CN105336082A - 一种住宅火灾智能监测装置 - Google Patents

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罗龙
史才坤
李刚
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    • GPHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种住宅火灾智能监测装置,属于火灾智能监测装置技术领域。该住宅火灾智能监测装置包括烟雾传感器、温度传感器、第一A/D转换模块、第二A/D转换模块、第一信号放大模块、第二信号放大模块、主控模块、报警模块,断路器驱动模块、灭火装置驱动模块和ZigBee无线发射模块,所述第一信号放大模块和第二信号放大模块的结构相同,均包括三极管、恒流源电路和电压电流转换电路。本发明的住宅火灾智能监测装置,监测准确度高,最大程度的减少住宅火灾的发生。

Description

一种住宅火灾智能监测装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种住宅火灾智能监测装置,属于火灾智能监测装置技术领域。
背景技术
[0002] 火灾不仅给人类的经济建设造成巨大损失,破坏生态环境,而且还会威胁到人类生命财产安全。随着人们生活水平的不断提高,家用电器的普及,家庭住宅的火灾安全隐患也随之增加。白天绝大多数家庭的家中处于无人看守状态,因此,家中一旦发生火灾,将会造成巨大的经济损失。
[0003] 申请号为201310575849.7,申请日为2013年11月18日的发明专利申请公开一种火灾报警装置,包括单片机控制电路、温度传感器、气体传感器、信号处理电路、故障诊断电路、串口通信电路、状态指示灯电路、报警电路、数据显示电路、控制键电路;温度传感器的感应信号和气体传感器的探测信号经过信号处理电路处理传输给单片机控制电路,单片机控制电路根据接收到的信号进行判断处理控制状态指示灯电路和报警电路的工作,单片机控制电路将处理后的信号通过数据显示电路进行显示,控制键电路对单片机控制电路进行报警限值设置,单片机控制电路通过故障诊断电路判断电路的连接情况,单片机控制电路通过串口通信电路与上位机进行通信。该发明能够及时进行火灾报警并在日常生活中通过监测对火灾进行预测。
[0004] 申请号为201310280975.X,申请日为2013年7月5日的发明专利申请公开了一种家庭火灾报警器,包括检测模块、控制模块和报警模块;所述检测模块包括烟雾传感器和温度传感器;所述控制模块的信号输入端与所述烟雾传感器和温度传感器的信号输出端相连接,所述报警模块与控制模块连接。所述报警模块包括本地无线通信模块和远端无线信号接收终端;所述远端无线信号接收终端与本地无线通信模块之间信息交互。用户不在住宅附近时,只要有无线网络信号就能通过手机、电脑等信号接收终端及时得知火灾报警信息,并做出相应的急救措施,具有可靠性高、误报率低的特点。
[0005] 申请号为201510356238.2,申请日为2015年6月25日的发明专利申请公开了一种智能火灾报警器,包括远程监控中心、单片机、温度传感器、烟雾传感器、语音播报单元、报警单元和自动拨号单元;单片机还连接有信息存储单元、用于被围困人员定位的无线定位模块和用于参数设置的按键输入电路,无线定位模块通过无线传输模块分别与单片机、远程监控中心无线连接。该发明还公开了一种智能火灾报警器的控制方法,单片机根据温度传感器、烟雾传感器采集的数据判断是否发生火灾,如果发生火灾,则单片机输出控制使:报警单元输出报警,语音播报单元播放有关逃生自救信息、自动拨号单元呼叫预设号码,寻求救援、无线定位模块发送位置信息给远程监控中心。该发明适用于住宅楼、商场等多种场合,能够减少火灾人员伤亡率。
[0006] 现有的住宅火灾监测报警设备其智能化程度不高、监测准确度低、错报误报率高,并不能很好的为人们服务。
发明内容
[0007] 为了解决上述问题,本发明提出了一种住宅火灾智能监测装置,监测准确度高,最大程度的减少住宅火灾的发生。
[0008] 本发明为解决其技术问题采用如下技术方案:
一种住宅火灾智能监测装置,包括烟雾传感器、温度传感器、第一 A/D转换模块、第二A/D转换模块、主控模块、报警模块,断路器驱动模块、灭火装置驱动模块和ZigBee无线发射模块,其中烟雾传感器、第一 A/D转换模块和主控模块顺序连接,温度传感器、第二 A/D转换模块和主控模块顺序连接,主控模块分别和报警模块,断路器驱动模块、灭火装置驱动模块和ZigBee无线发射模块连接,ZigBee无线发射模块通过ZigBee无线网路与远程消防终端的ZigBee无线接收模块连接;
