CN110570618B - 一种基于两总线的点型吸气式火灾探测***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于两总线的点型吸气式火灾探测***及方法,包括:控制器、两总线、N个点型吸气感烟探测器;所述控制器,通过两总线接收N个点型吸气感烟探测器检测信号,每个点型吸气感烟探测器根据预设定的阈值,判断是否发生火灾并发出报警信号,控制器接收并判断出火灾发生的具***置;所述两总线,实现为整个探测***供电,并与每个点型吸气感烟探测器通讯;本发明提出了基于两总线供电及通讯回路,分布式气流及高灵敏度探测组件,实现高灵敏度火灾探测与定位,实现大型仓储场所火灾早期预警探测及火源定位。通过采用独立吸气的组合方式,根据分布探测定位解决了传统吸气式探测距离短及探测无法定位报警区域的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于火灾探测技术领域,具体涉及一种基于两总线的点型吸气式火灾探测***及方法。
背景技术
火灾由产生火源开始闷烧转变到发焰起火而产生高热的这段时间是非常关键的。在这段时间内有两种可能的情况:一是情况持续恶化,进而发焰起火;或者采取行动,找出火源,制止火灾的发生,进而避免火灾带来的危险、损失和破坏。
火灾的发展分为四个阶段:酝酿(燃烧前),可见烟雾,产生火焰和高热阶段。在火闷烧的酝酿阶段提供了更多的时间与机会来侦测并控制火灾的发展。吸气式火灾探测器主要应用于探测火灾的早期阶段,通过运用相关光电子技术实现高灵敏烟雾粒子探测,吸气式火灾探测器的每个采样点都应被视为一个点式探测器。从最远处的采样点到探测器的最长采样空气传输时间不能超过120秒。现在市场主要采用的吸气式火灾探测器的工作方式及构成都是一个主机(主机内部带吸气组件和检测组件)配接不同的采样管路实现探测;空气采样式(吸气式)烟雾探测器,对于火灾的极早期探测有非常明显的效果,并对某些传统火灾报警探测器无法适用的场所提供有效的解决方案,因此广泛的使用在洁净厂房、仓库(尤其是高架仓库)、电信机房、IDC机房、配电盘等场所。
传统吸气式探测距离主要采用单管路或多管路扫描来实现长距离大面积覆盖探测,当其中一个管路报警时无法判断火灾位置,扫描方式还需要通过扫描来判断报警管路,无法及时探测定位火警位置导致火灾定位速度慢,影响火灾早期精准发现及早期处置。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种基于两总线的点型吸气式火灾探测***及方法,一种基于两总线的点型吸气式火灾探测***,包括:控制器、两总线、N个点型吸气感烟探测器;
控制器与通过两总线分别与N个点型吸气感烟探测器相连接;
所述控制器,通过两总线接收N个点型吸气感烟探测器检测信号,每个点型吸气感烟探测器根据预设定的阈值,判断是否发生火灾并发出报警信号,控制器接收并判断出火灾发生的具***置;
所述两总线,实现为整个探测***供电,并与每个点型吸气感烟探测器通讯;
两总线为两根电线,采用无极性连接方式布线,布线简单,通过采用总线通讯模块实现控制器与探测器之间的通讯。连接方式为控制器通过串口与两总线通讯模块进行通讯,两总线通讯模块与两总线终端模块进行两总线通讯及供电,两总线终端模块通过电平转换实现终端供电及与终端处理单片机进行串口通讯。
所述点型吸气感烟探测器,底座与两总线通讯模块相连接,管路连接转换头与吸气管路相连接,实现对气流流速检测、烟雾检测、温度检测、气体探测功能,采集并根据自学习获取的现场常态监测数据并确定适应改现场的报警阈值,,判断是否满足火灾报警条件并发出报警信号,同时将所有检测数据通过两总线发送到主控器中;
所述点型吸气感烟探测器,自学习获取的现场常态监测数据并确现场的报警阈值过程如下:
每一秒采集当前监测数据为C0,报警阈值数据B为:
