CN112242049A - 警报发声部件的状态检测 - Google Patents

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Abstract

本发明属于警报发声部件技术领域，涉及警报发声部件的状态检测。本发明提供的警报发声部件的状态检测装置包括：检测电路，其用于施加检测信号以控制对容性的所述声音警报部件的等效负载电容进行检测；采样电路，其用于在所述声音警报部件在被施加所述检测信号的信号时对该声音警报部件的等效负载电容的反馈信息进行采样以获得采样信号；以及控制器，其用于生成所述检测信号、以及对所述采样信号进行分析处理以获得能够反映所述警报发声部件的故障情况的状态信息。本发明的状态检测装置能够快速、准确地检测出警报发声部件的故障情况，有利于提高警报发声部件的工作可靠性。

Description

警报发声部件的状态检测
技术领域
本发明属于警报发声部件技术领域，涉及一种警报发声部件的状态检测装置、使用该状态检测装置的现场警报终端、火灾警报系统。
背景技术
警报发声部件（例如蜂鸣器）在例如某些紧急状态下被触发以发出声音警报信号，因此，警报发声部件是重要的关键终端部件。
然而，蜂鸣器等警报发声部件容易因各种原因（例如焊盘焊接短路、使用时间长）发生开路、短路等故障状况，难以长时间地保证工作的可靠性。
发明内容
本发明的目的之一在于，实现对警报发声部件的故障的准确检测。
本发明的又一目的在于，快速、及时地检测出警报发声部件的故障情况。
本发明的还一目的在于，提高火灾警报系统的可靠性。
为实现以上目的或者其他目的，本发明提供以下技术方案。
按照本发明的第一方面，提供一种警报发声部件的状态检测装置，其包括：
检测电路，其用于施加检测信号以控制对容性的所述声音警报部件的等效负载电容进行检测；
采样电路，其用于在所述声音警报部件在被施加所述检测信号的信号时对该声音警报部件的等效负载电容的反馈信息进行采样以获得采样信号；以及
控制器，其用于生成所述检测信号、以及对所述采样信号进行分析处理以获得能够反映所述警报发声部件的故障情况的状态信息。
根据本发明一实施例的状态检测装置，其中，所述警报发声部件用于火灾警报系统的现场警报终端。
根据本发明又一实施例或以上任一实施例的状态检测装置，其中，所述警报发声部件为压电式蜂鸣器。
根据本发明又一实施例或以上任一实施例的状态检测装置，其中，所述检测信号为脉冲电压信号。
根据本发明又一实施例或以上任一实施例的状态检测装置，其中，所述脉冲电压信号的频率在10KHz量级至1MHz量级范围内。
根据本发明又一实施例或以上任一实施例的状态检测装置，其中，所述检测电路包括：
三极管，其基极被偏置有所述脉冲电压信号来控制所述三极管的导通和关断，其集电极与所述声音警报部件的第一端电连接，其发射极接地；和
低压电源，其用于输出直流电压至所述声音警报部件的第二端。
根据本发明又一实施例或以上任一实施例的状态检测装置，其中，所述采样电路包括：
电感，其两端分别与所述声音警报部件的第一端和第二端电连接，从而与所述等效负载电容相并联；和
与所述电感串联地设置的第一采样电阻和第二采样电阻；
其中，所述第一采样电阻置于所述电感和低压电源之间，所述第二采样电阻置于所述电感和所述控制器之间。
根据本发明又一实施例或以上任一实施例的状态检测装置，其中，所述控制器包括：
采样信号处理模块，其用于对所述采样信号进行分析处理以获得能够反映所述警报发声部件的故障情况的状态信息；
检测信号生成模块，其用于生成所述检测信号；和
状态信息输出模块，其用于控制所述状态信息的输出。
根据本发明又一实施例或以上任一实施例的状态检测装置，其中，所述检测信号为脉冲电压信号；所述采样信号处理模块进一步用于计算对应包含脉冲电压信号发生下降沿的时间段的采样信号的电压均值、并将该电压均值进行模数转换以得到第一数字状态信息。
根据本发明又一实施例或以上任一实施例的状态检测装置，其中，所述状态信息输出模块还用于将所述第一数字状态信息按区间段地放大并转换成第二数字状态信息。
根据本发明又一实施例或以上任一实施例的状态检测装置，其中，所述状态信息包括：
反映所述警报发声部件工作正常的正常状态信息，
