CN105303781B - 高灵敏度报警器及其判断方法 - Google Patents

高灵敏度报警器及其判断方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高灵敏度报警器及其判断方法，浓度分析模块将气体浓度计算模块计算获得的气体浓度与报警浓度阈值进行比对，当气体浓度达到报警浓度阈值时，报警单元发出报警；发出报警后，延时联动模块持续检测气体浓度变化情况，若气体浓度保持在报警浓度阈值以上的时间超过预设时间阈值，则判定为燃气泄漏，控制联动设备动作；若气体浓度保持在报警浓度阈值以上的时间未达到预设时间阈值，则判定为干扰气体，联动设备不动作。本发明采取延时联动手段，在一定延时内分析气体浓度变化情况以达到辨别干扰气体的目的，避免厨房干扰气体造成的报警器误动作。可在浓度为0.6%的乙醇气体中3分钟内不发出报警器信号，其抗干扰能力高于国家标准GB15322.2‑2003。

Description

高灵敏度报警器及其判断方法
技术领域
本发明涉及家用燃气报警器，特别是涉及一种高灵敏度报警器及其判断方法。
背景技术
燃气泄漏报警器是非常重要的燃气安全设备，它是安全使用燃气的最后一道保护。燃气泄漏报警器通过气体传感器探测周围环境中的低浓度可燃气体，通过采样电路，将探测信号用模拟量或数字量传递给控制芯片，当可燃气体浓度超过控制芯片中设定的值时，控制芯片控制发出报警信号或执行关闭燃气表阀门等动作。可燃气体报警器的探测传感器主要有氧化物半导体型、催化燃烧型、热线型气体传感器，还有少量的其他类型，如化学电池类传感器等。这些传感器都是通过对周围环境中可燃气体的吸附，在传感器表面产生化学反应或电化学反应，造成传感器的电物理特性的改变。燃气泄漏报警器广泛应用于城市安防、小区、工厂、公司、学校、家庭、别墅、仓库、资源、石油、化工、燃气输配等众多领域。
家用燃气报警器通常放置在厨房中使用，现代家庭在厨房烹饪时经常会使用到料酒（含乙醇）、食醋（含乙酸）等佐料，锅具经过高温加热后，乙醇和醋酸极其容易挥发，现有报警器检测准确度差，不具备干扰气体的识别功能，即便是乙醇或醋酸等干扰气体也会触发联动设备的误动作。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高灵敏度报警器及其判断方法，准确分辨干扰气体，避免厨房中乙醇、乙酸等干扰气体造成的联动设备误动作。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：高灵敏度报警器，包括上壳部、电路板和下壳部，电路板内嵌入下壳部内，上壳部扣合于电路板上方；所述的电路板上设置有抗干扰检测模组，抗干扰检测模组内设置有气体传感器和控制芯片，气体传感器用于感应环境气体，并将检测到的气体信息转换为电信号发送至控制芯片；
控制芯片内设有气体浓度计算模块、浓度分析模块和延时联动模块，气体浓度计算模块用于根据气体传感器采集到的信号计算获得气体浓度，浓度分析模块用于将气体浓度计算模块计算获得的气体浓度与报警浓度阈值进行比对，当气体浓度达到报警浓度阈值时，控制芯片控制报警单元发出报警；发出报警后，延时联动模块持续检测气体浓度变化情况，若气体浓度保持在报警浓度阈值以上的持续时间超过预设时间阈值，则判定为燃气泄漏，控制联动设备动作；若气体浓度保持在报警浓度阈值以上的时间未达到预设时间阈值则判定为干扰气体，联动设备不动作。
所述的气体传感器为电阻式半导体气体传感器，可采用TGS2611传感器或MP-4传感器。
