1.本发明涉及防火安全领域，尤其涉及一种用于火焰检测的摄像机。
背景技术：2.目前，市场上后厨重地里面的网络摄像机(ip camera，ipc)只能起到画面监控的效果，如果要实现防火安全的监控，需要采用联动烟雾报警器组成一套防火监控系统，该方案不论从软件和硬件上看，开发周期长，成本高，同时，烟雾报警器应用在后厨重地灵敏度低，只有当有大火大烟的情况下，才会报警，联动防火报警效果不及时。另外，市面上的火灾报警传感器中还有采用紫外传感器来监测火焰中的紫外部分，相对烟雾型的传感器，灵敏度高，但其核心的传感器成本昂贵，且只能实现单一的防火报警功能，在市场上不利于大面积推广使用。
3.针对上述的问题，尚未提出有效地解决方案。
技术实现要素：4.本发明实施例提供了一种用于火焰检测的摄像机，以至少解决相关技术中的防火安全监控存在报警不及时且功能单一的技术问题。
5.根据本发明实施例的一个方面，提供了一种用于火焰检测的摄像机，包括：用于探测火焰的探测器组件，所述探测器组件包括探测器驱动电路和探测器信号处理电路；其中，所述探测器驱动电路，用于提供为所述探测器信号处理电路中的探测器提供驱动电压；所述探测器信号处理电路用于基于所述探测器获取目标区域的光谱，并在所述光谱包含目标光谱时输出电压脉冲信号，将所述探测器输出的电压脉冲信号处理为模拟电压信号；图像传感器，用于获取所述目标区域的图像信息；处理器，分别与所述探测器组件和所述图像传感器电连接，所述处理器用于接收所述图像传感器生成的图像信息和所述探测器信号处理电路生成的模拟电压信号，并根据所述图像信息和所述模拟电压信号生成火焰告警结果。
6.可选地，所述处理器包括第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口用于接收所述图像传感器生成的图像信息，所述第二端口用于接收所述探测器组件生成的模拟电压信号，所述第三端口用于输出网络数据信号。
7.可选地，所述处理依次包括：将所述电压脉冲信号经过触发器整形成具有第二幅值和第二频率的方波信号，所述方波信号的幅值由所述触发器的供电电压确定，其中，所述电压脉冲信号具有第一幅值和第一频率，所述第二频率与所述第一频率相同；将所述方波信号经过低通滤波后生成具有第三幅值的模拟电压信号，其中，所述低通滤波器的截止频率小于所述第二频率；在检测到所述模拟电压信号为0且持续时长超过阈值，则所述处理器可经由所述第三端口输出表征检测到火焰的信号。
8.可选地，所述探测器分别与第一电阻、第二电阻、第三电阻串联构成第一支路，第一电容与第二电容串联构成第二支路，所述第一支路与所述第二支路并联构成第一回路，所述电压脉冲信号的第一幅值由第二支路的电压确定，所述电压脉冲信号的第一频率由所
述第一电容的充放电时长确定，其中，所述第一支路和所述第二支路接地。
9.可选地，响应于场景中未出现火焰，所述探测器保持不导通，所述第一支路和所述第二支路不导通；响应于所述场景中出现火焰，所述探测器保持导通，所述第一支路和所述第二支路导通，所述电压脉冲信号的第一幅值是根据第二电容的充电电压、第二电容的电容值、第三电阻的电阻值及电压脉冲信号的起始时间确定，所述电压脉冲信号的第一频率与电压脉冲信号的周期成反比。
10.可选地，所述电压脉冲信号的第一幅值＝所述第二电容的充电电压
×
[1-e^(所述电压脉冲信号的起始时间对应的负值/所述第三电阻的电阻值
×
所述第二电容的电容值)]。
[0011]
可选地，所述电压脉冲信号的第一频率＝1/(第一电阻的电阻值
×
第一电容的电容值-所述电压脉冲信号的起始时间)，其中，所述电压脉冲信号的周期＝所述第一电阻的电阻值
×
所述第一电容的电容值-所述电压脉冲信号的起始时间。
[0012]
可选地，在所述第一支路和所述第二支路导通后，所述第二电容按照预定放电时间进行放电，所述预定放电时间是根据所述第二电容的电容值和所述第三电阻的电阻值确定。
[0013]
可选地，所述预定放电时间＝所述第三电阻的电阻值
×
所述第二电容的电容值。
[0014]
可选地，所述触发器设置有第一预设幅值与第二预设幅值，所述第一预设幅值大于所述第二预设幅值，其中，在所述电压脉冲信号的幅值大于所述第一预设幅值时，所述方波信号的幅值为所述触发器的供电电压；在所述电压脉冲信号的幅值小于所述第二预设幅值时，所述方波信号的幅值为零。
[0015]
可选地，所述方波信号的占空比由所述方波信号处于高电平的持续时间确定，所述模拟电压信号的输出电压与所述方波信号的占空比成正相关。
[0016]
可选地，所述模拟电压信号的输出电压＝所述方波信号
×
所述方波信号的占空比。
[0017]
可选地，所述第二预设幅值是根据所述电压脉冲信号的第一幅值、所述第二电容的电容值、所述第三电阻的电阻值及所述方波信号处于高电平的持续时间确定。
