CN114913667B - 一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置及其抗干扰方法 - Google Patents
一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置及其抗干扰方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114913667B CN114913667B CN202210486327.9A CN202210486327A CN114913667B CN 114913667 B CN114913667 B CN 114913667B CN 202210486327 A CN202210486327 A CN 202210486327A CN 114913667 B CN114913667 B CN 114913667B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- resistor
- circuit
- capacitor
- alarm
- adc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000779 smoke Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 65
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 77
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 37
- 230000030279 gene silencing Effects 0.000 claims description 14
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 abstract description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 16
- 101100236764 Caenorhabditis elegans mcu-1 gene Proteins 0.000 description 24
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 15
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000001012 protector Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
- G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
- G08B17/103—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device
- G08B17/107—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device for detecting light-scattering due to smoke
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
- G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
- G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
- G08C23/00—Non-electrical signal transmission systems, e.g. optical systems
- G08C23/04—Non-electrical signal transmission systems, e.g. optical systems using light waves, e.g. infrared
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Fire-Detection Mechanisms (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置及其抗干扰方法，装置包括主控MCU、用于发射高频和低频两种不同频率的光信号的双光发射电路、光信号接收电路及报警电路，双光发射电路、光信号接收电路以及报警电路均与主控MCU连接；计算高频的光信号的ADC增量ΔV高，计算高频的光信号ADC对时间的上升速率S，若小于速率阈值S阈，计算低频的光信号的ADC增量ΔV低，计算比值ΔV高/ΔV低，当比值大于比值阈值P阈后，触发报警电路进行报警，其余结果均判定为干扰信号或者无响应；本发明的优点在于：能够分辨粉尘、水雾等干扰源的散射信号，满足对火灾早期烟雾的精准探测，误报率低。
Description
技术领域
本发明涉及火灾探测技术领域，更具体涉及一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置及其抗干扰方法。
背景技术
火灾早期及时可靠报警是降低火灾损失的重要手段。然而，在粉尘、水雾等干扰环境下，目前广泛使用的独立式烟感探测器，如单光源光电感烟探测器（单光技术）、离子式感烟探测器、电化学式感烟探测器、红外光束式感烟探测器均存在误报率高的突出问题。根据测试，我国常用烟感探测器误报率高达0.66次/(只·年），远高于发达国家（美国0.17，瑞士0.0365，日本0.065，德国0.01）。针对这一问题，通常采用提高散射光强度阈值的方式来避免非烟雾气溶胶引起的误报，但同时火灾探测器的灵敏度也将会大大降低，不利于火灾的及早发现与报警。
