CN112017390B - 主动型分布式智能烟雾报警系统及方法 - Google Patents

主动型分布式智能烟雾报警系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种主动型分布式智能烟雾报警系统及方法，它包括集气管道、检测系统、报警系统及空气动力装置，所述气体流道与设备室之间设有透明隔离层，其方法包括a.将室内空气抽入集气管道、b,使用检测系统进行检测、c.检测到烟雾时控制报警器报警。本发明得到的主动型分布式智能烟雾报警系统，通过空气动力装置，对房屋内各房间中的空气进行主动收集，并使用安装在烟道中的主动式红外烟雾传感器进行检测，相比传统的被动报警方式能够更快地发出警报，从而降低火灾造成的损失。

Description

主动型分布式智能烟雾报警系统及方法
技术领域
本发明涉及一种消防报警设备，特别是一种主动型分布式智能烟雾报警系统及方法。
背景技术
在当今的社会生活中，各种影响消防安全的因素层出不穷，特别是火灾事故的发生对人类的生命和财产安全造成极大的危害，为了及时检测出危险情况，各类烟雾报警器随之产生，为人类的生命财产安全保驾护航。
但是，现在市面上所流通的烟雾传感器属于被动型烟雾传感器，即在火灾发生后，产生的烟雾颗粒自由扩散到烟雾报警器的检测范围，烟雾报警器才能够察觉火灾信息，检测不够及时，并且每个房间都需要安置不同数量的烟雾报警器，各个烟雾报警器都包括独立的烟雾传感器和报警器，使得烟雾报警器的利用率不高。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种能够主动监测室内烟雾状态、能高效利用烟雾传感器的主动型分布式智能烟雾报警系统及方法。
为了实现上述目的，本发明所设计的主动型分布式智能烟雾报警系统，它包括集气管道、检测系统、报警系统及空气动力装置，所述检测系统设置在集气管道内并包括相互电连接的传感器、处理器CPU及无线通信装置，其中传感器包括主动式红外烟雾传感器及反光体，所述反光体安装在集气管道上，所述报警系统包括与无线通信装置无线通信的报警器。
为了提高传感器使用效率、节省成本，所述集气管道包括主烟道及多个与主烟道相连接的分支烟道，所述主烟道内设有相互隔离的多个气体流道及设备室，所述设备室与气体流道间设有透明隔离层，不同的气体流道的一端与不同的分支烟道分别连通，另一端则与主烟道的出口连通，多个所述反光体分别设置在不同的气体流道的内壁上，所述设备室内设有电机，所述主动式红外烟雾传感器连接固定在电机的输出转轴上，所述处理器CPU和无线通信装置设置在设备室内。
为了方便安装、节约材料，所述主烟道呈同心套筒结构，所述设备室位于主烟道正中，所述透明隔离层为圆筒形管道，所述气体流道环形分布在设备室外周。
为了方便对传感器的位置进行监测，所述输出转轴上连接有绝对值编码器，所述绝对值编码器与处理器CPU电连接。
为了方便安装，所述空气动力装置设置在主烟道的出口处。
为了提高空气采集效率，所述空气动力装置设置在各分支烟道内。
一种使用上述主动型分布式智能烟雾报警系统的主动型分布式智能烟雾报警方法，包括如下步骤：
a. 空气动力装置将室内空气抽入集气管道；
b. 所述主动式红外烟雾传感器发出红外线，对集气管道内的烟雾进行检测，并将检测数据实时发送给处理器CPU；
c. 当主动式红外烟雾传感器检测到集气管道内存在烟雾时，处理器CPU获取相应的检测数据后，控制无线通信装置向报警器发送报警指令。
为了实现对出现烟雾的气体流道的定位，使用包含主烟道及多个与主烟道相连接的分支烟道的集气管道，其中主烟道呈同心套筒结构、主烟道中央为透明设备室，在设备室内安装有电机、在电机的输出转轴上设有主动式红外烟雾传感器的主动型分布式智能烟雾报警系统，并对环绕在设备室外的多个相互隔离的气体流道预先进行顺序编号；所述步骤a.中，空气动力装置将室内空气抽入集气管道是指将室内空气经分支烟道抽入主烟道中与各分支烟道对应且相互隔绝的气体流道内；所述步骤b还包括：