[0018]
可选地，所述第二预设幅值＝所述电压脉冲信号的第一幅值
×
[1-e^(所述方波信号处于高电平的持续时间对应的负值/所述第三电阻的电阻值
×
所述第二电容的电容值)]。
[0019]
可选地，所述触发器包括第一管脚、第二管脚、第三管脚、第四管脚及第五管脚，其中，所述第一管脚为常闭触点，所述第二管脚用于接收所述电压脉冲信号，所述第三管脚用于接地，所述第四管脚用于输出所述方波信号，所述第五管脚用于接入所述触发器的供电电压。
[0020]
可选地，第四电阻与第三电容串联构成低通滤波器，其中，所述低通滤波器用于将所述方波信号转换为所述模拟电压信号。
[0021]
可选地，第五电阻与第六电阻串联构成第三支路，所述第三支路与第一运算放大器并联构成第二回路；响应于场景中未出现火焰，所述第三支路不导通，所述方波信号一直处于低电平，所述模拟电压信号为第一模拟电压信号，其中，所述第一模拟电压信号是根据第四电阻的电阻值、第五电阻的电阻值、第六电阻的电阻值及第一运算放大器的供电电压
确定；响应于场景中出现火焰，所述第三支路导通，输出所述方波信号，所述模拟电压信号为第二模拟电压信号，其中，所述第二模拟电压信号是根据所述第四电阻的电阻值、所述第五电阻的电阻值、所述第六电阻的电阻值、所述第一运算放大器的供电电压、所述方波信号及所述方波信号的占空比确定。
[0022]
可选地，所述第一模拟电压信号＝(所述第六电阻的电阻值
×
所述第一运算放大器的供电电压/(所述第五电阻的电阻值+所述第六电阻的电阻值)
×
(所述第五电阻的电阻值/所述第四电阻的电阻值)。
[0023]
可选地，所述第二模拟电压信号＝(所述第六电阻的电阻值
×
所述第一运算放大器的供电电压/(所述第五电阻的电阻值+所述第六电阻的电阻值)-所述方波信号
×
所述方波信号的占空比)
×
(所述第五电阻的电阻值/所述第四电阻的电阻值)，其中，所述方波信号
×
所述方波信号的占空比＝所述第六电阻的电阻值
×
所述第一运算放大器的供电电压/(所述第五电阻的电阻值+所述第六电阻的电阻值)。
[0024]
在本发明实施例中，该用于火焰检测的摄像机包括：用于探测火焰的探测器组件，探测器组件包括探测器驱动电路和探测器信号处理电路；其中，探测器驱动电路，用于提供为探测器信号处理电路中的探测器提供驱动电压；探测器信号处理电路用于基于探测器获取目标区域的光谱，并在光谱包含目标光谱时输出电压脉冲信号，将探测器输出的电压脉冲信号处理为模拟电压信号；图像传感器，用于获取目标区域的图像信息；处理器，分别与探测器组件和图像传感器电连接，处理器用于接收图像传感器生成的图像信息和探测器信号处理电路生成的模拟电压信号，并根据图像信息和模拟电压信号生成火焰告警结果。也就是说，本发明实施例无需软件图像识别火焰，开发周期短，利用成本较低的探测器通过硬件电路(对应于探测器信号处理电路)检测火焰，同时还可以结合图像序列实现防火安全的监控，进而解决了相关技术中的防火安全监控存在报警不及时且功能单一的技术问题，达到了有效降低防火安全监控的成本、及时报警，更有利于市场推广使用的技术效果。
附图说明
[0025]
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0026]
图1为本发明实施例提供的用于火焰检测的摄像机的示意图；
[0027]
图2为本发明实施例提供的探测器驱动电路的示意图；
[0028]
图3为本发明实施例提供的探测器的示意图；
[0029]
图4为本发明实施例提供的脉冲波形整形电路的示意图；
[0030]
图5为本发明实施例提供的周期性的电压脉冲信号fire alarm1的示意图；
[0031]
图6为本发明实施例提供的触发器整形前后波形变化的示意图；
[0032]
图7为本发明实施例提供的模拟转换电路的示意图；
[0033]
图8为本发明实施例提供的低通滤波器处理前后电压u3转化成电压u4的示意图；
[0034]
图9为本发明实施例提供的低通滤波器的截止频率变化趋势的示意图。
[0035]
其中，上述附图包括以下附图标记：
[0036]
10、探测器组件；11、图像传感器；12、处理器；101、探测器驱动电路；102、探测器信号处理电路；201、升压控制器；202、第七电阻；203、第八电阻；204、第九电阻；205、第十电