近年来对火灾烟雾的基础研究发现一个事实，即“灰尘颗粒比烟雾颗粒大”，灰尘颗粒直径为1~100微米，烟雾颗粒直径为0.01~1微米。主流研究方向主要通过判断颗粒大小来分辨灰尘与烟雾，例如现有技术中，中国科学技术大学赵建华博士在2001年发表的博士论文《基于多波长激光散射的火灾烟雾识别研究》、中国科学技术大学疏学明博士在2015年发表的博士论文《火灾烟雾颗粒粒径测量与散射特性研究》以及申请号201410748629.4、公开日期为2015年3月4日的中国发明专利申请《一种基于双波长散射信号的气溶胶粒径传感方法》均利用多波长光的散射特性与烟雾粒径的关系，判别火灾气溶胶与非火灾气溶胶颗粒，需确立火灾气溶胶粒径与多波长散射光功率比值的关系，测算系统复杂，且抗水雾干扰性能差，误报率较高。
传统光电式烟雾探测器误报率高的根本原因是其采用单一波长光的散射信号来确定烟雾，而无法分辨粉尘、水雾等干扰源的散射信号，从而不能满足对火灾早期烟雾的精准探测。尤其在厨房、浴室、废品站等有水雾或扬尘场景方面的使用受到限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有技术光电式烟雾探测器采用单一波长光的散射信号来确定烟雾，而无法分辨粉尘、水雾等干扰源的散射信号，从而不能满足对火灾早期烟雾的精准探测，误报率高的问题。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置，包括主控MCU、用于发射高频和低频两种不同频率的光信号的双光发射电路、光信号接收电路及报警电路，所述双光发射电路、光信号接收电路以及报警电路均与主控MCU连接；
首先计算高频的光信号的ADC增量，超过预设高频光ADC增量阈值/>后，再计算高频的光信号ADC对时间的上升速率S，若小于速率阈值/>，再计算低频的光信号的ADC增量/>，超过低频的光信号的ADC增量阈值/>后，然后计算高频的光信号的ADC增量与低频的光信号的ADC增量比值/>，当比值大于比值阈值/>后，触发报警电路进行报警，其余结果均判定为干扰信号或者无响应，不能触发报警。
本发明采用两种波长光的散射信号来确定烟雾，通过计算高频的光信号ADC对时间的上升速率以及高频的光信号的ADC增量与低频的光信号的ADC增量比值的方式进行干扰信号或者无响应的判别，从而能够分辨粉尘、水雾等干扰源的散射信号，满足对火灾早期烟雾的精准探测，误报率低。
进一步地，所述双光发射电路包括发射高频的光信号的第一发射电路及发射低频的光信号的第二发射电路，所述第一发射电路与第二发射电路结构相同，第一发射电路包括电阻R27、三极管Q5、电阻R33、发光二极管D5及电容C25，所述电阻R27的一端与主控MCU的第三引脚连接，电阻R27的另一端与三极管Q5的基极连接，三极管Q5的集电极与发光二极管D5的阴极连接，发光二极管D5的阳极以及电容C25的正极均与电源V_BLUE连接，电容C25的负极接地，三极管Q5的发射极通过电阻R33接地；所述主控MCU的型号为CS2110GN。双光发射电路受主控MCU控制，交替发射高频的光信号或者低频的光信号。
更进一步地，所述第一发射电路与第二发射电路均对应一组驱动电路，两组驱动电路结构相同，所述第一发射电路对应的驱动电路包括电阻R20、升压芯片U5、电容C8、电感L2、二极管D3、电阻R15、电阻R18、电容C11及电容C12，所述电阻R20的一端及升压芯片U5的第四引脚均与主控MCU的第一引脚连接，电阻R20的另一端及电容C8的一端均接地，电容C8的另一端、升压芯片U5的第五引脚及电感L2的一端均与电源V_BAT连接，电感L2的另一端、二极管D3的阳极及升压芯片U5的第一引脚连接并引出电源接口SW_BLUE，二极管D3的阴极、电阻R15的一端、电容C11的一端及电容C12的一端连接并引出电源接口V_BLUE，电阻R15的另一端、升压芯片U5的第三引脚及电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端、电容C11的另一端及电容C12的另一端连接并接地。驱动电路主要驱动第一发射电路和第二发射电路工作。
更进一步地，所述光信号接收电路包括接收二极管D8，所述接收二极管D8置于屏蔽罩内，接收二极管D8的阳极与主控MCU的第二十四引脚连接，接收二极管D8的阴极与主控MCU的第二十三引脚连接，接收二极管D8接收第一发射电路与第二发射电路发射的光信号。光信号接收电路接收第一发射电路或者第二发射电路发射的光信号，在这个过程中，在光信号受水雾、粉尘等干扰或者不受干扰的情况下，主控MCU检测到的ADC信号有变化，通过检测到的ADC信号与初始设置的ADC信号进行作差得到ADC增量，用ADC增量进行后续信号判别。
进一步地，所述报警电路包括电阻R43、电阻R49、三极管Q11、电感L3及报警器BZ1，所述报警器BZ1为蜂鸣器和/或报警指示灯，所述电阻R43的一端与主控MCU的第十六引脚连接，电阻R43的另一端、电阻R49的一端及三极管Q11的基极连接，三极管Q11的发射极以及电阻R49的另一端连接并接地，三极管Q11的集电极、电感L3的一端以及报警器BZ1的一端连接，报警器BZ1的另一端与电感L3的另一端连接。报警电路主要是在主控MCU通过算法判别出火灾信号的时候进行报警，报警方式为声音和/或指示灯报警。
进一步地，所述火灾早期烟雾抗干扰传感装置还包括消音电路，所述消音电路包括电容C24、电阻R42及开关BT1，所述电阻R42的一端与主控MCU的第二十引脚连接，电阻R42的另一端分别与电容C24的一端以及开关BT1的一端连接，电容C42的另一端及开关BT1的另一端连接并接地。消音电路主要是在工作人员获知报警情况的时候，通过按下消音电路的开关BT1，停止报警，防止报警电路持续报警。
更进一步地，所述火灾早期烟雾抗干扰传感装置还包括红外遥控电路，所述红外遥控电路包括电阻R45、电阻R41、电阻R50、MOS管Q10、MOS管Q12、电容C21、红外接收芯片IR1、电容C22、电阻R39及电阻R44，所述电阻R41的一端及MOS管Q10的源极连接，MOS管Q10的栅极、电阻R41的另一端及三极管Q12的集电极连接，MOS管Q10的漏极及电容C21的一端连接并接电源V_IR_RCV，电容C21的另一端接地，电阻R45的一端与主控MCU的第二十九引脚连接，电阻R45的另一端、电阻R50的一端及三极管Q12的基极连接，三极管Q12的发射极及电阻R50的另一端连接并接地；红外接收芯片IR1的第一引脚、电容C22的一端及电阻R39的一端连接，电容C22的另一端与红外接收芯片IR1的第二引脚连接并接地，电阻R39的另一端与电阻R44的一端连接并接电源V_IR_RCV，电阻R44的另一端与红外接收芯片IR1的第三引脚连接并与主控MCU的第三十引脚连接。红外遥控电路主要是在工作人员获知报警情况的时候，通过遥控的方式让主控MCU接收到信号，从而控制报警电路停止报警。
