CN207852024U - 一种空气管式线型感温火灾探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空气管式线型感温火灾探测器，包括空气管路、气压调节系统、电子控制系统，空气管路通过连接器将多段空心密封管相连，用于将空心密封管周围温度变化转换为气压变化；气压调节系统包括充气系统和泄压系统，用于将空心密封管内气压调节在一个合理的范围内；电子控制系统用于提供信号采集、充放气控制、输入输出交互以及电源供应等功能。本实用新型结构简单，设计合理，安装方便。利用本实用新型能够实时监测管路故障和火警状态，其气压调节系统可有效防止气压过高或过低而损坏气压传感器，电子控制系统可对灵敏度进行调节，探测准确度高，安全可靠。还可通过电脑或自带显示器实现友好的人机互动。

Description

一种空气管式线型感温火灾探测器

技术领域

本实用新型属于公共安全消防领域，具体涉及一种空气管式线型感温火灾探测器。

背景技术

现有技术的空气管式线型感温火灾探测器，利用电机与凸轮每隔一定周期推动气室对管路进行打压，来检测管路是否存在泄漏或堵塞。此检测方式的弊端为两个周期之间一旦空气管路发生泄漏或堵塞，探测器便无法报出故障，期间一旦发生火警，探测器即无法实现火灾报警。

实用新型内容

实用新型目的：针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种能够实时监测管路故障、火灾的空气管式线型感温火灾探测器，其结构简单，安装方便，探测准确度高，灵敏度可调，实时性强，安全可靠。

技术方案：一种能够实时监测管路故障、火警的空气管式线型感温火灾探测器，包括：空气管路、气压调节系统、电子控制系统。气压调节系统包括管路连接装置和气压调节装置。空气管路的一端封闭，另一端连接气压调节系统的管路连接装置的输入端，管路连接装置的输出端连接电子控制系统，电子控制系统再连接至气压调节系统的气压调节装置。

具体地，空气管路包括封堵头、连接器和空心密封管，空心密封管一般由多段密封管连接而成，各段之间通过连接器进行连接。封堵头设在连接后的总空心密封管的末端，总空心密封管另一端与气压调节系统相连。

气压调节系统的管路连接装置包括一号三通和二号三通，气压调节装置包括充气阀、充气泵和泄气阀。根据控制充放气的目的，气压调节系统包括充气系统和泄压系统。充气系统包括：充气泵、充气阀、一号三通、一号连接管路、二号连接管路，其中，充气泵输出端通过一号连接管路连接充气阀输入端，充气阀输出端通过二号连接管路连接一号三通第二端，一号三通第一端、第三端分别连接相邻两段空心密闭管。泄压系统包括：泄气阀、二号三通、三号连接管路，其中，泄气阀输入端通过三号连接管路连接二号三通第二端，二号三通第一端、第三端分别连接相邻两段空心密闭管。

电子控制系统包括：气压传感器、信号放大电路、信号采集电路、微控制器电路、充气控制电路、泄压控制电路、电源转换电路、输出电路、显示驱动电路、显示器、端子排、通信电路。微控制器电路通过泄压控制电路连接至泄气阀，通过充气控制电路连接充气泵、充气阀，通过信号采集电路、信号放大电路连接至气压传感器，通过显示驱动电路连接显示器，通过输出电路连接输出端子，通过通信电路与外界通信。电子控制系统还可以包括故障模拟按键和火警模拟按键作为模拟输入装置，故障模拟按键和火警模拟按键直接连接至微控制器电路。

探测器工作时，泄压系统、充气系统均与空心密闭管相连，空心密闭管接入气压传感器输入端，参考气压为大气气压。微控制器电路通过信号采集电路采集气压传感器信号，感知空心密闭管中气压变化。微控制器电路通过分析采集到的信号，一方面判断系统所处状态，并通过输出电路和显示驱动电路输出当前状态；另一方面判断空心密闭管是否需要充气或泄压，根据需要再由微控制器电路通过充气控制电路、泄压控制电路控制充气系统、泄压系统工作，将空心密闭管内空气调整到一个合适的压力值。

可通过电脑或自带显示器实现友好的人机互动。如通过显示屏或电脑发出管路探测命令，系统对空心密封管长度进行检测，并通过通信电路和显示器反馈测试结果。如探测器未配显示屏也可按下故障模拟按键、火警模拟按键，探测器模拟发生故障、火警时的状态，方便现场没有电脑的调试人员调试、测试。电源转换电路给整个系统供电。

有益效果：本实用新型结构简单，设计合理。微控制器电路实时检测空气管路漏气故障，定期监测堵塞故障。堵塞故障检测周期由微控制器电路设定，探测准确度高，安全可靠。本实用新型具有气压调节系统，可有效防止气压过高或过低而损坏气压传感器。探测器通过通信电路可与电脑通信，因此探测器可通过电脑或自带显示器实现友好的人机互动。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构框图。