阻；206、第十一电阻；207、第十二电阻；208、第十三电阻；209、第四电容；210、第五电容；211、第六电容；212、第七电容；213、第八电容；214、功率电感；215、控制开关；216、第六管脚；217、第七管脚；218、第八管脚；219、第九管脚；220、第十管脚；221、第十一管脚；222、第十二管脚；223、第十三管脚；224、第十四管脚；225、第十五管脚；226、第十六管脚；227、第十七管脚；228、第十八管脚；229、第十九管脚；230、第二十管脚；231、第九电容；401、第一电阻；402、第二电阻；403、第三电阻；404、第一电容；405、第二电容；406、触发器；407、第一管脚；408、第二管脚；409、第三管脚；410、第四管脚；411、第五管脚；701、第一运算放大器；702、第二运算放大器；703、第三运算放大器；704、第四电阻；705、第五电阻；706、第六电阻；707、第十四电阻；708、第十五电阻；709、第十六电阻；710、第十七电阻；711、第十八电阻；712、第十九电阻；713、第三电容；714、第十电容；715、第十一电容；716、第十二电容；717、第十三电容；718、第十四电容；719、第十五电容。
具体实施方式
[0037]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
[0038]
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。
[0039]
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种用于火焰检测的摄像机，图1为本发明实施例提供的用于火焰检测的摄像机的示意图，如图1所示，该用于火焰检测的摄像机至少包括：用于探测火焰的探测器组件10、图像传感器11以及处理器12。下面对该用于火焰检测的摄像机进行详细说明。
[0040]
用于探测火焰的探测器组件10，探测器组件10包括探测器驱动电路101和探测器信号处理电路102；其中，探测器驱动电路，用于提供为探测器信号处理电路102中的探测器提供驱动电压；探测器信号处理电路102用于基于探测器获取目标区域的光谱，并在光谱包含目标光谱时输出电压脉冲信号，将探测器输出的电压脉冲信号处理为模拟电压信号；
[0041]
图像传感器11，用于获取目标区域的图像信息；
[0042]
处理器12，分别与探测器组件10和图像传感器11电连接，处理器12用于接收图像传感器11生成的图像信息和探测器信号处理电路102生成的模拟电压信号，并根据图像信息和模拟电压信号生成火焰告警结果。
[0043]
在一种可选的实施方式中，处理器12包括第一端口、第二端口和第三端口，第一端口用于接收图像传感器11生成的图像信息，第二端口用于接收探测器组件10生成的模拟电压信号，第三端口用于输出网络数据信号。
[0044]
需要说明的是，上述第一端口121与图像传感器11连接；第二端口122与探测器组件10连接，具体地，该第二端口122与探测器组件10中的探测器信号处理电路102连接。
[0045]
在一种可选的实施方式中，上述处理依次包括：将电压脉冲信号经过触发器整形成具有第二幅值和第二频率的方波信号，方波信号的幅值由触发器的供电电压确定，其中，
电压脉冲信号具有第一幅值和第一频率，第二频率与第一频率相同；将方波信号经过低通滤波后生成具有第三幅值的模拟电压信号，其中，低通滤波器的截止频率小于第二频率；在检测到模拟电压信号为0且持续时长超过阈值，则处理器12可经由第三端口输出表征检测到火焰的信号。
[0046]
上述阈值可以根据应用场景的需要而设置，例如，3秒、5秒、10秒等。
[0047]
上述摄像机不仅可以直接使用探测器组件10与处理器12结合来判定目标区域是否出现火焰；还可以将探测器组件10、图像传感器11与处理器12结合起来判定目标区域是否出现火焰；以将探测器组件10、图像传感器11与处理器12结合起来判定目标区域是否出现火焰为例，图像传感器11，用于采集目标区域的图像数据，处理器，用于依据图像数据判定目标区域是否有人，若有人则继续采集目标区域的图像数据，若无人则向探测器组件10发送检测信号，其中，该检测信号用于指示探测器组件10检测目标区域是否出现火焰；探测器组件10，用于检测目标区域是否出现火焰，生成模拟电压信号；处理器12，还用于根据模拟电压信号判定目标区域是否出现火焰，若未出现火焰，则继续指示探测器组件10检测目标区域是否出现火焰，若出现火焰，则经由第三端口输出表征检测到火焰的信号。
[0048]