进一步地，所述火灾早期烟雾抗干扰传感装置还包括无线通信电路，所述无线通信电路包括NB-Iot通讯单元、物联网卡、电源单元、重启单元及唤醒单元，所述NB-Iot通讯单元与主控MCU连接，物联网卡与NB-Iot通讯单元连接，电源单元、重启单元及唤醒单元均分别接在NB-Iot通讯单元与主控MCU之间。无线通信电路主要是便于将报警信号等其他信息通过无线通讯的方式发送出去。
进一步地，所述火灾早期烟雾抗干扰传感装置还包括霍尔检测电路、LED状态指示电路，所述霍尔检测电路的输出端与主控MCU的第十九引脚连接，LED状态指示电路包括分别与电源V_BAT连接的三组LED灯，三组LED灯分别与主控MCU的第八引脚至第十引脚连接。LED状态指示电路用于对电路工作状态进行指示，上电的时候指示灯亮，表示电路正在工作，断电的时候指示灯灭，表示电路停止工作。
本发明还提供一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置的抗干扰方法，所述方法包括：
首先计算高频的光信号的ADC增量，超过预设高频光ADC增量阈值/>后，再计算高频的光信号ADC对时间的上升速率S，若小于速率阈值/>，再计算低频的光信号的ADC增量/>，超过低频的光信号的ADC增量阈值/>后，然后计算高频的光信号的ADC增量与低频的光信号的ADC增量比值/>，当比值大于比值阈值/>后，触发报警电路进行报警，其余结果均判定为干扰信号或者无响应，不能触发报警。
本发明的优点在于：
（1）本发明采用两种波长光的散射信号来确定烟雾，通过计算高频的光信号ADC对时间的上升速率以及高频的光信号的ADC增量与低频的光信号的ADC增量比值的方式进行干扰信号或者无响应的判别，从而能够分辨粉尘、水雾等干扰源的散射信号，满足对火灾早期烟雾的精准探测，误报率低。
（2）本发明的光信号接收电路接收第一发射电路或者第二发射电路发射的光信号，在这个过程中，在光信号受水雾、粉尘等干扰或者不受干扰的情况下，主控MCU检测到的ADC信号有变化，通过检测到的ADC信号与初始设置的ADC信号进行作差得到ADC增量，用ADC增量进行后续信号判别。
（3）本发明的消音电路在工作人员获知报警情况的时候，通过按下消音电路的开关BT1，停止报警，防止报警电路持续报警。
（4）本发明的红外遥控电路在工作人员获知报警情况的时候，通过遥控的方式让主控MCU接收到信号，从而控制报警电路停止报警。
（5）本发明设置无线通信电路，便于将报警信号等其他信息通过无线通讯的方式发送出去。
附图说明
图1为本发明实施例所公开的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置的原理框图；
图2为本发明实施例所公开的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置中主控MCU的原理图；
图3为本发明实施例所公开的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置中双光发射电路的原理图；
图4为本发明实施例所公开的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置中驱动电路的原理图；
图5为本发明实施例所公开的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置中光信号接收电路的原理图；
图6为本发明实施例所公开的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置中报警电路的原理图；
图7为本发明实施例所公开的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置中消音电路的原理图；
图8为本发明实施例所公开的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置中红外遥控电路的部分原理图；
图9为本发明实施例所公开的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置中红外遥控电路的另一部分原理图；
图10为本发明实施例所公开的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置中NB-Iot通讯单元的原理图；
图11为本发明实施例所公开的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置中信号转接单元的原理图；
图12为本发明实施例所公开的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置中物联网卡的原理图；
图13为本发明实施例所公开的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置中电源单元的原理图；
图14为本发明实施例所公开的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置中霍尔检测电路的原理图；
图15为本发明实施例所公开的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置中LED状态指示电路的原理图；
图16为本发明实施例所公开的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置的抗干扰方法的流程图；
图17为蓝光对待测颗粒烟雾、水雾、灰尘刺激响应的随时间变化曲线。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。
