CN103996263A - 一种采用烟雾气体传感的吸气式飞机货舱火灾探测器 - Google Patents

一种采用烟雾气体传感的吸气式飞机货舱火灾探测器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种采用烟雾气体传感的吸气式飞机货舱火灾探测器，包括采样口、采样管、烟雾探测单元、气体探测单元、抽气泵、排气管、控制处理单元、报警指示单元、电源单元；采样口外侧安装防护罩，内部依次装有过滤组件和干燥组件；采样口后通过采样管依次连接烟雾探测单元、气体探测单元、抽气泵、排气管；烟雾探测单元采用激光感烟传感，光源与感光元件的角度范围为155°～165°；气体探测单元由一氧化碳传感器和二氧化碳传感器并联组成；控制处理单元负责烟雾探测单元、气体探测单元的工作状态与数据分析，根据存储的探测算法判断火灾，控制抽气泵的工作频率，控制报警指示单元的工作状态。本发明可以快速探测到早期火灾并消除环境中对探测性能影响的因素。

Description

一种采用烟雾气体传感的吸气式飞机货舱火灾探测器
技术领域
本发明属于火灾探测技术领域，具体涉及一种采用烟雾气体传感的吸气式飞机货舱火灾探测器，该火灾探测器还可以用于类似飞机货舱等特殊环境的探测。
背景技术
目前飞机货舱使用的火灾探测器主要为点式感烟探测器。该种探测器容易受空气中的灰尘、湿度影响而产生误报。根据FAA技术中心的David Blake等人的统计，现用飞机货舱火灾探测器的误报率高达99％[David Blake.Aircraft Cargo Compartment Smoke Detector AlarmIncidents on U.S.Registered Aircraft，1974-1999[EB/OL].http://www.fire.tc.faa.gov/pdf/tn00-29.pdf,2000-06-01]。该种探测器采用是被动侦测火灾探测技术，只有等火灾烟雾蔓延到探测器处才能侦测出来。飞机货舱内货物繁多，会阻挡烟雾自然蔓延，从而使侦测时间变长，难以到达极早期报警的目的。飞机货舱运输鲜蔬和活物时，采用强制通风，换气率约为4分钟1次。较强气流会影响火灾烟气蔓延，从而影响火灾探测器性能。
发明专利申请《一种基于复合探测技术的吸气式飞机货舱火灾探测装置(申请号201310713260.9)》介绍了一种应用在飞机货舱的吸气式火灾探测系统。探测器采集监测区域烟气温度、烟雾浓度、一氧化碳浓度三种火灾参量，使用贝叶斯网络算法作出报警判断。火灾初期烟雾温度变化十分不明显，不是早期火灾探测的最佳火灾参量。且采样口前端的过滤装置对颗粒没有特别选择性，一些类似烟雾颗粒的干扰颗粒会进入采样管，对感烟探测造成影响。采样口后增加了加热装置，目的是保证后面气流的温度基本保持在20℃，减少气流凝结对探测的影响，但是对于较长采样管(约5至14m)，单单依靠一个加热装置，很难保证后面气流的温度维持较好。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用烟雾气体传感的吸气式飞机货舱火灾探测器，该探测器灵敏度高、误报率低，还可以用于类似飞机货舱等特殊环境的探测。
为了达到上述的目的，本发明采用的技术方案为：一种采用烟雾气体传感的吸气式飞机货舱火灾探测器，包括采样口、采样管、烟雾探测单元、气体探测单元、抽气泵、排气管、控制处理单元、报警指示单元、电源单元；电源单元与烟雾探测单元、气体探测单元、抽气泵、报警指示单元相连，为整个管路提供电力；采样口外侧安装防护罩，抵抗货物挤压碰撞，内部依次装有过滤组件和干燥组件，采样口内过滤组件采用超微过滤芯片，可过滤1μm直径的细微颗粒，干燥组件由干燥剂压缩而成，形成均匀孔隙，不影响烟气通过，并吸收其中水分，采样口布置在飞机货舱壁面上，具体位置根据监测要求调整；采样口后通过采样管依次连接烟雾探测单元、气体探测单元、抽气泵、排气管；烟雾探测单元采用激光感烟传感，光源为420nm～500nm的短波长蓝光，光源与感光元件的角度范围为155°～165°；气体探测单元由一氧化碳传感器和二氧化碳传感器并联组成；控制处理单元与烟雾探测单元、气体探测单元相连、抽气泵、报警指示单元相连，负责烟雾探测单元、气体探测单元的工作状态与数据分析，实时读取烟雾浓度S、一氧化碳气体浓度增量dCO、二氧化碳气体浓度增量dCO2数据，根据存储的探测算法判断火灾，控制抽气泵的工作频率，控制报警指示单元的工作状态；控制报警指示单元设置在飞机驾驶舱内，火灾时给出火警指示。