b.1 电机以角速度
Figure DEST_PATH_IMAGE002AAAA
旋转，带动主动式红外烟雾传感器旋转，在旋转开始时，所述主动式红外烟雾传感器对准的气体流道的编号为全部气体流道编号的起始值
Figure DEST_PATH_IMAGE004AAAA
；
b.2 主动式红外烟雾传感器在旋转过程中依次检测各气体流道内是否存在烟雾，并将检测数据发送给处理器CPU；
b.3处理器CPU对接收到数据的时间进行记录，并根据检测数据的发送时间T，依照公式可以计算出相应气体流道的位置信息：
Figure DEST_PATH_IMAGE006AA
，其中n代表被检测到烟雾的气体流道的编号，[]代表向下取整符号；
所述步骤c中，处理器CPU在获取检测数据并计算出上述气体流道10的编号后，并控制无线通信装置向该气体流道所连接的分支烟道对应的报警器发送报警指令。
为了实现对出现烟雾的气体流道的定位，还可以使用包含主烟道及多个与主烟道相连接的分支烟道的集气管道，其中主烟道呈同心套筒结构、主烟道中央为透明设备室，在设备室内安装有电机、在电机输出转轴上设有主动式红外烟雾传感器的主动型分布式智能烟雾报警系统，并在输出转轴上连接有绝对值编码器，对环绕在设备室外的N个相互隔离的气体流道预先进行顺序编号；所述步骤a.中，空气动力装置将室内空气抽入集气管道是指将室内空气经分支烟道抽入主烟道中与各分支烟道对应且相互隔绝的气体流道内；所述步骤b还包括：
b.1电机以角速度
Figure DEST_PATH_IMAGE002AAAAAA
旋转，带动主动式红外烟雾传感器旋转，在旋转开始时，所述主动式红外烟雾传感器对准的气体流道的编号为全部气体流道编号的起始值
Figure DEST_PATH_IMAGE004AAAAAA
；
b.2主动式红外烟雾传感器在旋转过程中依次检测各气体流道内是否存在烟雾，并将检测数据发送给处理器CPU；
b.3绝对值编码器记录主动式红外烟雾传感器的转动角度，并由处理器CPU读取该角度参数
Figure DEST_PATH_IMAGE008AA
，当气体流道内存在烟雾时，根据公式可以计算出相应气体流道的位置信息：
Figure DEST_PATH_IMAGE010AA
，其中n代表被检测到烟雾的气体流道的编号，[]代表向下取整符号。
所述步骤c中，处理器CPU在获取检测数据并计算出上述气体流道的编号后，并控制无线通信装置向该气体流道所连接的分支烟道对应的报警器发送报警指令。
本发明得到的主动型分布式智能烟雾报警系统及方法，通过空气动力装置，对房屋内各房间中的空气进行主动收集，并使用安装在烟道中的主动式红外烟雾传感器进行检测，相比传统的被动报警方式能够更快地发出警报，从而降低火灾造成的损失。
附图说明
图1是本发明中主动型分布式智能烟雾报警系统实施例1的结构示意图；
图2是本发明中主动型分布式智能烟雾报警方法实施例1的流程图；
图3是本发明中主动型分布式智能烟雾报警系统实施例2的结构示意图；
图4是本发明中主动型分布式智能烟雾报警系统实施例3中主烟道及部分分支烟道旋转剖切后的内部结构示意图；
图5是图4中A-A剖视图；
图6是本发明中主动型分布式智能烟雾报警方法实施例3的流程图；
图7是本发明中主动型分布式智能烟雾报警系统实施例4中主烟道及部分分支烟道旋转剖且后的内部结构示意图。
图中：主烟道1、分支烟道2、报警器3、空气动力装置4、主动式红外烟雾传感器5、处理器CPU6、无线通信装置7、电机8、绝对值编码器9、气体流道10、设备室11、透明隔离层12、支撑柱13、出口14、反光体15、输出转轴80、集气管道100。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
