼

1.一種基于FFT、BP及矩形濾波器組的火焰探測裝置，其特征在于，包括三通道紅外傳感器，紫外傳感器、放大電路、控制器；所述控制器包括A/D采樣芯片、傅立葉變換模塊、矩形濾波器組、三通道紅外傳感器信號歸一化模塊、紫外傳感器信號特征提取模塊、紫外傳感器信號歸一化模塊、BP模型模塊，所述三通道紅外傳感器的信號通過所述放大電路實現信號放大后，信號依次通過所述控制器中的A/D采樣芯片實現信號模數轉換，再通過所述傅立葉變換模塊和矩形濾波器組實現紅外傳感器信號特征提取，再通過三通道紅外傳感器信號歸一化模塊進行歸一化處理，最后通過所述BP模型模塊建立BP模型輸出結果；所述紫外傳感器通過所述紫外傳感器信號特征提取模塊和紫外傳感器信號歸一化模塊實現紫外傳感器信號特征提取、歸一化處理后，通過所述BP模型模塊建立BP模型輸出結果。

2.一種基于FFT、BP及矩形濾波器組的火焰探測方法，其特征在于，使用所述一種基于FFT、BP及矩形濾波器組的火焰探測裝置，按照以下步驟進行：

步驟一：樣本集制作，分為樣本錄制和樣本裁剪，用于收集火焰樣本和各種類型干擾源樣本，組成火焰樣本集和干擾源樣本集；

步驟二：三通道紅外傳感器信號特征提取和紫外傳感器信號特征提取，并將所述三通道紅外傳感器信號和紫外傳感器信號均進行歸一化處理，所述三通道紅外傳感器信號特征提取步驟為先進行傅立葉變換，后進行矩形濾波器組設計，所述紫外傳感器信號特征提取為計算紫外脈沖總數、平均密度、最大值；

步驟三：建立BP模型并輸出；

步驟四：測試結果。

3.根據權利要求2所述的一種基于FFT、BP及矩形濾波器組的火焰探測方法，其特征在于，所述步驟一還包括，火焰樣本種類包括氫火、汽油、正庚烷、甲醇、煤油、蠟燭、打火機、紙張；干擾源樣本種類包括白熾燈、日光燈、熒光燈、鹵素燈、鎢絲燈、金鹵燈、鈉蒸汽燈、汞蒸汽燈、LED燈、攝影大燈、電弧焊、陽光直射反射、雨淋；分別將不同種類火焰樣本和干擾源樣本跟火焰表不同距離、不同相對角度進行組合，錄制若干組數據。

4.根據權利要求2所述的一種基于FFT、BP及矩形濾波器組的火焰探測方法，其特征在于，所述步驟一的樣本裁剪，用于將長時樣本裁剪為固定時長的短時樣本集，裁剪邏輯為：設采樣頻率為F_s，傅立葉變換時間窗為t_window，則離散傅立葉數據長度為N₁＝F_s*t_window，將所述三通道紅外傳感器和紫外傳感器的長時樣本矩陣除以采樣頻率F_s，得到所述固定時長為4*N₁的短時樣本集數量。

5.根據權利要求4所述的一種基于FFT、BP及矩形濾波器組的火焰探測方法，其特征在于，所述步驟二中傅立葉變換為，裁剪后的樣本集矩陣為其中N為裁剪后新樣本集長度，設其中一個樣本為則三通道紅外傳感器樣本矩陣為IR表示紅外傳感器，角標m表示三通道紅外傳感器的第幾個通道；紫外傳感器樣本矩陣為UV表示紫外傳感器，設采樣頻率為F_s，傅立葉變換時間窗為t_window，則離散傅立葉數據長度為N₁＝F_s*t_window，所述的傅立葉變換過程為e為指數，j為復數，i為累加中用的字母無實際意義，k表示由時域經過傅立葉變換后到時域的序列；由于頻域最小分辨率為F_s/N₁，設|f(0)|為傅立葉變換后第一個點，則|f(0)|對應直流分量，|f(1)|對應頻域F_s/N₁幅值，通式為式中n表示頻域序列，以此類推，去除直流分量和對稱數據，則頻域幅值特征數量為記為