CN102498384B - 烟雾感测器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可准确地判断烟雾类型的烟雾感测系统、烟雾感测器以及接收器。所述烟雾感测器包括：一将侦测光投射向一监测区的投光单元(13)；接收被所述监测区内存在的粒子所散射的所述侦测光的一第一受光单元(14a)、一第二受光单元(14b)以及一第三受光单元(14c)；所述第一受光单元(14a)、所述第二受光单元(14b)以及所述第三受光单元(14c)被排列为所述第一受光单元(14a)的受光轴与所述投光单元(13)的投光轴之间的角度、所述第二受光单元(14b)的受光轴与所述投光单元(13)的投光轴之间的角度以及所述第三受光单元(14c)与所述投光单元(13)的投光轴之间的角度是彼此不同的；一烟雾类型判断单元(47)，其根据所述第一受光单元(14a)、所述第二受光单元(14b)以及所述第三受光单元(14c)输出的所述输出值判断在所述监测区内产生的烟雾的类型；以及一火灾判断单元(48)，其根据所述第一受光单元(14a)、所述第二受光单元(14b)以及所述第三受光单元(14c)输出的所述输出值，判断一火灾是否发生在所述监测区。

Description

烟雾感测器
技术领域
本发明是关于利用感测烟雾侦测一火灾的发生的一种烟雾感测系统、烟雾感测器以及接收器。
背景技术
传统上，各种已知的烟雾感测器(smoke sensor)可用来判断烟雾的类型，不只是火灾的烟雾，同时也包括煮饭的油烟、浴室的蒸气或其类似者。举例来说，专利文件1公开了一种使用数个具有不同波长的发光装置的烟雾感测器。所述的烟雾感测器包括：对可能存有烟雾的环境发出具有相对短的波长的光的发光装置(例如蓝光发光二极体(LED))；向所述环境发出具有相对长的波长的光的发光装置(例如近红外光发光二极体(LED))；以及在不会直接接收到这些发光装置发出的光的位置所安装的一个受光装置。接着，烟雾感测器使得这些发光装置分别在不同的时间发光，取得受光装置接收到被烟雾散射的光的量，并且根据接收到的光量判断烟雾的类型。
专利文件1：JP-A-11-023458
发明内容
本发明所解决的问题
然而，在如上所述的传统烟雾感测器中，由于二个发光装置是在不同的时间发光，而发出的光是由受光装置在不同的时间接收，受光装置所接收到的光量并不对应同样的烟雾，因此很难准确地判断烟雾类型。
有鉴于此，本发明的一个目的是提供可准确地判断烟雾类型的烟雾感测系统、烟雾感测器以及接收器。
解决问题的手段
为了解决上述的问题并达成目的，根据权利要求1的烟雾感测系统与根据权利要求13的烟雾感测器包括：一将侦测光投射向一监测区的投光装置；数 个接收被所述监测区内存在的粒子所散射的所述侦测光的受光装置，所述数个受光装置被排列为所述数个受光装置的受光轴与所述投光装置的投光轴之间的角度是彼此不同的；一根据所述多个受光装置输出的输出值判断在所述监测区内产生的烟雾的类型的烟雾类型判断单元；以及一根据所述多个受光装置输出的所述输出值判断一火灾是否发生在所述监测区的火灾判断单元。
此外，如权利要求1所述的烟雾感测系统，依据权利要求2的烟雾感测系统，所述烟雾类型判断装置根据所述多个受光装置输出的输出值之间的一比例判断在所述监测区内产生的烟雾的类型。
此外，如权利要求1或2所述的烟雾感测系统，依据权利要求3的烟雾感测系统，所述烟雾类型判断装置根据所述多个受光装置中具有最大输出值的受光装置的输出值，判断是否要对所述监测区内所产生的烟雾的所述类型做判断。
另外，如权利要求1至3中的任一所述的烟雾感测系统，依据权利要求4的烟雾感测系统，根据所述多个受光装置中具有最大输出值的受光装置的输出值，所述火灾判断单元在所述监测区内判断是否有一火灾发生。
另外，如权利要求1或2所述的烟雾感测系统，依据权利要求5的烟雾感测系统，所述烟雾类型判断装置根据所述多个受光装置的受光轴与所述投光装置的投光轴之间具有最小角度的受光装置的输出值，判断是否要在所述监测区内所产生的烟雾的类型做判断。
此外，如权利要求1、2或5中的任一所述的烟雾感测系统，依据权利要求6的烟雾感测系统，其中所述火灾判断装置根据所述多个受光装置中其受光轴与所述投光装置的投光轴之间具有最小角度的受光装置的输出值，判断在所述监测区内是否有一火灾发生。
此外，如权利要求1至6中的任一所述的烟雾感测系统，依据权利要求7的烟雾感测系统，其中所述火灾判断装置根据所述烟雾类型判断装置所判断的所述烟雾的类型，改变在所述监测区内判断是否有火灾发生的准则。
此外，如权利要求1至6中的任一所述的烟雾感测系统，依据权利要求8的烟雾感测系统，其中所述火灾判断装置根据所述烟雾类型判断装置所判断的所述烟雾的所述类型，修正所述受光装置输出的输出值。
此外，如权利要求1至8中的任一所述的烟雾感测系统，依据权利要求9 的烟雾感测系统，其中一障碍判断装置根据所述多个受光装置输出的输出值，判断一障碍是否存在于所述监测区内。
此外，如权利要求9所述的烟雾感测系统，依据权利要求10的烟雾感测系统，其中障碍判断装置根据所述多个受光装置输出的输出值的总和，判断一障碍是否存在于所述监测区内。
此外，如权利要求9所述的烟雾感测系统，依据权利要求11的烟雾感测系统，其中所述障碍判断装置根据所述多个受光装置中具有最大输出值的受光装置的输出值，判断一障碍是否存在于所述监测区内。
此外，如权利要求9所述的烟雾感测系统，依据权利要求12的烟雾感测系统，其中所述障碍判断装置根据所述多个受光装置中其受光轴与所述投光装置的投光轴之间具有最小角度的受光装置的输出值，判断一障碍是否存在于所述监测区内。
此外，如权利要求14所述的接收器是接收由一烟雾感测器输出一输出值的一种接收器，所述烟雾感测器包含：一将侦测光投射向一监测区的投光装置；以及多个接收被所述监测区内存在的粒子所散射的所述侦测光的受光装置，所述接收器包含：一烟雾类型判断单元，其根据接收自所述烟雾感测器的输出值从而判断在所述监测区内产生的烟雾的类型；以及一火灾判断单元，其根据接收自所述烟雾感测器的输出值从而判断一火灾是否发生在所述监测区的。
本发明的优点