在本发明实施例中，该用于火焰检测的摄像机包括：用于探测火焰的探测器组件，探测器组件包括探测器驱动电路和探测器信号处理电路；其中，探测器驱动电路，用于提供为探测器信号处理电路中的探测器提供驱动电压；探测器信号处理电路用于基于探测器获取目标区域的光谱，并在光谱包含目标光谱时输出电压脉冲信号，将探测器输出的电压脉冲信号处理为模拟电压信号；图像传感器，用于获取目标区域的图像信息；处理器，分别与探测器组件和图像传感器电连接，处理器用于接收图像传感器生成的图像信息和探测器信号处理电路生成的模拟电压信号，并根据图像信息和模拟电压信号生成火焰告警结果。也就是说，本发明实施例无需软件图像识别火焰，开发周期短，利用成本较低的探测器通过硬件电路检测火焰，同时还可以结合图像序列实现防火安全的监控，进而解决了相关技术中的防火安全监控存在的报警不及时且功能单一的技术问题，达到了有效降低防火安全监控的成本、及时报警，更有利于市场推广使用的技术效果。
[0049]
图2为本发明实施例提供的探测器驱动电路的示意图，如图2所示，第四电容209的第一端用于接入供电电源，第四电容209的第二端与第八电阻203的第二端连接后接地，第八电阻203的第一端与第七电阻202的第二端连接，第七电阻202的第一端与第四电容209的第一端连接，且又与功率电感214的第一端、第八管脚218分别连接，第七管脚217连接至第七电阻202与第八电阻203之间的线路上，第十九管脚229与第九电阻204的第一端连接，第十七管脚227与第五电容210的第一端连接，第九电阻204的第二端与第五电容210的第二端连接后接地，第十三管脚223、第十四管脚224、第十五管脚225、第十六管脚226、第二十管脚230同时接地，第六管脚216分别与第九电容231的第一端、第十电阻205的第一端连接，第十电阻205的第二端与第六电容211的第一端连接，第六电容211的第二端与第九电容231的第二端连接后接地，第十二管脚222与第七电容212的第一端连接，第七电容212的第二端接地，控制开关215的第一端与功率电感214的第二端连接，控制开关215的第二端与第八电容213的第一端连接，第二端与第八电容213的第二端用于接地，第九管脚219、第十管脚220及第十一管脚221连接到功率电感214与控制开关215之间的线路上，第十八管脚228与第十一电阻206的第一端连接，第十一电阻206的第二端分别与第十二电阻207的第二端、第十三电
阻208的第一端连接，第十三电阻208的第二端用于接地，第十二电阻207的第一端输出驱动电压。
[0050]
需要说明的是，第七电阻202与第八电阻203用于实现升压控制器201的使能，第八电阻203的电阻值/(第八电阻203的电阻值+第七电阻203的电阻值)电压值大于升压控制器201芯片标称en有效电压，升压控制器201芯片工作；第九电阻204、第十电阻205、第十一电阻206、第十二电阻207、第十三电阻208、第四电容209、第五电容210、第六电容211、第七电容212、第八电容213；上述控制开关215用于升压控制器201的开关电源输出管脚关断时提供电流。
[0051]
进一步地，上述升压控制器201是一种升压直流变换器dcdc，能够进行高低压直流间转换。可选地，第六管脚216为控制器内部反馈比较管脚，连接电阻和电容实现环路参数可调；第七管脚217为控制器使能管脚，能控制电压输出关断和开启；第八管脚218为电源输入管脚；第九管脚219、第十管脚220以及第十一管脚221均为开关电源输出管脚，连接变压器；第十二管脚222为内部线性电源输出管脚，用来连接输出电容，确保内部电源稳定；第十三管脚223、第十四管脚224以及第十五管脚225均为电源gnd；第十六管脚226为模拟gnd；第十七管脚227为软启动控制管脚，连接第五电容210可以实现升压控制器201设置不同的启动时间；第十八管脚228为输出电压反馈输入管脚，用来采集输出电压，进行内部处理，确保输出电压稳定；第十九管脚229为频率设置管脚，用来设置升压控制器201不同的开关频率；第二十管脚230用于芯片固定焊盘。
[0052]
上述探测器信号处理电路102中包含有探测器，该探测器包括但不限于紫外光电探测器。需要说明的是，上述紫外光电探测器在传感器的阳级和光电阴极之间加上电压后，就能够在两级之间建立电场。当火焰中的短波uvc光子穿过玻璃射到光电阴极上，就会产生光电发射效应，光电子从光电阴极表面发射出去，并在电场的作用下以极高的速度碰撞它周围的气体分子，使其电离为正离子和电子；电离后的电子被加速并以极大的能量继续电离其他气体分子，最终射向阳极；气体分子电离后产生的正离子，在电场的作用下也被加速，撞向光电阴极，结果导致更多电子的产生。这一过程循环往复，在阳极和光电阴极之间就会迅速形成很大的电流并产生放电，一旦产生放电，阳极和光电阴极之间的电压就比放电前大为降低。因此，紫外光电探测器需要高压在光电管两级以实现高电场，实现光生电子的加速，当电子泄放后导致光电管两端电压降低，最终光电管产生的一系列脉冲，即生成电压脉冲信号。
[0053]
