CN112233366A - 一种具备人体感应的烟雾探测器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具备人体感应的烟雾探测器，MCU主控制系统为整个产品的中心控制部件，NB‑IoT通信单元接收来自人体感应探测单元和烟感探测单元的信号，信号通过NB‑IoT天线进行传输。该发明通过将毫米波信号通过其中一个雷达天线发射出去，当发射路径上有人体阻挡时即发生反射，反射回来的毫米波信号通过另外一根雷达天线接收，处理器通过对接收反射回来的信号做一系列的分析处理，从而实现人体生命体征探测，不同于容易受外部环境影响的光学摄像头和红外传感器的技术，毫米波雷达技术具有很强的穿透性，特别是在黑暗及浓烟的环境下使用，能在复杂的环境下及时的对人体生命体征进行探测，对火灾发生后的人员营救产生积极的作用。

Description

一种具备人体感应的烟雾探测器
技术领域
本发明涉及烟感报警器领域，特别涉及一种具备人体感应的烟雾探测器。
背景技术
烟感报警器就是感知烟雾的火灾探测报警器，当有火情发生时，烟感报警器的探头能够探测到火灾时产生的大量烟雾，从而发出报警信号。该火警信号一方面通过NB-IoT无线传输给具体用户或者消防控制中心。另一方面检测到火灾烟雾时报警器中的蜂鸣器和LED灯被激活，发出强烈的报警声很光电报警信号，让用户及时发现火情。
但是，传统的烟感报警器只能对烟雾进行探测报警，不能感知火灾发生时建筑物中是否有人被困其中，给消防营救带来不便，为此，我们提出一种具备人体感应的烟雾探测器来解决上述问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具备人体感应的烟雾探测器，通过将毫米波信号通过其中一个雷达天线发射出去，当发射路径上有人体阻挡时即发生反射，反射回来的毫米波信号通过另外一根雷达天线接收，处理器通过对接收反射回来的信号做一系列的分析处理，得出人体微动参数信息，从而实现人体生命体征探测，不同于容易受外部环境影响的光学摄像头和红外传感器的技术，毫米波雷达技术具有很强的穿透性，特别是在黑暗及浓烟的环境下使用，能在复杂的环境下及时的对人体生命体征进行探测，准确率高，对火灾发生后的人员营救产生积极的作用。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种具备人体感应的烟雾探测器，包括。
进一步的，人体感应探测单元的MCU处理采用GD32系列低功耗单片机。
进一步的，电池供电系统采用高性能锂锰电池供电，最大持续工作电流达到1A，瞬间脉冲电流最大能支持到3A，能在-40℃～+85℃的环境下工作，使用范围广泛。具体的，MCU主控制系统的单片机采STM32L系列超低功耗芯片，芯片的待机功耗可以低至1uA。
进一步的，人体感应探测单元的微波传感器采用WRK12B毫米波方案，工作在24GHz频段上。
进一步的，毫米波雷达天线采用一发一收方式设计，印刷在PCB电路板上。
进一步的，烟感探测单元烟雾感应探头采用光电式方案设计，包含一个红外发射管和一个红外接收管，运算放大器采用低功耗系列芯片。
进一步的，NB-IoT通信单元采用低功耗平台方案，待机功耗低至3uA，并且设计成多频段工作方式，可以满足不同运营商的频率要求。
综上，本发明具有以下有益效果：
1、本发明首先引入了毫米波雷达探测技术，毫米波不同于光波，它对烟雾有很强的穿透能力，通过雷达天线的反射能快速有效的针对人体进行探测识别，解决了现有报警器产品在生命体征识别功能上的不足。
2、本发明运用了NB-IoT窄带物联网技术，报警器采集到的数据通过无线方式上传到服务器，采用锂锰电池供电，待机功耗低使用时间长，在正常网络状态下能持续工作五年以上，独立式安装无需布线，可灵活配置。
3、MCU主控系统采用了超低功耗解决方案，单片机待机电流最小低至1uA，保证了产品的续航里程。
附图说明
图1是本发明一种具备人体感应的烟雾探测器的整体结构图。
图中，1、MCU主控制系统；2、人体感应探测单元；3、毫米波雷达天线；4、烟感探测单元；5、NB-IoT通信单元；6、NB-IoT天线；7、LED指示驱动单元；8、蜂鸣器驱动单元；9、电池供电系统。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
参照图1所示，为本发明较优实施例中一种具备人体感应的烟雾探测器，包括MCU主控制系统1、人体感应探测单元2、毫米波雷达天线3、烟感探测单元4、NB-IoT通信单元5、NB-IoT天线6、LED指示驱动单元7、蜂鸣器驱动单元8和电池供电系统9，MCU主控制系统1分别与人体感应探测单元2、烟感探测单元4、NB-IoT通信单元5、LED指示驱动单元7、蜂鸣器驱动单元8和电池供电系统9连接，用于控制上述部件。
