CN110211322A - 火警报警器 - Google Patents

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吴化平
孙申申
林森鹏
刘爱萍
蒋坤鹏
裘烨
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    • G—PHYSICS
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Abstract

火警报警器，包括火警信号感应装置、火警信号报警装置、难燃性外壳；火警信号感应装置，由集驱动‑传感一体的柔性智能结构和蓝牙发射模块组成，所述的柔性智能结构由膜组件和铜线组成；膜组件由四层膜构成，从上至下分别为湿敏材料层、金电极薄膜、压电材料P(VDF‑TRFE)层、金电极薄膜层，膜层之间相互连接紧密，铜线则用银胶粘于金电极薄膜上，该柔性智能结构将温度、湿度转换成电信号并通过铜线输出；蓝牙发射模块在通电情况下发射火警信号；火警报警装置包括微处理器、电源、蓝牙接收模块、报警器，蓝牙接收模块接受信号并传递给火警报警装置中的微处理器；微处理器用于处理蓝牙接收模块接受的信号以及电源低电压报警。本发明报警可靠、成本较低。

Description

火警报警器
技术领域
本发明涉及到一种火警报警器。
背景技术
随着现代家庭用火、用电量的增加，家庭火灾发生的频率越来越高。家庭火灾一旦发生，很容易出现扑救不及时、灭火器材缺乏及在场人惊慌失措、逃生迟缓等不利因素，最终导致重大生命财产损失。特别是城市，具有建筑物密、人口集中、财物集中，易燃易爆物品源多、点多量大、面广的特点，从而带来更多的火灾和爆炸隐患。一旦发生火灾与爆炸，人员伤亡大，经济损失严重。所以我们要有安全防护的意识，使人们及早得知火情，将火灾扑灭在萌芽状态。
尤其是随着中国老龄化越来越严重，在遇到火灾等危险情况时，他们会由于各种原因不能及时收到报警信号且因行动不便不能及时逃出，虽然现有的火警报警器报警类型和方式各种各样，但是其内部电路较为敏感，且必须与空气接触，导致当火灾发生时很快烧毁无法报警，导致其不能保持足够的报警时间，从而发生严重后果。除此之外，由于人们火警意识不足，且火警报警器并不廉价，所以导致报警器安装不够密集，从而错过逃脱的最好时机；并且目前的大多数火警报警器只是独立个体，不能及时将火警信号传出，导致错过最佳救援时间。现有的多数报警器为感烟报警器，会经常有各种误警情况，且在许多场景下无法使用，比如厨房或者其他有烟、蒸气、粉尘等等场合
因此，发明一种价格低廉、可与外界相通、且不易发生误报警的新型火警报警器很有必要。
发明内容
本发明要克服现有技术的上述的问题，提供一种火警报警器。
火警报警器，其特征包括：包括火警信号感应装置、火警信号报警装置、难燃性外壳；
火警信号感应装置，由集驱动-传感一体的柔性智能结构和蓝牙发射模块组成，所述的柔性智能结构由膜组件和铜线组成；膜组件由四层膜构成，从上至下分别为湿敏材料层、金电极薄膜、压电材料P(VDF-TRFE)层、金电极薄膜层，膜层之间相互连接紧密，铜线则用银胶粘于金电极薄膜上，该柔性智能结构在热、湿度场刺激下弯曲变形，将温度、湿度转换成电信号并通过铜线输出；蓝牙发射模块在通电情况下发射火警信号；
火警报警装置，主要包括微处理器、电源、蓝牙接收模块、报警器、复位系统及显示灯等组成；蓝牙接收模块可接受信号并传递给火警报警装置中的微处理器；微处理器处理蓝牙接收模块接受的信号以及电源低电压报警，电源给微处理器、报警器供电，复位系统在火警结束后向报警器输出指令信号、停止报警；显示灯提示电源内电量。
所述的柔性智能结构的制备过程如下：
(1)用电子天平称取P(VDF-TRFE)粉末；将P(VDF-TRFE)和DMF放入锥形瓶中配置P(VDF-TRFE)质量分数为2.5％的混合溶液，进行磁力搅拌2小时；待搅拌完成后，将溶液倒入至平底培养皿；将培养皿放入烘箱，60度鼓风干燥；成膜后进行140度退火处理2小时；
(2)将P(VDF-TRFE)薄膜从培养皿上揭下，并通过电子束蒸发系统在其两表面蒸镀金电极；
(3)用胶带固定薄膜四角于载玻片上；对薄膜表面用25W的功率进行空气等离子处理60秒；在薄膜表面旋涂PEDOT:PSS，转速2000rpm，旋涂时间为60秒；放置于热台上55度加热5分钟；
(4)再次以同等参数等离子处理并旋涂PEDOT:PSS，共计在薄膜表面旋涂4层PEDOT:PSS；最后将复合材料放置热台上55度加热1小时烘干。
本发明的火警报警器的感应装置由驱动传感一体的柔性电子器件和蓝牙发射模块组成，该电子器件可以将温度、湿度等转化为电信号输出，其输出电压使蓝牙发射模块工作，同时在火警报警装置中的蓝牙接收模块收到信号后接通电路，报警装置开始报警，并且将信号传至其他报警装置。由于该报警装置全封闭安装，这使得其可以更加持续的进行报警。此外，湿度敏感材料在火灾发生时变化明显，报警响应时间短且不会出现误报。
本发明的优点在于：所用柔性智能器件为原创发明的柔性智能结构；该器件反应灵敏但不会发生误报警现象，在火灾发生时产生强烈的电信号，可用来为蓝牙发射模块提供电源，不需要外在接入电源；其感应装置和报警装置为不同的两部分，且一个报警装置可以对应多个不同的感应装置，大大降低了火警报警器的成本；不同的报警器之间也可相互传递报警信息，可以给更大范围内的人们提供预警，可以更加快速的帮助人们逃离和实施救助；由于其报警装置被耐燃性外壳包裹，可提供更长时间的预警。本发明制造简单，成本很低且适合大多数场所下使用，具有非常高的价值。
附图说明
图1是柔性智能结构的结构示意图。
图2是本发明的系统框图。
图3是本发明的柔性智能结构在不同场变化下的灵敏度测试图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。
图1中各部件，1为压电材料P(VDF-TRFE)；2为湿度敏感材料PEDOT:PSS；3为蒸镀的金电极薄膜；4为银胶；5为铜线；
火警报警器，包括火警信号感应装置、火警信号报警装置、难燃性外壳；
火警信号感应装置，由集驱动-传感一体的柔性智能结构和蓝牙发射模块组成，所述的柔性智能结构由膜组件和铜线组成；膜组件由四层膜构成，从上至下分别为湿敏材料层、金电极薄膜、压电材料P(VDF-TRFE)层、金电极薄膜层，膜层之间相互连接紧密，铜线则用银胶粘于金电极薄膜上，该柔性智能结构在热、湿度场刺激下弯曲变形，将温度、湿度转换成电信号并通过铜线输出；蓝牙发射模块在通电情况下发射火警信号；
火警报警装置，主要包括微处理器、电源、蓝牙接收模块、报警器、复位系统及显示灯等组成；蓝牙接收模块可接受信号并传递给火警报警装置中的微处理器；微处理器处理蓝牙接收模块接受的信号以及电源低电压报警，电源给微处理器、报警器供电，复位系统在火警结束后向报警器输出指令信号、停止报警；显示灯提示电源内电量。
本发明包括多个火警信号感应装置，多个火警信号感应装置对应一个报警装置。
所述的柔性智能结构由以下步骤制备得到，其中涉及的温度均为摄氏温度：
(1)用电子天平称取P(VDF-TRFE)粉末；将P(VDF-TRFE)和DMF放入锥形瓶中配置P(VDF-TRFE)质量分数为2.5％的混合溶液，进行磁力搅拌2小时；待搅拌完成后，将溶液倒入至平底培养皿；将培养皿放入烘箱，60度鼓风干燥；成膜后进行140度退火处理2小时；
(2)将P(VDF-TRFE)薄膜从培养皿上揭下，并通过电子束蒸发系统在其两表面蒸镀金电极；
(3)用胶带固定薄膜四角于载玻片上；对薄膜表面用25W的功率进行空气等离子处理60秒；在薄膜表面旋涂PEDOT:PSS，转速2000rpm，旋涂时间为60秒；放置于热台上55度加热5分钟；
(4)再次以同等参数等离子处理并旋涂PEDOT:PSS，共计在薄膜表面旋涂4层PEDOT:PSS；最后将复合材料放置热台上55度加热1小时烘干。
压电材料P(VDF-TRFE)层厚度为20um。湿度敏感材料PEDOT:PSS层厚度为5um。金电极厚度为100nm。
当火灾发生时，分布在房间内各处的火警感应装置感应到火灾发生，柔性智能结构产生强烈的电信号并且将通过蓝牙发射模块将信号发送出去，位于火警报警装置中的蓝牙接收模块收到信号并将其传送至微处理器中，然后使装有报警器的电路导通，报警声响并发送火警信号给其他报警装置。

Claims (5)

1.火警报警器，其特征包括：包括火警信号感应装置、火警信号报警装置、难燃性外壳；
火警信号感应装置，由集驱动-传感一体的柔性智能结构和蓝牙发射模块组成，所述的柔性智能结构由膜组件和铜线组成；膜组件由四层膜构成，从上至下分别为湿敏材料层、金电极薄膜、压电材料P(VDF-TRFE)层、金电极薄膜层，膜层之间相互连接紧密，铜线则用银胶粘于金电极薄膜上，该柔性智能结构在热、湿度场刺激下弯曲变形，将温度、湿度转换成电信号并通过铜线输出；蓝牙发射模块在通电情况下发射火警信号；
火警报警装置，包括微处理器、电源、蓝牙接收模块、报警器、复位系统及显示灯组成；蓝牙接收模块接受信号并传递给火警报警装置中的微处理器；微处理器用于处理蓝牙接收模块接受的信号以及电源低电压报警，电源给微处理器、报警器供电，复位系统在火警结束后向报警器输出指令信号、停止报警；显示灯提示电源内电量。
2.根据权利要求1所述的火警报警器，其特征在于：包括多个火警信号感应装置，多个火警信号感应装置对应一个报警装置。
3.根据权利要求1所述的火警报警器，其特征在于：压电材料P(VDF-TRFE)层厚度为20um。
4.根据权利要求1所述的火警报警器，其特征在于：湿度敏感材料PEDOT:PSS层厚度为5um。
5.根据权利要求1所述的火警报警器，其特征在于：金电极厚度为100nm。
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