CN112614301A - 一种智能烟雾探测器 - Google Patents

Abstract

本发明属于烟雾探测器技术领域，具体涉及一种智能烟雾探测器，解决烟雾探测器在工作中死机、误报以及损坏的问题，其中它包括探测器本体和位于所述探测器本体内的检测系统和电路处理单元，所述检测系统包括烟雾传感器、处理器、红外传感器、NB‑IoT通信模块，所述烟雾传感器、红外传感器、NB‑IoT通信模块分别与所述处理器电连接；所述电路处理单元包括放大电路模块和保护电路模块，所述放大电路模块包括差动放大电路和运算放大电路，所述保护电路模块包括过压保护电路、极性保护电路和稳压电路。本发明的智能烟雾探测器能够及时检测到烟雾浓度，进而提醒监控终端，而且在工作中，该智能烟雾探测器工作稳定，不易出现误报的现象。

Description

一种智能烟雾探测器

技术领域

本发明属于烟雾探测器技术领域，具体涉及一种智能烟雾探测器。

背景技术

办公场所、生产现场、工地，甚至住宅楼内都会设置烟雾报警器。一般的烟雾报警器都有火灾情的报警探测器以及监控器。烟雾探测器主要是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范，有的烟雾探测器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进、工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。

目前市面上的烟雾探测器都没有做针对过压和相关瞬间快速高压脉冲的保护，这样会导致烟感的损坏和产品的死机无功能或是误报状态。大多设置烟雾探测器的场所会对其产生干扰，探测器误报警的情况时有发生。另外，有的烟雾探测器使用时间较长，或者外部电源不稳定，尤其对于生产车间而言，外部电源耗电较大，经常不稳定，从而导致烟雾探测器容易损坏，更易于发生死机无功能或误报状态。另外，现在的烟雾探测器型产品还具有不能很好的适应当前环境的缺点，不能分析和学习当前环境情况，无法识别干扰。因此，有必要针对灾情预防研究一种智能、稳定的烟雾探测器。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，提供一种智能烟雾探测器，主要解决烟雾探测器在工作中死机、误报以及损坏的问题，该智能烟雾探测器能够及时检测到烟雾浓度，进而提醒监控终端，而且在工作中，该智能烟雾探测器工作稳定，不易出现误报的现象。

本发明的技术方案为：一种智能烟雾探测器，包括探测器本体和位于所述探测器本体内的检测系统和电路处理单元，所述检测系统包括烟雾传感器，用于检测烟雾浓度；处理器，所述处理器中设有烟雾阈值，所述处理器用于将烟雾浓度与烟雾阈值进行对比分析；红外传感器，用于检测探测器周围人体的存在；NB-IoT通信模块，用于处理器与监控终端进行通信；所述烟雾传感器、红外传感器、NB-IoT通信模块分别与所述处理器电连接。

所述电路处理单元包括放大电路模块和保护电路模块，所述放大电路模块包括差动放大电路和运算放大电路，所述保护电路模块包括过压保护电路、极性保护电路和稳压电路，所述差动放大电路和运算放大电路分别电连接于所述处理器和烟雾传感器，所述过压保护电路、极性保护电路和稳压电路依次电连接，所述稳压电路电连接于所述处理器。

作为本发明更进一步的技术方案，所述探测器本体内还包括故障检测模块和报警电路模块，所述故障检测模块和报警电路模块分别与所述处理器电连接，所述故障检测模块用于检测探测器产生的故障信号，所述报警电路模块具有滤波加延时的假信号处理电路，当所述烟雾浓度大于烟雾阈值时，所述处理器向报警电路模块发送报警信号。

作为本发明更进一步的技术方案，所述电路处理单元还包括漏电检测电路模块，所述漏电检测电路模块包括漏电互感器及运算放大器，所述漏电互感器与处理器电连接，所述漏电互感器的输出端分别与算放大器的正输入端和负输入端连接，将漏电互感器感应到的电流信号放大后经输出端输出。

作为本发明更进一步的技术方案，所述探测器本体包括底座、主壳体、电机以及接收筒，所述底座固定连接在所述主壳体的底部，所述电机安装在所述主壳体内，所述接收筒通过联轴器与所述电机的转动轴连接，所述接收筒为中空结构，所述接收筒上布设有若干个网孔。

作为本发明更进一步的技术方案，所述烟雾传感器包括光电红外对管，用于测量烟的浓度。

作为本发明更进一步的技术方案，所述处理器为8位闪存微处理器，所述8位闪存微处理器内置有ADC模块、PWM模块、存储器、IIC总线接口、SPI接口，其中ADC模块为高速模数转换模块，PWM模块为调制模块，IIC总线接口为集成电路总线、SPI接口为串行外设接口。

