CN108846988B - 一种智能烟雾报警器及其蜂鸣器自检方法 - Google Patents

一种智能烟雾报警器及其蜂鸣器自检方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能烟雾报警器，包括中央处理器以及分别与所述中央处理器相连的烟雾传感器、麦克风、电源管理模块、电池、温度传感器、蜂鸣器、通讯单元及存储模块。中央处理器集成有实时时钟，实时时钟附带日历功能，其根据预设的自检周期控制蜂鸣器按预设时长播报，同时控制麦克风接收所述蜂鸣器的声音，判定蜂鸣器播报时长是否在限制范围内，若超出限制公差，则发送蜂鸣器异常警报给上位机。同时，本发明还公开了一种蜂鸣器自检方法，包括：通过设定一个标定值区分环境噪音与蜂鸣器的播报音，统计蜂鸣器的播报时长，从而判定蜂鸣器是否正常运行。

Description

一种智能烟雾报警器及其蜂鸣器自检方法
技术领域
本发明涉及烟雾报警器，具体涉及一种智能烟雾报警器及其蜂鸣器自检方法。
背景技术
火灾已成为我国常发性和破坏性以及影响力最强的灾害之一。随着经济和城市建设的快速发展，城市高层、地下建筑以及大型综合性建筑日益增多，火灾隐患也大大增加，火灾的数量及其造成的损失呈逐年上升趋势。在工业和民用建筑、宾馆、酒店、图书馆、科研和商业部门，火灾烟雾报警器已成为必要的装置。火灾报警系统对现代建筑起着极其重要的安全保障作用。烟雾报警器是火灾烟雾报警系统的核心。
烟雾报警器中设有烟雾传感器，当室内烟雾浓度超过阈值时，烟雾报警器通过声、光的方式发出烟雾报警信息。
现有的烟雾报警器通常通过报警灯闪烁和蜂鸣器发出高分贝声响来告知附近人员有火灾产生，但其仍然存在以下缺陷：
1.检测成本高：为保证烟雾报警器能正常工作，需要人为经常性对烟雾报警器进行检测，检测频次太高，则大大降低了工作效率和增加人工成本；检测频次太低，则无法及时发现和替换故障的报警器，导致火灾发生时报警器不工作，造成人员伤亡和大量财产损失；
2.检测风险高：烟雾报警器一般安装于室内天花板，工作人员需要通过攀爬工具进行高层测量，这必然会存在一定的风险；
3.报警范围小：只有在报警器所在附近的人可以听到报警声，若距离稍远或者屋内没人，火灾无人知晓，可能导致延误了有效控制火情的时间，导致人员伤亡和大量财产损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能烟雾报警器及其蜂鸣器标定方法，能够实现烟雾报警器的自我检测。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种智能烟雾报警器，包括中央处理器以及分别与所述中央处理器相连的烟雾传感器、蜂鸣器、通讯单元及存储模块；所述烟雾传感器用于监测烟雾的浓度值，并将监测到的浓度值发送给所述中央处理器；所述中央处理器在其接收的烟雾浓度值超过预设值时，控制所述蜂鸣器发出警报，并通过所述通讯单元向上位机示警；还包括与所述中央处理器相连的麦克风；所述中央处理器集成有实时时钟，所述实时时钟附带日历功能，其根据预设的自检周期控制所述蜂鸣器按预设时长播报，同时控制所述麦克风接收所述蜂鸣器的声音，判定所述蜂鸣器播报时长是否在限制范围内，若超出限制公差，则发送蜂鸣器异常警报给上位机。
进一步地，还包括与所述中央处理器相连的温度传感器，所述温度传感器用于监测环境的温度值，并将监测到的温度值发送给所述中央处理器，所述中央处理器在其接收的温度值超过预设值时，通过所述通讯单元向所述上位机示警。
进一步地，智能烟雾报警器采用电池供电，所述中央处理器根据预设的采集时间采集所述烟雾传感器与所述温度传感器的监测值并上传给所述上位机，在采集时间之外，所述中央处理器与所述通讯单元进入休眠模式。
进一步地，还包括电源管理模块，所述电源管理模块分别与所述中央处理器以及电池相连，当所述电源管理模块监测到所述电池的电压低于3.3V时，其唤醒所述中央处理器与所述通讯单元，发送低电提醒到上位机。
进一步地，还包括与所述上位机通信的用户报警器，所述上位机在所述采集时间没有接收到所述中央处理器上传的数据，则发送离线提醒给所述用户报警器。
进一步地，所述用户报警器为手机，所述上位机中预存有用户的手机号码，当发生报警时，所述上位机自动拨打用户绑定的手机号码，发送语音警报。
进一步地，所述通讯单元为NB-IOT无线通信模组，当智能烟雾报警器为多组时，相邻的智能烟雾报警器间通过所述NB-IOT无线通信模组实现自组网通信。