根据气体传感器的差异，所述的预设时间阈值为3.5~5秒，例如采用TGS2611传感器或MP-4传感器时，气体浓度从5500ppm降低到2500ppm，采样电压从4V降低到1V，所需的时间大概在3.5s左右。
所述的联动设备为燃气表阀门、室内开窗机构或室内通风机构。控制联动设备动作，即燃气表阀门关闭气道以切断泄漏源，或开窗机构打开房间窗户以疏散泄漏燃气，或室内通风机构打开室内排气扇等通风机构以疏散泄漏燃气。
高灵敏度报警器的判断方法，包括以下步骤：
S1：气体传感器感应环境中的燃气及干扰气体，并将检测到的气体信息转换为电信号发送至控制芯片；
S2：气体浓度计算模块根据气体传感器采集到的信号计算获得气体浓度；
S3：浓度分析模块将被步骤S2获得的气体浓度与报警浓度阈值进行比对：
（1）当气体浓度未达到报警浓度阈值时，一律不报警；
（2）当气体浓度达到报警浓度阈值时，控制芯片控制报警单元发出报警；
发出报警后，延时联动模块持续检测气体浓度变化情况，若气体浓度保持在报警浓度阈值以上的持续时间超过预设时间阈值，则判定为燃气泄漏，控制联动设备动作；
若气体浓度保持在报警浓度阈值以上的时间未达到预设时间阈值，则判定为干扰气体，联动设备不动作。
判定为燃气泄漏后，控制芯片向燃气表的CPU输出联动控制信号，CPU接收到该联动控制信号后控制燃气表阀门关闭气道；所述的控制芯片判定为干扰气体时，控制芯片不向燃气表的CPU输出联动控制信号。
所述的控制芯片判定为燃气泄漏时，控制芯片向室内开窗机构或室内通风机构输出联动控制信号，实现开窗或通风操作；所述的控制芯片判定为干扰气体时，控制芯片不向室内开窗机构或室内通风机构输出联动控制信号。
高灵敏度报警器的判断方法，还包括一个在预设时间阈值内分析气体浓度变化均匀度的步骤，若预设时间阈值内气体浓度均匀地持续升高，则变化均匀度高于预设变化均匀度阈值，判定为燃气泄漏，控制联动设备动作；若预设时间阈值内气体浓度忽高忽低，则变化均匀度低于预设变化均匀度阈值，判定为干扰气体，联动设备不动作。
本发明的有益效果是：
1）核心QCMZ-01模组根据天然气泄漏环境气体浓度将持续维持在报警浓度阈值之上，而干扰气体在空气中持续停留的时间短、气体浓度不会持续升高，而且挥发后的乙醇、乙酸等气体浓度不均匀的特点，能够准确分辨干扰气体，避免厨房中乙醇、乙酸等干扰气体造成的联动设备误动作。
2）报警器在确认多次的判读后，若在3.5秒延时内，燃气表周围环境气体浓度一直保持在报警浓度范围（8%LEL±3%LEL），控制芯片立即发送控制指令给燃气表，与报警器联动的外围设备-燃气表液晶显示“报警保护”，并立即做出关阀、开窗或打开换气扇等动作，有效的保护了用户的人身和财产安全。
3）本发明电阻式半导体气体传感器采用TGS2611或MP-4传感器，可在浓度为0.6%的乙醇气体中3分钟内不发出报警器信号，其抗干扰能力高于国家标准GB15322.2-2003（正常工作状态下置于体积分数为0.1%的乙醇环境中，工作10分钟后，再将报警器置于正常环境下工作10分钟，期间报警器不发出报警信号或故障信号）。
附图说明
图1为本发明报警器结构示意图；
图2为本发明抗干扰检测模组结构示意图；
图中，1-上壳部，2-下壳部，3-抗干扰检测模组。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，高灵敏度报警器，包括上壳部1、电路板和下壳部2，电路板内嵌入下壳部2内，上壳部1扣合于电路板上方；所述的电路板上设置有抗干扰检测模组3。