本实施例描述的主动型分布式智能烟雾报警系统，如图1所示，它包括集气管道100、检测系统、报警系统及空气动力装置4，所述检测系统设置在集气管道100内并包括相互电连接的传感器、处理器CPU6及无线通信装置7，其中传感器包括主动式红外烟雾传感器5及反光体15，所述反光体15安装在集气管道100上，所述报警系统包括与无线通信装置7无线通信的报警器3；在实际使用中，所述集气管道100连通房屋内空气。
为了方便安装，如图1所示，所述空气动力装置4设置在集气管道100与室内连通的管路之间；本实施例中，采用抽气泵作为空气动力装置4。
本实施例提供一种使用上述主动型分布式智能烟雾报警系统的主动型分布式智能烟雾报警方法，如图2所示，包括如下步骤：
a. 空气动力装置4将室内空气抽入集气管道100；
b. 所述主动式红外烟雾传感器5发出红外线，对集气管道100内的烟雾进行检测，并将检测数据实时发送给处理器CPU6；
c. 当主动式红外烟雾传感器5检测到集气管道100内存在烟雾时，处理器CPU6获取相应的检测数据后，控制无线通信装置7向报警器3发送报警指令。
在实际使用中，还可以在处理器CPU6内设定该系统对应房屋的负责人，并在检测系统中设置于CPU电连接的存储模块，以存储相关负责人的联络方式，当警报发生时，处理器CPU6还将控制无线通信装置向相应的负责人发送报警信息。
本实施例中，所述反光体15为固定在集气管道100内、所述主动式红外烟雾传感器5相对侧的反光镜，正常工作中，所述主动式红外烟雾传感器5的发射机发射的红外线经由反光体15反射后，由主动式红外烟雾传感器5的接收机接收，当集气管道100内出现烟雾时，烟雾颗粒影响红外线的反射，从而使主动式红外烟雾传感器5报警。
本实施例提供的主动型分布式智能烟雾报警系统及方法，通过空气动力装置4，对房间中的空气进行主动收集，并使用安装在烟道中的主动式红外烟雾传感器5进行检测，并将数据交由处理器CPU6及无线通信装置进行处理，同时由于是主动收集，相比传统的被动报警方式，本实施例能够更快地发出警报，降低火灾造成的损失。
实施例2：
本实施例描述的主动型分布式智能烟雾报警系统，如图3所示，除实施例1所述特征外，为了方便集气管道100的布置，所述集气管道100包括主烟道1及多个与主烟道1相连接的分支烟道2，所述主烟道1内设有相互隔离的多个气体流道10及设备室11，所述设备室11与气体流道10间设有透明隔离层12，不同的气体流道10的一端与不同的分支烟道2分别连通，另一端则与主烟道1的出口14连通，多个所述反光体15分别设置在不同的气体流道10的内壁上。
在不安装电机8的情况下，如图3所示，所述主动式红外烟雾传感器5数量大于等于1，并分别设置在气体流道10内，每一个主动式红外烟雾传感器5均与一个反光体15相对设置；此时处理器CPU6及无线通信装置7固定在设备室11内；在实际使用中，所述分支烟道2与房屋内不同的房间连通，所述的报警器3分别设置在这些房间内，所述报警器3与分支烟道2一一对应。
为了方便安装，如图3所示，与实施例1不同在于，所述空气动力装置4设置在主烟道1的出口14处，并采用排风扇作为空气动力装置4。
本实施例提供一种使用上述主动型分布式智能烟雾报警系统的主动型分布式智能烟雾报警方法，与实施例1的不同在于，所述步骤a.中，空气动力装置4将室内空气抽入集气管道100是指将室内空气经分支烟道2抽入主烟道1中与各分支烟道2对应且相互隔绝的气体流道10内。
本实施例中，主动式红外烟雾传感器5分别安装在各气体流道10内，故各主动式红外烟雾传感器5在安装时在处理器CPU6中设定有编号，主动式红外烟雾传感器5在检测到烟雾时，处理器CPU6根据检测数据和对应的传感器编号，即可得知出现烟雾的气体流道10位置并控制相应的报警器3报警。
本实施例提供的主动型分布式智能烟雾报警系统及方法，将数据交由同一处理器CPU6及无线通信装置进行集中处理，节省了通信装置和处理器的安装成本，减少了烟雾对处理器CPU和无线通信装置7的影响，且方便了对检测系统的维护。
实施例3：