反映所述警报发声部件开路的开路状态信息，和
反映所述警报发声部件短路的短路状态信息。
按照本发明的第二方面，提供一种现场警报终端，其包括：用于发出声音警报信号的警报发声部件、以及以上任一所述的状态检测装置。
按照本发明的第三方面，提供一种火灾警报系统，其包括：
一个或多个以上任一所述的现场警报终端；和
控制模块，其与所述现场警报终端耦接并接收来自所述现场警报终端的状态信息。
根据本发明一实施例的火灾警报系统，其中，所述控制模块包括：故障提示单元，其用于基于状态信息提示相应的现场警报终端的故障情况。
根据本发明又一实施例或以上任一实施例的火灾警报系统，其中，所述控制模块包括：状态确认模块，其用于基于所述状态信息确认相应的所述现场警报终端的警报发声部件的故障情况。
根据以下描述和附图本发明的以上特征和操作将变得更加显而易见。
附图说明
从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。
图1是按照本发明一实施例的警报发声部件的状态检测装置的模块结构示意图。
图2是图1所示状态检测装置的一示例性的电路结构示意图。
图3是图2所示的状态检测装置的在施加检测信号时警报发声部件的反馈波形图。
图4是图1所示的状态检测装置的又一示例性的电路结构示意图。
图5是按照本发明一实施例的现场警报终端的模块结构示意图。
图6是按照本发明一实施例的火灾警报系统的模块结构示意图。
具体实施方式
出于简洁和说明性目的，本文主要参考其示范实施例来描述本发明的原理。但是，本领域技术人员将容易地认识到相同的原理可等效地应用于所有类型的状态检测装置并且可以在其中实施这些相同的原理，以及任何此类变化不背离本专利申请的真实精神和范围。而且，在下文描述中，参考了附图，这些附图图示特定的示范实施例。在不背离本发明的精神和范围的前提下可以对这些实施例进行电、机械、逻辑和结构上的更改。此外，虽然本发明的特征是结合若干实施/实施例的仅其中之一来公开的，但是如针对任何给定或可识别的功能可能是期望和/或有利的，可以将此特征与其他实施/实施例的一个或多个其他特征进行组合。因此，下文描述不应视为在限制意义上的，并且本发明的范围由所附权利要求及其等效物来定义。
在被使用的情况下，术语“第一”、“第二”等不一定表示任何顺序或优先级关系，而是可以用于更清晰地将元件或时间区间彼此区分。
图1所示为按照本发明一实施例的警报发声部件的状态检测装置的模块结构示意图。如图1所示，被检测或监测的警报发声部件90在相应的控制部件控制下可以被触发工作，从而发出声音警报信号，具体可以基于已知的工作原理来驱动警报发声部件90工作。警报发声部件90可以为容性的发声部件，也即其具有等效电容负载，例如如图2所示的等效负载电容C1，该等效负载电容C1的具体大小与警报发声部件90的自身特性、型号等有关，例如电容C1的大小在nF数量级。在一实施例中，该容性的发声部件可以为压电式蜂鸣器。
如图1所示，状态检测装置10可以与警报发声部件90集成地设置在一起，例如集成在一起形成如图5所示实施例的现场（Field）警报终端100。状态检测装置10包括对应警报发声部件90设置的控制器150，控制器150可以通过单片机、微控制器、集成电路、可编程控制器等的一个或多个来实现，在一具体实施例中，该控制器150可以与用于驱动警报发声部件90工作的控制器共用，从而，降低例如现场警报终端100的成本。
控制器150可以生成检测信号1501，同时接收检测过程所采集的采样信号1502，并基于采样信号1502输出相应的能够反映警报发声部件90的故障情况的状态信息1503，例如，反映警报发声部件90工作正常的正常状态信息1503a、反映警报发声部件90开路的开路状态信息1503b和反映警报发声部件90短路的短路状态信息1503c，这些状态信息1503的具体信息表现形式不限于以下示例。
在一实施例中，控制器150中配置有检测信号生成模块153，检测信号生成模块153用于生成检测信号1501；检测信号1501具体可以为为脉冲电压信号，例如高频脉冲信号。脉冲电压信号的频率的选择受等效负载电容C1的电容大小等因素影响，具体地，该脉冲电压信号的频率在10KHz量级至1MHz量级范围内选择，例如，500KHz。
在一实施例中，控制器150还被配置为对其接收的采样信号1502进行分析处理以获得状态信息1503，具体地，如图1所示，控制器150还被配置有采样信号处理模块151和状态信息输出模块155，以下将结合采样电路110对其进行示例说明。
继续如图1所示，状态检测装置10还包括对应警报发声部件90设置的检测电路130，检测电路130 用于施加检测信号1501以控制对容性的声音警报部件90进行检测，也即对其等效负载电容C1进行检测。将理解，检测信号1501可以持续地被施加，从而持续监视警报发声部件90的故障情况。
继续如图1所示，状态检测装置10还包括对应警报发声部件90设置的采样电路110，采样电路110用于在等效负载电容C1在被施加检测信号1501的信号时对该声音警报部件90的等效负载电容C1的反馈信息进行采样以获得采样信号1502。该从采样信号1502通过某一引脚输入至控制器150。
以下结合图2至图4示例说明采样电路110、检测电路130的具体结构。
图2所示为图1所示状态检测装置的一示例性的电路结构示意图，图3是图2所示的状态检测装置的在施加检测信号时警报发声部件的反馈波形图，也即相同或相似于采样电路110对应检测的采样信号1502的波形，为方便理解，图3中同时示出了检测信号1501。
如图2所示，检测电路130可以包括三极管VT1和用于提供直流电压Vcc输出的低压电源。其中，三极管VT1的基极B通过电阻R3与控制器150的检测信号输出端电连接，从而，基极B被偏置有作为检测信号1501的脉冲电压信号，三极管VT1被该脉冲电压信号控制导通和关断（例如高电平时导通、低电平时关断）；三极管VT1的集电极C与声音警报部件90的第一端电连接，三极管VT1的发射极E可以接地。其中，低压电源用于输出直流电压Vcc至声音警报部件90的第二端。这样，在脉冲电压信号为高电平时，三极管VT1导通，声音警报部件90的等效负载电容C1可以被充电。
继续如图2所示，采样电路110包括：电感L1和相应的采样电路R1和R2。其中，电感L1的两端分别与声音警报部件90的第一端和第二端电连接以使电感L1与等效负载电容C1相并联；其中，第一采样电阻R1和第二采样电阻R2与电感L1串联地设置，第一采样电阻R1置于电感L1和低压电源Vcc之间，第二采样电阻R2置于电感L1和控制器150之间。
基于以上示例的检测电路和采样电路以及检测信号1501，对应电容C1不同的状态（正常、开路或短路），可以采集得到如图3所示的采样波形信息，即采样信号1502a、1502b和1502c。其中，发出采样信号1502a如果电容C1正常，在对应检测信号1501发生下降沿的时刻，三极管VT1关断，电容C1将通过电感L1放电，从而在如图3中对应虚线框的时间段内，采样信号1502a的电平是相对缓慢提升；发出采样信号1502b，如果电容C1开路，在对应检测信号1501发生下降沿的时刻，三极管VT1关断，电容C1不存在上述电容放电过程，采集经过R1、L1和R2的电路上的电信号，从而在如图3中对应虚线框的时间段，采样信号1502b的电平是相对快速提升然后快速下降；发出采样信号1502c，如果电容C1短路，在对应检测信号1501发生下降沿的时刻，三极管VT1关断，电容C1不存在上述电容放电过程并且电感L1被短路，采集经过R1和R2的电路上的电信号，从而在如图3中对应虚线框的时间段，采样信号1502c的电平是保持不变的，该电平的大小取决于第一采样电阻R1和第二采样电阻R2的阻值。
由此可见，在图3中虚线框示意的对应包含脉冲电压信号发生下降沿的时间段中，对应的模拟的采集信号1502实际足以用来区分警报发声部件90的状态信息。需要理解的是，该虚线框的时间段可以预先地确定，例如根据采样信号1502b中电平相对快速提升然后快速下降的时间段长度来确定，并且，在采集过程中，可以基于检测信号1501的时序来进行采集。
结合图1所示，采样信号处理模块151用于对采样信号1502进行分析处理以获得能够反映警报发声部件90的故障情况的状态信息1503，例如，通过分析处理例如如上确定的虚线框对应的时间段的采样信号1502a或1502b或1502c，将可以得到反映警报发声部件90的故障情况的状态信息1503。在一实施例中，采样信号处理模块151被配置有模数转换器，采样信号处理模块151首先计算对应包含脉冲电压信号发生下降沿的时间段的采样信号1502的电压均值、然后将该模拟的电压均值进行模数转换以得到第一数字状态信息。
