CN101833840A - 前/后向散射复合式点型光电感烟火灾探测器及其探测方法 - Google Patents
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Abstract
前/后向散射复合式点型光电感烟火灾探测器及其探测方法，属于火灾探测技术领域。本发明的探测器包括由迷宫盖和迷宫底座组合而成的感烟迷宫，其特点是在感烟迷宫内部设置有红外发光管A、红外发光管B和红外接收管；红外发光管A与感烟迷宫的中心、红外接收管之间的夹角∠AOC为43°～62°，红外发光管B与感烟迷宫的中心、红外接收管之间的夹角∠BOC为123°～139°，红外发光管A、B和红外接收管分别与控制电路相连接。探测方法为：令红外发光管B点亮100μS，并同时采样前向散射感烟当前值；令红外发光管A点亮100μS，并同时采样后向散射感烟当前值；进行前/后向散射感烟多传感/多判据的火灾判断，间隔4小时进行初值补偿。
Description
技术领域：
本发明属于火灾探测技术领域，特别是涉及一种前/后向散射复合式点型光电感烟火灾探测器及其探测方法。
背景技术：
点型光电感烟火灾探测器是国内外城市建筑中使用最为广泛的火灾探测器。长期以来，点型光电感烟火灾探测器普遍采用单一前向散射原理，它对于诸如木材热解阴燃火、棉绳阴燃火产生的粒径较大的白色或灰色烟雾探测灵敏度较高，而对于诸如聚氨脂塑料明火、正庚烷明火产生的粒径较小的黑色烟雾探测灵敏度却较差，以至于在许多应用场所当火灾初期产生黑烟时出现漏报或延误报警的事故。为了解决前向散射式光电感烟火灾探测器的这一缺陷，近年来，国内外研制开发了利用后向散射原理的点型光电感烟火灾探测器，它虽然提高了诸如聚氨脂塑料明火、正庚烷明火产生黑色烟雾的探测灵敏度，但是它对白色或灰色烟雾的探测灵敏度却大大低于前向散射原理的点型光电感烟火灾探测器。单一的前向散射或后向散射光电感烟火灾探测器对不同颜色、不同粒径的烟雾颗粒难以达到良好的均衡灵敏响应性能，而且也不能有效甄别烟雾、水蒸汽、油烟及灰尘，因此在环境因素影响下误报率较高。
发明内容：
针对目前点型光电感烟火灾探测器普遍存在的对典型烟雾颗粒均衡灵敏响应性能较差，特别是对火灾初期物质阴燃所产生的常温黑色烟雾出现漏报事故，并且在非火灾烟雾颗粒影响下误报率较高的现实问题，本发明提供一种基于红外光对不同颜色、不同粒径、不同浓度的广谱烟雾颗粒以及诸如水蒸汽、油烟、灰尘等非烟雾颗粒多角度散射特性和量化规律的研究成果，将前向散射与后向散射两种光电感烟探测方式进行优化组合的前/后向散射复合式点型光电感烟火灾探测器及其探测方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种前/后向散射复合式点型光电感烟火灾探测器，包括由迷宫盖和迷宫底座组合而成的感烟迷宫，其特点是在所述的感烟迷宫内部设置有第一红外发光管、第二红外发光管和红外接收管；所述的第一红外发光管与感烟迷宫的中心、红外接收管之间的夹角∠AOC为43°～62°，第二红外发光管与感烟迷宫的中心、红外接收管之间的夹角∠BOC为123°～139°，所述的第一红外发光管、第二红外发光管和红外接收管分别与控制电路相连接。
所述的第二红外发光管与感烟迷宫的中心、红外接收管之间的夹角∠BOC优选为129°～135°。
所述的第二红外发光管与感烟迷宫的中心、红外接收管之间的夹角∠BOC更优选为132°。
所述的第一红外发光管与感烟迷宫的中心、红外接收管之间的夹角∠AOC优选为47°～55°。
所述的第一红外发光管与感烟迷宫的中心、红外接收管之间的夹角∠AOC更优选为48°。
所述的迷宫盖和迷宫底座采用电导率为108S/cm的导电ABS原料铸塑而成。
所述的控制电路包括信号处理电路、通信电路、发光控制电路、光电信号转换电路、信号放大及滤波电路、火灾报警控制器及电源电路，信号处理电路通过通信电路与火灾报警控制器相连接，信号处理电路与发光控制电路相连接，光电信号转换电路的输出端与信号放大及滤波电路的输入端相连接，信号放大及滤波电路的输出端与信号处理电路相连接；电源电路分别与通信电路、发光控制电路、光电信号转换电路、信号处理电路及信号放大及滤波电路相连接。