根据权利要求1的烟雾感测系统，权利要求13的烟雾感测器，或者根据权利要求14的接收器，所述烟雾类型判断单元根据多个相对于一投光装置而设置在不同位置的受光装置的输出值判断烟雾类型，输出值是因应在所述监测区内散射的侦测光而输出。所以，多个受光装置同时间接收到来自投光装置的侦测光，让所述烟雾类型判断单元可以根据多个受光装置因应在监测区内产生的相同烟雾所输出的输出值，判断烟雾类型，从而准确地判断烟雾类型。
另外，根据权利要求2的烟雾感测系统，所述烟雾类型判断单元根据所述多个受光装置的输出值之间的一比例判断烟雾类型，因此可以不用依赖多个受光装置的输出值的数值就可以判断烟雾类型，从而进一步准确地判断烟雾类型。
另外，根据权利要求3的烟雾感测系统，所述烟雾类型判断装置根据所述 多个受光装置中具有最大输出值的受光装置的输出值，判断是否要判断烟雾类型，因此可使用能够根据烟雾侦测情况准确地侦测烟雾的受光装置来判断是否要判断烟雾类型，从而准确与快速地判断烟雾类型。
另外，根据权利要求4的烟雾感测系统，所述烟雾类型判断装置根据具有最大输出值的受光装置判断是否有火灾发生，因此可使用能够根据烟雾侦测情况准确地侦测烟雾的受光装置，从而准确与快速地侦测火灾。
另外，根据权利要求5的烟雾感测系统，所述烟雾类型判断装置根据与所述投光装置的投光轴之间具有最小角度的受光装置的输出值，判断是否要判断烟雾类型，即使在侦测光不太可能被烟雾散射时也可精确地侦测烟雾，从而准确与快速地判断烟雾类型。
此外，根据权利要求6的烟雾感测系统，所述烟雾类型判断装置根据与所述投光装置的投光轴之间具有最小角度的受光装置的输出值，判断是否有火灾发生，即使在侦测光不太可能被烟雾散射时也可精确地侦测烟雾，从而准确与快速地侦测火灾。
此外，根据权利要求7的烟雾感测系统，所述火灾判断装置根据所述烟雾类型判断装置所判断的烟雾类型，改变判断在所述监测区内是否有火灾发生的准则(critereon)，因此可因应每一烟雾类型的特性来判断准则，从而进一步准确地侦测火灾。
此外，根据权利要求8的烟雾感测系统，所述火灾判断装置根据所述烟雾类型判断装置所判断的烟雾类型，修正所述受光装置输出的输出值，因此可根据每一烟雾类型的特性修正受光装置的输出值，从而进一步准确地侦测火灾。
此外，根据权利要求9的烟雾感测系统，所述障碍判断装置根据多个相对于一个投光装置而设置在不同位置的受光装置的输出值判断是否有障碍存在，输出值是因应在所述监测区内散射的侦测光而输出，所以多个受光装置在同一时间接收到来自投光装置的侦测光，让所述障碍判断单元可以根据多个受光装置因应同一障碍所输出的输出值，从而准确地侦测障碍。
此外，根据权利要求10的烟雾感测系统，所述障碍判断装置根据所述多个被放置于不同位置的受光装置所输出的输出值的总和，判断一障碍是否存在，因此可累加多个受光装置的输出值，从而准确地侦测障碍。
此外，根据权利要求11的烟雾感测系统，所述障碍判断装置根据所述具 有最大输出值的受光装置的输出值，判断一障碍是否存在，因此可使用能够依据障碍侦测的情况精确侦测障碍的受光装置，判断障碍是否存在，从而准确与快速地侦测障碍。
此外，根据权利要求12的烟雾感测系统，所述障碍判断装置根据受光装置的受光轴与投光装置的投光轴之间具有最小角度的受光装置的输出值，判断一障碍是否存在于所述监测区内，因此可使用即使在侦测光不太可能被障碍散射时也可精确地侦测能够侦测障碍的受光装置，从而准确与快速地侦测障碍。
附图说明
图1所示为根据本发明的实施例的一烟雾感测器的透视图；
图2为图1的平面图；
图3所示为沿着图2的A-A箭头方向的剖面图；
图4所示为投光单元与受光单元之间的关系；
图5所示为受光单元的输出值相对于散射角度的分析结果；
图6所示为透过验证实验取得的受光单元之间的输出值的比例；
图7所示为烟雾感测器的电路组态的概念的方块图；
图8所示为火灾侦测处理的流程图；
图9所示为障碍处理的流程图；以及
图10所示为另一火灾侦测处理的流程图。
其中，附图标记：
1smoke sensor烟雾感测器
10sensor body感测器主体
11holder托架
11a，11b，11c，11d  opening开口
11e transparent cover透明盖
12circuit board电路板
13light-projecting unit投光单元
14light-receiving unit受光单元
14a first light-receiving unit第一受光单元
14b second light-receiving unit第二受光单元
14c third light-receiving unit第三受光单元
15detection space侦测空间
20light-projecting unit driver circuit投光单元驱动器电路
21first light-receiving unit amplifier circuit第一受光单元放大器电路
22second light-receiving unit amplifier circuit第二受光单元放大器电路
23third light-receiving unit amplifier circuit第三受光单元放大器电路
30oscillation unit振荡单元
40control unit控制单元
41light projection timing switching unit投光时序切换单元
42light projection current varying unit投光变流单元
43correction unit修正单元
44calculation unit计算单元
45threshold setting unit阀值设定单元
46gain adjustment unit增益调整单元
47smoke type determination unit烟雾类型判断单元
48fire determination unit火灾判断单元
49obstacle determination unit障碍判断单元
50storage unit储存单元
具体实施方式
以下将配合附属的图表说明根据本发明的烟雾感测系统、烟雾感测器以及接收器的实施例。首先会叙述本实施例的组态，接着是本实施例的处理过程。最后是本实施例的变化。然而，本发明并不限于所述的实施例。要注意的是本实施例所叙述的是安装在大型建筑，像是工厂或大楼，或者是地下商场，或甚至一般住家的厨房或卧室等房间的烟雾感测器，并被组态从而感测在一监测区内产生的烟雾。