B=C0+(CA-C0)/X
每7秒对已经计算出的报警阈值B做一次平均,循环采集到设定的自学习时间后,进行确定最终的报警阈值B’,其中,CA为检测最大值,X为人工规定的报警级别。
所述点型吸气感烟探测器,具体包括:底座及总线连接、低功耗离心气泵、探测主控板及气流流速检测组件、烟雾探测组件、温度探测组件、气体探测组件、多级过滤组件及管路连接转接头;
待测试气体通过多级过滤组件及管路连接转接头,经过烟雾探测组件、温度探测组件、气体探测组件的检测,烟雾探测组件、温度探测组件、气体探测组件分别与探测主控板相连接,探测主控板分别与气流流速检测组件和低功耗离心气泵相连接,低功耗离心气泵与底座及总线相连接;
所述底座及总线连接:实现固定探测器及两总线的线路连接及电平转换;
所述总线连接,具体包括:二极管D5、三极管Q7、双向二极管D4、整流桥D3、保险丝F1、电容C12、电容C13、电阻R35、电阻R36、电阻R40和电阻R41;
总线输入口线1VIN1分别与双向二极管D4一端和整流桥D3第1引脚相连接,总线输入口线2VIN2分别与双向二极管D4另一端和保险丝F1一端相连接,保险丝F1另一端与整流桥D3的第2引脚相连接,整流桥D3的第3引脚分别与电阻R36的一端、三极管Q7的集电极和二极管D5的阳极相连接,整流桥D3的第4引脚分别与电容C12和电容C13一端相连接,电阻R36的另一端分别于总线的信号输入口EIN和电阻R40的一端相连接,电阻R40的另一端与整流桥D3的第4引脚相连接,三极管Q7的发射极与电阻R41的一端相连接,电阻R41的另一端与整流桥D3的第4引脚相连接,三极管Q7的基极与电阻R35一端相连接,电阻R35另一端与总线的信号输入口EOUT相连接,电容C12另一端与和电容C13另一端相连接,且与二极管D5阴极相连接;
所述低功耗离心气泵:用于抽取采样管路里面的气体样本,实现主动采样;
所述探测主控及气流流速检测组件:探测主控用于控制所有组件,气流流速检测组件用于检测管路采样气流流速,用于判断管路是否堵塞或破损;
所述烟雾探测组件:用于检测烟雾浓度是否满足报警阈值;
所述烟雾探测组件,具体包括:第一运算放大器U1A、第二运算放大器U1B、发光二极管D1、光电传感器D2、电容C1、电容C3、三极管Q2、三极管Q4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9;
所述电阻R4一端与主控板驱动MLED_P相连接,电阻R4另一端与三极管Q2基极相连接,三极管Q2集电极与正电位VCC相连接,正电位VCC分别于二极管D1阳极和电容C3一端相连接,二极管D1阴极与三极管Q4集电极相连接,三极管Q4基极与三极管Q2的发射极相连接,三极管Q4发射极与电阻R2一端相连接,电阻R2另一端与电阻R6一端相连接,电阻R6另一端与电阻R9一端相连接,电阻R9另一端分别与地线和电容C3另一端相连接;
正电位VCC与电阻R3一端相连接,电阻R3另一端分别与光电传感器D2阳极和第二运算放大器U1B反相输入端相连接,光电传感器D2阴极分别与电阻R7一端和第二运算放大器U1B同相输入端相连接,电阻R7另一端与地线相连接,第二运算放大器U1B反相输入端与电阻R1一端相连接,电阻R1另一端与第二运算放大器U1B输出端相连接,第二运算放大器U1B正电源端与VCC相连接,第二运算放大器U1B负电源端与地线相连接,第二运算放大器U1B输出端与第一运算放大器U1A的同相输入端相连接,第二运算放大器U1B的同相输入端与电阻R5一端相连接,电阻R5另一端分别与第一运算放大器U1A的反相输入端和电阻R8一端相连接,电阻R8的另一端与第一运算放大器U1A的输出端相连接,第一运算放大器U1A的正电源端与正电位VCC相连接,第一运算放大器U1A的负电源端分别于地线和电容C1的一端相连接,电容C1的另一端于正电位VCC相连接;