进一步的，该探测器硬件故障时，控制报警指示单元给出故障指示。
进一步的，所述采样管的外面采用绝热保温材料(如气凝胶毡)进行包裹，防止烟气在采样管中流动时冷却凝结，影响烟雾探测性能；
进一步的，所述控制处理单元中存储的探测算法为烟雾浓度S、一氧化碳浓度增量dCO、二氧化碳浓度增量dCO2中任两个量超过设定阈值，判断发生火灾。
本发明的优点和积极效果为：
(1)、本发明探测方式为主动侦测，能在烟雾到达顶棚前发现火灾的存在，在较强气流环境中依然能够工作，且采样口可根据监测区域需要调整位置，提高了探测器灵敏度。
(2)、本发明感烟探测单元光源为短波长蓝光，对火灾早期产生的烟粒子有较好的响应能力，提高了探测器灵敏度。
(3)、本发明采样口内设有过滤组件和干燥组件，消除了环境中大颗粒粉尘、灰尘和水蒸气对探测器性能的影响，降低了误报率。
(4)、本发明采样管外面包裹绝热保温材料，可防止气流在采样管内冷凝积聚液体，消除冷凝水对探测性能的影响，保证探测准确性。
(5)、本发明使用烟雾浓度S、一氧化碳浓度增量dCO、二氧化碳浓度增量dCO2判断是否发生火灾，该探测算法清晰直观，工程技术人员容易理解，易于工程性操作。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明采样口结构示意图；
图3为本发明烟雾探测单元结构示意图。
其中：1采样口，2采样管，3烟雾探测单元，4气体探测单元，5抽气泵，6排气管，7控制处理单元，8报警指示单元，9电源单元，10一氧化碳传感器，11二氧化碳传感器，12防护罩，13过滤组件，14干燥组件，15绝热保温材料，16激光发射头，17准直透镜，18激光接收头，19光学镜面。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
实施例：
图1给出了本发明结构示意。采样口1、采样管2、烟雾探测单元3、气体探测单元4、抽气泵5、排气管6依次连接。控制处理单元7与烟雾探测单元3、气体探测单元4、抽气泵5、报警指示单元8相连。电源单元9与烟雾探测单元3、气体探测单元4、抽气泵5、报警指示单元8相连，为整个管路提供电力。
气体探测单元4由一氧化碳传感器10和二氧化碳传感器11并联组成。一氧化碳传感器10选用Apollo公司的CO-BF型号电化学传感器，该一氧化碳传感器10测量范围0～10000ppm，响应速率14ppm/s，可正常工作压力为80kPa～120kPa；二氧化碳传感器20选用Apollo公司的Prime2型号红外气体传感器，该二氧化碳传感器11测量范围为0～50000ppm，响应速率833ppm/s，可正常工作压力为70kPa～130kPa，适合在飞机货舱环境中使用。
控制处理单元7采用LPC1788芯片，该芯片高达512KB的Flash存储器、96KB的数据存储器，具有较强的数据存储和运算能力。控制处理单元负责对一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、感烟探测单元采集的数据进行储存和分析，判断是否有火灾发生；控制处理单元7空气抽气泵5的工作频率，调整吸气和排气的速率；控制处理单元7负责驱动报警指示单元，给出火警和故障的指示。
烟雾探测单元3为激光感烟探测，由激光发射头16、准直透镜17、激光接收头18、光学镜面19构成，如图3所示。激光发射头16光源为短波长蓝光，波长420nm～450nm，该波段对火灾早期烟雾颗粒响应灵敏。激光发射头16前面安装准直透镜17，使激光具有更好的准直性。激光发射头16与激光接收头18呈155°～165°角，材料选用硅光电池。激光接收头18外侧安装光学镜面19，能够汇集散射的微弱光线，增大对微小烟颗粒探测的灵敏度。
采样口结构如图2所示。采样口1外侧安装防护罩12，抵抗货物挤压碰撞，内部依次装有过滤组件13和干燥组件14。过滤组件13采用超微过滤芯片，可过滤1μm直径的细微颗粒；干燥组件14由干燥剂压缩而成，形成均匀孔隙，不影响烟气通过，并吸收其中水分。采样口布置在飞机货舱壁面上，具体位置根据监测要求调整。
采样管2的外面采用绝热保温材料15气凝胶毡进行包裹，防止烟气在采样管中流动时冷却凝结，影响烟雾探测性能。
控制报警指示单元8设置在飞机驾驶舱内，火灾时给出火警指示，该探测器故障时，控制报警指示单元8给出故障指示。
控制处理单元中存储的探测算法为烟雾浓度S、一氧化碳增量dCO、二氧化碳浓度增量dCO2中任两个量超过设定阈值，判断发生火灾。