MCU主控制系统1为整个产品的中心控制部件，采集人体感应探测单元2和烟感探测单元4的反馈信号，由MCU主控制系统1分析处理后通过NB-IoT通信单元5上报给终端用户，NB-IoT通信单元5接收来自人体感应探测单元2和烟感探测单元4的信号，信号通过NB-IoT天线6进行传输，
当有报警产生时，MCU主控制系统1分别驱动蜂鸣器驱动单元8和LED指示驱动单元7，发生强烈的声音报警和光电报警，人体感应探测单元2接收毫米波雷达天线3的反射信号并进行处理，由串口把人体探测信号传输给MCU主控制系统1，烟感探测单元4分别有一个红外发光管和一个红外接收管组成，红外发光管和红外接收管通过运算放大处理电路连接到MCU主控制系统1，
电池供电系统9采用锂锰电池供电，提供各功能模块所需的电能，
MCU主控制系统1的单片机采STM32L系列超低功耗芯片，芯片的待机功耗可以低至1uA；
人体感应探测单元2的MCU处理采用GD32系列低功耗单片机；
人体感应探测单元2的微波传感器采用WRK12B毫米波方案，工作在24GHz频段上；
毫米波雷达天线3采用一发一收方式设计，印刷在PCB电路板上；
烟感探测单元4烟雾感应探头采用光电式方案设计，包含一个红外发射管和一个红外接收管，运算放大器采用低功耗系列芯片；
NB-IoT通信单元5采用低功耗平台方案，待机功耗低至3uA。并且设计成多频段工作方式，可以满足不同运营商的频率要求；
电池供电系统9采用高性能锂锰电池供电，最大持续工作电流达到1A，瞬间脉冲电流最大能支持到3A，能在-40℃～+85℃的环境下工作，使用范围广泛，
报警器采用NB-IoT通信协议，电池供电方式，待机时长功耗低，无需重新布线，安装快捷，可广泛用于商业楼宇、普通家庭住宅和小商品市场、门店、网吧、小棋牌室、小生产加工作坊等九小场所进行火灾安全监测，本发明提出了以微波雷达的方式进行火灾人体探测，解决了目前行业内烟雾探测器无法对生命体征进行探测的问题。
工作原理：通过将毫米波信号通过其中一个雷达天线发射出去，当发射路径上有人体阻挡时即发生反射，反射回来的毫米波信号通过另外一根雷达天线接收，处理器通过对接收反射回来的信号做一系列的分析处理，得出人体微动参数信息，从而实现人体生命体征探测，不同于容易受外部环境影响的光学摄像头和红外传感器的技术，毫米波雷达技术具有很强的穿透性，特别是在黑暗及浓烟的环境下使用，能在复杂的环境下及时的对人体生命体征进行探测，准确率高，对火灾发生后的人员营救产生积极的作用。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种具备人体感应的烟雾探测器，其特征在于：包括MCU主控制系统(1)、人体感应探测单元(2)、毫米波雷达天线(3)、烟感探测单元(4)、NB-IoT通信单元(5)、NB-IoT天线(6)、LED指示驱动单元(7)、蜂鸣器驱动单元(8)和电池供电系统(9)，MCU主控制系统(1)分别与人体感应探测单元(2)、烟感探测单元(4)、NB-IoT通信单元(5)、LED指示驱动单元(7)、蜂鸣器驱动单元(8)和电池供电系统(9)连接，
MCU主控制系统(1)为整个产品的中心控制部件，采集人体感应探测单元(2)和烟感探测单元(4)的反馈信号，由MCU主控制系统(1)分析处理后通过NB-IoT通信单元(5)上报给终端用户，NB-IoT通信单元(5)接收来自人体感应探测单元(2)和烟感探测单元(4)的信号，信号通过NB-IoT天线(6)进行传输。
2.根据权利要求1的一种具备人体感应的烟雾探测器，其特征在于：MCU主控制系统(1)分别驱动蜂鸣器驱动单元(8)和LED指示驱动单元(7)，人体感应探测单元(2)接收毫米波雷达天线(3)的反射信号并进行处理，由串口把人体探测信号传输给MCU主控制系统(1)。
3.根据权利要求1的一种具备人体感应的烟雾探测器，其特征在于：人体感应探测单元(2)的MCU处理采用GD32系列低功耗单片机，人体感应探测单元(2)的微波传感器采用WRK12B毫米波方案，工作在24GHz频段上。
4.根据权利要求1的一种具备人体感应的烟雾探测器，其特征在于：毫米波雷达天线(3)采用一发一收方式设计，印刷在PCB电路板上。
5.根据权利要求1的一种具备人体感应的烟雾探测器，其特征在于：烟感探测单元(4)烟雾感应探头采用光电式方案设计，包含一个红外发射管和一个红外接收管，运算放大器采用低功耗系列芯片，红外发光管和红外接收管通过运算放大处理电路连接到MCU主控制系统(1)。
6.根据权利要求1的一种具备人体感应的烟雾探测器，其特征在于：NB-IoT通信单元(5)采用低功耗平台方案，待机功耗低至3uA。
7.根据权利要求3的一种具备人体感应的烟雾探测器，其特征在于：电池供电系统(9)采用高性能锂锰电池供电。
8.根据权利要求1的一种具备人体感应的烟雾探测器，其特征在于：MCU主控制系统(1)的单片机采STM32L系列超低功耗芯片。
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