所述温度探测组件:用于检测温度是否满足报警阈值,同时用于其他检测器件的温度补偿条件;
所述温度探测组件,具体包括:第三运算放大器U3、电容C20、电容C21、电容C23、电容C26、电容C40、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R31、电阻R63、电阻R64;
正电位VCC与电阻R63一端相连接,电阻R63另一端分别与电阻R64一端和第三运算放大器U3同相输入端相连接,电阻R64另一端与地线相连接,第三运算放大器U3同相输入端与电容C40一端相连接,电容C40另一端与地线相连接,第三运算放大器U3反相输入端与第三运算放大器U3输出端相连接,第三运算放大器U3输出端与参考点VrefN相连接,参考点VrefN分别与电容C和电容C26一端相连接,电容C23另一端与正电位VCC相连接,电容C26另一端与信号地相连接;
温度检测点T1分别与电阻R10和电阻R11一端相连接,电阻R10另一端与参考点VrefN相连接,电阻R11另一端与电容C20一端相连接,C20另一端与地线相连接;温度检测点T2分别与电阻R31和电阻R12一端相连接,电阻R31另一端与参考点VrefN相连接,电阻R12另一端与电容C21一端相连接,C21另一端与地线相连接;
所述气体探测组件:用于检测气体浓度是否满足报警阈值;
所述气体探测组件,具体包括:开关管D1、集成运算放大器U2、调整器芯片U4、场效应管Q5、三极管Q6、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R26、电阻R99和滑动变阻器RT2;
测量检测电压AD_IN_Q0与电阻R13一端相连接,电阻R13另一端分别与电容C10和电容C11一端相连接,电容C11另一端与地线相连接,电容C10另一端与集成运算放大器U2的第2引脚相连接,集成运算放大器U2的第2引脚分别与电阻R14和电阻R15一端相连接,电阻R14另一端与集成运算放大器U2的第1引脚相连接,电阻R15另一端与场效应管Q5源极相连接,场效应管Q5的漏极与集成运算放大器U2的第1引脚相连接,场效应管Q5的栅极与复位传感器RES_CON端口相连接,成运算放大器U2的第2引脚还与电阻R16一端相连接,电阻R16另一端与电阻R17一端相连接,电阻R17另一端分别与电容C7一端、电阻R18一端、电阻R20一端和传感器负端AD_IN_SEN相连接,电容C7另一端与地线相连接,电阻R18另一端分别与电阻R19和集成运算放大器U2的第3引脚相连接,电阻R19另一端与D16相连接,成运算放大器U2的第4引脚与地线相连接,电阻R20另一端分别与成运算放大器U2的第5引脚、第6引脚、第7引脚依次相连接,成运算放大器U2的第5引脚、第6引脚和第7引脚分别与电容C9、电阻R21、电阻R22、电容C8一端相连接,电容C9另一端分别与电阻R21另一端和地线相连接,地线与电容C8另一端相连接,电阻R22另一端与正电位V1.8相连接,正电位V1.8分别与成运算放大器U2的第8引脚、调整器芯片U4第5引脚、电容C5一端、电容C 6一端和电阻R23一端相连接,电容C5和电容C 6另一端分别于地线相连接,调整器芯片U4第2引脚与地线相连接,调整器芯片U4第3引脚与电阻R99一端相连接,电阻R99另一端与地线相连接,电阻R23另一端分别于AD采集端口AD_IN_TEMP和三极管Q6的集电极相连接,三极管Q6的基极与电阻R26一端相连接,电阻R26另一端与检测短路驱动TEMP_CON相连接,三极管Q6的发射极与滑动变阻器RT2的一端相连接,滑动变阻器RT2的另一端与地线相连接。
所述多级过滤组件及管路连接转接头:用于连接采样管路;
所述控制器,具体包括:控制板、显示屏、主备电组件、按键输入、两总线通讯连接探测组件、数据通讯报警故障信号输出;