如图2所示，抗干扰检测模组3内设置有气体传感器、控制芯片、电容及模组电路，气体传感器用于感应环境气体，并将检测到的气体信息转换为电信号发送至控制芯片；控制芯片内设有气体浓度计算模块、浓度分析模块和延时联动模块，气体浓度计算模块用于根据气体传感器采集到的信号计算获得气体浓度，浓度分析模块用于将气体浓度计算模块计算获得的气体浓度与报警浓度阈值进行比对，当气体浓度达到报警浓度阈值时，控制芯片控制报警单元发出报警；发出报警后，延时联动模块持续检测气体浓度变化情况，若气体浓度保持在报警浓度阈值以上的时间超过预设时间阈值，则判定为燃气泄漏，控制联动设备动作（即燃气表阀门关闭气道、室内开窗机构打开窗户或室内通风机构打开换气扇等）；若气体浓度保持在报警浓度阈值以上的时间未达到预设时间阈值，则判定为干扰气体，联动设备不动作。
本实施例中，所述的气体传感器为电阻式半导体气体传感器，借助物质的吸附作用并引起表面化学反应和体原子价态的变化而导致半导体的电阻不同来识别不同物质。
根据气体传感器的差异，所述的预设时间阈值为3.5~5秒，例如采用TGS2611传感器或MP-4传感器时，气体浓度从5500ppm降低到2500ppm，采样电压从4V降低到1V，所需的时间大概在3.5s左右。
本实施例中，所述的电阻式半导体气体传感器可采用TGS2611传感器或MP-4传感器，检测灵敏度高，使得本报警器可在浓度为0.6%的乙醇气体中3分钟内不发出报警器信号，其抗干扰能力高于国家标准GB15322.2-2003（正常工作状态下置于体积分数为0.1%的乙醇环境中，工作10分钟后，再将报警器置于正常环境下工作10分钟，期间报警器不发出报警信号或故障信号）。
采取延时联动的手段，在一定延时内分析气体浓度变化情况以达到正确辨别干扰气体的目的，避免厨房中乙醇、乙酸等干扰气体造成联动设备的误动作。报警器在确认多次的判读后，若在3.5秒延时内，燃气表周围环境气体浓度一直保持在报警浓度范围（8%LEL±3%LEL），控制芯片立即发送控制指令给燃气表，与报警器联动的外围设备-燃气表液晶显示“报警保护”，并立即做出关阀、开窗或打开换气扇等动作，有效的保护了用户的人身和财产安全。
高灵敏度报警器的判断方法，包括以下步骤：
S1：气体传感器感应环境中的燃气及干扰气体，并将检测到的气体信息转换为电信号发送至控制芯片；
S2：气体浓度计算模块根据气体传感器采集到的信号计算获得气体浓度；
S3：浓度分析模块将被步骤S2获得的气体浓度与报警浓度阈值进行比对：
（1）当气体浓度未达到报警浓度阈值时，一律不报警；
（2）当气体浓度达到报警浓度阈值时，控制芯片控制报警单元发出报警；
发出报警后，延时联动模块持续检测气体浓度变化情况，若气体浓度保持在报警浓度阈值以上的持续时间超过预设时间阈值，则判定为燃气泄漏，控制联动设备动作；
若气体浓度保持在报警浓度阈值以上的时间未达到预设时间阈值，则判定为干扰气体，联动设备不动作。
本实施例中，所述的控制芯片判定为燃气泄漏时，触发报警的同时向燃气表的CPU输出联动控制信号，CPU接收到该联动控制信号后控制燃气表阀门关闭气道并控制显示屏显示报警联动保护状态。所述的控制芯片判定为干扰气体时，控制芯片不向燃气表的CPU输出联动控制信号。
如果联动设备为室内开窗机构或室内通风机构，当控制芯片判定为燃气泄漏时，控制芯片向室内开窗机构或室内通风机构输出联动控制信号，实现开窗或通风操作；所述的控制芯片判定为干扰气体时，控制芯片不向室内开窗机构或室内通风机构输出联动控制信号。