(烟雾感测器的组态)
首先叙述的是烟雾感测器的组态。图1所示为根据本发明的实施例的烟雾感测器的透视图。图2为图1的平面图。图3所示则是沿着图2的A-A箭头方向的剖面图。
如图1所示，烟雾感测器(smoke sensor)1被放置在监测烟雾产生的监测区内。烟雾感测器1将侦测光照向监测区，接收监测区内存在的粒子所散射的侦测光，并且根据接收到的侦测光监测一输出值。同样地，如图2与图3所示，烟雾感测器1包括感测器主体(sensor body)10，其为烟雾感测器1的基本结构，而感测器主体10的底部一般是形成为平滑的圆柱型。感测器主体10可由任何适合的材料，像是树脂所形成。感测器主体10包括一托架(holder)11、一电路板(circuit board)12、一投光单元(light-projecting unit)13，以及受光单元14(light-receiving unit)(特别是第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c，将在以下叙述)。
托架11托住投光单元13、受光单元14，以及电路板12。举例来说，托架11在其底部托住投光单元13与受光单元14，并且将电路板12支撑于其上。托架11是由绝缘材料像是树脂所形成，并且被放置在感测器主体10的底部。托架11可利用任何适当的方式连接至感测器主体10。举例来说，托架11可利用锁固构件如螺丝连接至感测器主体10。此外，托架11的底部为平坦形状并具有开口11a-11d，从而托住暴露在外的投光单元13与受光单元14。要注意的是，托架11的底部有一薄型透明盖11e是用来遮盖开口11a-11d，从而避免灰尘或其类似的东西经由开口11a-11d进入烟雾感测器1。
在电路板12上装设有各种电子装置。如图7所示，电路板12包括装设于其上的投光单元驱动器电路(light-projecting unit driver circuit)20、第一受光单元放大器电路(first light-receiving unit amplifier circuit)21、第二受光单元放大器电路22、第三受光单元放大器电路23、振荡单元(oscillation unit)30、控制单元40，以及储存单元50。
投光单元13将侦测光投射至监测区从而侦测烟雾。投光单元13可以设定为任何适合的方式，而任何适合的波长可作为投光单元13所投射的光。举例来说，可使用红外光发光二极体(LED)，它是具有长波长的发光二极体，能够发出870nm的长波长。
受光单元14是接收存在于监测区内的粒子所散射的侦测光的受光装置。 特别地，如图2所述，在本实施例中，受光单元14包括放置在托架11上的第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c。第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c可以设为任何适合的方式。举例来说，当投光单元13为长波长发光装置，像是红外光LED，可使用具有光二极体的长波长受光装置，其可接收从长波长发光装置发出而被监测区内的粒子散射的侦测光。
因此，根据图1至图3所示有关烟雾感测器1的组态，投光单元13透过开口11a和透明盖11e将侦测光投射至烟雾感测器1外，而受光单元14透过透明盖11e与开口11b至11d接收侦测光。因此，侦测空间15用以侦测在烟雾感测器1的外部的烟雾。如此一来可省除在烟雾感测器1内提供侦测空间15的需要，其可降低烟雾感测器1的总高度，让烟雾感测器1更薄。
图4所示为投光单元13与受光单元14之间的关系。如图4所示，第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c被设置为投光单元13的投光轴与第一受光单元14a的受光轴的夹角(以下称为第一散射角度θ1)，投光单元13的投光轴与第二受光单元14b的受光轴的夹角(以下称为第二散射角度θ2)，以及投光单元13的投光轴与第三受光单元14c的受光轴的夹角(以下称为第三散射角度θ3)是彼此不同的。
以下将叙述第一散射角度θ1、第二散射角度θ2以及第三散射角度θ3的设定。图5所示为受光单元14的输出值相对于散射角度的分析结果，其中纵轴是受光单元14的输出值，而横轴是散射角度。如图5所示，各种烟雾(木头燃烧(wood burning)、木头冒烟(wood smoking))与灰尘(在本范例中为飞灰)的输出值会随着散射角度增加而减少。此外，在30°到60°的散射角度范围中，各种烟雾输出值会变化很大，而在140°到160°的散射角度范围中，木头燃烧和木头冒烟的输出值之间的差异会比较稳定。另一方面，在0°到30°的散射角度范围中，受光单元14很容易直接接收到来自投光单元13的光，烟雾感测器1很难发挥其作用；在60°到140°的散射角度范围中，各种烟雾的输出值的变化不大；而在160°到180°的散射角度范围中，由于受光单元14太靠近投光单元13，因此烟雾感测器1也很难发挥烟雾感测器的作用。如上述，判断烟雾类型的散射角度最佳范围是从30°到60°以及从140°到160°。特别是在本实施例中使用多个受光单元14来侦测烟雾时，把多个受光单元14安排在30°到60° 的散射角度范围中，因为各种烟雾的输出值的变化大，所以有助于判断烟雾类型。
根据以上讨论，第一散射角度θ1与第二散射角度θ2较佳为设定在30°到60°的散射角度范围，而第三散射角度θ3较佳为设定在140°到160°的范围。所以，在本实施例中，第一散射角度θ1是设定为40°，第二散射角度θ2是设定为50°，而第三散射角度θ3是设定为150°。
接着，就可以根据本实施例中所设定的第一散射角度θ1为40°，第二散射角度θ2为50°，而第三散射角度θ3为150°，来验证是否实际可判断烟雾类型。图6所示为透过验证实验取得的受光单元14之间的输出值的比例。图6所示为针对每一种烟雾，散射角度50°与40°的输出值的比例(以下称为输出比例50°/40°)；散射角度150°与50°的输出值的比例(以下称为输出比例150°/50°)；以及散射角度150°与40°的输出值的比例(以下称为输出比例150°/40°)。如图6所示，对于木头燃烧来说，输出比例50°/40°为0.70，输出比例150°/50°为0.65，而输出比例150°/40°为0.45；对于木头冒烟来说，输出比例50°/40°为0.60，输出比例150°/50°为0.45，而输出比例150°/40°为0.30；而对于灰尘来说，输出比例50°/40°为0.80，输出比例150°/50°为0.80，而输出比例150°/40°为0.60。
