火灾探测方法、设备以及系统与流程

1.本发明涉及安全监控领域，具体涉及一种火灾探测方法、设备以及系统。


背景技术：

2.当前，油气领域的消防安全预警以及火灾探测通常选择在重要场合安装催化燃烧、红外吸收等原理的可燃气体探测器，但是这种方法容易受水汽干扰，存在误报，且需要每年用标准气体进行检定。同时由于油品组分复杂，不同油品挥发产物各不相同，而且多碳烃的挥发量小，体积浓度经常在ppm级，存在气体大量泄漏也无法达到20％lel(lel，爆炸下限)的情况。
3.油气领域的另一种火灾探测方式是通过探测环境温度以达到火灾预警与探测的目的，通常在浮顶油罐安装温度探测器进行火灾探测，主要有光纤光栅、基于拉曼或者布里渊的分布式感温光缆，这些电缆是感受环境传导过来的温度，由于光缆布设的位置一般在边缘位置，无法对敞开空间的中心位置进行感温，而且受限于空间分别率和传感间隔的影响，也存在一定的漏报。
4.油气领域的还有一种火灾探测方式是采用紫外的热辐射型火焰探测器进行火灾探测，但这种方法容易受太阳辐射的干扰造成误报。
5.探测氧气浓度或者二氧化碳浓度的变化，是一种通过判断是否有区域性助燃物以及燃烧产物的以达到火灾探测目的方法，但是这种方法一般起辅助作用。
6.起火、燃烧爆炸的三要素分别是是可燃物、助燃物和燃爆点。当前的火灾探测器要么是基于可燃物探测的可燃气体报警器，要么是基于温度探测的感温元件，要么是感测燃烧产物气体浓度或感测烟雾的火焰探测器。但是在实际火灾过程中，可能可燃气浓度、温度、助燃气体浓度以及燃烧产物气体浓度的改变不会同时发生，单一要素的探测存在漏报和误报，缺少同时探测火灾三要素的监测方法。


技术实现要素：

7.本发明的目的是为了克服油气领域现有的火灾探测方法只能探测火灾的单一要素导致存在漏报误报的这一问题，提供了一种火灾探测方法、设备以及系统。
8.为实现上述目的，本技术第一方面提供一种火灾探测方法，应用于油气环境，方法包括：
9.利用多频率激光扫描至少一个待测气池；
10.感测待测气池的出射光；
11.对出射光进行二次谐波分析与数字信号转换；
12.获取待测气池的出射光的二次谐波信号；
13.根据二次谐波信号得到待测气池内气体的浓度与环境温度，气体包括可燃气体、助燃气体以及燃烧产物气体；
14.根据得到的气体的浓度与环境温度执行火灾预警，判断是否发生火灾和判断可燃
气体是否泄漏中的至少一者。
15.在本技术的一个实施例中，方法还包括：
16.根据二次谐波信号判断待测气池内是否存在烟雾；
17.如果存在烟雾，则根据浓度以及环境温度判断是否发生火灾。
18.在本技术的一个实施例中，方法还包括：
19.根据二次谐波信号确定待测气池反射面的清洁程度。
20.在本技术的一个实施例中，根据二次谐波信号得到待测气池内多种气体的浓度与环境温度包括：
21.根据二次谐波信号的峰值与待测气池的入射光的二次谐波信号的峰值确定待测气池内气体的吸光度；
22.根据吸光度与吸光度与浓度的对应关系确定浓度，对应关系由多浓度气体的吸光度标定实验所获得；
23.根据吸光度与气体对另一频率激光的吸光度的比值确定环境温度。
24.在本技术的一个实施例中，方法还包括：
25.根据感测到出射光的时间点确定出射光所对应的具体的待测气池。
26.在本技术的一个实施例中，根据得到的气体的浓度与环境温度执行火灾预警，判断是否发生火灾和判断可燃气体是否泄漏中的至少一者，包括：
27.如果单一可燃气体的浓度在多个待测气池中发生变化，则判定发生可燃气体泄漏；
28.如果单一可燃气体在单个待测气池的浓度超过该单一可燃气体的爆炸极限的20％，则进行判定发生火灾；
29.如果可燃气体的浓度升高且环境温度升高，则进行判定发生火灾；
30.如果可燃气体浓度升高、环境温度升高、助燃气体浓度下降，则判定发生火灾；
31.如果可燃气体浓度超出参考浓度的20％且环境温度超出参考温度的20％，则进行火灾预警。
32.在本技术的一个实施例中，根据二次谐波信号判断待测气池内是否存在烟雾包括：
33.如果至少一个待测气池内的二次谐波信号的峰值相较于上一预设时间段内的任一探测周期获得的二次谐波信号的峰值降低了20％，则判定待测气池内存在烟雾。