如图1所示，一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置，包括主控MCU 1、用于发射高频和低频两种不同频率的光信号的双光发射电路2、驱动电路3、光信号接收电路4、报警电路5、消音电路6、红外遥控电路7、无线通信电路8、霍尔检测电路9及LED状态指示电路10，所述双光发射电路2、驱动电路3、光信号接收电路4、报警电路5、消音电路6、红外遥控电路7、无线通信电路8、霍尔检测电路9及LED状态指示电路10均与主控MCU 1连接。
如图3所示，所述双光发射电路2包括发射高频的光信号的第一发射电路及发射低频的光信号的第二发射电路，所述第一发射电路与第二发射电路结构相同，第一发射电路包括电阻R27、三极管Q5、电阻R33、发光二极管D5及电容C25，所述电阻R27的一端与主控MCU1的第三引脚连接，电阻R27的另一端与三极管Q5的基极连接，三极管Q5的集电极与发光二极管D5的阴极连接，发光二极管D5的阳极以及电容C25的正极均与电源V_BLUE连接，电容C25的负极接地，三极管Q5的发射极通过电阻R33接地；如图2所示，所述主控MCU 1的型号为CS2110GN。双光发射电路2受主控MCU 1控制，交替发射高频的光信号或者低频的光信号。
如图4所示，所述第一发射电路与第二发射电路均对应一组驱动电路3，两组驱动电路3结构相同，所述第一发射电路对应的驱动电路3包括电阻R20、升压芯片U5、电容C8、电感L2、二极管D3、电阻R15、电阻R18、电容C11及电容C12，所述电阻R20的一端及升压芯片U5的第四引脚均与主控MCU 1的第一引脚连接，电阻R20的另一端及电容C8的一端均接地，电容C8的另一端、升压芯片U5的第五引脚及电感L2的一端均与电源V_BAT连接，电感L2的另一端、二极管D3的阳极及升压芯片U5的第一引脚连接并引出电源接口SW_BLUE，二极管D3的阴极、电阻R15的一端、电容C11的一端及电容C12的一端连接并引出电源接口V_BLUE，电阻R15的另一端、升压芯片U5的第三引脚及电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端、电容C11的另一端及电容C12的另一端连接并接地。驱动电路3主要驱动第一发射电路和第二发射电路工作。
如图5所示，所述光信号接收电路4包括接收二极管D8，所述接收二极管D8置于屏蔽罩内，接收二极管D8的阳极与主控MCU 1的第二十四引脚连接，接收二极管D8的阴极与主控MCU 1的第二十三引脚连接，接收二极管D8接收第一发射电路与第二发射电路发射的光信号。光信号接收电路4接收第一发射电路或者第二发射电路发射的光信号，在这个过程中，在光信号受水雾、粉尘等干扰或者不受干扰的情况下，主控MCU 1检测到的ADC信号有变化，通过检测到的ADC信号与初始设置的ADC信号进行作差得到ADC增量，用ADC增量进行后续信号判别。
如图6所示，所述报警电路5包括电阻R43、电阻R49、三极管Q11、电感L3及报警器BZ1，所述报警器BZ1为蜂鸣器和/或报警指示灯，所述电阻R43的一端与主控MCU 1的第十六引脚连接，电阻R43的另一端、电阻R49的一端及三极管Q11的基极连接，三极管Q11的发射极以及电阻R49的另一端连接并接地，三极管Q11的集电极、电感L3的一端以及报警器BZ1的一端连接，报警器BZ1的另一端与电感L3的另一端连接。报警电路5主要是在主控MCU 1通过算法判别出火灾信号的时候进行报警，报警方式为声音和/或指示灯报警。
如图7所示，所述火灾早期烟雾抗干扰传感装置还包括消音电路6，所述消音电路6包括电容C24、电阻R42及开关BT1，所述电阻R42的一端与主控MCU 1的第二十引脚连接，电阻R42的另一端分别与电容C24的一端以及开关BT1的一端连接，电容C42的另一端及开关BT1的另一端连接并接地。消音电路6主要是在工作人员获知报警情况的时候，通过按下消音电路6的开关BT1，停止报警，防止报警电路5持续报警。
如图8和图9所示，所述火灾早期烟雾抗干扰传感装置还包括红外遥控电路7，所述红外遥控电路7包括电阻R45、电阻R41、电阻R50、MOS管Q10、MOS管Q12、电容C21、红外接收芯片IR1、电容C22、电阻R39及电阻R44，所述电阻R41的一端及MOS管Q10的源极连接，MOS管Q10的栅极、电阻R41的另一端及三极管Q12的集电极连接，MOS管Q10的漏极及电容C21的一端连接并接电源V_IR_RCV，电容C21的另一端接地，电阻R45的一端与主控MCU 1的第二十九引脚连接，电阻R45的另一端、电阻R50的一端及三极管Q12的基极连接，三极管Q12的发射极及电阻R50的另一端连接并接地；红外接收芯片IR1的第一引脚、电容C22的一端及电阻R39的一端连接，电容C22的另一端与红外接收芯片IR1的第二引脚连接并接地，电阻R39的另一端与电阻R44的一端连接并接电源V_IR_RCV，电阻R44的另一端与红外接收芯片IR1的第三引脚连接并与主控MCU 1的第三十引脚连接。红外遥控电路7主要是在工作人员获知报警情况的时候，通过遥控的方式让主控MCU 1接收到信号，从而控制报警电路5停止报警。
所述火灾早期烟雾抗干扰传感装置还包括无线通信电路8，所述无线通信电路8包括NB-Iot通讯单元、信号转接单元、物联网卡、电源单元、重启单元及唤醒单元，所述NB-Iot通讯单元通过信号转接单元与主控MCU 1连接，物联网卡与NB-Iot通讯单元连接，电源单元、重启单元及唤醒单元均分别接在NB-Iot通讯单元与主控MCU 1之间。无线通信电路8主要是便于将报警信号等其他信息通过无线通讯的方式发送出去。
如图10所示，所述NB-Iot通讯单元包括通讯芯片U3、电阻R16、电容C13、电容C14、天线同轴连接器J4，所述电阻R16的一端、电容C13的一端均与通讯芯片U3的第三十五引脚连接，电阻R16的另一端、电容C14的一端及天线同轴连接器J4的第一引脚连接，天线同轴连接器J4的第三引脚、第二引脚、电容C13的另一端及电容C14的另一端连接并接地，所述通讯芯片U3的第十七引脚和第十八引脚与信号转接单元连接，通讯芯片U3的第十一引脚、第十二引脚及第十三引脚均与物联网卡连接。