所述的发光控制电路包括第一红外发光管、第二红外发光管、第二十二电阻、第二十四电阻，第一红外发光管和第二红外发光管的正极分别与电源的正极相连接，第二红外发光管的负极经第二十二电阻与第四三极管的集电极相连接，第四三极管的发射极与地相连接，第四三极管的基极经第二十三电阻与单片机的控制端口相连接；第一红外发光管的负极经第二十四电阻与第五三极管的集电极相连接，第五三极管的发射极与地相连接，第五三极管的基极经第八电阻与单片机的控制端口相连接。
所述的光电信号转换电路包括红外接收管、第九电阻、第十电阻、第六电容及第七电容，电源的正极经第九电阻分别与红外接收管的负极、第七电容的负极相连接；红外接收管的正极经第十电阻与地相连接，第七电容的正极与地相连接，在第十电阻的两端并联有第六电容，红外接收管的正极与信号放大及滤波电路的输入端相连接。
所述的信号放大及滤波电路包括第一级放大器、第二级放大器，第二级放大器的正向输入端一路经第五电容与第一级放大器的输出端相连接，另一路经第十三电阻与地相连接，第一级放大器的正向输入端为信号放大及滤波电路的输入端，第一级放大器的反向输入端经第十一电阻与地相连接，在第一级放大器的反向输入端与输出端之间并联有第十二电阻和第十二电容；第二级放大器的输出端与单片机的输入端相连接；第二级放大器的反向输入端经第十四电阻与地相连接，在第二级放大器的反向输入端与输出端之间并联有第十五电阻和第十三电容。
所述的通信电路包括通信接收电路和通信回答电路，所述的通信接收电路包括第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第三电容、第四电容和第三三极管，电源的正极经第二十一电阻与第三三极管的集电极相连接，第三三极管的发射极与地相连接；第三三极管的集电极与单片机的输入/输出端口相连接，在电源的正极与第三三极管的基极之间连接有第二十电阻，在第三三极管的集电极与发射极之间连接有第四电容，在第三三极管的基极与发射极之间连接有第十九电阻；第三三极管的基极依次经第十八电阻、第三电容与天线相连接；所述的通信回答电路包括第十六电阻、第二三极管和第十七电阻，第二三极管的基极经第十六电阻与单片机的输入/输出端口相连接，第二三极管的发射极与地相连接，第二三极管的集电极经第十七电阻与天线相连接。
所述的信号处理电路由单片机及其外围电路组成。
所述的前/后向散射复合式点型光电感烟火灾探测器的探测方法，包括如下步骤：
步骤一：进行初始化；
步骤二：判断延时1秒的时间是否到了，若是，则执行步骤三，若否，则返回执行步骤二；
步骤三：令第二红外发光管B点亮100μS，并同时采样前向散射感烟当前值Qn；
步骤四：延时300μS；
步骤五：令第一红外发光管A点亮100μS，并同时采样后向散射感烟当前值Hn；
步骤六：判断间隔4小时初值补偿时间是否到了，若是，则执行步骤七，若否，则转去执行步骤十一；
步骤七：判断前向散射感烟A/D当前值与前向散射感烟A/D初值的差值的绝对值是否小于或等于前向散射感烟初值补偿判断值，若是，则执行步骤八，若否，则转去执行步骤九；
步骤八：将前向散射感烟A/D当前值赋值给前向散射感烟A/D初值；
步骤九：判断后向散射感烟A/D当前值与后向散射感烟A/D初值的差值的绝对值是否小于或等于后向散射感烟初值补偿判断值，若是，则执行步骤十，若否，则转去执行步骤十一；
步骤十：将后向散射感烟A/D当前值赋值给后向散射感烟A/D初值；
步骤十一：判断前向散射感烟A/D当前值是否大于或等于195，若是，则转去执行步骤十八，若否，则执行步骤十二；
步骤十二：判断后向散射感烟A/D当前值是否大于或等于160，若是，则转去执行步骤十八，若否，则执行步骤十三；
步骤十三：判断前向散射感烟A/D当前值与前向散射感烟A/D初值的差值是否大于或等于50，若是，则转去执行步骤十八，若否，则执行步骤十四；