控制板分别与显示屏、主备电组件、按键输入、两总线通讯连接探测组件和数据通讯报警故障信号输出相连接;
所述控制板,用于与两总线点型吸气感烟探测器进行通讯及整机控制;
所述显示屏,显示报警故障等信息;
所述主备电组件,用于提供稳定电源;
所述按键输入,用于输入信息
所述两总线通讯连接控制组件,用于桥接控制器中的控制板与两总线终端模块通讯;
所述数据通讯报警故障信号输出;用于输出无源报警故障信号;
一种基于两总线的点型吸气式火灾探测方法,采用所述一种基于两总线的点型吸气式火灾探测***实现,包括如下步骤:
步骤1:设定吸气管路内的气流流速C、吸气管路内的烟雾粒子浓度Y、温度T及气体Q报警阈值,开机自学习当前应用环境工况,根据实际环境检测参数进行响应阈值调整设定;
步骤2:探测主控板驱动气泵通过吸气管路对探测环境内气体吸气,吸气过程中气流流速检测组件实时检测吸气管路中的气体流速,直至吸气管路中的气体流速达到设定的吸气管路内的气流流速,执行步骤3;
步骤3:N个点型吸气感烟探测器实时探测各个采样孔流出的气体中的烟雾粒子浓度、温度及气体浓度,并传输至探测主控板;
步骤4:探测主控板判断当前烟雾粒子浓度是否小于烟雾粒子浓度报警阈值:是则记录并执行步骤5,否则记录并执行步骤8;
步骤5:探测主控板判断当前温度是否小于温度报警阈值:是则记录并执行步骤6,否则记录并执行步骤8;
步骤6:探测主控板判断当前气体浓度是否小于气体浓度报警阈值:是则记录并执行步骤7,否则记录并执行步骤8;
步骤7:烟雾粒子浓度Y、温度T及气体Q实时检测值、YA、TA、QA加权平均值及YT、TT、QT变化趋势值参数是否符合预警条件,是则执行步骤8,否则返回步骤3;
步骤8:报警并与控制器进行通讯,确定采样点位置,该采样点对应的探测环境区域为火灾报警区域,同时对火灾报警区域进行显示,最后返回步骤3进行重新检测。
本发明的有益技术效果:
本发明提出了基于大电流两总线供电及通讯回路,分布式气流及高灵敏度探测组件,实现高灵敏度火灾探测与定位,通过分布智能实现大型仓储场所火灾早期预警探测及火源定位。通过采用独立吸气的组合方式,根据分布探测定位解决了传统吸气式探测距离短及探测无法定位报警区域的技术问题。
附图说明
图1为本发明实施例的一种基于两总线的点型吸气式火灾探测***原理框图;
图2为本发明实施例的吸气感烟探测器整体框图;
图3为本发明实施例的控制板连接关系示意图;
图4为本发明实施例的一种基于两总线的点型吸气式火灾探测方法流程图;
图5为本发明实施例的烟雾探测组件电路图;
图6为本发明实施例的温度探测组件电路图;
图7为本发明实施例的气体探测组件电路图;
图8为本发明实施例的底座及总线连接电路图;
图9为本发明实施例的探测主控板电路图;
图10为本发明实施例的探测主控板复位电路图;
图11为本发明实施例的探测主控板晶振电路图;
图12为本发明实施例的探测主板下载口电路图;
图13为本发明实施例的探测主板存储电路图;
图14为本发明实施例的探测主板电源电路图;
图中:1-采样孔,2-点型吸气检测组件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施实例对发明做进一步说明,一种基于两总线的点型吸气式火灾探测***及方法,如图1所示,一种基于两总线的点型吸气式火灾探测***,包括:控制器、两总线、N个点型吸气感烟探测器;
控制器与通过两总线分别与N个点型吸气感烟探测器相连接;
所述控制器,通过两总线接收N个点型吸气感烟探测器检测信号,每个点型吸气感烟探测器根据预设定的阈值,判断是否发生火灾并发出报警信号,控制器接收并判断出火灾发生的具***置;
所述两总线,实现为整个探测***供电,并与每个点型吸气感烟探测器通讯;