34.在本技术的一个实施例中，根据浓度以及环境温度判断是否发生火灾包括：
35.如果助燃气体浓度与燃烧产物气体浓度同时发生变化，则判定发生火灾。
36.本技术第二方面提供一种火灾探测设备，应用于油气环境，设备包括：
37.多路光纤开关，被配置成与多个探测通道相连，用于实现多个探测通道的分时探测；
38.激光发射模块，包括驱动电路与激光器组，激光器组包括多个激光器，每个激光器分别发出不同频率的激光，激光通过波分复用器耦合入同一根光纤；
39.光信号处理模块，包括探测器、锁相放大器以及数据采集卡；
40.数据处理模块，被配置成：
41.根据二次谐波信号得到待测气池内气体的浓度与环境温度，气体包括可燃气体、
助燃气体以及燃烧产物气体；
42.根据获得的气体的浓度与环境温度进行火灾预警并判断是否发生火灾或可燃气体泄漏。
43.在本技术的一个实施例中，设备还包括：
44.显示模块，与数据处理模块通信连接，被配置成显示火灾发生提醒信息、火灾发生点信息、可燃气体泄漏提醒信息、可燃气体泄漏点信息以及火灾预警信息。
45.在本技术的一个实施例中，探测器被配置成感测待测气池的出射光；
46.锁相放大器被配置成对出射光进行二次谐波分析；
47.数据采集卡被配置成对锁相放大器输出的二次谐波信号进行数字信号转换。
48.在本技术的一个实施例中，数据处理模块还被配置成：
49.根据二次谐波信号判断待测气池内是否存在烟雾；
50.如果存在烟雾，则根据浓度以及环境温度判断是否发生火灾。
51.在本技术的一个实施例中，数据处理模块还被配置成：
52.根据二次谐波信号确定待测气池反射面的清洁程度。
53.在本技术的一个实施例中，数据处理模块还被配置成：
54.根据感测到出射光的时间点确定出射光所对应的具体的待测气池。
55.在本技术的一个实施例中，根据二次谐波信号得到待测气池内多种气体的浓度与环境温度包括：
56.根据二次谐波信号的峰值与待测气池的入射光的二次谐波信号的峰值确定待测气池内气体的吸光度；
57.根据吸光度与吸光度与浓度的对应关系确定浓度，对应关系由多浓度气体的吸光度标定实验所获得；
58.根据吸光度与气体对另一频率激光的吸光度的比值确定环境温度。
59.在本技术的一个实施例中，根据得到的气体的浓度与环境温度执行火灾预警，判断是否发生火灾和判断可燃气体是否泄漏中的至少一者，包括：
60.如果单一可燃气体的浓度在多个待测气池中发生变化，则判定发生可燃气体泄漏；
61.如果单一可燃气体在单个待测气池的浓度超过该单一可燃气体的爆炸极限的20％，则判定发生火灾；
62.如果可燃气体的浓度升高且环境温度升高，则判定发生火灾；
63.如果可燃气体浓度升高、环境温度升高、助燃气体浓度下降，则判定发生火灾；
64.如果可燃气体浓度超出参考浓度的20％且环境温度超出参考温度的20％，则进行火灾预警。
65.在本技术的一个实施例中，根据二次谐波信号判断待测气池内是否存在烟雾包括：
66.如果至少一个待测气池内的二次谐波信号的峰值相较于上一预设时间段内的任一探测周期获得的二次谐波信号的峰值降低了20％，则判定待测气池内存在烟雾。
67.在本技术的一个实施例中，根据浓度以及环境温度判断是否发生火灾包括：
68.如果助燃气体浓度与燃烧产物气体浓度同时发生变化，则判定发生火灾。
69.本技术第三方面提供了一种火灾探测设备，应用于油气环境，包括：
70.上述的火灾探测设备；
71.至少一个探测通道，每个探测通道包括至少一个参考气池与至少一个待测气池，探测通道通过火灾探测设备中的多路光纤开关与火灾探测设备相连接；
72.参考气池，被配置成充入标准气体，用于对吸光度与浓度的对应关系进行修正，参考气池通过光纤与待测气池相连接；
73.待测气池之间通过光纤连接。
74.通过上述技术方案，通过对二次谐波信号的分析并结合时分复用与波分复用技术，油气环境中的火灾探测可以实现火灾三要素的联合探测，实现了火灾的精准探测，有效减少了误报和漏报，且探测过程中的每一个探测周期内通过内置的标准气体实现对浓度与吸光度对应关系的实时自动修正，避免了定期拆装标定。