进一步的，高灵敏度报警器的判断方法还可以包括一个在预设时间阈值内分析气体浓度变化均匀度的步骤，若预设时间阈值内气体浓度均匀地持续升高，则变化均匀度高于预设变化均匀度阈值，判定为燃气泄漏，控制联动设备动作；若预设时间阈值内气体浓度忽高忽低，则变化均匀度低于预设变化均匀度阈值，判定为干扰气体，联动设备不动作。通过气体浓度变化均匀度来判断干扰气体的方法具有较高的可靠性和准确度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.高灵敏度报警器，其特征在于：包括上壳部（1）、电路板和下壳部（2），电路板内嵌入下壳部（2）内，上壳部（1）扣合于电路板上方；所述的电路板上设置有抗干扰检测模组（3），抗干扰检测模组（3）内设置有气体传感器和控制芯片，气体传感器用于感应环境气体，并将检测到的气体信息转换为电信号发送至控制芯片；
控制芯片内设有气体浓度计算模块、浓度分析模块和延时联动模块，气体浓度计算模块用于根据气体传感器采集到的信号计算获得气体浓度，浓度分析模块用于将气体浓度计算模块计算获得的气体浓度与报警浓度阈值进行比对，当气体浓度达到报警浓度阈值时，控制芯片控制报警单元发出报警；发出报警后，延时联动模块持续检测气体浓度变化情况，若气体浓度保持在报警浓度阈值以上的时间超过预设时间阈值，则判定为燃气泄漏，控制联动设备动作；若气体浓度保持在报警浓度阈值以上的时间未达到预设时间阈值，则判定为干扰气体，联动设备不动作；若预设时间阈值内气体浓度均匀地持续升高，则变化均匀度高于预设变化均匀度阈值，判定为燃气泄漏，控制联动设备动作；若预设时间阈值内气体浓度忽高忽低，则变化均匀度低于预设变化均匀度阈值，判定为干扰气体，联动设备不动作。
2.根据权利要求1所述的高灵敏度报警器，其特征在于：所述的气体传感器为电阻式半导体气体传感器。
3.根据权利要求1所述的高灵敏度报警器，其特征在于：根据气体传感器的差异，所述的预设时间阈值为3.5~5秒。
4.根据权利要求1所述的高灵敏度报警器，其特征在于：所述的联动设备为燃气表阀门、室内开窗机构或室内通风机构。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的高灵敏度报警器的判断方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：气体传感器感应环境中的燃气及干扰气体，并将检测到的气体信息转换为电信号发送至控制芯片；
S2：气体浓度计算模块根据气体传感器采集到的信号计算获得气体浓度；
S3：浓度分析模块将被步骤S2获得的气体浓度与报警浓度阈值进行比对：
（1）当气体浓度未达到报警浓度阈值时，一律不报警；
（2）当气体浓度达到报警浓度阈值时，控制芯片控制报警单元发出报警；
发出报警后，延时联动模块持续检测气体浓度变化情况，若气体浓度保持在报警浓度阈值以上的时间超过预设时间阈值，则判定为燃气泄漏，控制联动设备动作；
若气体浓度保持在报警浓度阈值以上的时间未达到预设时间阈值，则判定为干扰气体，联动设备不动作。
6.根据权利要求5所述的高灵敏度报警器的判断方法，其特征在于：所述的控制芯片判定为燃气泄漏时，控制芯片向燃气表的CPU输出联动控制信号，CPU接收到该联动控制信号后控制燃气表阀门关闭气道；所述的控制芯片判定为干扰气体时，控制芯片不向燃气表的CPU输出联动控制信号。
7.根据权利要求5所述的高灵敏度报警器的判断方法，其特征在于：所述的控制芯片判定为燃气泄漏时，控制芯片向室内开窗机构或室内通风机构输出联动控制信号，实现开窗或通风操作；所述的控制芯片判定为干扰气体时，控制芯片不向室内开窗机构或室内通风机构输出联动控制信号。
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