本实施例描述的主动型分布式智能烟雾报警系统，如图4、图5所示，与实施例2不同在于，为了方便安装、节约材料，所述主烟道1呈同心套筒结构，所述设备室11位于主烟道1正中，所述透明隔离层12为圆筒形管道，所述气体流道10环形分布在设备室11外周。
为了提高传感器使用效率、节省成本，在本实施例中，如图4所示，与实施例2不同，所述设备室11内设有电机8，所述主动式红外烟雾传感器5连接固定在电机8的输出转轴80上而不是安装在各气体流道10内。
在实际安装中，本实施例中所述设备室11为封闭透明圆筒，如图4所示，该透明圆筒朝向主烟道1的出口14的一端向圆筒内部伸出一支撑柱13，所述支撑柱13内部空心，其朝向主烟道1的出口14的一端与主烟道1的出口14连通，所述的电机8设置在支撑柱13内，电机8的输出转轴80与圆筒同轴并穿过支撑柱13伸入设备室11内，且输出转轴80与支撑柱13可相对转动地密封配合，该设计是为了使电机能够有效散热。
本实施例中，多个所述反光体15分别固定在不同气体流道10的内壁上，所述反光体15为固定在内壁上的反光镜；实际工作中，当输出转轴80带着主动式红外烟雾传感器5转动，主动式红外烟雾传感器5发出的红外线穿过透明隔离层12后照射在不同气体流道10内的反光体15上，并由反光体15将红外线反射回主动式红外烟雾传感器5的接收机。
本实施例提供的一种使用上述主动型分布式智能烟雾报警系统的主动型分布式智能烟雾报警方法，除实施例2所述特征外，为了实现对出现烟雾的气体流道的定位，使用本实施例中所述的主动型分布式智能烟雾报警系统，并对环绕在设备室外的N个相互隔离的气体流道预先进行顺序编号，如图6所示，所述步骤b还包括：
b.1电机8以角速度
Figure DEST_PATH_IMAGE002AAAAAAAA
旋转，带动主动式红外烟雾传感器5旋转，在旋转开始时，所述主动式红外烟雾传感器5对准的气体流道的编号为全部气体流道编号的起始值
Figure DEST_PATH_IMAGE004AAAAAAAA
；
b.2主动式红外烟雾传感器5在旋转过程中依次检测各气体流道内是否存在烟雾，并将检测数据发送给处理器CPU6；
b.3 处理器CPU6对接收到数据的时间进行记录，并根据检测数据的发送时间T，依照公式可以计算出相应气体流道的位置信息：
Figure DEST_PATH_IMAGE006AAAA
，其中n代表被检测到烟雾的气体流道的编号，[]代表向下取整符号；
所述步骤c中，处理器CPU6在获取检测数据并计算出上述气体流道10的编号后，并控制无线通信装置7向该气体流道10所连接的分支烟道2对应的报警器3发送报警指令。
在实际工作过程当中，用户可以对电机8的角速度
Figure DEST_PATH_IMAGE002AAAAAAAAAA
进行设定，从而适应不同数量的气体流道10和不同尺寸的主烟道1的检测需要。
如图4、图5所示，本实施例中，所述主烟道1的设备室11外周环绕设有N=8个气体流道，电机8的输出转轴80的旋转方向在图4中为逆时针，则在步骤b.1-b.3中，以图中二点钟方向的气体流道10编号为
Figure DEST_PATH_IMAGE012AA
，依次赋予其他气体流道10的编号依次为2-8，在步骤b.3中，以转速
Figure DEST_PATH_IMAGE014AA
为例，若T=3s，则n=2，则此时编号为2的气体流道10内检测到烟雾。
本实施例提供的主动型分布式智能烟雾报警系统及方法，采用电机8驱动主动式红外烟雾传感器5转动的形式，使传感器发射的红外线循环扫过环绕设备室11的各气体流道10，从而对气体流道10内是否存在烟雾进行周期性检测，达到一个主动式红外烟雾传感器5检测全部气体流道10的效果，在保证检测可靠的前提下，大幅降低了传感器的安装、维护成本，减少了对传感器的浪费。
实施例4：
本实施例描述的主动型分布式智能烟雾报警系统，如图7所示，与实施例2不同在于，为了方便安装、节约材料，所述主烟道1呈同心套筒结构，所述设备室11位于主烟道1正中，所述透明隔离层12为圆筒形管道，所述气体流道10环形分布在设备室11外周。