75.本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
76.附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
77.图1示意性示出了根据本技术实施例的火灾探测方法的流程图；
78.图2示意性示出了根据本技术实施例的根据二次谐波信号得到待测气池内气体的浓度与环境温度的流程图；
79.图3示意性示出了根据本技术实施例的包括火灾探测探测设备的火灾探测系统的结构图；
80.图4示意性示出了根据本技术实施例的由实验获得的吸光度与浓度的对应关系的示意图；以及
81.图5示意性示出了根据本技术实施例的激光于气池中反射方式的光路示意图。
具体实施方式
82.以下结合附图对本技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本技术，并不用于限制本技术。
83.需要说明，若本技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
84.另外，若本技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
85.图1示意性示出了根据本技术实施例的一种火灾探测方法的流程示意图。如图1所示，在本技术的一个实施例中，提供了一种火灾探测方法，该方法可以包括以下步骤：
86.步骤s101：利用多频率激光扫描至少一个待测气池；
87.步骤s102：感测待测气池的出射光；
88.步骤s103：对出射光进行二次谐波分析与数字信号转换；
89.步骤s104：获取待测气池的出射光的二次谐波信号；
90.步骤s105：根据二次谐波信号得到待测气池内气体的浓度与环境温度，气体包括可燃气体、助燃气体以及燃烧产物气体；
91.步骤s106：根据得到的气体的浓度与环境温度执行火灾预警，判断是否发生火灾和判断可燃气体是否泄漏中的至少一者。
92.在本技术的一个实施例中，多个待测气池分布在不同的区域，故各个待测气池的光信号的传递时间不一，采用时分复用技术实现多通道的分时探测，每个探测通道包括至少一个待测气池，通过获取多个待测气池的二次谐波信号，进行多点火灾探测。每个探测通道对应一根光纤，由激光发射器组发射的激光在进入每个探测通道的光纤之前采用不均匀分束器进行分光，功率分配比按照每根光纤需要连接的气池数量而定，故进入每根光纤即每个探测通道的入射光的光强为确定的值，因表征入射光光强的二次谐波信号的峰值与光强呈正比，故入射光的二次谐波信号的峰值也为确定的值。
93.在本技术的一个实施例中，基于不同气体的出射光的二次谐波信号的不同，采用波分复用技术于一个待测气池内实现测量多种气体浓度的测量。进一步地，通过时分复用技术与波分复用技术的结合，可以通过不同的探测通道测量不同的气体浓度，也可以在同一探测通道测量多种气体的浓度。
94.图5示意性示出了根据本技术实施例的激光于气池中反射方式的光路示意图，如图5所示，激光进入待测气池进行扫描，在待测气池的两侧镜面多次反射，反复穿过待测气池内的气体，提高了光程长度，增强了测量的灵敏度。待测气池为双通池，气体通过自然扩散的方式，从底部进气口进入气池，从顶部出气口离开气池，相比于进气口与出气口共同设置于待测气池底部，出气口与进气口分设于顶部与底部的方式能使气体扩散效率更高，更能反映外部环境的气体浓度。
95.在本技术的一个实施例中，需要检测的气体包括可燃气体、助燃气体以及燃烧产物气体在内的多种气体，因不同气体的特征吸收波长不同(氧气的特征吸收波长：760nm，二氧化碳的特征吸收波长：1570nm，甲烷的特征吸收波长：1654nm，丙烷的特征吸收波长：1686nm，丁烷的特征吸收波长：1514nm)，故进入待测气池内扫描的激光为多频率激光，发射激光的部件为激光器组，包括多个发射不同频率激光的激光器，一种频率对应一种气体，激光器发射的不同频率的激光通过波分复用器耦合入同一根光纤，在同一探测通道内传输。
96.进一步地，多频率激光扫描待测气池后，出射光被探测器感测到，感测到的出射光被输入进锁相放大器，锁相放大器对出射光进行二次谐波分析，并输出二次谐波信号，此二次谐波信号为模拟信号，作为模拟信号的二次谐波信号被数据采集卡获取后，对模拟信号进行数字信号转换(a/d转换)，输出作为数字信号的二次谐波信号。输出给数据处理模块的二次谐波信号包括多频率激光中的各频率的激光各自对应的二次谐波信号，分别表征了一种气体对光的吸收程度。
97.数据处理模块在获取到二次谐波信号后，根据二次谐波信号得到待测气池内气体的浓度与环境温度，气体包括可燃气体、助燃气体以及燃烧产物气体。
98.图2示意性示出了根据本技术实施例的根据二次谐波信号得到待测气池内气体的浓度与环境温度的流程图，如图2所示，在本技术的一个实施例中，步骤s105包括：
99.步骤s501：根据二次谐波信号的峰值与待测气池的入射光的二次谐波信号的确定待测气池内气体的吸光度；
100.步骤s502：根据吸光度与吸光度与浓度的对应关系确定浓度；
101.步骤s503：根据吸光度与气体对另一频率激光的吸光度的比值确定环境温度。
102.在本技术的一个实施例中，根据二次谐波信号的峰值与待测气池的入射光的二次谐波信号的确定待测气池内气体的吸光度基于朗伯比尔定律(lambert-beer)，朗伯比尔定律可由如下公式表示：
103.i(v)＝i0(v)e-s(t)y(v)pxl
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
104.其中，其中i0(v)和i(v)分别表示频率为v的激光入射时的光强和经过压力p，浓度x和光程l的气体后的出射光的光强，s(t)为线强，是温度t的函数，y(v)为线形函数，表征吸收谱线的形状。
105.将公式(1)经过数学变换可以获得吸光度a的计算公式：
[0106][0107]
因光强可采用二次谐波信号的峰值表达，故数据处理模块只需将获取到的对应频率的出射光的二次谐波信号的峰值替换公式(2)中的i(v)，将已确定的对应频率的入射光的二次谐波信号的峰值替换公式(2)中的i0(v)，即可获得待测气池内待测气体的吸光度。
[0108]
图4示意性示出了根据本技术实施例的由实验获得的吸光度与浓度的对应关系的示意图，如图4所示，在本技术的一个实施例中，数据处理模块内置了各种气体的吸光度与浓度的对应关系，即吸光度-浓度曲线，该对应关系通过多浓度的气体的吸光度标定实验获得。在确定了待测气体的吸光度后，通过内置的气体的吸光度与浓度的对应关系，确定计算获得的吸光度所对应的待测气体的浓度，由于光学检测有最低和最高的光信号检测门限，对应的气体检测也有浓度范围，分别对应检测下限和检测上限。
[0109]
在本技术的一个实施例中，每个探测通道还包括了参考气池，参考气池中内置了标准气体，该标准气体可以选取吸光度-浓度曲线中某一浓度作为标准气体的浓度，标准气体用于对吸光度与浓度的对应关系进行实时修正，每个探测周期内获得一次标准气体的吸光度，根据标准气体的吸光度相对于吸光度-浓度曲线的漂移量进行修正，避免了定期拆装标定。
[0110]
在本技术的一个实施例中，环境温度通过根据吸光度与气体对另一频率激光的吸光度的比值确定。通过公式(1)与公式(2)可知，对于同一气体，在压力p、浓度x、光程l以及y(v)完全相同的情况下，同一气体两个不同的二次谐波信号的吸光度的比值即s(t)之间的比值，称为线强比，线强比为以环境温度t为自变量的一元函数。同一气体两个不同的二次谐波信号的吸光度的比值r(线强比)与温度t的关系可表达为：
[0111][0112]
其中，a1为由第一个二次谐波信号所计算获得的吸光度，a2为由第二个二次谐波信
号所计算获得的吸光度，a1与a2为同一气体对两种不同频率的激光的吸光度；s1(t0)为第一个二次谐波信号在参考温度t0下的线强，s2(t0)为第二个二次谐波信号在参考温度t0下的线强，k为气体的吸收系数，h为普朗克常量，c为光速，e1与e2分别为第一个二次谐波信号和第二个二次谐波信号所对应的低能态能量。
[0113]
由公式(3)可反演出环境温度t的计算公式：
[0114][0115]