在一种可选的实施方式中，上述探测器组件10还包括驱动板与基座，基座与驱动板采用可插拔连接，其中，探测器驱动电路101与探测器信号处理电路102设置在该驱动板上，探测器信号处理电路102中的探测器设置在基座上，该基座采用软塑胶材料。需要说明的是，基座主要用于固定探测器，其使用软塑胶材料可以使得探测器在摄像机整体振动中减小振幅，提升可靠性。
[0054]
图3为本发明实施例提供的探测器的示意图，如图3所示，该探测器包括：外壳玻璃、填充气体、阳极、光电阴极、限流电阻及高压电源等。其中，阳极与限流电阻、高压电源及光电阴极依次串联构成探测电路，在充电电流驱使下使得阳极与光电阴极之间产生光电子，阳极与光电阴极设置在密闭的壳体内，该壳体内填充有填充气体。
[0055]
在一种可选的实施方式中，响应于场景中未出现火焰，探测器保持不导通，第一支
路和第二支路不导通；响应于场景中出现火焰，探测器保持导通，第一支路和第二支路导通，电压脉冲信号的第一幅值是根据第二电容的充电电压、第二电容的电容值、第三电阻的电阻值及电压脉冲信号的起始时间确定，电压脉冲信号的第一频率与电压脉冲信号的周期成反比。
[0056]
进一步地，上述电压脉冲信号的第一幅值可以通过以下表达式计算得到：电压脉冲信号的第一幅值＝第二电容的充电电压
×
[1-e^(电压脉冲信号的起始时间对应的负值/第三电阻的电阻值
×
第二电容的电容值)]；
[0057]
进一步地，上述电压脉冲信号的第一频率可以通过以下表达式计算得到：电压脉冲信号的第一频率＝1/(第一电阻的电阻值
×
第一电容的电容值-电压脉冲信号的起始时间)；
[0058]
其中，电压脉冲信号的周期＝第一电阻的电阻值
×
第一电容的电容值-电压脉冲信号的起始时间。
[0059]
需要说明的是，上述探测器信号处理电路102包括脉冲波形整形电路与模拟转换电路，其中，脉冲波形整形电路用于将电压脉冲信号经过触发器整形成具有第二幅值和第二频率的方波信号；模拟转换电路用于将方波信号经过低通滤波后生成具有第三幅值的模拟电压信号；上述脉冲波形整形电路中包含有探测器。
[0060]
图4为本发明实施例提供的脉冲波形整形电路的示意图，如图4所示，第一电阻401的第一端用于接入探测器驱动电路101提供的驱动电压，第一电阻401的第二端与第二电阻402的第一端连接，第二电阻402的第二端与触发器406的第一端连接，触发器406的第二端与第三电阻403第一端连接，第三电阻403第二端用于接地，第一电容404的第一端连接到第一电阻401与第二电阻402之间的线路上、第一电容404的第二端与第二电容405的第一端连接，第二电容405的第二端分别连接到触发器406与第三电阻403之间的线路上以及与触发器406的第二管脚408连接，第一电容404与第二电容405之间的线路和第三电阻403第二端连接。
[0061]
需要说明的是，上述驱动电压可以设置在300v以上，上述探测器的导通电压包括但不限于280v。
[0062]
在具体实施过程中，驱动电压经过第一电阻401先给第一电容404充电，电压脉冲信号fire alarm1是探测器输出，其未导通电压经第三电阻403接地，初始电平是0v；直到探测器管脚阳极和阴极电压大于探测器的导通电压uon，且有检测区域有火焰，根据探测器原理，探测器会形成导通并给第二电容405充电，建立fire alarm1；直到探测器两端电压小于uon，探测器截止，fire alarm1在起始时间t0时刻是上升到电压脉冲信号的第一幅值u0位置，即达到电压脉冲信号的第一幅值。u0的计算可以通过电容放电与充电公式计算。
[0063]
t0时刻，第一电容404的电压uc1、第二电阻402的电阻值ur2、探测器两端电压uon、第二电容405的充电电压也就是uc2＝fire alarm1，uc1＝ur2+uon+uc2，其中，uc1＝{uvtron_power
×
e^(-t0/(r2+r3)
×
c1}，上述uvtron_power表示驱动电压，t0表示电压脉冲信号的起始时间，r2表示第二电阻的电阻值，r3表示第三电阻的电阻值，c1表示第一电容404的电容值。
[0064]
进一步地，可以根据第二电容405的充电电压uc2电压大小，计算出fire alarm1＝uc2
×
[1-e^(-t0/r3
×
c2)]也就是u0电压大小，其中，c2表示第二电容的电容值、r3表示第
三电阻的电阻值及t0表示电压脉冲信号的起始时间。第一电容404充电到探测器两端电压小于uon为止，回路截止，第二电容405进行放电,第一电容404充电直到探测器两端电压大于导通电压，探测器重新开始导通工作，最终形成周期性的电压脉冲信号fire alarm1。
[0065]
在一种可选的实施方式中，上述探测器分别与第一电阻401、第二电阻402、第三电阻403串联构成第一支路，第一电容404与第二电容405串联构成第二支路，第一支路与第二支路并联构成第一回路，电压脉冲信号的第一幅值由第二支路的电压确定，电压脉冲信号的第一频率由第一电容的充放电时长确定，其中，第一支路和第二支路接地。