还包括第一信号放大模块和第二信号放大模块,其中第一 A/D转换模块、第一信号放大模块和主控模块顺序连接,第二 A/D转换模块、第二信号放大模块和主控模块顺序连接;所述第一信号放大模块和第二信号放大模块的结构相同,均包括三极管、恒流源电路和电压电流转换电路,其中,所述恒流源电路的输出端、电压电流转换电路的输入端均与三极管的集电极相连,三极管的基极和发射极分别与A/D转换模块的输出端连接,并作为信号放大模块的同相输入端和反相输入端,电压电流转换电路的输出端与主控模块连接。
[0009] 作为本发明的一种优选技术方案:所述主控模块为具有Cortex_M3内核的主控芯片。
[0010] 作为本发明的一种优选技术方案:所述主控芯片的型号为STM32F103。
[0011] 作为本发明的一种优选技术方案:所述报警模块为声光报警装置。
[0012] 作为本发明的一种优选技术方案:所述断路器驱动模块与断路器连接,灭火装置驱动模块与灭火装置连接。
[0013] 作为本发明的一种优选技术方案:所述灭火装置至少包括泡沫灭火器、干粉灭火器、二氧化碳灭火器中的一种。
[0014] 本发明所述一种住宅火灾智能监测装置,采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:
1、本发明的住宅火灾智能监测装置,监测准确度高,最大程度的减少住宅火灾的发生。
[0015] 2、本发明的信号放大模块,可以克服传统信号放大电路因为输入输出阻抗而引起十目号失真的冋题。
[0016] 3、本发明的信号放大模块用恒流源电路代替负载电阻进行电压放大,既解决了失真问题又简化了电路,提高了可靠性稳定性。
[0017] 4、本发明采用基于ARM C0RTEX-M3内核的微控制器作为核心的硬件控制部分,性能远超出了以往的MCU,具有数据采集精确、安装布线方便和低功耗等优点。
[0018] 5、本发明融合了嵌入式技术和无线通信技术,实现了自动报警、自动跳闸、自动驱动灭火装置。
附图说明
[0019] 图1为本发明住宅火灾智能监测装置的原理图。
[0020]图2为本发明信号放大模块的原理图。
具体实施方式
[0021] 下面对本发明创造做进一步详细说明。
[0022] 一种住宅火灾智能监测装置如图1所示,包括烟雾传感器、温度传感器、第一 A/D转换模块、第二 A/D转换模块、主控模块、报警模块,断路器驱动模块、灭火装置驱动模块和ZigBee无线发射模块,其中烟雾传感器、第一 A/D转换模块和主控模块顺序连接,温度传感器、第二 A/D转换模块和主控模块顺序连接,主控模块分别和报警模块,断路器驱动模块、灭火装置驱动模块和ZigBee无线发射模块连接,ZigBee无线发射模块通过ZigBee无线网路与远程消防终端的ZigBee无线接收模块连接;
还包括第一信号放大模块和第二信号放大模块,其中第一 A/D转换模块、第一信号放大模块和主控模块顺序连接,第二 A/D转换模块、第二信号放大模块和主控模块顺序连接;所述第一信号放大模块和第二信号放大模块的结构相同如图2所示,均包括三极管、恒流源电路和电压电流转换电路,其中,所述恒流源电路的输出端、电压电流转换电路的输入端均与三极管的集电极相连,三极管的基极和发射极分别与A/D转换模块的输出端连接,并作为信号放大模块的同相输入端和反相输入端,电压电流转换电路的输出端与主控模块连接。
[0023] 作为本发明的一种优选技术方案:所述主控模块为具有Cortex_M3内核的主控芯片。
[0024] 作为本发明的一种优选技术方案:所述主控芯片的型号为STM32F103。
[0025] 作为本发明的一种优选技术方案:所述报警模块为声光报警装置。
[0026] 作为本发明的一种优选技术方案:所述断路器驱动模块与断路器连接,灭火装置驱动模块与灭火装置连接。
[0027] 作为本发明的一种优选技术方案:所述灭火装置至少包括泡沫灭火器、干粉灭火器、二氧化碳灭火器中的一种。
[0028] 本发明的信号放大模块,可以克服传统信号放大电路因为输入输出阻抗而引起信号失真的问题。传统结构的放大电路,需要电流产生较大变化,才会引起电压产生较大变化,实现放大功能;若电流变化较小,则放大功能不明显甚至不放大,且由于输出电流的变化会影响到输入信号,致使传统放大电路的失真度较高。由于三极管的BE结之间存在阻抗,控制三极管集电极电流变化会影响BE结之间的电压降,使得输入信号的原始信息形态发生改变,导致失真难以消除。
[0029] 本发明采用了恒流源电路代替负载电阻进行电压放大,恒流源的动态阻抗几乎无穷大,基本无需电流驱动的电压电流转换电路的输入阻抗也几乎无穷大。根据U=IR的公式,一点儿微小的电流变化,都会导致电压发生一个明显的变化,从而实现电压的放大,放大效果明显。同时,由于恒流源本身电流变化趋近于零,三极管T基射所需控制电流变化趋近于零,三极管的B E结之间的动态电压变化趋近于零,隔离了放大电路输出电流对输入信号的影响,从而使得放大电路的失真趋近于零。因此信号放大单元用恒流源电路代替负载电阻进行电压放大,既解决了失真问题又简化了电路,且提高了可靠性稳定性。