其中，k为气体的吸收系数，h为普朗克常量，c为光速，e1与e2分别为第一个二次谐波信号和第二个二次谐波信号所对应的低能态能量，r为同一气体两个不同的二次谐波信号的吸光度的比值，s1(t0)为第一个二次谐波信号在参考温度t0下的线强，s2(t0)为第二个二次谐波信号在参考温度t0下的线强。可见公式(4)中的参数皆为已确定常量或可由两个不同的二次谐波信号确定的值，即通过同一气体两个不同的二次谐波信号的吸光度的比值r(线强比)可反演计算出环境温度t。
[0116]
通过上述实施例描述的方法获得可燃气体浓度、助燃气体浓度、燃烧产物气体浓度以及环境温度之后，根据获得的数据执行火灾预警、判断是否反正火灾以及判断可燃气体是否泄漏。
[0117]
在本技术的一个实施例中，步骤s106包括：
[0118]
步骤s601：如果单一可燃气体的浓度在多个待测气池中发生变化，则判定发生可燃气体泄漏；
[0119]
步骤s602：如果单一可燃气体在单个待测气池的浓度超过该单一可燃气体的爆炸极限的20％，则判定发生火灾；
[0120]
步骤s603：如果可燃气体的浓度升高且环境温度升高，则判定发生火灾；
[0121]
步骤s604：如果可燃气体浓度升高、环境温度升高、助燃气体浓度下降，则判定发生火灾；
[0122]
步骤s605：如果可燃气体浓度超出参考浓度的20％且环境温度超出参考温度的20％，则进行火灾预警。
[0123]
数据处理模块内置了根据计算获得的浓度与温度数据进行火灾风险判定的策略逻辑，该策略逻辑结合了出射光来源的具体待测气池的判断。在本技术的一个实施例中，因光信号的传播具有固定的速度，故数据处理模块可根据探测器感测到出射光的时间点确定出射光所对应的具体的待测气池，在进行火灾预警、火灾判定以及可燃气体泄漏判定时，确定具体的发生火灾险情或火灾危险的位置点。
[0124]
在本技术的一个实施例中，当单一可燃气体(甲烷、丙烷或丁烷)在多个待测气池中的浓度发生变化时可以判定发生了可燃气体泄漏，即可燃气体开始扩散到了多个位置，数据处理模块可将第一个单一可燃气体浓度发生变化的位置作为该可燃气体的泄漏点。
[0125]
在本技术的一个实施例中，数据处理模块可将火灾报警根据油气环境的安全标准分为多个级别，如果单一可燃气体在单个待测气池的浓度超过该单一可燃气体的爆炸极限的20％，判定发生火灾，进行三级火灾报警。
[0126]
在本技术的一个实施例中，当可燃气体的浓度与环境温度同时升高，判定发生火
灾，其火灾险情较大，数据处理模块进行二级火灾报警。
[0127]
在本技术的一个实施例中，可燃气体浓度升高、环境温度升高、助燃气体浓度(氧气)下降，判定发生火灾，进行三级火灾报警。
[0128]
在本技术的一个实施例中，数据处理模块根据浓度数据与温度数据的变化趋势进行火灾险情判断，当可燃气体浓度、环境温度的缓慢升高，超过预设的参考浓度与参考温度的20％时进行火灾预警。
[0129]
在本技术的一个实施例中，火灾探测方法还包括：
[0130]
步骤s107：根据二次谐波信号判断待测气池内是否存在烟雾；
[0131]
步骤s108：如果存在烟雾，则根据浓度以及环境温度判断是否发生火灾。
[0132]
烟雾为火灾的燃烧产物之一，当有烟雾发生时，待测气池内的激光因烟雾的遮蔽会发生光强的减弱，表现在出射光的二次谐波信号中即二次谐波信号的峰值发生降低，如果至少一个待测气池内的所述二次谐波信号的峰值相较于上一预设时间段内的任一探测周期获得的二次谐波信号的峰值降低了20％，即二次谐波信号的峰值在预设时间段内降低了20％，则判定待测气池内存在烟雾。该预设时间段可设置为一分钟或其他，具体可根据安全标准进行设置，本技术对此不做限定。
[0133]
在本技术的一个实施例中，在步骤s107的判断结果为存在烟雾的情况下，如果助燃气体(氧气)的浓度与燃烧产物气体的浓度同时发生变化，数据处理模块则可判定发生火灾，并做出相应级别的火灾报警。
[0134]
在本技术的一个实施例中，火灾探测方法还包括：
[0135]
步骤s109：根据二次谐波信号确定待测气池反射面的清洁程度。
[0136]
