CN101667318B - 线型感温火灾探测器及其提高不动作温度等级的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线型感温火灾探测器，包括：相互连接的转换盒和感温电缆，以及设置在感温电缆上的温度传感器和设置在转换盒内的信号处理器，感温电缆设置有至少两根互相绝缘的线芯，温度传感器的两个管脚分别和感温电缆中不同线芯的导体相连接，线芯外部包覆有负温度系数热敏绝缘材料，温度传感器用于检测环境温度，并将检测到的环境温度信号发送到信号处理器；信号处理器用于监测感温电缆的线芯之间的绝缘电阻的变化情况，根据环境温度信号及其变化以及绝缘电阻的变化情况进行判断是否有火灾发生，当得出有火灾发生时发出报警信号。本发明还公开了一种线型感温火灾探测器提高不动作温度等级的方法。

Description

线型感温火灾探测器及其提高不动作温度等级的方法

技术领域

本发明涉及一种线型感温火灾探测器报警技术，具体说，涉及一种线型感温火灾探测器及其提高不动作温度等级的方法。 

背景技术

缆式线型感温火灾探测器由敏感元件和与其相连的转换盒等组成，一般还包含一个终端盒。缆式线型感温火灾探测器分为可恢复式和不可恢复式两两大类。可恢复式缆式线型感温火灾探测器的感温电缆导体通常是铜丝，铜丝外面挤塑一层热敏负温度系数绝缘材料；可恢复式缆式线型感温火灾探测器采用模拟量探测线间绝缘电阻变化的报警原理，对大范围火灾探测的灵敏度要比开关量不可恢复式感温电缆高。而且，可恢复式缆式线型感温火灾探测器可重复使用，报警后无需更换，在环境温度恢复正常后，探测器自动恢复原绝缘状态，无需人工操作。可恢复式感温电缆很柔软，安装时方便，且抗挤压能力也比开关量不可恢复式感温电缆高。 

但是由于可恢复式缆式线型火灾探测器采用的是模拟量探测感温电缆线间绝缘电阻变化的报警原理，相当于在线间并联了无数个固定的“负温度系数热敏绝缘电阻”，该“负温度系数热敏绝缘电阻”的变化是非线性的，而且并联后电阻总值还是非线性的。实际应用中又存在环境温度的不可精确预定，每个回路感温电缆使用的长度不一，事故中实际局部温度升高受热感温电缆的长度不一等客观因素，人们不可能精确知道实际感受热量变化的固定“负温度系数热敏绝缘电阻”的数量，甚至每个热敏固定绝缘电阻的变化或感受的温度变化也是不可预知的。也就是说，如果环境整体温度高，可恢复缆式线型探测器全线线间绝缘阻值下降，总的等效电阻值大幅下降，这与线型探测器部分或局部感温电缆受热温度升高较大造成线间阻值下降较大难以区分。它们都将影响总的绝缘电阻的变化，所以影响报警的准确性。 

国家标准GB16280-2005《线型感温火灾探测器》已经于2005年9月1日经国家标准化管理委员会批准发布，全面取代了老标准GB16280-1996。2006年12月27日，国家标准委批准发布GB16280-2005《线型感温火灾探测器》国家标准《第1号修改单》，自2007年2月1日起实施。缆式线型感温火灾探测器型式检验的敏感元件是标准长度的感温电缆，规定为试样敏感元件长度不小于制造商提供的最大使用长度，且线型差温、差定温火灾探测器的敏感元件长度应不小于150米，线型定温火灾探测器的敏感元件长度应不小于200米。火警动作试验中最小报警长度规定为不大于1米。试验环境是在标准状况下进行，也就是试验环境温度保持稳定。 

新标准最大的变化是修改了不动作温度试验方法，实验室模拟实际应用状况下环境温度的变化，提高了产品抗环境温度变化的技术要求。标准规定动作温度试验后，保持试样设定温度不变，分别将长度为0.1倍、0.2倍、0.4倍、0.7倍、1.0倍最大使用长度的任意段敏感元件安装在恒温箱内，升温至不动作温度，产品应处于正常监视状态，不能报警。另一方面，GB16280-2005《线型感温火灾探测器》国家标准《第1号修改单》为了避免环境温度条件变化时影响可恢复式缆式线型感温火灾探测器的动作性能，还增加了环境温度变化条件下的响应性能试验。因此前面所述的可恢复式缆式线型感温火灾探测器很难达到新标准的要求。 