如上所述，输出比例依烟雾类型而有不同。这是因为散射图样会依据粒子尺寸、粒子形状和烟雾的折射率而有不同。举例来说，对于木头燃烧，或许是因为粒子尺寸小，根据米氏(Mie)理论，除了前向散射外(forward scattering)，后向散射(backward scattering)也常常发生。对于木头冒烟来说，或许常会发生前向散射，而后向散射不常会发生。对于灰尘来说，因为有各种粒子尺寸，多重散射造成后向散射也可能会常常发生。此外，由于木头燃烧的输出比例与木头冒烟的输出比例之间有以下的差异：对于输出比例50°/40°，0.70-0.60＝0.10；对于输出比例150°/50°，0.65-0.45＝0.20；而对于输出比例150°/40°，0.45-0.30＝0.15，木头冒烟的输出比例可能会小于木头燃烧的输出比例。所以，由于多个散射角度的输出比例会根据烟雾类型而彼此不同，所以验证烟雾类型可通过本实施例中将第一散射角度θ1设为40°，第二散射角度θ2设为50°，而第三散射角度θ3设为150°的技术手段来做。
(烟雾感测器的电路组态)
以下将描述烟雾感测器1的电路组态。图7所示为烟雾感测器1的电路组态的概念的方块图。烟雾感测器1包括投光单元驱动器电路(light-projecting unit driver circuit)20、第一受光单元放大器电路21、第二受光单元放大器电路22、第三受光单元放大器电路23、振荡单元30、控制单元40以及储存单元50。
投光单元驱动器电路20是一种投光单元驱动装置，用以供应电力给投光单元13从而驱动投光单元投射光。
第一受光单元放大器电路21是一第一受光单元放大装置，用以将第一受光单元14a的输出值放大且输出至控制单元40，其中第一受光单元14a接收由投光单元13发出而在监测区内被散射的侦测光。
第二受光单元放大器电路22是一第二受光单元放大装置，用以将第二受光单元14b的输出值放大且输出至控制单元40，其中第二受光单元14b接收由投光单元13发出而在监测区内被散射的侦测光。
第三受光单元放大器电路23是一第三受光单元放大装置，用以将第三受光单元14c的输出值放大且输出至控制单元40，其中第三受光单元14c接收由投光单元13发出而在监测区内被散射的侦测光。
振荡单元30是一振荡装置，用以输出参考讯号而让投光单元13在预设的时间投射侦测光。
控制单元40是针对烟雾感测器1进行各项控制的控制装置。控制单元40可设定为任何适合的方式。举例来说，控制单元40可被设定为中央处理单元(CPU)，进行呼叫、分析以及执行储存在储存单元50内的程式。在本实施例中，控制单元40包括一投光时序切换单元(light projection timing switching unit)41、投光变流单元(light projection current varying unit)42、修正单元43、计算单元44、一阀值设定单元45、一增益调整单元46、一烟雾类型判断单元47、一火灾判断单元48以及一障碍判断单元49。投光时序切换单元41是根据振荡单元30输出的参考讯号逐步地切换投光单元13的投光时间的投光时序切换装置。投光变流单元42是调整投光单元13的光强度的投光变流装置。修正单元43是修正第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c的输出值的修正装置。计算单元44是利用第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c的输出值执行预设的计算的计算装置。 阀值设定单元45是设定让火灾判断单元48判断是否有火灾发生的阀值的阀值设定值装置。增益调整单元46是调整第一受光单元放大器电路21的增益的增益调整装置，第二受光单元放大器电路22和第三受光单元放大器电路23则可以提升第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c的输出灵敏度。烟雾类型判断单元47是根据第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c的输出值，判断在监测区内所产生的烟雾类型的烟雾类型判断装置。火灾判断单元48是根据第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c的输出值，判断火灾是否在监测区内产生的火灾判断装置。障碍判断单元49是根据第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c的输出值，判断在监测区内是否有障碍存在的障碍判断装置。
储存单元50是储存控制单元40在控制时所需的储存程式和各种数据(例如，判断火灾是否发生的阀值，或其类似者)的装置。储存单元50可以设定为任何适合的方式。举例来说，非挥发性储存媒体像是快闪记忆体或可抹除可程式化唯读记忆体(EPROM)，都可作为储存单元50。
(处理程序)
以下将叙述如上设定的烟雾感测器1所执行的处理程序。处理程序大致上可分为火灾侦测处理与障碍处理。以下的处理程序是基于烟雾感测器1一直开机并且随时可根据储存单元50所储存的程式执行处理。同样地，除非另行标明，否则这些处理程序都是由控制单元40执行。
(火灾侦测处理)
首先叙述火灾侦测处理。火灾侦测处理是侦测在监测区内发生的火灾的处理程序。火灾侦测处理大致可分为烟雾类型判断处理与火灾发生判断处理。烟雾类型判断处理是判断监测区内产生的烟雾类型的处理程序。火灾发生判断处理是判断在监测区内是否有发生火灾的处理程序。在火灾侦测处理中，先执行烟雾类型判断处理(主要是由烟雾类型判断单元47执行)，然后再执行火灾发生判断处理(火灾判断单元48执行)。图8所示为火灾侦测处理的流程图。在以下的叙述中，步骤会简写为″S″。