由于采用上述技术方案，本发明的有益效果为：

1、本发明的智能烟雾探测器通过烟雾传感器能够及时识别环境以及通过红外传感器检测到周围人体是否存在，加强了烟雾探测器的功能，达到间接降低带来的灾情的作用。

2、本发明通过设置电路处理单元，在整个采集烟雾浓度过程中，能够保证电路电平稳定，接收正常，因此能够时刻保持检测烟雾浓度的准确性。而且，在探测器中还设置故障检测模块和报警电路模块，能够检测探测器产生的故障信号以及报送报警信号。

附图说明

图1为本发明实施例中探测器本体的结构示意图；

图2为本发明实施例中电机与接收筒连接的结构示意图；

图3为本发明实施例中电路连接结框架图；

图4为本发明实施例中烟雾传感器与放大电路模块的电路原理示意图；

图5为本发明实施例中烟雾探测器中运算放大电路的电路图；

图6为本发明实施例中保护电路模块电路原理示意图；

图1至图6中的附图标号为：1、主壳体；2、底座；3、接收筒；301、网孔；4、电机；5、处理器；6、红外传感器；7、NB-IoT通信模块；8、烟雾传感器；9、监控终端；10、差动放大电路；11、运算放大电路；12、过压保护电路；13、极性保护电路；14、稳压电路；15、报警电路模块；16、故障检测模块；17、漏电互感器；18、运算放大器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1-6所示，一种智能烟雾探测器，包括探测器本体和位于探测器本体内的检测系统和电路处理单元，检测系统包括烟雾传感器8，烟雾传感器8具体为光电红外对管，用于检测烟雾浓度；处理器5，处理器5中设有烟雾阈值，处理器5用于将烟雾浓度与烟雾阈值进行对比分析；红外传感器6，用于检测探测器周围人体的存在；NB-IoT通信模块7，用于处理器5与监控终端9进行通信；烟雾传感器8、红外传感器6、NB-IoT通信模块7分别与处理器5电连接。处理器5为8位闪存微处理器5，8位闪存微处理器5内置有ADC模块、PWM模块、存储器、IIC总线接口、SPI接口，其中ADC模块为高速模数转换模块，PWM模块为调制模块，IIC总线接口为集成电路总线、SPI接口为串行外设接口。

其中，如图1-2所示，探测器本体包括底座2、主壳体1、电机4以及接收筒3，底座2固定连接在主壳体1的底部，电机4安装在主壳体1内，接收筒3通过联轴器与电机4的转动轴连接，接收筒3为中空结构，接收筒3上布设有若干个网孔301。烟雾探测器工作时，通过电机4带动接收筒3转动，烟雾从网孔301处进入接收筒3，从而使光电红外对管对烟雾浓度的检测，由于接收筒3上设满网孔301，以便能从各个角度进行检测烟雾浓度。在安装探测器本体时，将底座2安装在墙壁上即可，既方便安装也便于拆卸。

如图4-6所示，在探测器本体中，为保证烟雾传感器8和处理器5正常运行，设置电路处理单元，其包括放大电路模块和保护电路模块，放大电路模块包括差动放大电路10和运算放大电路11，保护电路模块包括过压保护电路12、极性保护电路13和稳压电路14；差动放大电路10和运算放大电路11分别电连接于处理器5和烟雾传感器8，过压保护电路12、极性保护电路13和稳压电路14依次电连接，稳压电路14电连接于处理器5。电路处理单元还包括漏电检测电路模块，漏电检测电路模块包括漏电互感器17及运算放大器18，漏电互感器17与处理器5电连接，漏电互感器17的输出端分别与算放大器的正输入端和负输入端连接，将漏电互感器17感应到的电流信号放大后经输出端输出。

探测器本体工作时，电路处理单元中各个电路的作用如下：

放大电路：

差动放大电路10，抑制干扰信号和无用信号的处理，保证了使用寿命和报警阈值一致。

运算放大电路11，由于光电红外对管接收到红外光之后，感应电流非常微弱，直接用处理器5的ADC无法采集到，所以需要利用运放将该感应电流放大，以满足处理器5ADC的采样电平。图5利用两级运放(TP1542A)，将PD438B的感应电流放大之后送给处理器5的ADC接口。

保护电路：

过压保护电路12，现有的烟雾探测器缺乏针对过压和相关瞬间快速高压脉冲的保护，这样会导致烟感的损坏和产品的死机无功能或是误报状态。本实施例通过增加过压保护电路12，实时监测主线路输入电压，当主线路电压超过正常值的一个数值，电路动作，以确保主机提供正常工作电压，以防接错供电线路，过高压电源造成探测器烧毁。