[0066]
图5为本发明实施例提供的周期性的电压脉冲信号fire alarm1的示意图，如图5所示，在fire alarm1对应的幅值u0外，ton是第二电容的放电时间，周期t决定于第一电容的电压建立时间，所以t＝r1*c1-t0，其中，r1表示第一电阻的电阻值，c1表示第一电容的电容值，t0表示电压脉冲信号的起始时间。
[0067]
在一种可选的实施方式中，在第一支路和第二支路导通后，第二电容按照预定放电时间进行放电，预定放电时间是根据第二电容的电容值和第三电阻的电阻值确定。
[0068]
进一步地，上述预定放电时间可以通过以下表达式计算得到：预定放电时间＝第三电阻的电阻值
×
第二电容的电容值。
[0069]
图6为本发明实施例提供的触发器整形前后波形变化的示意图，如图6所示，电压脉冲信号fire alarm1经过触发器整形输出方波信号fire alarm2，可以看出输出周期性的fire alarm2，幅值等于触发器的供电电压，周期依旧是t，fire alarm2起始是t0，截止是第二电容放电到vil(对应于上述第二预设幅值)。
[0070]
在一种可选的实施方式中，上述方波信号的占空比由方波信号处于高电平的持续时间确定，模拟电压信号的输出电压与方波信号的占空比成正相关。
[0071]
进一步地，上述模拟电压信号的输出电压可以通过以下表达式计算得到：模拟电压信号的输出电压＝方波信号
×
方波信号的占空比。
[0072]
进一步地，第二预设幅值是根据电压脉冲信号的第一幅值、第二电容的电容值、第三电阻的电阻值及方波信号处于高电平的持续时间确定。
[0073]
进一步地，上述第二预设幅值可以通过以下表达式计算得到：第二预设幅值＝电压脉冲信号的第一幅值
×
[1-e^(方波信号处于高电平的持续时间对应的负值/第三电阻的电阻值
×
第二电容的电容值)]。
[0074]
在一种可选的实施方式中，上述触发器设置有第一预设幅值与第二预设幅值，第一预设幅值大于第二预设幅值，其中，在电压脉冲信号的幅值大于第一预设幅值时，方波信号的幅值为触发器的供电电压；在电压脉冲信号的幅值小于第二预设幅值时，方波信号的幅值为零。
[0075]
上述周期性的电压脉冲信号fire alarm1经过触发器整形后形成周期性的方波信号，触发器标称输入高电平vih(对应于上述第一预设幅值)，输入低电平vil(对应于上述第二预设幅值)，当输入电压高于vih，触发器输出高电平；低于vil，触发器输出低电平；进一步地，还可以确定方波信号的幅值，例如，若电压脉冲信号的幅值大于第一预设幅值，方波信号的幅值为触发器的供电电压；若电压脉冲信号的幅值小于第二预设幅值，方波信号的幅值为零。
[0076]
在一种可选的实施方式中，上述触发器406包括第一管脚407、第二管脚408、第三
管脚409、第四管脚410及第五管脚411，其中，第一管脚407为常闭触点，第二管脚408用于接收电压脉冲信号，第三管脚409用于接地，第四管脚410用于输出方波信号，第五管脚411用于接入触发器的供电电压。
[0077]
图7为本发明实施例提供的模拟转换电路的示意图，如图7所示，第十八电阻711的第一端用于接收方波信号，第十八电阻711的第二端与第二运算放大器702的第一端连接，第十九电阻712的第一端用于接地，第十九电阻712的第二端与第二运算放大器702的第二端连接，第二运算放大器702的第三端用于接入供电电压，并与第十电容714的第一端连接，第十电容714的第二端用于接地，第二运算放大器702的第四端用于接地，第二运算放大器702的第五端与第四电阻704的第一端连接，第四电阻704的第二端与第三电容713连接，第十七电阻710的第一端连接至第四电阻704与第三电容713之间的线路上，第十七电阻710的第二端与第三运算放大器703的第二端连接，第十六电阻709与第十一电容715串联构成一条支路，第十五电阻708与该支路并联后的第一端连接至第十七电阻710与第三运算放大器703之间的线路上，并联后的第二端连接至第三运算放大器703的第五端的输出线路上，第三运算放大器703的第四端用于接地，第三运算放大器703的第三端用于接入供电电压，并与第十二电容716的第一端连接，第十二电容716的第二端用于接地，第五电阻705与第六电阻706串联成一条支路，该支路的第一端用于接地，该支路的第二端与第一运算放大器701的第三端共同接入供电电压，且该支路的第二端还与第十五电容719的第一端连接，第十五电容719的第二端用于接地，第十四电容718的第一端连接到第五电阻705与第六电阻706串联成的支路的第一端，第十四电容718的第二端连接至第五电阻705与第六电阻706之间的线路上，第一运算放大器701的第一端连接至第五电阻705与第六电阻706之间的线路上，第十四电阻707与第十三电容717并联成支路，该支路的第一端连接至第一运算放大器701的第二端，第一运算放大器701的第四端用于接地，第一运算放大器701的第五端与第三运算放大器703的第一端连接，第十四电阻707与第十三电容717并联成支路的第二端连接至第一运算放大器701与第三运算放大器703之间的线路上；u1、u2、u3和u4分别表示电压。