首先，为了判断是否有产生烟雾，其可为监测区有火灾的指标，烟雾类型判断单元47监测第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c中具有最小散射角度的第一受光单元14a的输出值(以下称为第一受光单元 14a的输出值A40)(步骤SA1)。此时，第一受光单元14a接收投光单元13与振荡单元30输出的参考讯号同步而投射向监测区的侦测光，其中投光单元驱动器电路20负责供应电力给投光单元13，而第一受光单元14a透过第一受光单元放大器电路21输出输出值A40。所以，第一受光单元14a的输出值A40是由第一受光单元14a透过第一受光单元放大器电路21而输出。同样地，第二受光单元14b的输出值(以下称为第二受光单元14b的输出值A50)是由第二受光单元14b透过第二受光单元放大器电路22而输出，而第三受光单元14c的输出值(以下称为第三受光单元14c的输出值A150)是由第三受光单元14c透过第三受光单元放大器电路23而输出。要注意的是，投光单元13投射侦测光的时间可视需要，利用投光时序切换单元41，根据振荡单元30的参考讯号输出来切换时序而改变。
在SA1步骤中，以具有最小散射角度的第一受光单元14a来监测烟雾的理由是，如图5所示，对于火灾所产生的烟雾，散射角度越小，从受光单元14所输出的输出值越大。这代表着散射角度越小，受光单元14的烟雾侦测准确度越高。因此，在本实施例中，由于第一到第三散射角度的输出值大小为第一散射角度θ1(＝40°)＞第二散射角度θ2(＝50°)＞第三散射角度θ3(＝150°)，SA1的处理程序是根据具有最小散射角度θ1的第一受光单元14a来执行。
然而，在SA1中所使用的受光单元14并不限于具有最小散射角度的第一受光单元14a。举例来说，烟雾类型判断单元47可视需要比较第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c的输出值，以判断具有最大输出值的受光单元14，然后取得所判断的受光单元14的输出值，然后再拿来与储存单元50所储存的预设值互相比较，从而判断是否有烟雾产生，其可做为在监测区内有火灾的指标。这么做可以让烟雾感测器1根据烟雾侦测的情况，使用具有高准确度的烟雾侦测的受光单元14来判断烟雾类型。要注意的是，在后续处理程序SA5、SA9、SB5，以及SB9中要使用的受光单元14可利用上述的方法来选择。在本实施例中，第一受光单元14a也同样地用在后续的SA5、SA9、SB5，以及SB9步骤。
如果第一受光单元的输出值A40超过一预设值(步骤SA1，是)，则可判断有烟雾产生，其可做为在监测区内有火灾的指标。接着烟雾类型判断单元47判断产生的烟雾类型。举例来说，烟雾类型判断单元47根据第一受光单元 14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c的输出值，判断在监测区内产生的烟雾类型，是否为燃烧的火焰(flaming fire)发生(举例来说，当木头燃烧)时所产生的烟雾类型。在本实施例中，会执行以下所述的二阶段判断步骤。第一个判断步骤是根据第三受光单元14c的输出值A150和第一受光单元14a的输出值A40的输出比例(在此称为输出比例A150/A40)来执行。下一个判断步骤是根据第二受光单元14b的输出值A50和第一受光单元14a的输出值A40的输出比例(在此称为输出比例A50/A40)，以及第三受光单元14c的输出值A150和第二受光单元14b的输出值A50的输出比例(在此称为输出比例A150/A40)之间的差异来执行。
特别是，在第一判断步骤中，计算单元44计算输出比例A150/A40，然后烟雾类型判断单元47判断计算单元44所计算的输出比例A150/A40是否符合0.40≤A150/A40≤0.55(步骤SA2)。SA2的判断阀值设定为0.40和0.55的理由是要排除任何除了木头燃烧外所产生的烟雾，因此根据图6所示的各种烟雾类型的输出比例150°/40°，让木头燃烧的输出比例(＝0.45)符合要求，而让木头冒烟的输出比例(＝0.30)与灰尘的输出比例(＝0.60)不符合要求。接着，如果输出比例A150/A40符合0.40≤A150/A40≤0.55(步骤SA2，是)，那么处理程序会进至下一个判断步骤。
接着，在下一个判断步骤，计算单元44计算输出比例A50/A40与A150/A50，然后，计算单元44计算输出比例A50/A40与A150/A50之间的差异的绝对值，接着烟雾类型判断单元47判断A50/A40与A150/A50之间的差异的绝对值是否符合|A50/A40-A150/A50|≤0.10(步骤SA3)。步骤SA3的阀值设定为0.10的理由是要排除任何除了木头燃烧外所产生的烟雾，因此根据图6所示的A50/A40与A150/A50之间的差异的绝对值，让木头燃烧的差异的绝对值(＝0.05)符合要求，而木头冒烟的差异的绝对值(＝0.15)不符合要求。
接着，如果输出比例A50/A40与A150/A50之间的差异的绝对值符合|A50/A40-A150/A50|≤0.10(步骤SA3，是)，则判断在监测区内产生的烟是因为燃烧的火焰所造成。此外，为了判断在监测区内是否有火灾实际发生，火灾判断单元48监测第一受光单元14a的输出值A40。在本实施例中，修正单元43将第一受光单元14a的输出值A40增为3倍(步骤SA4)，接着火灾判断单元48判断第一受光单元14a的输出值A40在被修正单元43放大后是否超过阀值设定单元45所设定的阀值(步骤SA5)。在SA4的处理程序中，第一受光单元14a的输出值A40会被修正的理由是，由于燃烧的火焰所产生的烟雾量会比冒烟的火(smoking fire)所产生的烟雾量要小，第一受光单元14a的输出值A40小，所以当步骤SA5中判断燃烧的火焰的阀值和后续叙述到的步骤SA9中判断冒烟的火的阀值相同时，第一受光单元14a的输出值A40在发生燃烧的火焰时可能不会超过阀值。
接着，如果第一受光单元14a的输出值A40在被修正单元43放大后还不到阀值设定单元45所设定的阀值(步骤SA5，否)，则判断在监测区内没有发生燃烧的火焰。接着，修正单元43恢复在步骤SA4中被放大的第一受光单元14a的输出值A40为原始值(SA6)，接着火灾判断单元48回到步骤SA1的开始。另一方面，如果第一受光单元14a的输出值A40在被修正单元43放大后超过阀值设定单元45所设定的阀值(步骤SA5，是)，则判断在监测区内有发生燃烧的火焰。接着，火灾判断单元48输出一警报讯号(alarm signal)给在监测区或其他区域内的一接收器或其类似者(图中未显示)(步骤SA10)。此为火灾侦测处理的结束。要注意的是，在SA10的处理程序中，在输出警报讯号至没有在图中显示的接收器或其类似者时，控制单元40可跟着警报讯号输出一识别烟雾类型的讯号。同样地，当烟雾感测器1在发生火灾时发出警报声响，控制单元40可根据烟雾类型改变警报声音。