极性保护电路13为双向保护，无论主线路电源的正负极怎样对调，烟雾探测器都不会烧毁，并且能正常的工作，给使用和安装提供方便。如果没有极性保护电路13将导致在接主线路时，由于接线电源的正负极没有接对时，烟雾探测器烧毁；有些可能只是有单向保护，虽然相对于完全没有任何保护而言，有利的是主线路的电源正负极接错了不会烧毁烟雾探测器，但是烟雾探测器不会工作，使用时不方便。

稳压电路14为LDO稳压(即低压差线性稳压器)，其具有一个自耗很低的微型芯片，工作时，先进行DC-DC转换，把主机的电压转成处理器5工作所对应的电压。现有烟雾探测器的内部电路通常存在一些电压过冲和击穿边缘现象，导致烟雾探测器内部主要器件烧毁或是无规律烟雾探测器莫名损坏。针对这些缺陷问题，本实施例选用了输入高耐压的芯片，通过相关实验和仪器测试，采用如图6所示的稳压电路14，解决这些隐形的问题。

同时，结合图3所示，为加强探测器运行时具有自检和预警功能，探测器本体内还包括故障检测模块16和报警电路模块15，故障检测模块16和报警电路模块15分别与处理器5电连接，故障检测模块16用于检测探测器产生的故障信号，报警电路模块15具有滤波加延时的假信号处理电路，当烟雾浓度大于烟雾阈值时，处理器5向报警电路模块15发送报警信号。

本发明的智能烟雾探测器通过烟雾传感器8能够及时识别环境以及通过红外传感器6检测到周围人体是否存在，加强了烟雾探测器的功能，达到间接降低带来的灾情的作用。在探测器本体中设置电路处理单元，在整个采集烟雾浓度过程中，能够保证电路电平稳定，接收信号正常，因此能够时刻保持检测烟雾浓度的准确性。而且，在探测器本体中还设置故障检测模块16和报警电路模块15，用于检测探测器产生的故障信号以及报送报警信号。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (6)

1.一种智能烟雾探测器，其特征在于：包括探测器本体和位于所述探测器本体内的检测系统和电路处理单元，所述检测系统包括：

烟雾传感器(8)，用于检测烟雾浓度；

处理器(5)，所述处理器(5)中设有烟雾阈值，所述处理器(5)用于将烟雾浓度与烟雾阈值进行对比分析；

红外传感器(6)，用于检测探测器周围人体的存在；

NB-IoT通信模块(7)，用于处理器(5)与监控终端(9)进行通信；

所述烟雾传感器(8)、红外传感器(6)、NB-IoT通信模块(7)分别与所述处理器(5)电连接；

所述电路处理单元包括放大电路模块和保护电路模块，所述放大电路模块包括差动放大电路(10)和运算放大电路(11)，所述保护电路模块包括过压保护电路(12)、极性保护电路(13)和稳压电路(14)，

所述差动放大电路(10)和运算放大电路(11)分别电连接于所述处理器(5)和烟雾传感器(8)，所述过压保护电路(12)、极性保护电路(13)和稳压电路(14)依次电连接，所述稳压电路(14)电连接于所述处理器(5)。

2.如权利要求1所述的一种智能烟雾探测器，其特征在于：所述探测器本体内还包括故障检测模块(16)和报警电路模块(15)，所述故障检测模块(16)和报警电路模块(15)分别与所述处理器(5)电连接，所述故障检测模块(16)用于检测探测器产生的故障信号，所述报警电路模块(15)具有滤波加延时的假信号处理电路，当所述烟雾浓度大于烟雾阈值时，所述处理器(5)向报警电路模块(15)发送报警信号。

3.如权利要求1所述的一种智能烟雾探测器，其特征在于：所述电路处理单元还包括漏电检测电路模块，所述漏电检测电路模块包括漏电互感器(17)及运算放大器(18)，所述漏电互感器(17)与处理器(5)电连接，所述漏电互感器(17)的输出端分别与运算放大器(18)的正输入端和负输入端连接，将漏电互感器(17)感应到的电流信号放大后经输出端输出。

4.如权利要求1所述的一种智能烟雾探测器，其特征在于：所述探测器本体包括底座(2)、主壳体(1)、电机(4)以及接收筒(3)，所述底座(2)固定连接在所述主壳体(1)的底部，所述电机(4)安装在所述主壳体(1)内，所述接收筒(3)通过联轴器与所述电机(4)的转动轴连接，所述接收筒(3)为中空结构，所述接收筒(3)上布设有若干个网孔(301)。

5.如权利要求1所述的一种智能烟雾探测器，其特征在于：所述烟雾传感器(8)包括光电红外对管，用于测量烟的浓度。

6.如权利要求1所述的一种智能烟雾探测器，其特征在于：所述处理器(5)为8位闪存微处理器(5)，所述8位闪存微处理器(5)内置有ADC模块、PWM模块、存储器、IIC总线接口、SPI接口。

Images