Claims (5)

1.一种采用烟雾气体传感的吸气式飞机货舱火灾探测器，其特征在于：包括采样口(1)、采样管(2)、烟雾探测单元(3)、气体探测单元(4)、抽气泵(5)、排气管(6)、控制处理单元(7)、报警指示单元(8)和电源单元(9)；电源单元(9)与烟雾探测单元(3)、气体探测单元(4)、抽气泵(5)、报警指示单元(8)相连，为整个管路提供电力；采样口(1)外侧安装防护罩，抵抗货物挤压碰撞，内部依次装有过滤组件和干燥组件，采样口(1)内过滤组件采用超微过滤芯片，可过滤1μm直径的细微颗粒，干燥组件由干燥剂压缩而成，形成均匀孔隙，不影响烟气通过，并吸收其中水分，采样口(1)布置在飞机货舱壁面上，具体位置根据监测要求调整；采样口(1)后通过采样管(2)依次连接烟雾探测单元(3)、气体探测单元(4)、抽气泵(5)、排气管(6)；烟雾探测单元(3)采用激光感烟传感，烟雾探测单元(3)的光源为420nm～500nm的短波长蓝光，光源与感光元件的角度范围为155°～165°；气体探测单元(4)由一氧化碳传感器(10)和二氧化碳传感器(11)并联组成；控制处理单元(7)与烟雾探测单元(3)、气体探测单元(4)相连、抽气泵(5)、报警指示单元(8)相连，负责烟雾探测单元(3)、气体探测单元(4)的工作状态与数据分析，实时读取烟雾浓度S、一氧化碳气体浓度CO、二氧化碳气体浓度CO2数据，根据存储的探测算法判断火灾，控制抽气泵(5)的工作频率，控制报警指示单元(8)的工作状态；控制报警指示单元(8)设置在飞机驾驶舱内，火灾时给出火警指示。
2.根据权利要求1所述的一种采用烟雾气体传感的吸气式飞机货舱火灾探测器，其特征在于：该探测器出现硬件故障时，控制报警指示单元(8)给出故障指示。
3.根据权利要求1所述的一种采用烟雾气体传感的吸气式飞机货舱火灾探测器，其特征在于：所述采样管的外面采用绝热保温材料进行包裹，防止烟气在采样管中流动时冷却凝结，影响烟雾探测性能。
4.根据权利要求1所述的一种采用烟雾气体传感的吸气式飞机货舱火灾探测器，其特征在于：所述控制处理单元中存储的探测算法为烟雾浓度S、一氧化碳浓度增量dCO、二氧化碳浓度增量dCO2中任两个量超过设定阈值，判断发生火灾。
5.根据权利要求1所述的一种采用烟雾气体传感的吸气式飞机货舱火灾探测器，其特征在于：所述绝热保温材料为气凝胶毡。
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