例如，当现有技术可恢复式缆式线型感温火灾探测器的最小报警长度的感温电缆受热后温度升高，感温电缆的线间绝缘电阻下降，温度达到动作温度85℃时，感温电缆线间绝缘电阻下降到预先设定的值，此时进行火灾报警。这一点只要符合标准GB16280-1996就可以做到。同时以0.1倍、0.2倍、0.4倍、0.7倍、1.0倍最大使用长度，例如200米做不动作温度试验，但是该产品这时并不能保持不动作。假设动作温度分别为T1、T2、T3、T4、T5，标准规定GB16280-2005动作温度为85℃等级的不动作温度为60℃，实际报警温度符合85℃＞T1＞T2＞T3＞T4＞T5，且至少有T5＜60℃。 

现有技术虽然采用增加两芯补偿线、调试时候现场设定线缆长度等很多措施，但实际应用中仍存在很多问题。例如，中国专利200620133478.2提出了一种增加一层可熔融塑料层来提高对抗环境温度变化的影响，但是由于弹性导体内在弹力的影响，其可恢复的能力不可避免地降低。中国专利申请号200810096418.1提出了一种并联单线数字温度传感器的火灾探测器及报警方法，在电缆的小于或等于1米的范围内焊接一个温度传感器，通过温度传感器探测准确的温度变化，不受环境温度变化的影响；但是，该专利申请存在温度探测不连续，在并联的温度传感器之间的火灾温度变化不能探测的固有缺陷，不符合国家标准GB16280-2005《线型感温火灾探测器》的要求，而且它的敏感元件数量多，每隔大约1米就要焊接一个温度传感器，且仅能手工焊接，制作麻烦，工艺落后，成本昂贵。

所以，需要提出一种全新的提高线型感温火灾探测器不动作温度等级的技术来满足国家标准GB16280-2005《线型感温火灾探测器》和《第1号修改单》的要求。 

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种线型感温火灾探测器，能够同时满足国家标准GB16280-2005《线型感温火灾探测器》和《第1号修改单》的要求。 

技术方案如下： 

一种线型感温火灾探测器，包括：相互连接的转换盒和感温电缆，所述感温电缆设置有至少两根互相绝缘的线芯，所述线芯外部包覆有负温度系数热敏绝缘材料，还包括：设置在所述感温电缆上的温度传感器和设置在所述转换盒内的信号处理器，所述温度传感器的两个管脚分别和所述感温电缆中不同线芯的导体相连接；所述信号处理器中设置有阈值，所述阈值包括：报警阈值、温度补偿阈值、不动作温度阈值和绝缘电阻动作阈值；当所述信号处理器接收到所述温度传感器传来的环境温度为小于所述温度补偿阈值时，所述信号处理器不进行温度补偿；或者，当所述信号处理器接收到所述温度传感器传来的所述环境温度等于或大于所述温度补偿阈值时，所述信号处理器对所述报警阀值进行温度补偿，提高不动作温度等级，直至环境温度达到所述不动作温度阈值；或者，当所述信号处理器接收到所述温度传感器传来 的环境温度大于所述不动作温度阈值时，所述信号处理器逐步减小温度补偿或者取消温度补偿；或者，当所述信号处理器接收到所述感温电缆的线间绝缘电阻下降到所述绝缘电阻动作阈值时，发出报警信号；或者，当所述信号处理器接收到的环境温度信号升高到所述报警阈值时，发出报警信号；其中， 

温度传感器，用于检测环境温度，并将检测到的环境温度信号发送到所述信号处理器； 

信号处理器，用于监测所述感温电缆的线芯之间的绝缘电阻的变化情况，根据所述环境温度信号及其变化，以及所述绝缘电阻的变化情况进行判断是否有火灾发生，当得出有火灾发生时发出报警信号。 

优选的，所述信号处理器为单片机。 

优选的，还包括终端盒，所述转换盒和终端盒通过所述感温电缆相连接，所述终端盒用以使所述感温电缆形成一个完整回路。 

优选的，所述感温电缆内填充有合成纤维。 

本发明所解决的另一个技术问题是提供一种线型感温火灾探测器提高不动作温度等级的方法，能够同时满足国家标准GB16280-2005《线型感温火灾探测器》和《第1号修改单》的要求。 