两总线就2根线,采用无极性连接方式布线,布线简单,通过采用总线通讯模块实现控制器与探测器之间的通讯。连接方式为控制器通过串口与两总线通讯模块进行通讯,两总线通讯模块与两总线终端模块进行两总线通讯及供电,两总线终端模块通过电平转换实现终端供电及与终端处理单片机进行串口通讯。总线通讯模块型号SYPB620、终端模块型号SYPB331。
所述点型吸气感烟探测器,如图2所示,底座与两总线通讯模块相连接,管路连接转换头与吸气管路相连接,实现对气流流速检测、烟雾检测、温度检测、气体探测功能,采集并根据自学习获取的现场常态监测数据并确定适应改现场的报警阈值,判断是否满足火灾报警条件并发出报警信号,同时将所有检测数据通过两总线发送到主控器中;
所述点型吸气感烟探测器,自学习获取的现场常态监测数据并确现场的报警阈值过程如下:
每一秒采集当前监测数据为C0,报警阈值数据B为:
B=C0+(CA-C0)/X
每7秒对已经计算出的报警阈值B做一次平均,循环采集到设定的自学习时间后,进行确定最终的报警阈值B’,其中,CA为检测最大值,X为人工规定的报警级别。
所述点型吸气感烟探测器,具体包括:底座及总线连接、低功耗离心气泵、探测主控板及气流流速检测组件、烟雾探测组件、温度探测组件、气体探测组件、多级过滤组件及管路连接转接头;
待测试气体通过多级过滤组件及管路连接转接头,经过烟雾探测组件、温度探测组件、气体探测组件的检测,烟雾探测组件、温度探测组件、气体探测组件分别与探测主控板相连接,探测主控板分别与气流流速检测组件和低功耗离心气泵相连接,低功耗离心气泵与底座及总线相连接;
所述底座及总线连接:实现固定探测器及两总线的线路连接及电平转换;
所述总线连接,如图8所示,具体包括:二极管D5、三极管Q7、双向二极管D4、整流桥D3、保险丝F1、电容C12、电容C13、电阻R35、电阻R36、电阻R40和电阻R41;
总线输入口线1VIN1分别与双向二极管D4一端和整流桥D3第1引脚相连接,总线输入口线2VIN2分别与双向二极管D4另一端和保险丝F1一端相连接,保险丝F1另一端与整流桥D3的第2引脚相连接,整流桥D3的第3引脚分别与电阻R36的一端、三极管Q7的集电极和二极管D5的阳极相连接,整流桥D3的第4引脚分别与电容C12和电容C13一端相连接,电阻R36的另一端分别于总线的信号输入口EIN和电阻R40的一端相连接,电阻R40的另一端与整流桥D3的第4引脚相连接,三极管Q7的发射极与电阻R41的一端相连接,电阻R41的另一端与整流桥D3的第4引脚相连接,三极管Q7的基极与电阻R35一端相连接,电阻R35另一端与总线的信号输入口EOUT相连接,电容C12另一端与和电容C13另一端相连接,且与二极管D5阴极相连接;
所述低功耗离心气泵:用于抽取采样管路里面的气体样本,实现主动采样;
所述探测主控及气流流速检测组件:探测主控用于控制所有组件,气流流速检测组件用于检测管路采样气流流速,用于判断管路是否堵塞或破损;
所述烟雾探测组件:用于检测烟雾浓度是否满足报警阈值;
图5是烟雾检测光电电路,烟雾是由图5中的D2光敏管检测到的。
所述烟雾探测组件,如图5所示,具体包括:第一运算放大器U1A、第二运算放大器U1B、发光二极管D1、光电传感器D2、电容C1、电容C3、三极管Q2、三极管Q4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9;
所述电阻R4一端与主控板驱动MLED_P相连接,电阻R4另一端与三极管Q2基极相连接,三极管Q2集电极与正电位VCC相连接,正电位VCC分别于二极管D1阳极和电容C3一端相连接,二极管D1阴极与三极管Q4集电极相连接,三极管Q4基极与三极管Q2的发射极相连接,三极管Q4发射极与电阻R2一端相连接,电阻R2另一端与电阻R6一端相连接,电阻R6另一端与电阻R9一端相连接,电阻R9另一端分别与地线和电容C3另一端相连接;