如图11所示，所述信号转接单元包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、MOS管Q1及二极管D1，所述MOS管Q1的源极与通讯芯片U3的第十八引脚连接，电阻R3的一端及二极管D1的阳极与通讯芯片U3的第十七引脚连接，电阻R4的一端与MOS管Q1的栅极连接，电阻R3的另一端及电阻R4的另一端连接并与电源VDD_EXT连接，MOS管Q1的漏极与电阻R5的一端及主控MCU 1的第三十一引脚连接，二极管D1的阴极与主控MCU 1的第三十二引脚连接。
如图12所示，所述物联网卡包括SIM卡连接器J1、静电保护器U2、电容C1至电容C4、电阻R1、电阻R2、电阻R6及电阻R7，所述SIM卡连接器J1的第一至第四引脚以及第八引脚连接并接地，SIM卡连接器J1的第五引脚、静电保护器U2的第五引脚、电容C1的一端、电阻R1的一端及电阻R2的一端连接并接电源VSIM，SIM卡连接器J1的第六引脚、静电保护器U2的第一引脚、电容C2的一端及电阻R2的一端连接，SIM卡连接器J1的第七引脚、静电保护器U2的第四引脚、电容C3的一端及电阻R6的一端连接，SIM卡连接器J1的第十引脚、静电保护器U2的第三引脚、电容C4的一端及电阻R7的一端连接，电容C1至电容C4的另一端均接地，电阻R2的另一端与通讯芯片U3的第十二引脚连接，电阻R6的另一端与通讯芯片U3的第十三引脚连接，电阻R1的另一端及电阻R7的另一端与通讯芯片U3的第十一引脚连接。
如图13所示，所述电源单元、重启单元及唤醒单元结构相同，所述电源单元包括电阻R30、电阻R35及三极管Q7，所述电阻R30的一端与主控MCU 1的第十三引脚连接，电阻R30的另一端、电阻R35的一端及三极管Q7的基极连接，电阻R35的另一端及三极管Q7的发射极连接并接地，三极管Q7的集电极与通讯芯片U3的第七引脚连接。
如图14、图15所示，所述火灾早期烟雾抗干扰传感装置还包括霍尔检测电路9、LED状态指示电路10，所述霍尔检测电路9的输出端与主控MCU 1的第十九引脚连接，LED状态指示电路10包括分别与电源V_BAT连接的三组LED灯，三组LED灯分别与主控MCU 1的第八引脚至第十引脚连接。LED状态指示电路10用于对电路工作状态进行指示，上电的时候指示灯亮，表示电路正在工作，断电的时候指示灯灭，表示电路停止工作。霍尔检测电路9主要进行霍尔检测，检测线路电流。
如图16所示，本发明还提供一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置的抗干扰方法，所述方法包括：
首先计算高频的光信号的ADC增量，超过预设高频光ADC增量阈值/>后，再计算高频的光信号ADC对时间的上升速率S，若小于速率阈值/>，再计算低频的光信号的ADC增量/>，超过低频的光信号的ADC增量阈值/>后，然后计算高频的光信号的ADC增量与低频的光信号的ADC增量比值/>，当比值大于比值阈值/>后，触发报警电路5进行报警，其余结果均判定为干扰信号或者无响应，不能触发报警。本实施例中，高频的光信号频率为652THz，发蓝光，/>=40 mV，/>=150 mV/s，上升速率S是高频的光信号的ADC增量与时间的比值，高频的光信号的ADC增量是第一发射电路工作的时候主控MCU 1检测到的ADC值与第一发射电路没有工作的时候设置的初始值之间的差值，同理，低频的光信号的ADC增量是第二发射电路工作的时候主控MCU 1检测到的ADC值与第二发射电路没有工作的时候设置的初始值之间的差值，低频的光信号频率为313THz，发红外光，/>=10mV，/>=2.8。
如图17所示，蓝光对待测颗粒烟雾、水雾、灰尘刺激响应的随时间变化曲线，实验结果证明水雾的上升曲率最快，其次是烟雾，最后是灰尘。以基线ADC为初始ADCV0，当ADC受到来自外部刺激而上升的1s内，记录此时间段最高ADCVmax，则该段时间内的ADC上升斜率S计算为Vmax-V0。当S大于阈值S阈=150,则系统判定为干扰信号/无响应，不触发报警。
通过以上技术方案，本发明采用两种波长光的散射信号来确定烟雾，通过计算高频的光信号ADC对时间的上升速率以及高频的光信号的ADC增量与低频的光信号的ADC增量比值的方式进行干扰信号或者无响应的判别，从而能够分辨粉尘、水雾等干扰源的散射信号，满足对火灾早期烟雾的精准探测，误报率低。采用比对高频光ADC对时间的上升速率方法，解决了水雾干扰问题，同时，无需确立火灾气溶胶粒径与多波长散射光功率比值的关系，判断方法简单，报警更加可靠、稳定。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置，其特征在于，包括主控MCU、用于发射高频和低频两种不同频率的光信号的双光发射电路、光信号接收电路及报警电路，所述双光发射电路、光信号接收电路以及报警电路均与主控MCU连接；
首先计算高频的光信号的ADC增量，超过预设高频光ADC增量阈值/>后，再计算高频的光信号ADC对时间的上升速率S，若小于速率阈值/>，再计算低频的光信号的ADC增量/>，超过低频的光信号的ADC增量阈值/>后，然后计算高频的光信号的ADC增量与低频的光信号的ADC增量比值/>，当比值大于比值阈值/>后，触发报警电路进行报警，其余结果均判定为干扰信号或者无响应，不能触发报警。
2.根据权利要求1所述的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置，其特征在于，所述双光发射电路包括发射高频的光信号的第一发射电路及发射低频的光信号的第二发射电路，所述第一发射电路与第二发射电路结构相同，第一发射电路包括电阻R27、三极管Q5、电阻R33、发光二极管D5及电容C25，所述电阻R27的一端与主控MCU的第三引脚连接，电阻R27的另一端与三极管Q5的基极连接，三极管Q5的集电极与发光二极管D5的阴极连接，发光二极管D5的阳极以及电容C25的正极均与电源V_BLUE连接，电容C25的负极接地，三极管Q5的发射极通过电阻R33接地；所述主控MCU的型号为CS2110GN。