技术方案如下： 

一种线型感温火灾探测器提高不动作温度等级的方法，包括： 

在感温电缆的一端连接转换盒，所述感温电缆设置有至少两根互相绝缘的线芯，所述线芯外部包覆有负温度系数热敏绝缘材料，所述转换盒内设置有信号处理器；所述温度传感器的两个管脚分别和所述感温电缆中不同线芯的导体相连接； 

所述信号处理器中设置有阈值，所述阈值包括：报警阈值、温度补偿阈值、不动作温度阈值和绝缘电阻动作阈值；当所述信号处理器接收到所述温度传感器传来的环境温度为小于所述温度补偿阈值时，所述信号处理器不进 行温度补偿；或者，当所述信号处理器接收到所述温度传感器传来的所述环境温度等于或大于所述温度补偿阈值，所述信号处理器对所述报警阀值进行温度补偿，提高不动作温度等级，直至环境温度达到所述不动作温度阈值；或者，当所述信号处理器接收到所述温度传感器传来的环境温度大于所述不动作温度阈值时，所述信号处理器逐步减小温度补偿或者取消温度补偿；或者，当所述信号处理器接收到所述感温电缆的线间绝缘电阻下降到所述绝缘电阻动作阈值时，发出报警信号；或者，当所述信号处理器接收到的环境温度信号升高到所述报警阈值时，发出报警信号； 

温度传感器检测环境温度，并将检测到的环境温度信号发送到所述信号处理器； 

信号处理器监测所述感温电缆的线芯之间的绝缘电阻的变化情况，根据所述环境温度信号及其变化，以及所述绝缘电阻的变化情况进行判断是否有火灾发生，当得出有火灾发生时发出报警信号。 

进一步，将终端盒和所述转换盒通过所述感温电缆相连接，所述终端盒用以使所述感温电缆形成一个完整回路。 

本发明能够同时满足国家标准GB16280-2005《线型感温火灾探测器》和《第1号修改单》的要求，解决了现有技术存在的不足。 

与现有技术相比，本发明仅在老产品中增加几个温度传感器，基本不增加太多成本，可以连续探测温度的变化，做到定温模式、差温模式或者差定温模式火灾报警，进行线间短路或断路故障报警。 

附图说明

图1是本发明优选实施例一的缆式线型感温火灾探测器的电路连接示意图； 

图2是本发明优选实施例二的缆式线型感温火灾探测器的电路连接示意图。 

具体实施方式

本发明中，转换盒的信号处理器根据该温度传感器的变化信息和可恢复缆式线型感温火灾探测器的感温电缆线间绝缘电阻的变化信息进行判断，得出是否出现火灾情况的判断，进而发出报警信号。 

本发明是由下述技术方案实现的：在符合GB16280-1996的可恢复缆式线型感温火灾探测器的感温电缆的最大使用长度内，每隔小于0.1倍最大使用长度的长度范围内均匀包裹1个温度传感器。温度传感器可以是热敏电阻、热电偶、半导体温度传感器，或者集成的一种单总线数字温度传感器，通过该温度传感器来精确探测环境温度的变化。因为环境温度的变化一般是比较平缓的，变化速率小，一般不超过1℃/min，而火灾时温度的变化相对迅猛很多。本发明中，通过温度传感器探测环境温度的变化，区分温度的变化是环境温度的变化还是火灾引起的温度变化，进一步，通过改变转换盒的单片机内报警阈值的设置，实时实地并分阶段逐步增加温度补偿，提高线型感温火灾探测器不动作温度等级。当判断温度变化是由于火灾引起的，或者温度升高到此时环境温度动作阀值时，火灾探测器动作，发出报警信号。 

下面以线型感温火灾探测器为例来说明本发明的工作原理。 

转换盒内单片机设定有：报警阈值、绝缘电阻动作阈值，以及温度补偿阈值、不动作温度阈值，下面分四种情况分别进行介绍。 

(1)当单片机接收感温电缆中温度传感器发送的环境气温为小于温度补偿阈值T5(单位为℃)时，不进行温度补偿，执行正常火灾报警模式，即只要单片机监测到绝缘电阻下降到绝缘电阻动作阈值就发出报警信号。 