[0030] 本发明采用烟雾传感器监测住宅是否着火。烟雾传感器就是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的,烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感,离子式烟雾传感器是一种技术先进,工作稳定可靠的传感器,被广泛运用到各种消防报警系统中,性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。它在内外电离室里面有放射源镅241,电离产生的正、负离子,在电场的作用下各自向正负电极移动。在正常的情况下,内外电离室的电流、电压都是稳定的。一旦有烟雾窜逃外电离室。干扰了带电粒子的正常运动,电流,电压就会有所改变,破坏了内外电离室之间的平衡,于是无线发射器发出无线报警信号,通知远方的接收主机,将报警信息传递出去。烟雾传感器广泛应用在城市安防、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。
[0031] 烟雾传感器主要有离子式烟雾传感器和气敏式烟雾传感器。气敏传感器是一种检测特定气体的传感器。它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号,根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息,从而可以进行检测、监控、报警;还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。它主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等,其中用的最多的是半导体气敏传感器。离子烟雾报警器对微小的烟雾粒子的感应要灵敏一些,对各种烟能均衡响应;而前向式光电烟雾报警器对稍大的烟雾粒子的感应较灵敏,对灰烟、黑烟响应差些。当发生熊熊大火时,空气中烟雾的微小粒子较多,而闷烧的时候,空气中稍大的烟雾粒子会多一些。如果火灾发生后,产生了大量的烟雾的微小粒子,离子烟雾报警器会比光电烟雾报警器先报警。这两种烟雾报警器时间间隔不大,但是这类火灾的蔓延极快,此类场所建议安装离子烟雾报警器较好。另一类闷烧火灾发生后,产生了大量的稍大的烟雾粒子,光电烟雾报警器会比离子烟雾报警器先报警,这类场所建议安装光电烟雾报警器。
[0032] 上面对本发明的实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.一种住宅火灾智能监测装置,其特征在于,包括烟雾传感器、温度传感器、第一 A/D转换模块、第二 A/D转换模块、主控模块、报警模块,断路器驱动模块、第一信号放大模块、第二信号放大模块、灭火装置驱动模块和ZigBee无线发射模块,其中,烟雾传感器、第一A/D转换模块、第一信号放大模块和主控模块顺序连接,温度传感器、第二 A/D转换模块、第二信号放大模块和主控模块顺序连接,主控模块分别和报警模块,断路器驱动模块、灭火装置驱动模块和ZigBee无线发射模块连接,ZigBee无线发射模块通过ZigBee无线网络与远程消防终端的ZigBee无线接收模块连接; 所述第一信号放大模块和第二信号放大模块的结构相同,均包括三极管、恒流源电路和电压电流转换电路,其中,所述恒流源电路的输出端、电压电流转换电路的输入端均与三极管的集电极相连,三极管的基极和发射极分别与A/D转换模块的输出端连接,并分别作为信号放大模块的同相输入端和反相输入端,电压电流转换电路的输出端与主控模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种住宅火灾智能监测装置,其特征在于,所述主控模块为具有Cortex-M3内核的主控芯片。
3.根据权利要求2所述的一种住宅火灾智能监测装置,其特征在于,所述主控芯片的型号为 STM32F103。
4.根据权利要求1所述的一种住宅火灾智能监测装置,其特征在于,所述报警模块为声光报警装置。
5.根据权利要求1所述的一种住宅火灾智能监测装置,其特征在于,所述断路器驱动模块与断路器连接,灭火装置驱动模块与灭火装置连接。
6.根据权利要求5所述的一种住宅火灾智能监测装置,其特征在于,所述灭火装置至少包括泡沫灭火器、干粉灭火器或二氧化碳灭火器中的一种。
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