3.根据权利要求2所述的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置，其特征在于，所述第一发射电路与第二发射电路均对应一组驱动电路，两组驱动电路结构相同，所述第一发射电路对应的驱动电路包括电阻R20、升压芯片U5、电容C8、电感L2、二极管D3、电阻R15、电阻R18、电容C11及电容C12，所述电阻R20的一端及升压芯片U5的第四引脚均与主控MCU的第一引脚连接，电阻R20的另一端及电容C8的一端均接地，电容C8的另一端、升压芯片U5的第五引脚及电感L2的一端均与电源V_BAT连接，电感L2的另一端、二极管D3的阳极及升压芯片U5的第一引脚连接并引出电源接口SW_BLUE，二极管D3的阴极、电阻R15的一端、电容C11的一端及电容C12的一端连接并引出电源接口V_BLUE，电阻R15的另一端、升压芯片U5的第三引脚及电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端、电容C11的另一端及电容C12的另一端连接并接地。
4.根据权利要求2所述的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置，其特征在于，所述光信号接收电路包括接收二极管D8，所述接收二极管D8置于屏蔽罩内，接收二极管D8的阳极与主控MCU的第二十四引脚连接，接收二极管D8的阴极与主控MCU的第二十三引脚连接，接收二极管D8接收第一发射电路与第二发射电路发射的光信号。
5.根据权利要求1所述的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置，其特征在于，所述报警电路包括电阻R43、电阻R49、三极管Q11、电感L3及报警器BZ1，所述报警器BZ1为蜂鸣器和/或报警指示灯，所述电阻R43的一端与主控MCU的第十六引脚连接，电阻R43的另一端、电阻R49的一端及三极管Q11的基极连接，三极管Q11的发射极以及电阻R49的另一端连接并接地，三极管Q11的集电极、电感L3的一端以及报警器BZ1的一端连接，报警器BZ1的另一端与电感L3的另一端连接。
6.根据权利要求1所述的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置，其特征在于，还包括消音电路，所述消音电路包括电容C24、电阻R42及开关BT1，所述电阻R42的一端与主控MCU的第二十引脚连接，电阻R42的另一端分别与电容C24的一端以及开关BT1的一端连接，电容C42的另一端及开关BT1的另一端连接并接地。
7.根据权利要求6所述的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置，其特征在于，还包括红外遥控电路，所述红外遥控电路包括电阻R45、电阻R41、电阻R50、MOS管Q10、MOS管Q12、电容C21、红外接收芯片IR1、电容C22、电阻R39及电阻R44，所述电阻R41的一端及MOS管Q10的源极连接，MOS管Q10的栅极、电阻R41的另一端及三极管Q12的集电极连接，MOS管Q10的漏极及电容C21的一端连接并接电源V_IR_RCV，电容C21的另一端接地，电阻R45的一端与主控MCU的第二十九引脚连接，电阻R45的另一端、电阻R50的一端及三极管Q12的基极连接，三极管Q12的发射极及电阻R50的另一端连接并接地；红外接收芯片IR1的第一引脚、电容C22的一端及电阻R39的一端连接，电容C22的另一端与红外接收芯片IR1的第二引脚连接并接地，电阻R39的另一端与电阻R44的一端连接并接电源V_IR_RCV，电阻R44的另一端与红外接收芯片IR1的第三引脚连接并与主控MCU的第三十引脚连接。
8.根据权利要求1所述的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置，其特征在于，还包括无线通信电路，所述无线通信电路包括NB-Iot通讯单元、物联网卡、电源单元、重启单元及唤醒单元，所述NB-Iot通讯单元与主控MCU连接，物联网卡与NB-Iot通讯单元连接，电源单元、重启单元及唤醒单元均分别接在NB-Iot通讯单元与主控MCU之间。
9.根据权利要求1所述的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置，其特征在于，还包括霍尔检测电路、LED状态指示电路，所述霍尔检测电路的输出端与主控MCU的第十九引脚连接，LED状态指示电路包括分别与电源V_BAT连接的三组LED灯，三组LED灯分别与主控MCU的第八引脚至第十引脚连接。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置的抗干扰方法，其特征在于，所述方法包括：
首先计算高频的光信号的ADC增量，超过预设高频光ADC增量阈值/>后，再计算高频的光信号ADC对时间的上升速率S，若小于速率阈值/>，再计算低频的光信号的ADC增量/>，超过低频的光信号的ADC增量阈值/>后，然后计算高频的光信号的ADC增量与低频的光信号的ADC增量比值/>，当比值大于比值阈值/>后，触发报警电路进行报警，其余结果均判定为干扰信号或者无响应，不能触发报警。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210486327.9A CN114913667B (zh) | 2022-05-06 | 2022-05-06 | 一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置及其抗干扰方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210486327.9A CN114913667B (zh) | 2022-05-06 | 2022-05-06 | 一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置及其抗干扰方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114913667A CN114913667A (zh) | 2022-08-16 |
| CN114913667B true CN114913667B (zh) | 2023-08-11 |
Family