(2)当单片机接收到感温电缆中温度传感器接收到的环境气温等于或大于温度补偿阈值T5(单位为℃)时，进行实时实地的温度补偿，提高线型感温火灾探测器的不动作温度等级，直至到不动作温度阈值。这样，无论长度是多少，因为温度传感器间隔的距离小于0.1倍最大使用长度，所以肯 定至少有一个温度传感器和感温电缆一起受热，可以实时实地的进行温度补偿，提高不动作温度等级。 

(3)当单片机接收到感温电缆中温度传感器的接收到环境温度大于不动作温度阈值时，减小温度补偿或者取消温度补偿。当单片机接收到感温电缆线间绝缘电阻下降到绝缘电阻动作阈值时，进行火灾报警。 

(4)当单片机接收到温度传感器的温度信号升高到报警阈值时，进行火灾报警。 

以下结合附图和优选实施例，对本发明的技术方案做进一步详细说明。 

如图1所示，本发明优选实施例一的缆式线型感温火灾探测器的电路连接示意图。 

缆式线型感温火灾探测器包括感温电缆2、其转换盒1和终端盒3，转换盒1和终端盒3连接在感温电缆2的两端。转换盒1设置有信号处理器，此处，信号处理器选用单片机，单片机用来接收感温电缆2的温度变化信号并进行处理，终端盒3是使感温电缆2形成一个完整回路的装置。感温电缆2包含5个线芯(L1、L2、L3、L4和L5)；线芯L1和L2外部包覆有负温度系数热敏绝缘材料21，且线芯L1和L2相互绞合。本实施例中，温度传感器23选用单总线数字温度传感器DS18B20，单总线数字温度传感器DS18B20线芯至少需要两芯，也可以是三芯，本实施例使用三芯，即有三个管脚。线芯L3、L4和L5外附绝缘材料22，割破线芯L3、L4和L5绝缘材料22，温度传感器23的三个管脚分别焊接在线芯L3、L4和L5上，温度传感器23的管脚之间以及线芯L3、L4和L5之间相互做好绝缘。设感温电缆2的最大使用长度为L，则温度传感器23之间的长度＜0.1L。焊接有温度传感器23的线芯L3、L4和L5与线芯L1和L2相互对绞，或者平行放置。还可以在上述感温电缆2的外层挤塑一层塑料或橡胶的护套24，或者在上述感温电缆2外层缠绕一层塑料或橡胶包带，形成护套24。 

如图2所示，本发明优选实施例二的缆式线型感温火灾探测器的电路连接示意图。 

缆式线型感温火灾探测器由敏感元件感温电缆2和与其相连的转换盒1 组成。转换盒1设置有信号处理器，此处，信号处理器选用单片机，单片机用来接收感温电缆的温度变化信号进行处理。感温电缆2包含七根线芯，线芯L1和L2包覆有负温度系数热敏绝缘材料21，线芯L6、L7包覆有绝缘材料22，且线芯L1、L2、L6、L7相互绞合。单总线数字温度传感器DS18B20的线芯至少需要两芯，也可以是三芯，本实施例使用线芯L3、L4和L5。线芯L3、L4和L5外包覆有绝缘材料22，割破线芯L3、L4和L5的绝缘材料22，温度传感器23的三个管脚分别焊接在线芯L3、L4和L5上，温度传感器23管脚之间以及线芯L3、L4和L5之间相互做好绝缘。感温电缆2的最大使用长度为L，则温度传感器23之间的长度＜0.1L。焊接有温度传感器23的线芯L3、L4、L5和线芯L1、L2相互对绞或者平行放置，还可以在感温电缆2的外层挤塑一层塑料或橡胶的护套24，或者在感温电缆2外层缠绕一层塑料或橡胶包带，形成护套24。 

感温电缆2上与转换盒1相对一端的线芯L1和L6两个裸露导体扭结后锡焊，保持良好短路，线芯L2和线芯L7两个裸露导体扭结后锡焊，保持良好短路。并分别单独用热缩管或防水胶布做防水、防潮处理。这样线芯L1、L2、L6和L7四芯形成回路返回到转换盒1内。感温电缆2的线芯L3、L4和L5分别单独用热缩管或防水胶布做防水、防潮处理，使其相互之间保持绝缘。 