图中，1封堵头，2连接器，3空心密封管，4二号三通，5一号三通，6气压传感器，7信号放大电路，8信号采集电路，9微控制器电路，10输出电路，11端子排，12火警模拟按键，13故障模拟按键，14电源转换电路，15通信电路，16显示驱动电路，17显示器，18泄气阀控制电路，19充气泵控制电路，20充气阀控制电路，21充气泵，22充气阀，23泄气阀，24一号连接管路，25二号连接管路，26三号连接管路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步描述。

一种空气管式线型感温火灾探测器主要由空气管路、气压调节系统、电子控制系统三大功能模块组成，参照图1，各模块的具体结构如下：

一、空气管路，包括封堵头1、连接器2、空心密封管3，空心密封管3一般由多段密封管连接而成，各段之间通过连接器2进行连接。封堵头1设在空心密封管3的末端，空心密封管3内部充有空气，另一端连接至气压调节系统。该空气管路用作温度敏感元件，用于将空心密封管周围温度变化转换为气压变化。

二、气压调节系统，包括充气系统和泄压系统，用于将空心密封管内气压调节在一个合理的范围内。充气系统由充气泵21、充气阀22、一号连接管路24、二号连接管路25、一号三通5组成，其中，充气泵21的输出端通过一号连接管路24连接充气阀22的输入端，充气阀22的输出端通过二号连接管路25连接一号三通5的第二端，一号三通5的第一端、第三端分别连接相邻两段空心密闭管。泄压系统由泄气阀23、二号三通4和三号连接管路26组成，泄气阀23的输入端通过三号连接管路26连接二号三通4的第二端，二号三通4的第一端、第三端分别连接相邻两段空心密闭管。一号三通5和二号三通4之间连接同一段空心密封管。

三、电子控制系统，由信号处理与采集模块、控制模块、输入输出模块、电源模块组成，用于提供信号采集、充放气控制、输入输出以及电源供应等功能。

信号处理与采集模块包括：气压传感器6、信号放大电路7、信号采集电路8。气压传感器6与空心密封管相连，气压传感器6将空心密封管内气压信号转化为电压信号，电压信号经信号放大电路7放大，通过信号采集电路8被微控制器电路9采集。

控制模块包括：微控制器电路9、泄气阀控制电路18、充气泵控制电路19、充气阀控制电路20。泄气阀控制电路18、充气泵控制电路19、充气阀控制电路20与微控制器电路9直接相连，同时，泄气阀控制电路18与泄气阀23连接，充气泵控制电路19与充气泵21连接，充气阀控制电路20与充气阀22连接，微控制器电路9通过泄气阀控制电路18、充气泵控制电路19、充气阀控制电路20直接控制充气泵21、充气阀22、泄气阀23动作。此外，微控制器电路9作为主控单元还控制输入输出模块中的部件协调工作。

输入输出模块，由火警模拟按键12、故障模拟按键13、输出电路10、通信电路15、显示驱动电路16、显示器17、端子排11组成。火警模拟按键12、故障模拟按键13直接连接微控制器电路9，将用户的模拟输入信号输入微控制器电路9。显示器17经由显示驱动电路16连接至微控制器电路9，微控制器电路9通过显示驱动电路16驱动显示器17，显示必要的信息。端子排11经由输出电路10和通信电路15连接至微控制器电路9，输出电路10通过端子排11向火灾报警控制器(消防系统设备)输出火警、故障信号，通信电路15通过端子排11与外部电脑通信。微控制器电路9通过输出电路10连接输出端子；通过通信电路15、端子排11向上级设备发出火警、故障信号。

电源模块包括电源转换电路14，为系统各模块供电。

本实用新型的工作原理是：

探测器启动之后，微控制器电路9通过泄气阀控制电路18控制泄气阀23打开，使空心密封管3内外气压平衡。微控制器电路9检测气压传感器6在零气压时是否为零。如不为零说明管路堵塞，微控制器电路9发出故障信号。确认正常之后，微控制器电路9通过充气泵控制电路19控制充气泵21充气加压，微控制器电路9通过充气阀控制电路18打开充气阀22，一定时间T1后关闭充气阀22。因为空心密封管3容积一定，初始气压一定，充气泵20提供的气压一定，因此一定时间T1内充气体积约为某个定值。可根据容器充气时间计算公式(公式1)推出被充气容器的容积，进一步可以得出空心密封管3的长度。

式中，A为充气阀孔截面积，单位m²；P_a为大气压力，单位为Pa；P₂为真空容器内压力，单位为Pa；k为绝热指数，取k＝1.4；R为气体常数，取值8.3143J/(K.mol)；M为气体摩尔质量，单位kg/mol；T为气体温度，单位K；Q为流量，单位Pa.m³/s。