步骤十四：判断后向散射感烟A/D当前值与后向散射感烟A/D初值的差值是否大于或等于35，若是，则转去执行步骤十八，若否，则执行步骤十五；
步骤十五：判断前向散射感烟A/D当前值与前向散射感烟A/D初值的差值是否大于或等于28，且后向散射感烟A/D当前值与后向散射感烟A/D初值的差值是否大于或等于12；若是，则转去执行步骤十八，若否，则执行步骤十六；
步骤十六：判断前向散射感烟A/D当前值与前向散射感烟A/D初值的差值是否大于或等于15，且后向散射感烟A/D当前值与后向散射感烟A/D初值的差值是否大于或等于25；若是，则转去执行步骤十八，若否，则执行步骤十七；
步骤十七：令连续符合计数K的计数清零，转去执行步骤二十；
步骤十八：判断连续符合计数K＝K+1是否大于或等于6，若是，则执行步骤十九，若否，则转去执行步骤二十；
步骤十九：置火灾报警状态，并转去执行步骤二；
步骤二十：置正常监视状态，并转去执行步骤二。
本发明的探测器的工作原理如下：
前/后向散射复合式点型光电感烟火灾探测器内设有2个红外发光管A、B，红外发光管A、B分别与1个红外接收管C构成前向散光式和后向散光式两个感烟探测光路。2个红外发光管A、B采取分时发光控制，由红外接收管C同步接收光强度信号的工作方式。当探测器中无烟雾时，红外接收管C仅能接收到红外发光管A、B的微弱光线，当烟雾进入探测器时，由于光线遇到烟粒子发生散射效应，使红外接收管C收到的光强度信号增加；进入探测器中的烟粒子越多(烟浓度越大)，红外接收管C收到的光强度信号越大，经光/电转换后达到火灾感烟探测的目的。
本发明的有益效果：
1.广谱感烟：
本发明的探测器将前向散射与后向散射两种最佳感烟探测光路进行优化组合，使本发明的探测器对不同颜色、不同粒径的烟雾颗粒有良好的均衡灵敏响应性能，特别是对物质阴燃产生的常温黑色烟雾具有更灵敏的探测特性，在工程应用中能够有效提高早期火灾探测报警能力，根绝火灾产生黑烟场所出现漏报或延误报警的危险情况。
2.低误报率：
本发明的探测器由2个红外发光管和1个红外接收管构成了前向和后向两种探测光路，并通过大量实验掌握了典型烟雾颗粒及非烟雾颗粒在该探测器中对红外光的散射特性和量化规律，可有效甄别烟雾、水蒸汽、油烟及灰尘等，从而大大降低了探测器受环境因素影响的误报率。
3.良好的性价比：
由于采取了以下措施，使本发明的探测器成本略低于目前国产的单一前向散射或后向散射式点型光电感烟火灾探测器。(1)本发明的探测器的迷宫盖和迷宫底座采用电导率为108S/cm的导电ABS原料铸塑而成，具有本质屏蔽电磁波和抗静电干扰的作用，可省却传统的铜质或不锈钢屏蔽罩；(2)省却了后向散射式光电感烟传感器中常用的1对聚焦镜片；(3)采用电子编(地址)码和纯软件可编程总线通信技术，节省了8位拨码开关和专用通信芯片；(4)本发明的探测器的控制电路与普通光电感烟探测电路相比仅增加了1个红外发光管。
本发明的探测器取消了常规后向散射式感烟传感器需在发光管及接收管前加装1对聚光透镜的作法，既简化了结构降低了成本，而且提高了探测器受水蒸汽影响时的抗误报能力。
4.与系统兼容灵活：
本发明的探测器采用纯软件可编程总线通信技术，支持任何总线通信协议，通过编程、无需改动探测器的硬件电路和结构即可与任何厂家的火灾报警控制器广域兼容。
本发明的探测器综合了火灾自动探测报警多传感、多判据智能算法处理技术，它在本质上对较小粒径的黑色烟粒子及较大粒径的白色烟粒子具有良好的均衡灵敏响应性能，特别是对火灾初期物质阴燃产生的常温黑色烟雾有更灵敏的探测特性，是一种新型的具有广谱宽带烟雾探测性能的点型光电感烟火灾探测器；在降低误报、杜绝漏报火灾、提高火灾早期探测报警性能等方面优于其它类型(单一的前向散射式或后向散射式)的点型光电感烟火灾探测器。