本发明还公开了一种蜂鸣器自检方法，包括以下步骤：
S1、在存储模块中存储一个标定值VS，用于在麦克风采集的声音Vn中区分环境噪音及蜂鸣器的播报音；在存储模块中存储一个蜂鸣器自检播报的预设时长T；
S2、中央处理器按预设的自检周期控制蜂鸣器按所述预设时长T播报，麦克风对声音进行采集，当Vn＞VS时，中央处理器开始计时，当Vn＜VS时，中央处理器停止计时，则此段时间即为蜂鸣器的实际播报时长Tb；
S3、比较蜂鸣器自检播报的预设时长T与实际播报时长Tb，若0.8T≤Tb≤1.1T，则判定蜂鸣器正常运行，否则输出警报。
采用上述技术方案后，本发明与背景技术相比，具有如下优点：
1、蜂鸣器是烟雾报警器中至为重要的器件，其损坏将直接导致示警失败，同时上位机无法获知警报没有被及时播报，其后果难以预料，本发明设有麦克风，用于采集烟雾报警器中蜂鸣器的播报音供中央处理器分析，以判断蜂鸣器是否正常工作，从而避免常规的人工检测方式，降低维护成本与维护风险。
2、本发明设有温度传感器，能对烟雾报警器周围的环境温度进行采集并上传，使得烟雾报警器可以适应对温度比较敏感的环境。
3、本发明采用电池供电，中央处理器在预设时间进行信息采集，其它时间其与通讯单元处于休眠状态，以节约电量，并在低电量时发送低电量警报；同时，若在预设时间，上位机为接收到上传数据，则发出烟雾报警器离线示警。
4、本发明能在险情发生时自动呼叫用户，进行提醒，使得报警不受蜂鸣器的蜂鸣半径影响。
5、本发明的通讯单元采用NB-IOT无线通信模组，具备低功耗的优点，同时其具备自组网与定位功能，可应用于烟雾报警器的大面积、多节点分布场景，使其实现免布线、远距离的通信，并在险情发生时可以告知报警位置。
附图说明
图1为本发明系统结构框图。
图2为本发明与上位机及用户报警器间的网络拓扑图。
图3为蜂鸣器声波示意图。
图4为图3的简化示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明中需要说明的是，术语“上”“下”“左”“右”“竖直”“水平”“内”“外”等均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示本发明的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
请参考图1所示，本发明公开了一种智能烟雾报警器，包括中央处理器烟雾传感器、温度传感器、蜂鸣器、通讯单元、存储模块、麦克风、电源管理模块及电池。所示烟雾传感器、温度传感器、蜂鸣器、通讯单元、存储模块、麦克风及电源管理模块分别与所述中央处理器相连，所述电池与所述电源管理模块相连。
所述烟雾传感器用于监测烟雾的浓度值，并将监测到的浓度值发送给所述中央处理器；所述中央处理器在其接收的烟雾浓度值超过预设值时，控制所述蜂鸣器发出警报，并通过所述通讯单元向上位机示警。
所述温度传感器用于监测环境温度，并将监测的温度值发送给所述中央处理器，所述中央处理器在其接收的温度值超出限定范围时，通过所述通讯单元向上位机示警。
所述中央处理器集成有实时时钟，所述实时时钟附带日历功能，其根据预设的自检周期控制所述蜂鸣器按预设时长播报，同时控制所述麦克风接收所述蜂鸣器的声音，判定所述蜂鸣器播报时长是否在限制范围内，若超出限制公差，则发送蜂鸣器异常警报给上位机，若超出限制公差，即表明蜂鸣器异常，则发送蜂鸣器异常警报给上位机。
本发明采用电池供电，为节约电量，所述中央处理器根据预设的采集时间采集所述烟雾传感器与所述温度传感器的监测值并上传给所述上位机，在采集时间之外，所述中央处理器与所述通讯单元进入休眠模式。
所述电源管理模块分别与所述中央处理器以及电池相连，当所述电源管理模块监测到所述电池的电压低于3.3V时，其唤醒所述中央处理器与所述通讯单元，发送低电提醒到上位机，以便于及时更换电池。
请参考图2所示，为扩大本发明的报警范围，本发明还包括与所述上位机通信的用户报警器，所述上位机在所述采集时间没有接收到所述中央处理器上传的数据，则发送离线提醒给所述用户报警器。本实施例中，所述用户报警器为手机或电脑，所示上位机为服务器。所述上位机中预存有用户的手机号码，当发生报警时，所述上位机自动拨打用户绑定的手机号码，发送语音警报。同时，也可采用微信为媒介端，实现手机与上位机的互动，用户可通过手机随时查看烟雾报警器的状态。