另一方面，如果输出比例A150/A40不符合0.40≤A150/A40≤0.55(步骤SA2，否)，或者输出比例A50/A40与A150/A50的差异的绝对值不符合|A50/A40-A150/A50|≤0.10(步骤SA3，否)，则判断在监测区内产生燃烧的火焰以外的烟雾。接着，烟雾类型判断单元47执行判断在监测区内产生的烟雾类型是否为冒烟的火所产生(例如因为木头冒烟所产生)的处理。在本实施例中，会执行二阶段的判断步骤。在第一个判断步骤，根据输出比例A150/A40判断由冒烟的火所产生的烟雾类型。在下一个判断步骤，根据输出比例A150/A50判断烟雾是由冒烟的火所产生。
特别地，在第一个判断步骤，烟雾类型判断单元47判断输出比例A150/A40是否符合A150/A40＜0.40(步骤SA7)。步骤SA7的判断阀值设为0.40的理由是要排除任何除了木头冒烟外所产生的烟雾，因此根据图6所示的输出比例150°/40°，让木头冒烟的输出比例(＝0.30)符合要求，而木头燃烧的输出比例 (＝0.45)与灰尘的输出比例(＝0.60)不符合要求。接着，如果输出比例A150/A40符合A150/A40＜0.40(步骤SA7，是)，处理程序进至下一个判断步骤。
接着，在下一个判断步骤中，烟雾类型判断单元47判断输出比例A150/A50是否符合A150/A50＜0.80(步骤SA8)。步骤SA8的判断阀值设为0.80的理由是要排除任何除了木头冒烟外所产生的烟雾，因此根据图6所示的输出比例150°/50°，要让木头冒烟(＝0.45)的输出比例符合要求，而让灰尘的输出比例(＝0.80)不符合要求。
接着，如果输出比例A150/A40不符合A150/A40＜0.40(步骤SA7，否)或输出比例A150/A50不符合A150/A50＜0.80(步骤SA8，否)，则判断在监测区内产生的烟雾跟火灾无关(例如煮饭的油烟、浴室的蒸气，或其类似者)，接着烟雾类型判断单元47回到步骤SA1的开始。
另一方面，如果输出比例A150/A50符合A150/A50＜0.80(步骤SA8，是)，则判断在监测区内所产生的烟雾是因为冒烟的火(smoking fire)的关系。此外，为了判断在监测区内是否实际有火灾发生，火灾判断单元48监测第一受光单元14a的输出值A40。在本实施例中，火灾判断单元48判断第一受光单元14a的输出值A40是否超过阀值设定单元45所设定的阀值(步骤SA9)。接着，如果第一受光单元14a的输出值A40低于阀值设定单元45所设定的阀值(步骤SA9，否)，则判断在监测区内没有冒烟的火产生。接着，火灾判断单元48回到步骤SA1的开始。另一方面，如果第一受光单元14a的输出值A40超过阀值设定单元45所设定的阀值(步骤SA9，是)，则判断在监测区内有冒烟的火产生。接着，火灾判断单元48输出一警报讯号给在监测区或其他区域内的一接收器或其类似者(图中未显示)(步骤SA10)。此为火灾侦测处理的结束。在步骤SA9的处理中，不使用修正单元43来放大第一受光单元14a的输出值A40的理由是，与步骤SA5的处理不同，由于冒烟的火所产生的烟雾量要比燃烧的火焰所产生的烟雾量要大，因此第一受光单元14a的输出值A40大，所以，当步骤SA9中判断冒烟的火的阀值和步骤SA5中判断燃烧的火焰的阀值相同时，若有冒烟的火产生，第一受光单元14a的输出值A40会超过阀值，即使没有修正阀值也可判定。
(障碍处理)
接下来将叙述障碍处理程序。此一处理程序判断在监测区内是否有障碍存在。图9所示为障碍处理的流程图。
首先，为了判断在监测区内是否有障碍存在，障碍判断单元49监测第一受光单元14a的输出值A40、第二受光单元14b的输出值A50，以及第三受光单元14c的输出值A150。在本实施例中，由于第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c的输出值会被杂讯或其类似者增强，造成错误地侦测到障碍，因此判断障碍是否存在的处理程序会重复进行，以避免错误侦测。首先，为了初始化要用于后续处理的变数，处理程序的重复计数(repeat count)m会被初始化为0(步骤SB1)。接下来，计算单元44计算第一受光单元14a的输出值A40、第二受光单元14b的输出值A50以及第三受光单元14c的输出值A150的总和，然后障碍判断单元49判断计算单元44计算的总和是否符合A40+A50+A150＞600(步骤SB2)。步骤SB2的判断阀值设为600的理由是，在第一受光单元14a的输出值A40、第二受光单元14b的输出值A50以及第三受光单元14c的输出值A150的总和接近最大输出时，会判断有障碍存在，假设其中一个受光单元14的最大输出为255位元(bits)，三个受光单元14的最大输出总和为765位元，因此会使用接近总和(在此例子中为600)的值，来判断障碍是否存在。
接着，如果第一受光单元14a的输出值A40、第二受光单元14b的输出值A50，以及第三受光单元14c的输出值A150的总和符合A40+A50+A150＞600(步骤SB2，是)，则判断在监测区内有障碍存在。接着障碍判断单元49将重复计数m递增加1，从而更新重复计数m(步骤SB3)。在本实施例中，障碍判断单元49将重复计数m更新为0+1＝1(步骤SB3)。接着，障碍判断单元49监测在步骤SB3中更新后的重复计数m(步骤SB4)，并重复步骤SB2与步骤SB3，直到重复计数m超过10为止。