为了提高传感器使用效率、节省成本，在本实施例中，与实施例2不同，如图7所示，所述设备室11内设有电机8，所述主动式红外烟雾传感器5连接固定在电机8的输出转轴80上而不是安装在各气体流道10内。
为了方便对传感器的位置进行监测，如图6所示，所述输出转轴80上连接有绝对值编码器9，所述绝对值编码器9与处理器CPU6电连接。
本实施例中，多个所述反光体15分别固定在不同气体流道10的内壁上，所述反光体15为涂在气体流道10内壁上的反光涂层。
本实施例提供的一种使用上述主动型分布式智能烟雾报警系统的主动型分布式智能烟雾报警方法，除实施例2所述特征外，为了实现对出现烟雾的气体流道的定位，还可以使用本实施例中所述的主动型分布式智能烟雾报警系统，并对环绕在设备室外的N个相互隔离的气体流道预先进行顺序编号；所述步骤b还包括：
b.1电机8以角速度
Figure DEST_PATH_IMAGE002AAAAAAAAAAAA
旋转，带动主动式红外烟雾传感器5旋转，在旋转开始时，所述主动式红外烟雾传感器5对准的气体流道的编号为全部气体流道编号的起始值
Figure DEST_PATH_IMAGE004AAAAAAAAAA
；
b.2主动式红外烟雾传感器5在旋转过程中依次检测各气体流道内是否存在烟雾，并将检测数据发送给处理器CPU6；
b.3绝对值编码器9记录主动式红外烟雾传感器5的转动角度，并由处理器CPU6读取该角度参数
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAA
，当气体流道内存在烟雾时，根据公式可以计算出相应气体流道的位置信息：
Figure DEST_PATH_IMAGE010AAAA
，其中n代表被检测到烟雾的气体流道的编号，[]代表向下取整符号。
与实施例2不同在于，所述步骤c中，处理器CPU6在获取检测数据并计算出上述气体流道10的编号后，并控制无线通信装置7向该气体流道10所连接的分支烟道2对应的报警器3发送报警指令。
与实施例2不同的是，为了提高空气采集效率，所述空气动力装置4设置在各分支烟道2内，本实施例采用抽气泵作为空气动力装置4。
本实施例提供的主动型分布式智能烟雾报警系统，通过安装绝对值编码器9，能够对传感器在电机8带动下的旋转角度进行精确测量，提高了系统的可靠性。

Claims (7)

1.一种主动型分布式智能烟雾报警系统，它包括集气管道(100)、检测系统、报警系统及空气动力装置(4)，其特征是所述检测系统设置在集气管道(100)内并包括相互电连接的传感器、处理器CPU(6)及无线通信装置(7)，其中传感器包括主动式红外烟雾传感器(5)及反光体(15)，所述反光体(15)安装在集气管道(100)上，所述报警系统包括与无线通信装置(7)无线通信的报警器(3)；所述集气管道(100)包括主烟道(1)及多个与主烟道(1)相连接的分支烟道(2)，所述主烟道(1)内设有相互隔离的多个气体流道(10)及设备室(11)，所述设备室(11)与气体流道(10)间设有透明隔离层(12)，不同的气体流道(10)的一端与不同的分支烟道(2)分别连通，另一端则与主烟道(1)的出口(14)连通，多个所述反光体(15)分别设置在不同气体流道(10)的内壁上，所述设备室(11)内设有电机(8)，所述主动式红外烟雾传感器(5)连接固定在电机(8)的输出转轴(80)上，所述处理器CPU(6)和无线通信装置(7)设置在设备室(11)内；所述主烟道(1)呈同心套筒结构，所述设备室(11)位于主烟道(1)正中，所述透明隔离层(12)为圆筒形管道，所述气体流道(10)环形分布在设备室(11)外周。
2.根据权利要求1所述的主动型分布式智能烟雾报警系统，其特征是所述输出转轴(80)上连接有绝对值编码器(9)，所述绝对值编码器(9)与处理器CPU(6)电连接。
3.根据权利要求1或2所述的主动型分布式智能烟雾报警系统，其特征是所述空气动力装置(4)设置在主烟道(1)的出口(14)处。