由于不同气泵之间的气压存在一些差异，充气阀管径也存在差异，因此每套设备会存在一定的差异，需根据实验值进行校准，可计算出空心密封管3的精确长度。微控制器电路9计算出空心密封管3的长度之后，通过显示驱动电路17将空心密封管3的长度信息在显示器17上显示。

在产品校准阶段由人为确定显示数值是否正确，确认数值正确之后微控制器电路9进入下一步操作。如果数值有偏差，可人为输入正确的长度，如在误差范围内微控制器电路9会将这次正确信息进行存储，对计算参数进行校准，使下一次探测空心密封管3的长度更精确。如超出误差范围，微控制器电路9发出故障信号。

在产品实用过程中在经过一段时间T2之后仍然没有人确认长度，微控制器电路9会直接与上一次的测量值进行比较。如一致则进入下一步，如不一致则报故障。

在测量空心密封管3长度并确认无异常之后，系统进入正常运行状态。在系统进入运行状态后，每隔一定的时间，系统会检测一次空心密封管的长度，一旦发生堵塞现象就及时发出故障信号。在运行过程中，空心密封管3内的气压会随着外界环境温度的变化而变化。当空心密封管内气压过高或过低时，需要通过充气系统和泄压系统将空心密封管3内气压稳定在一个合理的范围内。否则，过高或过低的气压将会损坏气压传感器6。系统实时检测气压状态，如气压异常升高，说明外界温度在升高探测器发出火灾报警信号。如气压极速降低，但没有形成负压，充气后，气压无明显升高。说明空心密封管存在漏气现象，探测器发出故障报警。

可通过系统自带显示器17或其他上位机软件对空心密封管堵塞探测的周期、火灾探测灵敏度、输出信号的常开、常闭等参数进行设定。

Claims (9)

1.一种空气管式线型感温火灾探测器，其特征在于，包括空气管路、气压调节系统、电子控制系统，所述气压调节系统包括管路连接装置和气压调节装置，所述电子控制系统包括信号处理与采集模块、控制模块；其中，所述空气管路的一端封闭，另一端连接所述气压调节系统的管路连接装置的输入端，所述管路连接装置的输出端连接所述电子控制系统的信号处理与采集模块，所述信号处理与采集模块与所述控制模块通信连接，所述控制模块连接至所述气压调节系统的气压调节装置。

2.根据权利要求1所述的空气管式线型感温火灾探测器，其特征在于，所述空气管路包括通过连接器相连的多段空心密封管，连接后的总空心密封管一端设有封堵头，另一端与气压调节系统相连。

3.根据权利要求2所述的空气管式线型感温火灾探测器，其特征在于，所述气压调节系统的管路连接装置包括一号三通和二号三通，所述气压调节装置包括充气阀、充气泵和泄气阀，所述气压调节系统还包括一号连接管路、二号连接管路和三号连接管路；其中，所述充气泵输出端通过所述一号连接管路连接所述充气阀输入端，所述充气阀输出端通过所述二号连接管路连接所述一号三通第二端，所述一号三通第一端、第三端分别连接相邻两段空心密闭管；所述泄气阀输入端通过所述三号连接管路连接所述二号三通第二端，所述二号三通第一端、第三端分别连接相邻两段空心密闭管。

4.根据权利要求2所述的空气管式线型感温火灾探测器，其特征在于，所述信号处理与采集模块包括气压传感器、信号放大电路、信号采集电路，其中，所述气压传感器与空心密封管相连，所述气压传感器将空心密封管内气压信号转化为电压信号，电压信号经所述信号放大电路放大，通过所述信号采集电路被所述控制模块采集。

5.根据权利要求3所述的空气管式线型感温火灾探测器，其特征在于，所述控制模块包括微控制器电路、泄气阀控制电路、充气泵控制电路、充气阀控制电路，其中，所述微控制器电路通过所述泄气阀控制电路连接至所述泄气阀，通过所述充气泵控制电路连接至所述充气泵，通过所述充气阀控制电路连接至所述充气阀。

6.根据权利要求5所述的空气管式线型感温火灾探测器，其特征在于，还包括输入输出模块，所述输入输出模块包括输出电路、通信电路、显示驱动电路、显示器、端子排，其中，所述显示器经由所述显示驱动电路连接至所述微控制器电路，所述端子排经由所述输出电路和所述通信电路连接至所述微控制器电路。

7.根据权利要求5或6所述的空气管式线型感温火灾探测器，其特征在于，还包括模拟输入装置，所述模拟输入装置包括故障模拟按键和火警模拟按键，所述故障模拟按键和所述火警模拟按键直接连接至所述微控制器电路。

8.根据权利要求1-6中的任一项所述的空气管式线型感温火灾探测器，其特征在于，还包括电源转换电路，所述电源转换电路为其他电路和电子器件供电。

9.根据权利要求7所述的空气管式线型感温火灾探测器，其特征在于，还包括电源转换电路，所述电源转换电路为其他电路和电子器件供电。