本发明的探测器总体技术水平和综合性能达到了二十一世纪初国际先进水平，国外同类产品的销售价格较高(在50美元以上)，而本发明的探测器成本却较低廉，仅在30元人民币以内。本发明的探测器的开发和应用，为我国复杂建筑场所提供了急需的火灾探测报警新技术、新产品，对减少火灾的损失，保卫人民生命财产安全和经济建设将起到重大作用。它的投产和推广应用不仅可以满足我国对消防安全的新需求，还可替代进口产品，为国家节省大量外汇，将产生显著的社会经济效益。
附图说明：
图1为本发明的探测器的结构示意图；
图2为本发明的探测器的控制电路的电路原理框图；
图3为本发明的探测器的控制电路中发光控制电路的电路原理图；
图4为本发明的探测器的控制电路中光电信号转换电路的电路原理图；
图5为本发明的探测器的控制电路中信号放大及滤波电路的电路原理图；
图6为本发明的探测器的控制电路中通信电路的电路原理图；
图7为本发明的探测器的探测方法的程序流程图；
图1中，1-第二红外发光管，2-迷宫盖，3-感烟迷宫的中心，4-感烟迷宫，5-第一红外发光管，6-迷宫底座，7-红外接收管。
具体实施方式：
如图1所示，一种前/后向散射复合式点型光电感烟火灾探测器，包括由迷宫盖2和迷宫底座6组合而成的感烟迷宫4，在所述的感烟迷宫4内部设置有第一红外发光管5、第二红外发光管1和红外接收管7；所述的第一红外发光管5与感烟迷宫的中心3、红外接收管7之间的夹角∠AOC为48°，第二红外发光管1与感烟迷宫的中心3、红外接收管7之间的夹角∠BOC为132°，所述的第一红外发光管5、第二红外发光管1和红外接收管7分别与控制电路相连接。
所述的迷宫盖2和迷宫底座6采用电导率为108S/cm的导电ABS原料铸塑而成，具有本质屏蔽电磁波和抗静电干扰的作用，可省却传统的铜质或不锈钢屏蔽罩。所述的感烟迷宫4可有效防止外界环境光线及昆虫等干扰源进入本发明的探测器内。
如图2所示，所述的控制电路包括信号处理电路、通信电路、发光控制电路、光电信号转换电路、信号放大及滤波电路、火灾报警控制器及电源电路，信号处理电路通过通信电路与火灾报警控制器相连接，信号处理电路与发光控制电路相连接，光电信号转换电路的输出端与信号放大及滤波电路的输入端相连接，信号放大及滤波电路的输出端与信号处理电路相连接；电源电路分别与通信电路、发光控制电路、光电信号转换电路、信号处理电路及信号放大及滤波电路相连接。
如图3所示，所述的发光控制电路包括第一红外发光管A、第二红外发光管B、第二十二电阻R22、第二十四电阻R24，第一红外发光管A和第二红外发光管B的正极分别与电源的正极相连接，第二红外发光管B的负极经第二十二电阻R22与第四三极管T4的集电极相连接，第四三极管T4的发射极与地相连接，第四三极管T4的基极经第二十三电阻R23与单片机U1的控制端口RC4相连接；第一红外发光管A的负极经第二十四电阻R24与第五三极管T5的集电极相连接，第五三极管T5的发射极与地相连接，第五三极管T5的基极经第八电阻R8与单片机U1的控制端口RC3相连接。在发光控制电路中，由限流电阻R24、R22分别控制红外发光管A、B的发光强度，由单片机U1的输出端RC3、RC4分时控制红外发光管A、B的发光状态，将脉冲发光方式调制为100μS/S，即：每秒发光100微秒，从而可确保红外发光管工作寿命高达100年以上。
如图4所示，所述的光电信号转换电路包括红外接收管C、第九电阻R9、第十电阻R10、第六电容C6及第七电容C7，电源的正极经第九电阻R9分别与红外接收管C的负极、第七电容C7的负极相连接；红外接收管C的正极经第十电阻R10与地相连接，第七电容C7的正极与地相连接，在第十电阻R10的两端并联有第六电容C6，红外接收管C的正极与信号放大及滤波电路的输入端SI相连接。光电信号转换电路能够将接收到的红外光强度信号转换为电压输出信号SI，单片机U1对红外发光管A、B采取分时发光控制，并同步采集SI放大信号ADI，从而将前向散射感烟信号和后向散射感烟信号区分开来，C7和C6起稳压和滤波作用。