在前述中，因为DS18B20将检测到的温度信息发送给信号处理器是通过单总线传送的数字信号，而信号处理器检测到的线间绝缘电阻的变化信号是模拟信号，这两种信号可以通过相同的导线共同传输而不会相互影响，所以信号处理器可较方便地分离出这两种信号。因此，感温电缆2的线芯可以减少到至少两芯。感温电缆2的两条线芯通过挤塑包覆有负温度系数热敏绝缘材料，包覆有负温度系数热敏绝缘材料的线芯通过绞合或外力挤压作用相互紧密结合，线芯间提供一个稳定的绝缘阻值。温度传感器23的两脚直接焊接在这两根线芯上，从而减小感温电缆的芯径，使其更加柔软，方便铺设。为了提高感温电缆2的抗拉强度，也为了使感温电缆2外表更圆滑，感温电缆2内可以填充玻璃丝等合成纤维。 

下面结合优选实施例一和二，以定温报警模式中报警阈值为85℃的等 级来对缆式线型感温火灾探测器的工作原理做进一步详细说明，其它等级的可以以此类推。标准规定，GB16280-2005动作温度为85℃等级的不动作温度为60℃，没有温度传感器时的实际报警温度符合85℃＞T1＞T2＞T3＞T4＞T5，且至少有T5＜60℃。 

转换盒1内单片机设定为：报警阈值为85℃，温度补偿阈值为T5，不动作温度阈值为60℃，绝缘电阻动作阈值在单片机中可以根据环境温度由设定的程序控制而变化。 

下面分四种情况分别进行介绍。 

(1)当单片机接收到感温电缆2中温度传感器23传来的环境温度为小于温度补偿阈值T5时，单片机不进行温度补偿；只有当线芯L1、L2(实施例一)，或L1、L2、L6、L7(实施例二)之间的绝缘电阻小于绝缘电阻动作阈值时，单片机发出报警信号。 

(2)当单片机接收到感温电缆2中温度传感器23传来的的环境温度等于或大于温度补偿阈值T5(单位℃)时，单片机此时进行温度补偿，提高线型感温火灾探测器的不动作温度等级，直至环境温度达到不动作温度阈值60℃。 

(3)当单片机接收到感温电缆2中温度传感器23传来的环境温度大于不动作温度阈值为60℃时，单片机逐步减小温度补偿或者取消温度补偿。转换盒1接收到感温电缆2的线间绝缘电阻下降到此时设定的绝缘电阻动作阈值时进行火灾报警。 

所以，无论是否有温度传感器23和感温电缆2一起受热，都可以准确发出火灾报警。 

(4)更进一步，当温度传感器23接收到的温度信号升高到报警阈值85℃时，单片机发出报警信号，进行火灾报警。 

当做不动作试验时，无论长度是多少，因为温度传感器23间隔的距离小于0.1倍最大使用长度，所以肯定至少有一个温度传感器23和感温电缆2一起受热，只要温度传感器23传来的环境温度小于不动作温度阈值，就可以实时实地的温度补偿，提高不动作温度等级。 

这样在《第1号修改单》增加的环境温度变化条件下的响应性能试验中，A温箱中感温电缆长度分别为0.4、0.7、0.9倍最大使用长度，B温箱中感温电缆长度为最小报警长度，所以A温箱中最少有一个温度传感器，60℃前，进行温度补偿；到达60℃后，逐步减小温度补偿或者取消温度补偿，只要B温箱到达85℃，转换盒接收感温电缆线间绝缘电阻下降到此时设定的值，就可以进行火灾报警，不管B温箱内有无温度传感器。所以，本发明完全能够满足国家标准GB16280-2005《线型感温火灾探测器》和《第1号修改单》的要求。 

在前述中，如果T1、T2、T3、T4、T5中有一个值大于不动作温度阈值60℃，则感温电缆中温度传感器之间的距离还可以延长。例如：T1＞60℃＞T2＞T3＞T4＞T5，也就是原有技术中0.1倍最大使用长度的不动作试验的结果可以满足新标准的要求，那么感温电缆中温度传感器的距离可以延长到不大于0.2倍最大使用长度，但最长不超过0.4倍最大使用长度，保证在《第1号修改单》增加的环境温度变化条件下的响应性能试验中，A温箱中感温电缆长度范围内至少有1个温度传感器。这样温度补偿可以从0.2倍最大使用长度的不动作试验开始。 