本发明中，所述通讯单元为NB-IOT无线通信模组，其具备低功耗的优势，结合通讯单元与中央处理器的休眠手段，进一步延长电池的使用时间，减少电池更换次数。同时，其具备自组网功能，当智能烟雾报警器为多组时，相邻的智能烟雾报警器间通过所述NB-IOT无线通信模组实现自组网通信。
实施例2
前述蜂鸣器的自检原理为：蜂鸣器发出的声音由麦克风接收，把声波信号转换成电信号，麦克风转换后的电信号经中央处理器中的ADC模块转换成数字值(简称AD值)，再把连续的值转换成离散值，即可进行分析。如图3所示的是采集了大量的离散值连线绘制而成蜂鸣器声波示意图。
由于图形是上下对称的，只研究图形的上半部分即可，则图形可以简化为如图4所示。如图4所示，由于很难存在完全无噪音的环境，因此需要一个标定值Vs区分分环境噪音及蜂鸣器的播报音，其后根据蜂鸣器的播报时长即可确定蜂鸣器是否正常工作。
因此，本发明还公开了一种蜂鸣器自检方法，包括以下步骤：
S1、在存储模块中存储一个标定值VS，用于在麦克风采集的声音Vn中区分环境噪音及蜂鸣器的播报音；在存储模块中存储一个蜂鸣器自检播报的预设时长T；
S2、中央处理器按预设的自检周期控制蜂鸣器按所述预设时长T播报，麦克风对声音进行采集，当Vn＞VS时，中央处理器开始计时，当Vn＜VS时，中央处理器停止计时，则此段时间即为蜂鸣器的实际播报时长Tb；
S3、比较蜂鸣器自检播报的预设时长T与实际播报时长Tb，若0.8T≤Tb≤1.1T，则判定蜂鸣器正常运行，否则输出警报。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种智能烟雾报警器，包括中央处理器以及分别与所述中央处理器相连的烟雾传感器、蜂鸣器、通讯单元及存储模块；所述烟雾传感器用于监测烟雾的浓度值，并将监测到的浓度值发送给所述中央处理器；所述中央处理器在其接收的烟雾浓度值超过预设值时，控制所述蜂鸣器发出警报，并通过所述通讯单元向上位机示警；其特征在于：还包括与所述中央处理器相连的麦克风；所述中央处理器集成有实时时钟，所述实时时钟附带日历功能，用于进行蜂鸣器自检，其根据预设的自检周期控制所述蜂鸣器按预设时长播报，同时控制所述麦克风接收所述蜂鸣器的声音，判定所述蜂鸣器播报时长是否在限制公差内，若超出限制公差，则发送蜂鸣器异常警报给上位机，所述蜂鸣器自检具体通过以下方法实现：
S1、在存储模块中存储一个标定值VS，用于在麦克风采集的声音Vn中区分环境噪音及蜂鸣器的播报音；在存储模块中存储一个蜂鸣器自检播报的预设时长T；
S2、中央处理器按预设的自检周期控制蜂鸣器按所述预设时长T播报，麦克风对声音进行采集，当Vn＞VS时，中央处理器开始计时，当Vn＜VS时，中央处理器停止计时，则此段时间即为蜂鸣器的实际播报时长Tb；
S3、比较蜂鸣器自检播报的预设时长T与实际播报时长Tb，若0.8T≤Tb≤1.1T，则判定蜂鸣器正常运行，否则输出警报。
2.如权利要求1所述的一种智能烟雾报警器，其特征在于：还包括与所述中央处理器相连的温度传感器，所述温度传感器用于监测环境的温度值，并将监测到的温度值发送给所述中央处理器，所述中央处理器在其接收的温度值超过预设值时，通过所述通讯单元向所述上位机示警。
3.如权利要求2所述的一种智能烟雾报警器，其特征在于：智能烟雾报警器采用电池供电，所述中央处理器根据预设的采集时间采集所述烟雾传感器与所述温度传感器的监测值并上传给所述上位机，在采集时间之外，所述中央处理器与所述通讯单元进入休眠模式。
4.如权利要求3所述的一种智能烟雾报警器，其特征在于：还包括电源管理模块，所述电源管理模块分别与所述中央处理器以及电池相连，当所述电源管理模块监测到所述电池的电压低于3.3V时，其唤醒所述中央处理器与所述通讯单元，发送低电提醒到上位机。
5.如权利要求3所述的一种智能烟雾报警器，其特征在于：还包括与所述上位机通信的用户报警器，所述上位机在所述采集时间没有接收到所述中央处理器上传的数据，则发送离线提醒给所述用户报警器。
6.如权利要求5所述的一种智能烟雾报警器，其特征在于：所述用户报警器为手机，所述上位机中预存有用户的手机号码，当发生报警时，所述上位机自动拨打用户绑定的手机号码，发送语音警报。
7.如权利要求1-6任一项所述的一种智能烟雾报警器，其特征在于：所述通讯单元包括NB-IOT无线通信模组，当智能烟雾报警器为多组时，相邻的智能烟雾报警器间通过所述NB-IOT无线通信模组实现自组网通信。
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