在本技术的一个实施例中，当没有可燃气体时，探测器接受到的光强保持稳定，数据处理模块通过参考气池的出射光的光强确定待测气池的出射光应有的光强即参考光强。通过多个二次谐波信号的峰值缓慢降低的程度，判断气池中反射面的清洁程度。清洁程度＝实测光强/计算参考光强
×
100％，当清洁程度低于50％则提示需要进行清洁。
[0137]
图3示意性示出了根据本技术实施例的包括火灾探测探测设备的火灾探测系统的结构图，如图3所示，在本技术的一个实施例中，提供一种火灾探测设备，应用于油气环境，包括：
[0138]
多路光纤开关1，被配置成与多个探测通道相连，用于实现多个探测通道的分时探测；
[0139]
激光发射模块，包括驱动电路3与激光器组2，激光器组2包括多个激光器，每个激光器分别发出不同频率的激光，激光通过波分复用器耦合入同一根光纤；
[0140]
光信号处理模块，包括探测器4、锁相放大器5以及数据采集卡6；
[0141]
数据处理模块7，被配置成：
[0142]
根据二次谐波信号得到待测气池内气体的浓度与环境温度，气体包括可燃气体、助燃气体以及燃烧产物气体；
[0143]
根据获得的气体的浓度与环境温度进行火灾预警并判断是否发生火灾或可燃气体泄漏。
[0144]
在本技术的一个实施例中，根据二次谐波信号得到待测气池内多种气体的浓度与环境温度包括：
[0145]
根据二次谐波信号的峰值与待测气池的入射光的二次谐波信号的峰值确定待测气池内气体的吸光度；
[0146]
根据吸光度与吸光度与浓度的对应关系确定浓度，对应关系由多浓度气体的吸光度标定实验所获得；
[0147]
根据吸光度与气体对另一频率激光的吸光度的比值确定环境温度。
[0148]
在本技术的一个实施例中，根据得到的气体的浓度与环境温度执行火灾预警，判断是否发生火灾和判断可燃气体是否泄漏中的至少一者，包括：
[0149]
如果单一可燃气体的浓度在多个待测气池中发生变化，则判定发生可燃气体泄漏；
[0150]
如果单一可燃气体在单个待测气池的浓度超过该单一可燃气体的爆炸极限的20％，则判定发生火灾；
[0151]
如果可燃气体的浓度升高且环境温度升高，则判定发生火灾；
[0152]
如果可燃气体浓度升高、环境温度升高、助燃气体浓度下降，则判定发生火灾；
[0153]
如果可燃气体浓度超出参考浓度的20％且环境温度超出参考温度的20％，则进行火灾预警。
[0154]
在本技术的一个实施例中，数据处理模块还被配置成：
[0155]
根据二次谐波信号判断待测气池内是否存在烟雾；
[0156]
如果存在烟雾，则根据浓度以及环境温度判断是否发生火灾。
[0157]
在本技术的一个实施例中，根据二次谐波信号判断待测气池内是否存在烟雾包括：
[0158]
如果至少一个待测气池内的二次谐波信号的峰值相较于上一预设时间段内的任一探测周期获得的二次谐波信号的峰值降低了20％，则判定待测气池内存在烟雾。
[0159]
在本技术的一个实施例中，根据浓度以及环境温度判断是否发生火灾包括：
[0160]
如果助燃气体浓度与燃烧产物气体浓度同时发生变化，则判定发生火灾。
[0161]
在本技术的一个实施例中，数据处理模块还被配置成：
[0162]
根据二次谐波信号确定待测气池反射面的清洁程度。
[0163]
在本技术的一个实施例中，数据处理模块还被配置成：
[0164]
根据感测到出射光的时间点确定出射光所对应的具体的待测气池。
[0165]
在本技术的一个实施例中，设备还包括：
[0166]
显示模块8，与数据处理模块通信连接，被配置成显示火灾发生提醒信息、火灾发生点信息、可燃气体泄漏提醒信息、可燃气体泄漏点信息以及火灾预警信息。
[0167]
图3示意性示出了根据本技术实施例的包括火灾探测探测设备的火灾探测系统的结构图，如图3所示，在本技术的一个实施例中，提供一种火灾探测系统，应用于油气环境，包括：
[0168]
如上述实施例中的火灾探测设备；
[0169]
至少一个探测通道9，每个探测通道9包括至少一个参考气池10与至少一个待测气池11，探测通道9通过火灾探测设备中的多路光纤开关1与火灾探测设备相连接；
[0170]
参考气池10，被配置成充入标准气体，用于对吸光度与浓度的对应关系进行修正，参考气池通过光纤与待测气池相连接；