如图5所示，所述的信号放大及滤波电路包括第一级放大器F1、第二级放大器F2，第二级放大器F2的正向输入端一路经第五电容C5与第一级放大器F1的输出端相连接，另一路经第十三电阻R13与地相连接，第一级放大器F1的正向输入端为信号放大及滤波电路的输入端SI，第一级放大器F1的反向输入端经第十一电阻R11与地相连接，在第一级放大器F1的反向输入端与输出端之间并联有第十二电阻R12和第十二电容C12；第二级放大器F2的输出端与单片机U1的输入端ADI相连接；第二级放大器F2的反向输入端经第十四电阻R14与地相连接，在第二级放大器F2的反向输入端与输出端之间并联有第十五电阻R15和第十三电容C13。光电信号转换电路的输出信号SI经两级放大后的ADI电压信号由单片机U1的输入端RA0接收，单片机U1内含8位二进制A/D转换器，能够将ADI电压信号线性转换为分辨率为0～255的数字信号，第一级放大倍数由R12/R11的比值决定，C5和R13能够过滤掉第一级放大信号中的本底直流电压成份，允许通过感烟探测脉冲信号；滤波后的第一级放大信号再进行第二级放大，第二级放大倍数由R15/R14的比值决定，使输出的ADI电压信号为0.30V～4.70V，C12、C13起抑制SI瞬态干扰信号的作用。
如图6所示，所述的通信电路包括通信接收电路和通信回答电路，所述的通信接收电路包括第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第三电容C3、第四电容C4和第三三极管T3，电源的正极经第二十一电阻R21与第三三极管T3的集电极相连接，第三三极管T3的发射极与地相连接；第三三极管T3的集电极与单片机U1的输入/输出端口RC0相连接，在电源的正极与第三三极管T3的基极之间连接有第二十电阻R20，在第三三极管T3的集电极与发射极之间连接有第四电容C4，在第三三极管T3的基极与发射极之间连接有第十九电阻R19；第三三极管T3的基极依次经第十八电阻R18、第三电容C3与天线L+相连接；所述的通信回答电路包括第十六电阻R16、第二三极管T2和第十七电阻R17，第二三极管T2的基极经第十六电阻R16与单片机U1的输入/输出端口RC5相连接，第二三极管T2的发射极与地相连接，第二三极管T2的集电极经第十七电阻R17与天线L+相连接。所述的通信接收电路能够将上位机，如火灾报警控制器等总线传输来的由高电平24V和低电平16V组成的载波通信信号，相应转换为高电平5V和低电平0V的信号，并由单片机U1的输入端RC0接收并译码；单片机U1按照上位机的通信命令，再通过通信回答电路向上位机回答探测器当前的火灾报警、故障、正常监视等状态信息，也能够按照上位机的命令传输探测器的感烟模拟量、类型码、设定地址码等信息。
所述的信号处理电路由单片机及其外围电路组成。所述的单片机主要包括8位二进制A/D转换器、定时器、计数器、12个具备独立方向控制的I/O引脚、随机存贮器RAM、可读/写非易失性存贮器EEPROM、程序存贮器EPROM等。
通过对典型烟雾颗粒以及非烟雾颗粒对红外光多角度散射特性及其量化规律的实验研究，表明：光散射特性对于粒径较大的白色或灰色烟雾呈现较强的前向散射效应，如图1所示，适宜的前向散射角∠BOC为123°～139°对浅色烟雾响应灵敏度较高，其中以132±3°为最佳，所以本发明的探测器的前向散射角∠BOC设定为132°；而光散射特性对于粒径较小的黑色烟雾则呈现后向散射效应要远远大于前向散射效应，适宜的后向散射角∠AOC为43°～62°对黑色烟雾探测灵敏度较高，其中以51±4°为最佳，所以本发明的探测器的后向散射角∠AOC设定为48°。
本发明的探测器通过编程开发了电子编码技术、可编程总线通信技术和算法处理技术，使本发明的探测器以良好的性价比、兼容性和可靠性实现了智能判断火灾、实时信息传输等功能。
可编程总线通信技术：本发明的探测器用软件编程的方式支持任何总线通信协议，通过编程、无需改动探测器硬件电路便可与任何厂家的火灾报警控制器兼容工作。本发明的探测器可编程总线通信技术，解决了以往总线制探测器只能与固定厂家、固定品牌、固定通信协议的火灾报警控制器配套工作，而不能广域兼容的问题。
算法处理技术：本发明的探测器的算法处理方法是基于典型烟雾颗粒以及非烟雾颗粒对红外光多角度散射特性及其量化规律的实验研究成果，采取了初值补偿算法以及前/后向散射感烟多传感/多判据的火灾判断方法，使感烟探测报警灵敏度满足国家标准GB4715-2005中规定的灵敏级别，而对水蒸汽、油烟及灰尘等非火灾烟雾颗粒具有较强的甄别能力。
总线制探测器电子编码技术：通过人为操作电子编码器(为本发明的探测器配套开发的电子编码专用装置)可对探测器设置1～255之一的地址码，当探测器中的单片机收到电子编码器传输的地址设定命令时，即将该设定地址码保存在单片机非易失性存贮器EEPROM中，探测器与火灾报警控制器联网运行中，每个探测器实时接收由控制器二总线传输的地址信息并与本探测器的设定地址相比较，如果地址判断一致则向控制器回答本探测器的当前状态信息，如果地址判断不一致则不作回答。这种电子编码总线通信技术可省却以往总线制探测器需用8位拨码开关的硬件开销。
如图7所示，所述的前/后向散射复合式点型光电感烟火灾探测器的探测方法，包括如下步骤：
步骤一：进行初始化；
步骤二：判断延时1秒的时间是否到了，若是，则执行步骤三，若否，则返回执行步骤二；
步骤三：令第二红外发光管B点亮100μS，并同时采样前向散射感烟当前值Qn；
步骤四：延时300μS；
步骤五：令第一红外发光管A点亮100μS，并同时采样后向散射感烟当前值Hn；
步骤六：判断间隔4小时初值补偿时间是否到了，若是，则执行步骤七，若否，则转去执行步骤十一；
步骤七：判断前向散射感烟A/D当前值与前向散射感烟A/D初值的差值的绝对值是否小于或等于前向散射感烟初值补偿判断值，若是，则执行步骤八，若否，则转去执行步骤九；
步骤八：将前向散射感烟A/D当前值赋值给前向散射感烟A/D初值；
步骤九：判断后向散射感烟A/D当前值与后向散射感烟A/D初值的差值的绝对值是否小于或等于后向散射感烟初值补偿判断值，若是，则执行步骤十，若否，则转去执行步骤十一；
步骤十：将后向散射感烟A/D当前值赋值给后向散射感烟A/D初值；
步骤十一：判断前向散射感烟A/D当前值是否大于或等于195，若是，则转去执行步骤十八，若否，则执行步骤十二；
步骤十二：判断后向散射感烟A/D当前值是否大于或等于160，若是，则转去执行步骤十八，若否，则执行步骤十三；
步骤十三：判断前向散射感烟A/D当前值与前向散射感烟A/D初值的差值是否大于或等于50，若是，则转去执行步骤十八，若否，则执行步骤十四；
步骤十四：判断后向散射感烟A/D当前值与后向散射感烟A/D初值的差值是否大于或等于35，若是，则转去执行步骤十八，若否，则执行步骤十五；
步骤十五：判断前向散射感烟A/D当前值与前向散射感烟A/D初值的差值是否大于或等于28，且后向散射感烟A/D当前值与后向散射感烟A/D初值的差值是否大于或等于12；若是，则转去执行步骤十八，若否，则执行步骤十六；
步骤十六：判断前向散射感烟A/D当前值与前向散射感烟A/D初值的差值是否大于或等于15，且后向散射感烟A/D当前值与后向散射感烟A/D初值的差值是否大于或等于25；若是，则转去执行步骤十八，若否，则执行步骤十七；
步骤十七：令连续符合计数K的计数清零，转去执行步骤二十；
步骤十八：判断连续符合计数K＝K+1是否大于或等于6，若是，则执行步骤十九，若否，则转去执行步骤二十；
步骤十九：置火灾报警状态，并转去执行步骤二；
步骤二十：置正常监视状态，并转去执行步骤二。
本发明的探测器上电后，单片机先进行初始化；然后，单片机对2个红外发光管A、B采取100μS/S(每秒发光100微秒)分时发光控制，并同步采集前向散射感烟A/D当前值Qn和后向散射感烟A/D当前值Hn。单片机每间隔4小时对前向散射感烟A/D初值Qo和后向散射感烟A/D初值Ho进行以下补偿算法处理：
若前向散射感烟值|Qn-Qo|≤Qr，则Qn→Qo；
若前向散射感烟值|Qn-Qo|＞Qr，则Qo保持不变；
其中，Qn：前向散射感烟A/D当前值；Qo：前向散射感烟A/D初值；Qr：前向散射感烟初值补偿判断值；
若后向散射感烟值|Hn-Ho|≤Hr，则Hn→Ho；
若后向散射感烟值|Hn-Ho|＞Hr，则Ho保持不变；
其中，Hn：后向散射感烟A/D当前值；Ho：后向散射感烟A/D初值；Hr：后向散射感烟初值补偿判断值。
本发明的探测器采用的前/后向散射感烟多传感/多判据的火灾判断方法：
1、若Qn≥195， 则预判有火警；
2、若Hn≥160， 则预判有火警；
3、若(Qn-Qo)≥50， 则预判有火警；
4、若(Hn-Ho)≥35， 则预判有火警；
5、若(Qn-Qo)≥28且(Hn-Ho)≥12， 则预判有火警；
6、若(Qn-Qo)≥15且(Hn-Ho)≥25， 则预判有火警；
7、符合上述1～6条件之一，且连续符合计数≥6，则确定为火警；
如果上述1～6条件无一符合或者连续符合计数小于6次，则置正常监视状态；如果上述1～6条件至少其一符合，并且连续符合计数累加值K达到6次以上，则置火灾报警状态，并保持该状态直至复位。
本发明的探测器可达到以下主要技术参数和性能指标：
1、本发明的探测器可与任何厂家生产的二总线制火灾报警控制器兼容工作；
2、本发明的探测器工作监视电流：
1)总线供电为DC24V，探测器内部电路工作电压为DC5V，探测器监视电流小于1.14mA；
2)总线供电为DC24V，探测器内部电路工作电压为DC3V，探测器监视电流小于0.48mA；
3、探测器响应阈值(标准烟箱试验)：M＝0.27～0.33db/m；
4、火灾探测响应灵敏度(按照国家标准GB4715-2005规定的四种标准试验火对4只探测器进行燃烧试验的报警响应阈值)：
1)SH1-木材热解阴燃火(白色烟雾)：M＝0.44～0.98db/m，Y＝0.12～0.54；
2)SH2-棉绳阴燃火(灰色烟雾)：M＝0.76～1.27db/m，Y＝1.20～2.15；
3)SH1-聚氨脂塑料火(黑色烟雾)：M＝0.38～0.56db/m，Y＝0.82～1.55；
4)SH1-正庚烷火(黑色烟雾)：M＝0.50～0.60db/m，Y＝2.20～2.70；
5、本发明的探测器对水蒸汽、油烟及灰尘等非火灾烟雾颗粒又有较强的甄別能力，误报率比单一的前向散射光电感烟火灾探测器降低四分之三以上、比单一的后向散射光电感烟火灾探测器降低四分之二以上。
Claims (10)
1.一种前/后向散射复合式点型光电感烟火灾探测器，包括由迷宫盖和迷宫底座组合而成的感烟迷宫，其特征在于在所述的感烟迷宫内部设置有第一红外发光管、第二红外发光管和红外接收管；所述的第一红外发光管与感烟迷宫的中心、红外接收管之间的夹角∠AOC为43°～62°，第二红外发光管与感烟迷宫的中心、红外接收管之间的夹角∠BOC为123°～139°，所述的第一红外发光管、第二红外发光管和红外接收管分别与控制电路相连接。
2.根据权利要求1所述的一种前/后向散射复合式点型光电感烟火灾探测器，其特征在于所述的第二红外发光管与感烟迷宫的中心、红外接收管之间的夹角∠BOC为129°～135°。
3.根据权利要求2所述的一种前/后向散射复合式点型光电感烟火灾探测器，其特征在于所述的第二红外发光管与感烟迷宫的中心、红外接收管之间的夹角∠BOC为132°。
4.根据权利要求1所述的一种前/后向散射复合式点型光电感烟火灾探测器，其特征在于所述的第一红外发光管与感烟迷宫的中心、红外接收管之间的夹角∠AOC为47°～55°。
5.根据权利要求4所述的一种前/后向散射复合式点型光电感烟火灾探测器，其特征在于所述的第一红外发光管与感烟迷宫的中心、红外接收管之间的夹角∠AOC为48°。
6.根据权利要求1所述的一种前/后向散射复合式点型光电感烟火灾探测器，其特征在于所述的迷宫盖和迷宫底座采用电导率为108S/cm的导电ABS原料铸塑而成。
7.根据权利要求1所述的一种前/后向散射复合式点型光电感烟火灾探测器，其特征在于所述的控制电路包括信号处理电路、通信电路、发光控制电路、光电信号转换电路、信号放大及滤波电路、火灾报警控制器及电源电路，信号处理电路通过通信电路与火灾报警控制器相连接，信号处理电路与发光控制电路相连接，光电信号转换电路的输出端与信号放大及滤波电路的输入端相连接，信号放大及滤波电路的输出端与信号处理电路相连接；电源电路分别与通信电路、发光控制电路、光电信号转换电路、信号处理电路及信号放大及滤波电路相连接。