进一步，控制器150中的状态信息输出模块155还用于将该第一数字状态信息按区间段地放大并转换成第二数字状态信息（即输出的状态信息1503）， 这样，状态信息输出模块155所控制输出的状态信息1503将足以被清楚地区分，采样信号1502的波形震荡（例如其由电压波动引起）等因素所导致的干扰对状态检测的准确度影响小，状态检测的准确度得到有效提高。
需要说明的是，以上图2所示实施例的电路结构相对简单、实现成本低。将理解，三极管VT1可以通过能够实现相同或相似功能的其他可控型开关部件实现。
图4所示为图1所示的状态检测装置的又一示例性的电路结构示意图。如图4所示，检测电路130包括可控开关S1，其一端通过电路R11连接低压电源Vcc、其另一端与声音警报部件90的第二端电连接；检测信号1501被偏置在可控开关S1上以控制其导通和关断。采样电路110包括可控开关S2、电感L12、采样电阻R13和R14，其中，电感L12和可控开关S2串联连接，并且它们与等效负载电容C1相并联，可控开关S2的导通和关断受控制器150的输出信号控制，从而可以控制是否进行采样；采样电阻R13和R14与电感L12串联地设置，采样电阻R13和R14置于声音警报部件90的第一端与地之间。
如图4所示，通过其中示例的检测电路和采样电路，其能够采集得到图4中示出的采集信号1502a、1502b和1502c，状态检测装置10输出的正常状态信息1503a、开路状态信息1503b和短路状态信息1503c是分别对应采集信号1502a、1502b和1502c被分析处理后的输出信息，它们例如可以是以上示例的第二数字状态信息。
在一实施例中，图3和图4所示的状态检测装置10中可以设置相应的显示部件来显示其输出的数字状态信息，例如如上所述的数字状态信息。
以上示例的状态检测装置10能够快速、及时地发现声音警报部件90的短路或开路等故障，也能够准确检测出警报发声部件的故障，并且可以根据需要对声音警报部件90的状态进行持续地监测，容易保证声音警报部件90的可靠性，特别是其在例如火灾报警系统中的可靠性。
图5所示为按照本发明一实施例的现场警报终端的模块结构示意图。现场警报终端100可以被安装在例如建筑物的相应位置，并且可以被例如远程地驱动控制。现场警报终端100包括用于发出声音警报信号的警报发声部件90、以及以上任一实施例的状态检测装置10；从而，现场警报终端100中的警报发声部件90的故障情况可以被实时地准确监测。
现场警报终端100例如可以是声光警报部件，其具体类型不是限制性的。
图6所示为按照本发明一实施例的火灾警报系统的模块结构示意图。该实施例的火灾警报系统包括：一个或多个安装在建筑物中的现场警报终端100（例如，现场警报终端1001、1002、…、100n，n为大于或等于2的整数）、和控制模块20，控制模块20可以与所述现场警报终端100耦接并接收来自现场警报终端100的状态信息1503，例如以上所述的第二数字状态信息。控制模块20具体可以通过例如计算机、服务器、便携移动终端或它们的组合实现。
在一实施例中，控制模块20包括故障提示单元202，故障提示单元202用于基于状态信息1503提示相应的现场警报终端100的故障情况，例如某些现场警报终端100的开路故障、短路故障，具体可以通过语音、显示画面等方式提示。这样，楼宇管理人员可以及时地更加故障提示来对现场警报终端100进行维护。
在一实施例中，控制模块20还可以包括状态确认单元201，其中，确认模块201用于基于状态信息1503确认相应的所述现场警报终端100的警报发声部件90的故障情况，例如，确认模块201提供用户输入界面供人工地确认故障情况，确认模块201还例如基于第二数字状态信息确认出相对容易理解、且可读性好的故障情况。
以上实施例的火灾警报系统的现场警报终端的工作可靠性好，并且便于及时对现场警报终端进行维护。