[0171]
待测气池11之间通过光纤连接。
[0172]
在本技术的一个实施例中，火灾探测系统还包括：
[0173]
延迟线12，与光纤共同连接各个待测气池11，使得各个待测气池11返回的出射光有充足的时间延至，保证数据处理模块7能够准确区分不同的待测气池。
[0174]
以上结合附图详细描述了本技术的优选实施方式，但是，本技术并不限于上述实施方式中的具体细节，在本技术的技术构思范围内，可以对本技术的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本技术的保护范围。
[0175]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本技术对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0176]
此外，本技术的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本技术的思想，其同样应当视为本技术所公开的内容。

技术特征：
1.一种火灾探测方法，其特征在于，应用于油气环境，所述火灾探测方法包括：利用多频率激光扫描至少一个待测气池；感测所述待测气池的出射光；对所述出射光进行二次谐波分析与数字信号转换；获取所述待测气池的出射光的二次谐波信号；根据所述二次谐波信号得到所述待测气池内气体的浓度与环境温度，所述气体包括可燃气体、助燃气体以及燃烧产物气体；根据得到的气体的浓度与环境温度执行火灾预警，判断是否发生火灾和判断可燃气体是否泄漏中的至少一者。2.根据权利要求1所述的火灾探测方法，其特征在于，还包括：根据所述二次谐波信号判断所述待测气池内是否存在烟雾；如果存在烟雾，则根据所述浓度以及所述环境温度判断是否发生火灾。3.根据权利要求1所述的火灾探测方法，其特征在于，还包括：根据所述二次谐波信号确定所述待测气池反射面的清洁程度。4.根据权利要求1所述的火灾探测方法，其特征在于，所述根据所述二次谐波信号得到所述待测气池内多种气体的浓度与环境温度包括：根据所述二次谐波信号的峰值与所述待测气池的入射光的二次谐波信号的峰值确定所述待测气池内气体的吸光度；根据所述吸光度与所述吸光度与所述浓度的对应关系确定所述浓度，所述对应关系由多浓度气体的吸光度标定实验所获得；根据所述吸光度与所述气体对另一频率激光的吸光度的比值确定所述环境温度。5.根据权利要求1所述的火灾探测方法，其特征在于，还包括：根据感测到所述出射光的时间点确定所述出射光所对应的具体的待测气池。6.根据权利要求1所述的火灾探测方法，其特征在于，所述根据得到的气体的浓度与环境温度执行火灾预警，判断是否发生火灾和判断可燃气体是否泄漏中的至少一者，包括：如果单一可燃气体的浓度在多个所述待测气池中发生变化，则判定发生可燃气体泄漏；如果单一可燃气体在单个所述待测气池的浓度超过该单一可燃气体的爆炸极限的20％，则判定发生火灾；如果可燃气体的浓度升高且所述环境温度升高，则判定发生火灾；如果可燃气体浓度升高、所述环境温度升高、助燃气体浓度下降，则判定发生火灾；如果可燃气体浓度超出参考浓度的20％且所述环境温度超出参考温度的20％，则进行火灾预警。7.根据权利要求2所述的火灾探测方法，其特征在于，所述根据所述二次谐波信号判断所述待测气池内是否存在烟雾包括：如果至少一个待测气池内的所述二次谐波信号的峰值相较于上一预设时间段内的任一探测周期获得的二次谐波信号的峰值降低了20％，则判定所述待测气池内存在烟雾。8.根据权利要求2所述的火灾探测方法，其特征在于，所述根据所述浓度以及所述环境温度判断是否发生火灾包括：