另一方面，如果第一受光单元14a的输出值A40、第二受光单元14b的输出值A50以及第三受光单元14c的输出值A150的总和不符合A40+A50+A150＞600(步骤SB2，否)，为了进一步判断在监测区内是否有障碍存在，障碍判断单元49根据第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c中，其受光轴与投光单元13的投光轴具有最小角度的第一受光单元14a的输出值，监测第一受光单元14a的输出值A40。在本实施例中，障碍判断单元49 在第一受光单元14a接收到侦测光之后的一预设的时间内(在此例中为5秒内)，判断第一受光单元14a的输出值A40是否符合A40＞133(步骤SB5)。步骤SB5使用在一预设时间内的第一受光单元14a的输出值A40的理由是，由于障碍比烟雾还更可能散射侦测光，因此可根据障碍的输出值的每单位时间的上升率(rate of rise per unit time)会高于烟雾的输出值的每单位时间的上升率的这个事实，将障碍的输出值和烟雾的输出值分开。此外，步骤SB5的判断阀值设为133的理由是，需要判断烟雾感测器1是否可以用最高烟雾灵敏度侦测烟雾，即使在第一受光单元14a的输出值A40被杂讯或其类似者增强时也不会饱和。特别是，当烟雾感测器1饱和时，输出值A40为255位元，一般烟雾感测器1的最大烟雾灵敏度为17％/m，在此例中，如果烟雾密度增加1％/m，输出值A40会增加7.2位元，所以步骤SB5的判断阀值是以烟雾感测器1在饱和时也就是255位元的数值，减去侦测到的烟雾密度为17％/m所增加的位元数，也就是255-122(≈17x7.2)bits＝133位元。
接着，如果在步骤SB3所更新的重复计数m超过10的时候(步骤SB4，是)，或如果第一受光单元14a的输出值A40在第一受光单元14a接收到侦测光之后的5秒钟内，符合A40＞133(步骤SB5，是)，则判断在监测区内有障碍存在。接下来，为了进一步判断障碍确实存在，障碍判断单元49将投光单元13的光强度降低到正常位准以下，从而再一次执行判断在监测区内是否有障碍存在的处理。在本实施例中，由于投光单元13的光强度是在正常位准(步骤SB6，否)，投光变流单元42将投光单元13的光强度降低至正常位准的一半，而增益调整单元46增加第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c的增益为正常位准的二倍(步骤SB7)。然而，在此例中的增益仅为相对于障碍的一预设状态的变化量。接着，障碍判断单元49回到步骤SB1的开始。投光单元13的光强度降至正常位准的一半的理由是，当投光单元13的光强度是在正常位准，第一受光单元14a的输出值A40、第二受光单元14b的输出值A50以及第三受光单元14c的输出值A150在步骤SB2和步骤SB5可能会因为障碍而饱和，因此需要降低输出值A40、A50以及A150至非饱和位准。
接着，如果在步骤SB3所更新的重复计数m超过10的时候(步骤SB4，是)，或如果第一受光单元14a的输出值A40在在第一受光单元14a接收到侦 测光之后的5秒钟内，符合A40＞133(步骤SB5，是)，则判断在监测区内确实有障碍存在。接着，由于投光单元13的光强度在SB6的第一处理程序(步骤SB6，是)已经被投光变流单元42改变，因此修正单元43将第一受光单元14a的输出值A40、第二受光单元14b的输出值A50以及第三受光单元14c的输出值A150的位元值降低至1/4(步骤SB8)。第一受光单元14a的输出值A40、第二受光单元14b的输出值A50以及第三受光单元14c的输出值A150的位元值被降低至1/4的理由是要减少第一受光单元14a的输出值A40、第二受光单元14b的输出值A50以及第三受光单元14c的输出值A150在内含障碍时所产生的杂讯。
另一方面，如果在第一受光单元14a接收到侦测光后的五秒钟内，第一受光单元14a的输出值A40不符合A40＞133(SB5，否)，那么就判断在监测区内没有障碍。接着，火灾判断单元48根据未修正过的第一受光单元14a的输出值A40以及阀值设定单元45设定的阀值，决定进行判断处理程序(SB9)，并且回到步骤SB1的开始。
发明功效
因此，根据所述实施例，烟雾类型判断单元47根据被放置在相对于投光单元13不同的位置的第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c的输出值判断烟雾类型，输出值是监测区内散射的侦测光的输出。所以，第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c在同一时间接收来自投光单元13的侦测光，从而根据来自第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c因应监测区内所产生的同一烟雾的输出值，准确地判断烟雾类型。
此外，烟雾类型判断单元47根据第一受光单元14a、第二受光单元14b，以及第三受光单元14c的输出值之间的比例判断烟雾类型，可以判断所产生的烟雾是燃烧的火焰或冒烟的火，而不是根据第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c的输出值的大小来判断，从而更准确地判断烟雾类型。
此外，烟雾类型判断单元47根据第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c中，其受光轴与投光单元13的投光轴具有最小角度的第一受光单元14a的输出值A40，判断是否要判断烟雾的类型，因此可利用即 使在侦测光不太可能被烟雾散射时也可精确地侦测烟雾的第一受光单元14a，判断是否要判断烟雾的类型，从而达到准确与快速地判断烟雾类型。
此外，火灾判断单元48根据第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c中，其受光轴与投光单元13的投光轴具有最小角度的第一受光单元14a的输出值A40，判断火灾是否发生，因此可利用即使在侦测光不太可能被烟雾散射时也可精确地侦测烟雾的第一受光单元14a，判断是否要判断烟雾的类型，从而准确与快速地侦测火灾。
此外，当烟雾类型判断单元47判断烟雾是由燃烧的火焰所产生，火灾判断单元48修正第一受光单元14a的输出值A40，由于可根据每一种烟雾类型的特性修正第一受光单元14a的输出值A40，因此能够进一步达到准确地侦测火灾。