Claims (6)

1.一种线型感温火灾探测器，包括：相互连接的转换盒和感温电缆，所述感温电缆设置有至少两根互相绝缘的线芯，所述线芯外部包覆有负温度系数热敏绝缘材料，其特征在于，还包括：设置在所述感温电缆上的温度传感器和设置在所述转换盒内的信号处理器，所述温度传感器的两个管脚分别和所述感温电缆中不同线芯的导体相连接；所述信号处理器中设置有阈值，所述阈值包括：报警阈值、温度补偿阈值、不动作温度阈值和绝缘电阻动作阈值；当所述信号处理器接收到所述温度传感器传来的环境温度为小于所述温度补偿阈值时，所述信号处理器不进行温度补偿；或者，当所述信号处理器接收到所述温度传感器传来的所述环境温度等于或大于所述温度补偿阈值时，所述信号处理器对所述报警阀值进行温度补偿，提高不动作温度等级，直至环境温度达到所述不动作温度阈值；或者，当所述信号处理器接收到所述温度传感器传来的环境温度大于所述不动作温度阈值时，所述信号处理器逐步减小温度补偿或者取消温度补偿；或者，当所述信号处理器接收到所述感温电缆的线间绝缘电阻下降到所述绝缘电阻动作阈值时，发出报警信号；或者，当所述信号处理器接收到的环境温度信号升高到所述报警阈值时，发出报警信号；其中

温度传感器，用于检测环境温度，并将检测到的环境温度信号发送到所述信号处理器；

信号处理器，用于监测所述感温电缆的线芯之间的绝缘电阻的变化情况，根据所述环境温度信号及其变化，以及所述绝缘电阻的变化情况进行判断是否有火灾发生，当得出有火灾发生时发出报警信号。

2.如权利要求1所述的线型感温火灾探测器，其特征在于：所述信号处理器为单片机。

3.如权利要求1所述的线型感温火灾探测器，其特征在于：还包括终端盒，所述转换盒和终端盒通过所述感温电缆相连接，所述终端盒用以使所述感温电缆形成一个完整回路。

4.如权利要求1所述的线型感温火灾探测器，其特征在于：所述感温电缆内填充有合成纤维。

5.一种线型感温火灾探测器提高不动作温度等级的方法，包括：

在感温电缆的一端连接转换盒，所述感温电缆设置有至少两根互相绝缘的线芯，所述线芯外部包覆有负温度系数热敏绝缘材料，所述转换盒内设置有信号处理器；所述温度传感器的两个管脚分别和所述感温电缆中不同线芯的导体相连接；

所述信号处理器中设置有阈值，所述阈值包括：报警阈值、温度补偿阈值、不动作温度阈值和绝缘电阻动作阈值；当所述信号处理器接收到所述温度传感器传来的环境温度为小于所述温度补偿阈值时，所述信号处理器不进行温度补偿；或者，当所述信号处理器接收到所述温度传感器传来的所述环境温度等于或大于所述温度补偿阈值，所述信号处理器对所述报警阀值进行温度补偿，提高不动作温度等级，直至环境温度达到所述不动作温度阈值；或者，当所述信号处理器接收到所述温度传感器传来的环境温度大于所述不动作温度阈值时，所述信号处理器逐步减小温度补偿或者取消温度补偿；或者，当所述信号处理器接收到所述感温电缆的线间绝缘电阻下降到所述绝缘电阻动作阈值时，发出报警信号；或者，当所述信号处理器接收到的环境温度信号升高到所述报警阈值时，发出报警信号；

温度传感器检测环境温度，并将检测到的环境温度信号发送到所述信号处理器；

信号处理器监测所述感温电缆的线芯之间的绝缘电阻的变化情况，根据所述环境温度信号及其变化，以及所述绝缘电阻的变化情况进行判断是否有火灾发生，当得出有火灾发生时发出报警信号。

6.如权利要求5所述的线型感温火灾探测器提高不动作温度等级的方法，其特征在于：将终端盒和所述转换盒通过所述感温电缆相连接，所述终端盒用以使所述感温电缆形成一个完整回路。

Images