4.根据权利要求1或2所述的主动型分布式智能烟雾报警系统，其特征是所述空气动力装置(4)设置在各分支烟道(2)内。
5.一种主动型分布式智能烟雾报警方法，其特征是使用权利要求1所述的主动型分布式智能烟雾报警系统，并包括如下步骤：
a.空气动力装置(4)将室内空气抽入集气管道(100)；
b.所述主动式红外烟雾传感器(5)发出红外线，对集气管道(100)内的烟雾进行检测，并将检测数据实时发送给处理器CPU(6)；
c.当主动式红外烟雾传感器(5)检测到集气管道(100)内存在烟雾时，处理器CPU(6)获取相应的检测数据后，控制无线通信装置(7)向报警器(3)发送报警指令。
6.根据权利要求5所述主动型分布式智能烟雾报警方法，其特征是使用包含主烟道(1)及多个与主烟道(1)相连接的分支烟道(2)的集气管道(100)，其中主烟道(1)呈同心套筒结构、主烟道(1)中央为透明设备室(11)，在设备室(11)内安装有电机(8)、在电机(8)输出转轴(80)上设有主动式红外烟雾传感器(5)的主动型分布式智能烟雾报警系统，对环绕在设备室(11)外的N个相互隔离的气体流道(10)预先进行顺序编号；所述步骤a.中，空气动力装置(4)将室内空气抽入集气管道(100)是指将室内空气经分支烟道(2)抽入主烟道(1)中与各分支烟道(2)对应且相互隔绝的气体流道(10)内；所述步骤b还包括：
b.1电机(8)以角速度ω旋转，带动主动式红外烟雾传感器(5)旋转，在旋转开始时，所述主动式红外烟雾传感器(5)对准的气体流道的编号为全部气体流道编号的起始值n0；
b.2主动式红外烟雾传感器(5)在旋转过程中依次检测各气体流道内是否存在烟雾，并将检测数据发送给处理器CPU(6)；
b.3处理器CPU(6)对接收到数据的时间进行记录，并根据检测数据的发送时间T，依照公式可以计算出相应气体流道的位置信息：n＝[ωNT/2π]+n0，其中n代表被检测到烟雾的气体流道的编号，[]代表向下取整符号；
所述步骤c中，处理器CPU(6)在获取检测数据并计算出上述气体流道(10)的编号后，并控制无线通信装置(7)向该气体流道(10)所连接的分支烟道(2)对应的报警器(3)发送报警指令。
7.根据权利要求5所述主动型分布式智能烟雾报警方法，其特征是使用包含主烟道(1)及多个与主烟道(1)相连接的分支烟道(2)的集气管道(100)，其中主烟道(1)呈同心套筒结构、主烟道(1)中央为透明设备室(11)，在设备室(11)内安装有电机(8)、在电机(8)输出转轴(80)上设有主动式红外烟雾传感器(5)的主动型分布式智能烟雾报警系统，并在输出转轴上连接有绝对值编码器，对环绕在设备室外的N个相互隔离的气体流道预先进行顺序编号；所述步骤a.中，空气动力装置(4)将室内空气抽入集气管道(100)是指将室内空气经分支烟道(2)抽入主烟道(1)中与各分支烟道(2)对应且相互隔绝的气体流道(10)内；所述步骤b还包括：
b.1电机(8)以角速度ω旋转，带动主动式红外烟雾传感器(5)旋转，在旋转开始时，所述主动式红外烟雾传感器(5)对准的气体流道的编号为全部气体流道编号的起始值n0；
b.2主动式红外烟雾传感器(5)在旋转过程中依次检测各气体流道内是否存在烟雾，并将检测数据发送给处理器CPU(6)；
b.3绝对值编码器(9)记录主动式红外烟雾传感器(5)的转动角度，并由处理器CPU(6)读取该角度参数θ，当气体流道内存在烟雾时，根据公式可以计算出相应气体流道的位置信息：n＝[Nθ/2π]+n0，其中n代表被检测到烟雾的气体流道的编号，[]代表向下取整符号；
所述步骤c中，处理器CPU(6)在获取检测数据并计算出上述气体流道(10)的编号后，并控制无线通信装置(7)向该气体流道(10)所连接的分支烟道(2)对应的报警器(3)发送报警指令。
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