[0078]
需要说明的是，第一运算放大器701、第二运算放大器702、第三运算放大器703分别接入的供电电压相同，当然也可以根据实际需求对各供电电压进行调整。
[0079]
在一种可选的实施方式中，第四电阻704与第三电容713串联构成低通滤波器，其中，低通滤波器用于将方波信号转换为模拟电压信号。
[0080]
图8为本发明实施例提供的低通滤波器处理前后电压u3转化成电压u4的示意图，如图8所示,fire alarm2经过第二运算放大器702处理输出电压u3，u3＝fire alarm2；经过第四电阻704与第三电容713串联形成的低通滤波器处理，输出电压u4，最终形成模拟电压信号。
[0081]
图9为本发明实施例提供的低通滤波器的截止频率变化趋势的示意图，如图9所示；第四电阻704与第三电容713串联形成低通滤波器的截止频率fc＝1/(2πr4c3)，r4表示第四电阻704的电阻值，c3表示第三电容713的电容值，fc小于fire alarm2的频率1/t，确保其有效截止。输出电压u4＝fire alarm2*d，d是fire alarm2的占空比。
[0082]
进一步地，电压u1＝r6
×
vcc/(r5+r6)，第一运算放大器701处理后得到电压u2，u2＝u1＝r6
×
vcc/(r5+r6)，其中，根据第十四电阻707的电阻值、第十二电容717的电容值来确定第一运算放大器701的截止频率，滤除高频噪声。u2和u4作为第三运算放大器703的输
入电压，输出模拟电压信号fire alarm3，fire alarm3＝(u2-u4)
×
(r5/r4)＝(r6
×
vcc/(r5+r6)-fire alarm2
×
d)
×
(r5/r4)，其中，d是方波信号的占空比，基准电压是第五电阻705和第六电阻706分压得来，一般采样vcc电压的中间电压值(对应于运算放大器的供电电压)作为平衡基准。根据采样fire alarm3，进行采样判断。
[0083]
上述r5表示第五电阻705的电阻值，上述r6表示第六电阻706的电阻值，上述vcc表示第一运算放大器701的供电电压。
[0084]
在一种可选的实施方式中，第五电阻705与第六电阻706串联构成第三支路，第三支路与第一运算放大器701并联构成第二回路；响应于场景中未出现火焰，第三支路不导通，方波信号一直处于低电平，模拟电压信号为第一模拟电压信号，其中，第一模拟电压信号是根据第四电阻的电阻值、第五电阻的电阻值、第六电阻的电阻值及第一运算放大器的供电电压确定；
[0085]
进一步地，上述第一模拟电压信号可以通过以下表达式计算得到：第一模拟电压信号＝(第六电阻的电阻值
×
第一运算放大器的供电电压/(第五电阻的电阻值+第六电阻的电阻值)
×
(第五电阻的电阻值/第四电阻的电阻值)。
[0086]
此外，响应于场景中出现火焰，第三支路导通，输出方波信号，模拟电压信号为第二模拟电压信号，其中，第二模拟电压信号是根据第四电阻的电阻值、第五电阻的电阻值、第六电阻的电阻值、第一运算放大器的供电电压、方波信号及方波信号的占空比确定。
[0087]
进一步地，上述第二模拟电压信号可以通过以下表达式计算得到：第二模拟电压信号＝(第六电阻的电阻值
×
第一运算放大器的供电电压/(第五电阻的电阻值+第六电阻的电阻值)-方波信号
×
方波信号的占空比)
×
(第五电阻的电阻值/第四电阻的电阻值)。
[0088]
需要说明的是，方波信号
×
方波信号的占空比＝第六电阻的电阻值
×
第一运算放大器的供电电压/(第五电阻的电阻值+第六电阻的电阻值)。
[0089]
在一种可选的实施方式中，上述探测器设置在图像传感器的光学中轴线与探测器的覆盖角度为0度的重合处。
[0090]
由于探测器覆盖角度范围基本是对称的，按照探测器接收角度与光子阴极接收面要覆盖到检测区域，因此，探测器放置位置需要按照图像传感器的光学中轴线与0度位置重合设置，从而使得探测器全面覆盖实际需要的检测范围。
[0091]
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0092]