ID=82766921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210486327.9A Active CN114913667B (zh) | 2022-05-06 | 2022-05-06 | 一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置及其抗干扰方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114913667B (zh) |
Citations (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2532469Y (zh) * | 2002-03-14 | 2003-01-22 | 首安工业消防股份有限公司 | 工业消防专用多频红外火焰探测器 |
| CN101504790A (zh) * | 2008-11-07 | 2009-08-12 | 清华大学 | 红外光束型火灾烟雾探测器及其检测方法 |
| CN105701955A (zh) * | 2016-04-22 | 2016-06-22 | 沈阳申泰电器系统有限公司 | 一种电气火灾监控探测系统及方法 |
| CN108205867A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-26 | 中国科学技术大学 | 一种具备干扰粒子识别能力的早期火灾烟雾探测方法 |
| CN109100739A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-12-28 | 张洋 | 多功能传感器和感应方法 |
| CN109191759A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-01-11 | 江苏弘冉智能科技有限公司 | 一种智能光束型气体特征光谱火灾探测器 |
| CN109712367A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-05-03 | 北大青鸟环宇消防设备股份有限公司 | 烟雾探测器及烟雾探测方法 |
| CN209015372U (zh) * | 2018-10-23 | 2019-06-21 | 广州创想云科技有限公司 | 无线感烟火灾探测报警器 |
| CN110148277A (zh) * | 2019-04-20 | 2019-08-20 | 北京升哲科技有限公司 | 一种基于双波长检测的mems烟雾传感器 |
| CN209591030U (zh) * | 2017-12-15 | 2019-11-05 | 美国亚德诺半导体公司 | 紧凑型光学烟雾探测器系统和设备 |
| CN209708281U (zh) * | 2019-02-20 | 2019-11-29 | 北大青鸟环宇消防设备股份有限公司 | 烟雾探测器 |
| CN110514592A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-11-29 | 上海贝岭股份有限公司 | 烟雾探测装置及其控制方法 |
| CN112365669A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-02-12 | 北京索斯克科技开发有限公司 | 双波段远红外融叠成像及火灾预警方法及系统 |
| CN112885025A (zh) * | 2021-03-11 | 2021-06-01 | 中国科学技术大学 | 单波长光源和双散射角的电解液火灾烟雾探测装置及方法 |
| CN112907884A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-06-04 | 无锡商业职业技术学院 | 一种低误报率的烟雾探测方法 |
| CN113112738A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-07-13 | 珠海格力电器股份有限公司 | 烟雾传感器、烟感探测器及烟雾探测方法、装置 |
| CN113223265A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-08-06 | 青岛鼎信通讯消防安全有限公司 | 基于双向蓝光探测的多场景感烟探测器及自适应识别方法 |
| CN113670786A (zh) * | 2021-10-21 | 2021-11-19 | 中国民航大学 | 一种基于锁相放大的双波长火灾烟雾探测系统及方法 |
| CN114034013A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-02-11 | 横店集团得邦照明股份有限公司 | 智能多用途led路灯及控制方法 |
-
2022
- 2022-05-06 CN CN202210486327.9A patent/CN114913667B/zh active Active
Patent Citations (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2532469Y (zh) * | 2002-03-14 | 2003-01-22 | 首安工业消防股份有限公司 | 工业消防专用多频红外火焰探测器 |
| CN101504790A (zh) * | 2008-11-07 | 2009-08-12 | 清华大学 | 红外光束型火灾烟雾探测器及其检测方法 |
| CN105701955A (zh) * | 2016-04-22 | 2016-06-22 | 沈阳申泰电器系统有限公司 | 一种电气火灾监控探测系统及方法 |
| CN209591030U (zh) * | 2017-12-15 | 2019-11-05 | 美国亚德诺半导体公司 | 紧凑型光学烟雾探测器系统和设备 |
| CN108205867A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-26 | 中国科学技术大学 | 一种具备干扰粒子识别能力的早期火灾烟雾探测方法 |
| CN109100739A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-12-28 | 张洋 | 多功能传感器和感应方法 |