此外，障碍判断单元49根据相对于一个投光单元13而设置在不同位置的第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元的输出值判断是否有障碍存在，输出值是因应在监测区内散射的侦测光而输出，所以第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c在同一时间接收来自投光单元13的侦测光，因此可以根据第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c因应同一障碍的输出值，判断是否有障碍存在，从而准确地侦测障碍。
另外，障碍判断单元49根据第一受光单元14a、第二受光单元14b，以及第三受光单元14c的输出值的总和判断是否有障碍存在，因此可以将第一受光单元14a、第二受光单元14b以及第三受光单元14c的输出值累加在一起，判断是否有障碍存在，从而进一步达到准确地侦测障碍。
另外，障碍判断单元49根据第一受光单元14a、第二受光单元14b，以及第三受光单元14c中，其受光轴与投光单元13的投光轴具有最小角度的第一受光单元14a的输出值A40，判断是否有障碍存在，因此可利用即使在侦测光不太可能被障碍散射时也可精确地侦测障碍的第一受光单元14a，判断是否有障碍存在，从而准确与快速地侦测障碍。
实施例的变化
尽管以上已叙述过本发明的实施例，本发明的特定组态与装置可根据权利要求的技术内容加以修改与改进。以下提出一种变化的型态。
(本发明欲解决的问题与功效)
首先，本发明可解决的问题与其功效并不限于以上所述，由本发明来看，没有在上述之列的问题也有可能解决，也可达成没有在上述之列的功效，另外，也有可能只解决一部分的问题，或只达成一部分的功效。
(分开与合并)
此外，上述的电路元件仅为功能上的概念，不一定在实体组态上需要像图中所示。换句话说，元件的分开与合并的特定组态并不限于图中所示，而全部或部分的组态可根据功能或实体分开或合并于任何单元，提供各种工作负载和用途。举例来说，烟雾感测器1可输出类比输出值至接收器，而接收器可执行判断烟雾类型和判断火灾是否发生的处理程序。为了达成此目标，在本实施例中所述的烟雾感测器1的控制单元40和储存单元50可全部或有部分包含在接收器内。
(投光时序切换单元)
在此实施例中，投光时序切换单元41可视需要改变投光单元13所投射的侦测光的投射时间。举例来说，投光时序切换单元41可根据处理程序改变投射时间。举例来说，在火灾侦测处理中，投光时序切换单元41可改变投射时间，使得投光单元13每5秒投射侦测光，直到第一受光单元14a的输出值A40低于一预设值(步骤SA1，否)，而投光单元13在第一受光单元14a的输出值A40超过所述预设值(步骤SA1，是)的时候，每2秒钟投射侦测光。
(火灾侦测处理)
在本实施例中，SA2到SA5的处理程序是判断由燃烧的火焰所产生的烟雾类型，并判断火灾实际发生，在此不另行叙述其细节。在这些处理步骤中，SA4的处理程序为修正单元43将第一受光单元14a的输出值增为3倍。然而，判断在监测区内是否有火灾发生的准则可根据烟雾类型判断单元47所判断的烟雾类型来改变。
举例来说，图10所示为另一火灾侦测处理的流程图。在此处理程序中，图10的步骤SC2到SC5和图8的步骤SA2到SA5相同，因此不多赘述。在SC4的处理程序中，阀值设定单元45可将判断第一受光单元14a的输出值A40的阀值设为1/3。或者是阀值设定单元45可分别设定SC5所用的阀值和SC7所用的阀值，从而取代SC4的处理程序。
要注意的是，在图8至图10中所示的处理步骤可以任何适当的方式修改。举例来说，于图8的处理程序中，在步骤SA7与SA8会先判断燃烧的火焰所产生的烟雾类型，而在SA9会判断火灾实际发生。然而，在图10的处理程序中，可以在步骤SC7判断火灾实际发生，而在SC8与SC9的处理程序中判断燃烧的火焰所产生的烟雾类型。

Claims (8)

1.一种烟雾感测系统，其特征在于，包含：
一投光装置，其将侦测光投射向一监测区；
多个受光装置，在同一时间接收被所述监测区内存在的粒子所散射的侦测光，所述多个受光装置被排列为所述多个受光单元的受光轴与所述投光单元的投光轴之间的角度是彼此不同的；
一烟雾类型判断单元，其根据所述多个受光装置输出的输出值之间的一比例，判断在所述监测区内产生的烟雾的一类型；
一火灾判断单元，其根据所述多个受光装置输出的输出值，判断一火灾是否发生在所述监测区；以及
一障碍判断装置，其根据所述多个受光装置输出的输出值的总和，判断一障碍是否存在于所述监测区内。
2.如权利要求1所述的烟雾感测系统，其特征在于，
所述烟雾类型判断装置根据所述多个受光装置中具有最大输出值的受光装置的输出值，判断是否要判断在所述监测区内所产生的烟雾的类型。
3.如前述权利要求1所述的烟雾感测系统，其特征在于，
所述火灾判断单元根据所述多个受光装置中具有最大输出值的受光装置的输出值，判断在所述监测区内是否有一火灾发生。
4.如权利要求1所述的烟雾感测系统，其特征在于，
所述烟雾类型判断装置根据所述多个受光装置中其受光轴与所述投光装置的投光轴之间具有最小角度的受光装置的输出值，判断是否要判断在所述监测区内所产生的烟雾的类型。
5.如权利要求1所述的烟雾感测系统，其特征在于，
所述火灾判断装置根据所述多个受光装置中其受光轴与所述投光装置的投光轴之间具有最小角度的受光装置的输出值，判断在所述监测区内是否有一火灾发生。
6.如权利要求1所述的烟雾感测系统，其特征在于，
所述火灾判断装置根据所述烟雾类型判断装置所判断的所述烟雾的类型，改变判断在所述监测区内是否有火灾发生的准则。
7.如权利要求1所述的烟雾感测系统，其特征在于，
所述火灾判断装置根据所述烟雾类型判断装置所判断的所述烟雾的类型，修正所述受光装置输出的输出值。
8.一种接收由一烟雾感测器输出的一输出值的接收器，所述烟雾感测器包含：一投光装置，其将侦测光投射向一监测区；以及多个受光装置在同一时间接收被所述监测区内存在的粒子所散射的侦测光，所述接收器包含：
一烟雾类型判断单元，其根据接收自所述烟雾感测器的输出值之间的一比例，判断在所述监测区内产生的烟雾的一类型；
一火灾判断单元，其根据接收自所述烟雾感测器的输出值，判断一火灾是否发生在所述监测区；以及
一障碍判断装置，其根据所述多个受光装置输出的输出值的总和，判断一障碍是否存在于所述监测区内。
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