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
[0093]
以上仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人
员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
技术特征：1.一种用于火焰检测的摄像机，其特征在于，包括：用于探测火焰的探测器组件，所述探测器组件包括探测器驱动电路和探测器信号处理电路；其中，所述探测器驱动电路，用于提供为所述探测器信号处理电路中的探测器提供驱动电压；所述探测器信号处理电路用于基于所述探测器获取目标区域的光谱，并在所述光谱包含目标光谱时输出电压脉冲信号，将所述探测器输出的电压脉冲信号处理为模拟电压信号；图像传感器，用于获取所述目标区域的图像信息；处理器，分别与所述探测器组件和所述图像传感器电连接，所述处理器用于接收所述图像传感器生成的图像信息和所述探测器信号处理电路生成的模拟电压信号，并根据所述图像信息和所述模拟电压信号生成火焰告警结果。2.根据权利要求1所述的摄像机，其特征在于，所述处理器包括第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口用于接收所述图像传感器生成的图像信息，所述第二端口用于接收所述探测器组件生成的模拟电压信号，所述第三端口用于输出网络数据信号。3.根据权利要求2所述的摄像机，其特征在于，所述处理依次包括：将所述电压脉冲信号经过触发器整形成具有第二幅值和第二频率的方波信号，所述方波信号的幅值由所述触发器的供电电压确定，其中，所述电压脉冲信号具有第一幅值和第一频率，所述第二频率与所述第一频率相同；将所述方波信号经过低通滤波后生成具有第三幅值的模拟电压信号，其中，所述低通滤波器的截止频率小于所述第二频率；在检测到所述模拟电压信号为0且持续时长超过阈值，则所述处理器可经由所述第三端口输出表征检测到火焰的信号。4.根据权利要求3所述的摄像机，其特征在于，所述探测器分别与第一电阻、第二电阻、第三电阻串联构成第一支路，第一电容与第二电容串联构成第二支路，所述第一支路与所述第二支路并联构成第一回路，所述电压脉冲信号的第一幅值由第二支路的电压确定，所述电压脉冲信号的第一频率由所述第一电容的充放电时长确定，其中，所述第一支路和所述第二支路接地。5.根据权利要求4所述的摄像机，其特征在于，响应于场景中未出现火焰，所述探测器保持不导通，所述第一支路和所述第二支路不导通；响应于所述场景中出现火焰，所述探测器保持导通，所述第一支路和所述第二支路导通，所述电压脉冲信号的第一幅值是根据第二电容的充电电压、第二电容的电容值、第三电阻的电阻值及电压脉冲信号的起始时间确定，所述电压脉冲信号的第一频率与电压脉冲信号的周期成反比。6.根据权利要求5所述的摄像机，其特征在于，所述电压脉冲信号的第一幅值＝所述第二电容的充电电压
×
[1-e^(所述电压脉冲信号的起始时间对应的负值/所述第三电阻的电阻值
×
所述第二电容的电容值)]。7.根据权利要求5所述的摄像机，其特征在于，所述电压脉冲信号的第一频率＝1/(第一电阻的电阻值
×
第一电容的电容值-所述电压脉冲信号的起始时间)，其中，所述电压脉冲信号的周期＝所述第一电阻的电阻值
×
所述第一电容的电容值-所述电压脉冲信号的起始时间。8.根据权利要求5所述的摄像机，其特征在于，在所述第一支路和所述第二支路导通
后，所述第二电容按照预定放电时间进行放电，所述预定放电时间是根据所述第二电容的电容值和所述第三电阻的电阻值确定。9.根据权利要求8所述的摄像机，其特征在于，所述预定放电时间＝所述第三电阻的电阻值
×
所述第二电容的电容值。10.根据权利要求4所述的摄像机，其特征在于，所述触发器设置有第一预设幅值与第二预设幅值，所述第一预设幅值大于所述第二预设幅值，其中，在所述电压脉冲信号的幅值大于所述第一预设幅值时，所述方波信号的幅值为所述触发器的供电电压；在所述电压脉冲信号的幅值小于所述第二预设幅值时，所述方波信号的幅值为零。
技术总结本发明实施例公开了一种用于火焰检测的摄像机。该摄像机无需软件图像识别火焰，开发周期短，利用成本较低的探测器通过硬件电路检测火焰，同时结合图像序列实现防火安全的监控。通过本发明，解决了相关技术中的防火安全监控存在报警不及时且功能单一的技术问题，达到了有效降低防火安全监控的成本、及时报警，更有利于市场推广使用的技术效果。更有利于市场推广使用的技术效果。更有利于市场推广使用的技术效果。
技术研发人员：薛海涛 徐卓东
受保护的技术使用者：杭州海康威视数字技术股份有限公司
技术研发日：2022.07.11
技术公布日：2022/11/1