| CN209015372U (zh) * | 2018-10-23 | 2019-06-21 | 广州创想云科技有限公司 | 无线感烟火灾探测报警器 |
| CN109191759A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-01-11 | 江苏弘冉智能科技有限公司 | 一种智能光束型气体特征光谱火灾探测器 |
| CN209708281U (zh) * | 2019-02-20 | 2019-11-29 | 北大青鸟环宇消防设备股份有限公司 | 烟雾探测器 |
| CN109712367A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-05-03 | 北大青鸟环宇消防设备股份有限公司 | 烟雾探测器及烟雾探测方法 |
| CN110148277A (zh) * | 2019-04-20 | 2019-08-20 | 北京升哲科技有限公司 | 一种基于双波长检测的mems烟雾传感器 |
| CN110514592A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-11-29 | 上海贝岭股份有限公司 | 烟雾探测装置及其控制方法 |
| CN112365669A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-02-12 | 北京索斯克科技开发有限公司 | 双波段远红外融叠成像及火灾预警方法及系统 |
| CN113223265A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-08-06 | 青岛鼎信通讯消防安全有限公司 | 基于双向蓝光探测的多场景感烟探测器及自适应识别方法 |
| CN112885025A (zh) * | 2021-03-11 | 2021-06-01 | 中国科学技术大学 | 单波长光源和双散射角的电解液火灾烟雾探测装置及方法 |
| CN113112738A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-07-13 | 珠海格力电器股份有限公司 | 烟雾传感器、烟感探测器及烟雾探测方法、装置 |
| CN112907884A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-06-04 | 无锡商业职业技术学院 | 一种低误报率的烟雾探测方法 |
| CN113670786A (zh) * | 2021-10-21 | 2021-11-19 | 中国民航大学 | 一种基于锁相放大的双波长火灾烟雾探测系统及方法 |
| CN114034013A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-02-11 | 横店集团得邦照明股份有限公司 | 智能多用途led路灯及控制方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 双光束烟雾传感器研究;董新平;中国电子科学研究院学报(第3期);第310-313,318页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114913667A (zh) | 2022-08-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108205867B (zh) | 一种具备干扰粒子识别能力的早期火灾烟雾探测方法 | |
| JP2007509327A5 (zh) | ||
| CN208538288U (zh) | 一种感烟火灾探测器电路和感烟火灾探测器 | |
| CN212302696U (zh) | 一种基于nb-iot的光电型烟感 | |
| CN110595967B (zh) | 一种粉尘浓度检测仪 | |
| AU2010202665B2 (en) | Circuitry to monitor and control source of radiant energy in smoke detector | |
| JP3243115B2 (ja) | 光電式感知器及び火災感知システム | |
| CN110514592A (zh) | 烟雾探测装置及其控制方法 | |
| CN114913667B (zh) | 一种火灾早期烟雾抗干扰传感装置及其抗干扰方法 | |
| CN109270580B (zh) | 一种可充电、灵敏度可调节的、高灵敏度手持金属探测器 | |
| CN204791387U (zh) | 智能烟雾探测器 | |
| CN109034005A (zh) | 一种带人体感应的电子设备及人体感应控制方法 | |
| CN209312193U (zh) | 一种微型烟雾报警器 | |
| CN217360911U (zh) | 一种火灾报警装置 | |
| CN203148968U (zh) | 矿用超声波风速传感器 | |
| CN214096166U (zh) | 一种基于无线多传感器信息融合的建筑火灾检测系统 | |
| CN104698351B (zh) | 开关柜局部放电监测装置 | |
| CN209560673U (zh) | 点型光电感烟火灾探测器电路 | |
| CN114265078A (zh) | 一种轨道型双无线检测物体移动装置 | |
| CN207751587U (zh) | 一种自保护光功率计 | |
| CN203167374U (zh) | 集中电源集中控制型消防应急标志灯具 | |
| CN207458260U (zh) | 一种用于门窗入侵探测的多普勒与震动双鉴探测器 | |
| CN217363081U (zh) | 一种光信号收发装置 | |
| CN217562129U (zh) | 一种红外遥控电路 | |
| CN209560683U (zh) | 独立式感烟探测器电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |