CN110426069A - 一种复合型感烟装置及其自动校准方法 - Google Patents

一种复合型感烟装置及其自动校准方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种复合型感烟探测器及其自动校准方法，其中，复合型感烟装置，包括探测器壳体、设置在所述探测器壳体内的MCU控制模块、声光报警模块、无线模块和传感器模块；所述MCU控制模块设置传感器灵敏度自动校准模块。所述传感器灵敏度自动校准模块执行的自动校准方法包括：步骤1，标定温度传感器；步骤2，复合型感烟装置工作时，进行温度校准；步骤3，依据传感器特性内建传感器温度‑衰减响应曲线；步骤4，标定一氧化碳传感器；步骤5，复合型感烟装置工作时，判定是否为一氧化碳传感器本身衰减；步骤6，若判定为零点因传感器衰减造成不准确，执行灵敏度自动校准。

Description

一种复合型感烟装置及其自动校准方法
技术领域
本发明属于感烟探测领域，具体的说，涉及一种复合型感烟装置及其自动校准方法。
背景技术
生活中火灾的发生不仅危害生命及财产的安全，严重者还会危及到公共安全。燃气在广泛使用的同时，也带来很多安全隐患，是造成家庭火灾的重要来源。火灾发生前，各种家具、家电、塑料等燃烧时除产生不同程度的烟以外，还会产生一定的热量并产生大量一氧化碳，只有得到这些数据并进行监测，才能达到高准确性和有效性的预防。目前，市场上普通的烟雾报警器功能单一，只能单纯检测烟雾并报警，且可扩展性不强，不能增加其他检测，难以满足安全需求。另外，由于探测器长时间运行导致零点漂移或灵敏度严重下降，从而获取不准确的检测结果，给人们带来很大的困扰，甚至是误报、错报而造成心理恐慌，大大增加了现场维护、排查及售后人员的成本投入。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种复合型感烟装置，本发明同时还提供了该复合型感烟装置的自动校准方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种复合型感烟装置，包括探测器壳体，还包括设置在所述探测器壳体内的MCU控制模块、无线模块和传感器模块；
所述传感器模块，用于火灾发生前的环境参数检测；
所述MCU控制模块，与所述传感器模块连接，接收并存储所述环境参数；
所述声光报警模块，与所述MCU控制模块连接，用于进行声光报警；
所述无线模块，与所述MCU控制模块连接，用于将所述环境参数上传至后台服务器；
所述传感器模块包括烟感传感器、温湿度传感器和一氧化碳传感器；
所述MCU控制模块设置传感器灵敏度自动校准模块。
一种所述的复合型感烟装置的自动校准方法，其中，所述传感器灵敏度自动校准模块执行的自动校准方法包括如下步骤：
步骤1，标定温度传感器，使用标准温度（T0，T1）对温度传感器进行标定，对应采集数值为（AD0，AD1），拟合成曲线并将斜率k=（T1-T0）/（AD1-AD0）存储到MCU控制模块的存储器中，斜率k和MCU控制模块直接读取内部传感器的温度与检测到的温度作补偿处理；
步骤2，复合型感烟装置工作时，按存储曲线计算得到的温度值T=k（AD-AD0）+T0与MCU控制模块直接读取到的温度进行比对，若偏差比较大，将用读取到的温度系数对计算得到的温度进行校正，重新计算温度斜率k，并存入到MCU控制模块的存储器中；
步骤3，依据传感器特性内建传感器温度-衰减响应曲线，并将曲线特征值固化到MCU控制模块的存储器中；
步骤4，标定一氧化碳传感器，分别标定不同浓度C和不同温度T下的响应值ad，即（adn，Cn，Tn）其中adn是MCU控制模块的采集值，Cn是标定浓度值，Tn是标定对应的温度值，将标定不同组别的（adn，Cn，Tn）值固化到MCU控制模块的存储器中；
步骤5，复合型感烟装置工作时，MCU控制模块实时采集获取adi和当前环境下步骤2得到的Ti，将获取的adi和Ti应用拉格朗日插值法和最小二乘法相结合，拟合曲线；
与标定时存储的（adn，Cn，Tn）特征数据比对，计算出环境中一氧化碳浓度值Ci；若得到的一氧化碳浓度值Ci在一段时间内稳定在某一非0常数，判定为一氧化碳传感器本身衰减，按步骤5进行灵敏度校准；
步骤6，在烟雾环境下，每秒钟记录一次，连续n小时，如果检测的一氧化碳浓度对应的AD值在m范围内波动，且浓度值大于0，判定为零点因传感器衰减造成不准确；
将步骤5检测到大于0的浓度值强制当作零点，并按步骤4拟合曲线的修正系数，将整个检测范围内的特征曲线进行修正，实现有烟雾环境条件下的灵敏度自动校准。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体的说，发明复合型感烟装置通过设置传感器灵敏度自动校准模块，执行自动校准方法，有效解决了探测器不准确、误报以及必须亲临现场标定等问题。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
一种复合型感烟装置，包括探测器壳体，还包括设置在所述探测器壳体内的MCU控制模块、无线模块和传感器模块；所述传感器模块，用于火灾发生前的环境参数检测；所述MCU控制模块，与所述传感器模块连接，接收并存储所述环境参数；所述声光报警模块，与所述MCU控制模块连接，用于进行声光报警；所述无线模块，与所述MCU控制模块连接，用于将所述环境参数上传至后台服务器；所述传感器模块包括烟感传感器、温湿度传感器和一氧化碳传感器；所述MCU控制模块设置传感器灵敏度自动校准模块。
本发明复合型感烟装置能够同时感烟、感温和一氧化碳等火灾发生前的环境检测并将检测结果通过所述无线模块上传云端服务器，同时实现探测器灵敏度自动校准。所述无线模块通信方式为WIFI、LoRa、ZigBee、NB-IoT、Z-Wave、GPRS或蓝牙。所述MCU控制模块是感烟装置核心部件，负责传感器信号采集与处理，无线模块的控制，报警动作值及声光报警模块的输出控制，并根据环境情况自动校准计算灵敏度；所述MCU控制模块由烟感迷宫和调理电路组成，能实现同时感温和感烟等多功能。
一种所述的复合型感烟装置的自动校准方法，其中，所述传感器灵敏度自动校准模块执行的自动校准方法包括如下步骤：
步骤1，标定温度传感器，使用标准温度（T0，T1）对温度传感器进行标定，对应采集数值为（AD0，AD1），拟合成曲线并将斜率k=（T1-T0）/（AD1-AD0）存储到MCU控制模块的存储器中，斜率k和MCU控制模块直接读取内部传感器的温度与检测到的温度作补偿处理；
步骤2，复合型感烟装置工作时，按存储曲线计算得到的温度值T=k（AD-AD0）+T0与MCU控制模块直接读取到的温度进行比对，若偏差比较大，将用读取到的温度系数对计算得到的温度进行校正，重新计算温度斜率k，并存入到MCU控制模块的存储器中；
步骤3，依据传感器特性内建传感器温度-衰减响应曲线，并将曲线特征值固化到MCU控制模块的存储器中；
步骤4，标定一氧化碳传感器，分别标定不同浓度C和不同温度T下的响应值ad，即（adn，Cn，Tn）其中adn是MCU控制模块的采集值，Cn是标定浓度值，Tn是标定对应的温度值，将标定不同组别的（adn，Cn，Tn）值固化到MCU控制模块的存储器中；
步骤5，复合型感烟装置工作时，MCU控制模块实时采集获取adi和当前环境下步骤2得到的Ti，将获取的adi和Ti应用拉格朗日插值法和最小二乘法相结合，拟合曲线；
与标定时存储的（adn，Cn，Tn）特征数据比对，计算出环境中一氧化碳浓度值Ci；若得到的一氧化碳浓度值Ci在一段时间内稳定在某一非0常数，判定为一氧化碳传感器本身衰减，按步骤5进行灵敏度校准，即零点不稳定需要校准；
步骤6，因为火灾烟雾浓度不会突变，而且在烟雾环境下检测的值在某一短暂时间内肯定会波动，依此，在烟雾环境下，每秒钟记录一次，连续n小时，如果检测的一氧化碳浓度对应的AD值在m范围内波动，且浓度值大于0，判定为零点因传感器衰减造成不准确；
将步骤5检测到大于0的浓度值强制当作零点，并按步骤4拟合曲线的修正系数，将整个检测范围内的特征曲线进行修正，实现有烟雾环境条件下的灵敏度自动校准。
特别的，云端服务器定期或主动发送校准指令至所述MCU控制模块以实现自动校准。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (4)

1.一种复合型感烟装置，包括探测器壳体，其特征在于：还包括设置在所述探测器壳体内的MCU控制模块、声光报警模块、无线模块和传感器模块；
所述传感器模块，用于火灾发生前的环境参数检测；
所述MCU控制模块，与所述传感器模块连接，接收并存储所述环境参数；
所述声光报警模块，与所述MCU控制模块连接，用于进行声光报警；
所述无线模块，与所述MCU控制模块连接，用于将所述环境参数上传至后台服务器；
所述传感器模块包括烟感传感器、温湿度传感器和一氧化碳传感器；
所述MCU控制模块设置传感器灵敏度自动校准模块。
2.一种权利要求1所述的复合型感烟装置的自动校准方法，其特征在于，所述传感器灵敏度自动校准模块执行的自动校准方法包括如下步骤：
步骤1，标定温度传感器，使用标准温度（T0，T1）对温度传感器进行标定，对应采集数值为（AD0，AD1），拟合成曲线并将斜率k=（T1-T0）/（AD1-AD0）存储到MCU控制模块的存储器中，斜率k和MCU控制模块直接读取内部传感器的温度与检测到的温度作补偿处理；
步骤2，复合型感烟装置工作时，按存储曲线计算得到的温度值T=k（AD-AD0）+T0与MCU控制模块直接读取到的温度进行比对，若偏差比较大，将用读取到的温度系数对计算得到的温度进行校正，重新计算温度斜率k，并存入到MCU控制模块的存储器中；
步骤3，依据传感器特性内建传感器温度-衰减响应曲线，并将曲线特征值固化到MCU控制模块的存储器中；
步骤4，标定一氧化碳传感器，分别标定不同浓度C和不同温度T下的响应值ad，即（adn，Cn，Tn）其中adn是MCU控制模块的采集值，Cn是标定浓度值，Tn是标定对应的温度值，将标定不同组别的（adn，Cn，Tn）值固化到MCU控制模块的存储器中；
步骤5，复合型感烟装置工作时，MCU控制模块实时采集获取adi和当前环境下步骤2得到的Ti，将获取的adi和Ti应用拉格朗日插值法和最小二乘法相结合，拟合曲线；
与标定时存储的（adn，Cn，Tn）特征数据比对，计算出环境中一氧化碳浓度值Ci；若得到的一氧化碳浓度值Ci在一段时间内稳定在某一非0常数，判定为一氧化碳传感器本身衰减，按步骤5进行灵敏度校准；
步骤6，在烟雾环境下，每秒钟记录一次，连续n小时，如果检测的一氧化碳浓度对应的AD值在m范围内波动，且浓度值大于0，判定为零点因传感器衰减造成不准确；
将步骤5检测到大于0的浓度值强制当作零点，并按步骤4拟合曲线的修正系数，将整个检测范围内的特征曲线进行修正，实现有烟雾环境条件下的灵敏度自动校准。
3.根据权利要求2所述的复合型感烟装置的自动校准方法，其特征在于：云端服务器定期或主动发送校准指令至所述MCU控制模块以实现自动校准。
4.根据权利要求3所述的复合型感烟装置的自动校准方法，其特征在于：所述无线模块通信方式为WIFI、LoRa、ZigBee、NB-IoT、Z-Wave、GPRS或蓝牙。
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