8.根据权利要求7所述的一种前/后向散射复合式点型光电感烟火灾探测器，其特征在于所述的发光控制电路包括第一红外发光管、第二红外发光管、第二十二电阻、第二十四电阻，第一红外发光管和第二红外发光管的正极分别与电源的正极相连接，第二红外发光管的负极经第二十二电阻与第四三极管的集电极相连接，第四三极管的发射极与地相连接，第四三极管的基极经第二十三电阻与单片机的控制端口相连接；第一红外发光管的负极经第二十四电阻与第五三极管的集电极相连接，第五三极管的发射极与地相连接，第五三极管的基极经第八电阻与单片机的控制端口相连接。
9.根据权利要求7所述的一种前/后向散射复合式点型光电感烟火灾探测器，其特征在于所述的光电信号转换电路包括红外接收管、第九电阻、第十电阻、第六电容及第七电容，电源的正极经第九电阻分别与红外接收管的负极、第七电容的负极相连接；红外接收管的正极经第十电阻与地相连接，第七电容的正极与地相连接，在第十电阻的两端并联有第六电容，红外接收管的正极与信号放大及滤波电路的输入端相连接。
10.权利要求1所述的前/后向散射复合式点型光电感烟火灾探测器的探测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：进行初始化；
步骤二：判断延时1秒的时间是否到了，若是，则执行步骤三，若否，则返回执行步骤二；
步骤三：令第二红外发光管B点亮100μS，并同时采样前向散射感烟当前值Qn；
步骤四：延时300μS；
步骤五：令第一红外发光管A点亮100μS，并同时采样后向散射感烟当前值Hn；
步骤六：判断间隔4小时初值补偿时间是否到了，若是，则执行步骤七，若否，则转去执行步骤十一；
步骤七：判断前向散射感烟A/D当前值与前向散射感烟A/D初值的差值的绝对值是否小于或等于前向散射感烟初值补偿判断值，若是，则执行步骤八，若否，则转去执行步骤九；
步骤八：将前向散射感烟A/D当前值赋值给前向散射感烟A/D初值；
步骤九：判断后向散射感烟A/D当前值与后向散射感烟A/D初值的差值的绝对值是否小于或等于后向散射感烟初值补偿判断值，若是，则执行步骤十，若否，则转去执行步骤十一；
步骤十：将后向散射感烟A/D当前值赋值给后向散射感烟A/D初值；
步骤十一：判断前向散射感烟A/D当前值是否大于或等于195，若是，则转去执行步骤十八，若否，则执行步骤十二；
步骤十二：判断后向散射感烟A/D当前值是否大于或等于160，若是，则转去执行步骤十八，若否，则执行步骤十三；
步骤十三：判断前向散射感烟A/D当前值与前向散射感烟A/D初值的差值是否大于或等于50，若是，则转去执行步骤十八，若否，则执行步骤十四；
步骤十四：判断后向散射感烟A/D当前值与后向散射感烟A/D初值的差值是否大于或等于35，若是，则转去执行步骤十八，若否，则执行步骤十五；
步骤十五：判断前向散射感烟A/D当前值与前向散射感烟A/D初值的差值是否大于或等于28，且后向散射感烟A/D当前值与后向散射感烟A/D初值的差值是否大于或等于12；若是，则转去执行步骤十八，若否，则执行步骤十六；
步骤十六：判断前向散射感烟A/D当前值与前向散射感烟A/D初值的差值是否大于或等于15，且后向散射感烟A/D当前值与后向散射感烟A/D初值的差值是否大于或等于25；若是，则转去执行步骤十八，若否，则执行步骤十七；
步骤十七：令连续符合计数K的计数清零，转去执行步骤二十；
步骤十八：判断连续符合计数K＝K+1是否大于或等于6，若是，则执行步骤十九，若否，则转去执行步骤二十；
步骤十九：置火灾报警状态，并转去执行步骤二；
步骤二十：置正常监视状态，并转去执行步骤二。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20100915 |