如果助燃气体浓度与燃烧产物气体浓度同时发生变化，则判定发生火灾。9.一种火灾探测设备，其特征在于，应用于油气环境，包括：多路光纤开关，被配置成与多个探测通道相连，用于实现多个探测通道的分时探测；激光发射模块，包括驱动电路与激光器组，所述激光器组包括多个激光器，每个所述激光器分别发出不同频率的激光，所述激光通过波分复用器耦合入同一根光纤；光信号处理模块，包括探测器、锁相放大器以及数据采集卡；数据处理模块，被配置成：根据二次谐波信号得到所述待测气池内气体的浓度与环境温度，所述气体包括可燃气体、助燃气体以及燃烧产物气体；根据获得的气体的浓度与环境温度进行火灾预警并判断是否发生火灾或可燃气体泄漏。10.根据权利要求9所述的火灾探测设备，其特征在于，还包括：显示模块，与所述数据处理模块通信连接，被配置成显示火灾发生提醒信息、火灾发生点信息、可燃气体泄漏提醒信息、可燃气体泄漏点信息以及火灾预警信息。11.根据权利要求9所述的火灾探测设备，其特征在于，所述探测器被配置成感测所述待测气池的出射光；所述锁相放大器被配置成对所述出射光进行二次谐波分析；所述数据采集卡被配置成对锁相放大器输出的二次谐波信号进行数字信号转换。12.根据权利要求9所述的火灾探测设备，其特征在于，所述数据处理模块还被配置成：根据所述二次谐波信号判断所述待测气池内是否存在烟雾；如果存在烟雾，则根据所述浓度以及所述环境温度判断是否发生火灾。13.根据权利要求9所述的火灾探测设备，其特征在于，所述数据处理模块还被配置成：根据所述二次谐波信号确定所述待测气池反射面的清洁程度。14.根据权利要求9所述的火灾探测设备，其特征在于，所述数据处理模块还被配置成：根据感测到所述出射光的时间点确定所述出射光所对应的具体的待测气池。15.根据权利要求9所述的火灾探测设备，其特征在于，所述根据所述二次谐波信号得到所述待测气池内多种气体的浓度与环境温度包括：根据所述二次谐波信号的峰值与所述待测气池的入射光的二次谐波信号的峰值确定所述待测气池内气体的吸光度；根据所述吸光度与所述吸光度与所述浓度的对应关系确定所述浓度，所述对应关系由多浓度气体的吸光度标定实验所获得；根据所述吸光度与所述气体对另一频率激光的吸光度的比值确定所述环境温度。16.根据权利要求9所述的火灾探测设备，其特征在于，所述根据得到的气体的浓度与环境温度执行火灾预警，判断是否发生火灾和判断可燃气体是否泄漏中的至少一者，包括：如果单一可燃气体的浓度在多个所述待测气池中发生变化，则判定发生可燃气体泄漏；如果单一可燃气体在单个所述待测气池的浓度超过该单一可燃气体的爆炸极限的20％，则判定发生火灾；如果可燃气体的浓度升高且所述环境温度升高，则判定发生火灾；
如果可燃气体浓度升高、所述环境温度升高、助燃气体浓度下降，则判定发生火灾；如果可燃气体浓度超出参考浓度的20％且所述环境温度超出参考温度的20％，则进行火灾预警。17.根据权利要求12所述的火灾探测设备，其特征在于，所述根据所述二次谐波信号判断所述待测气池内是否存在烟雾包括：如果至少一个待测气池内的所述二次谐波信号的峰值相较于上一预设时间段内的任一探测周期获得的二次谐波信号的峰值降低了20％，则判定所述待测气池内存在烟雾。18.根据权利要求12所述的火灾探测设备，其特征在于，所述根据所述浓度以及所述环境温度判断是否发生火灾包括：如果助燃气体浓度与燃烧产物气体浓度同时发生变化，则判定发生火灾。19.一种火灾探测系统，其特征在于，应用于油气环境，包括：根据权利要求9至18中任意一项所述的火灾探测设备；至少一个探测通道，每个探测通道包括至少一个参考气池与至少一个待测气池，所述探测通道通过所述火灾探测设备中的多路光纤开关与所述火灾探测设备相连接；所述参考气池，被配置成充入标准气体，用于对吸光度与浓度的对应关系进行修正，所述参考气池通过光纤与所述待测气池相连接；所述待测气池之间通过光纤连接。

技术总结
本发明涉及安全监控领域，公开了一种火灾探测方法、设备以及系统，应用于油气环境，火灾探测方法包括：利用多频率激光扫描至少一个待测气池，感测待测气池的出射光，对出射光进行二次谐波分析与数字信号转换，获取待测气池的出射光的二次谐波信号，根据二次谐波信号得到待测气池内气体的浓度与环境温度，气体包括可燃气体、助燃气体以及燃烧产物气体，根据得到的气体的浓度与环境温度执行火灾预警，判断是否发生火灾和判断可燃气体是否泄漏中的至少一者。一者。一者。


技术研发人员：陈朋超 蔡永军 王海明 孟佳 刁宇 马江涛
受保护的技术使用者：国家石油天然气管网集团有限公司
技术研发日：2022.09.07
技术公布日：2023/6/26