需要说明的是，以上示例的警报发声部件的状态检测装置10并不限于应用于以上示例的现场警报终端100以及火灾报警系统，其还可以应该于其他的对声音警报部件90的工作可靠性要求高的系统中。
附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现某些功能实体，或者在一个或多个硬件模块或集成电路中实现某些功能实体，或者在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
虽然某些方框图被分离地示出，但应理解，某些方框图可以被组合、或某些方框图进一步分离地实现。
以上例子主要说明了本发明的警报发声部件的状态检测装置、使用该状态检测装置的现场警报终端、以及火灾警报系统。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (15)

1.一种警报发声部件的状态检测装置，其特征在于，包括：
检测电路，其用于施加检测信号以控制对容性的所述声音警报部件的等效负载电容进行检测；
采样电路，其用于在所述声音警报部件在被施加所述检测信号的信号时对该声音警报部件的等效负载电容的反馈信息进行采样以获得采样信号；以及
控制器，其用于生成所述检测信号、以及对所述采样信号进行分析处理以获得能够反映所述警报发声部件的故障情况的状态信息。
2.如权利要求1所述的状态检测装置，其特征在于，所述警报发声部件用于火灾警报系统的现场警报终端。
3.如权利要求1或2所述的状态检测装置，其特征在于，所述警报发声部件为压电式蜂鸣器。
4.如权利要求1所述的状态检测装置，其特征在于，所述检测信号为脉冲电压信号。
5.如权利要求4所述的状态检测装置，其特征在于，所述脉冲电压信号的频率在10KHz量级至1MHz量级范围内。
6.如权利要求4所述的状态检测装置，其特征在于，所述检测电路包括：
三极管，其基极被偏置有所述脉冲电压信号来控制所述三极管的导通和关断，其集电极与所述声音警报部件的第一端电连接，其发射极接地；和
低压电源，其用于输出直流电压至所述声音警报部件的第二端。
7.如权利要求6所述的状态检测装置，其特征在于，所述采样电路包括：
电感，其两端分别与所述声音警报部件的第一端和第二端电连接从而与所述等效负载电容相并联；和
与所述电感串联地设置的第一采样电阻和第二采样电阻；
其中，所述第一采样电阻置于所述电感和低压电源之间，所述第二采样电阻置于所述电感和所述控制器之间。
8.如权利要求1所述的状态检测装置，其特征在于，所述控制器包括：
采样信号处理模块，其用于对所述采样信号进行分析处理以获得能够反映所述警报发声部件的故障情况的状态信息；
检测信号生成模块，其用于生成所述检测信号；和
状态信息输出模块，其用于控制所述状态信息的输出。
9.如权利要求8所述的状态检测装置，其特征在于，所述检测信号为脉冲电压信号；所述采样信号处理模块进一步用于计算对应包含脉冲电压信号发生下降沿的时间段的采样信号的电压均值、并将该电压均值进行模数转换以得到第一数字状态信息。
10.如权利要求9所述的状态检测装置，其特征在于，所述状态信息输出模块还用于将所述第一数字状态信息按区间段地放大并转换成第二数字状态信息。
11.如权利要求1所述的状态检测装置，其特征在于，所述状态信息包括：
反映所述警报发声部件工作正常的正常状态信息，
反映所述警报发声部件开路的开路状态信息，和
反映所述警报发声部件短路的短路状态信息。
12.一种现场警报终端，其包括用于发出声音警报信号的警报发声部件，其特征在于，还包括如权利要求1至11中任一所述的状态检测装置。
13.一种火灾警报系统，其特征在于，包括：
一个或多个如权利要求12所述的现场警报终端；和
控制模块，其与所述现场警报终端耦接并接收来自所述现场警报终端的状态信息。
14.如权利要求12所述的火灾警报系统，其特征在于，所述控制模块包括：故障提示单元，其用于基于状态信息提示相应的现场警报终端的故障情况。
15.如权利要求12所述的火灾警报系统，其特征在于，所述控制模块包括：状态确认单元，其用于基于所述状态信息确认相应的所述现场警报终端的警报发声部件的故障情况。
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