正电位VCC与电阻R3一端相连接,电阻R3另一端分别与光电传感器D2阳极和第二运算放大器U1B反相输入端相连接,光电传感器D2阴极分别与电阻R7一端和第二运算放大器U1B同相输入端相连接,电阻R7另一端与地线相连接,第二运算放大器U1B反相输入端与电阻R1一端相连接,电阻R1另一端与第二运算放大器U1B输出端相连接,第二运算放大器U1B正电源端与VCC相连接,第二运算放大器U1B负电源端与地线相连接,第二运算放大器U1B输出端与第一运算放大器U1A的同相输入端相连接,第二运算放大器U1B的同相输入端与电阻R5一端相连接,电阻R5另一端分别与第一运算放大器U1A的反相输入端和电阻R8一端相连接,电阻R8的另一端与第一运算放大器U1A的输出端相连接,第一运算放大器U1A的正电源端与正电位VCC相连接,第一运算放大器U1A的负电源端分别于地线和电容C1的一端相连接,电容C1的另一端于正电位VCC相连接;
所述温度探测组件:用于检测温度是否满足报警阈值,同时用于其他检测器件的温度补偿条件;
所述温度探测组件,如图6所示,具体包括:第三运算放大器U3、电容C20、电容C21、电容C23、电容C26、电容C40、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R31、电阻R63、电阻R64;
正电位VCC与电阻R63一端相连接,电阻R63另一端分别与电阻R64一端和第三运算放大器U3同相输入端相连接,电阻R64另一端与地线相连接,第三运算放大器U3同相输入端与电容C40一端相连接,电容C40另一端与地线相连接,第三运算放大器U3反相输入端与第三运算放大器U3输出端相连接,第三运算放大器U3输出端与参考点VrefN相连接,参考点VrefN分别与电容C和电容C26一端相连接,电容C23另一端与正电位VCC相连接,电容C26另一端与信号地相连接;
温度检测点T1分别与电阻R10和电阻R11一端相连接,电阻R10另一端与参考点VrefN相连接,电阻R11另一端与电容C20一端相连接,C20另一端与地线相连接;温度检测点T2分别与电阻R31和电阻R12一端相连接,电阻R31另一端与参考点VrefN相连接,电阻R12另一端与电容C21一端相连接,C21另一端与地线相连接;
所述气体探测组件:用于检测气体浓度是否满足报警阈值;
所述气体探测组件,如图7所示,具体包括:开关管D1、集成运算放大器U2、调整器芯片U4、场效应管Q5、三极管Q6、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R26、电阻R99和滑动变阻器RT2;
测量检测电压AD_IN_Q0与电阻R13一端相连接,电阻R13另一端分别与电容C10和电容C11一端相连接,电容C11另一端与地线相连接,电容C10另一端与集成运算放大器U2的第2引脚相连接,集成运算放大器U2的第2引脚分别与电阻R14和电阻R15一端相连接,电阻R14另一端与集成运算放大器U2的第1引脚相连接,电阻R15另一端与场效应管Q5源极相连接,场效应管Q5的漏极与集成运算放大器U2的第1引脚相连接,场效应管Q5的栅极与复位传感器RES_CON端口相连接,成运算放大器U2的第2引脚还与电阻R16一端相连接,电阻R16另一端与电阻R17一端相连接,电阻R17另一端分别与电容C7一端、电阻R18一端、电阻R20一端和传感器负端AD_IN_SEN相连接,电容C7另一端与地线相连接,电阻R18另一端分别与电阻R19和集成运算放大器U2的第3引脚相连接,电阻R19另一端与D16相连接,成运算放大器U2的第4引脚与地线相连接,电阻R20另一端分别与成运算放大器U2的第5引脚、第6引脚、第7引脚依次相连接,成运算放大器U2的第5引脚、第6引脚和第7引脚分别与电容C9、电阻R21、电阻R22、电容C8一端相连接,电容C9另一端分别与电阻R21另一端和地线相连接,地线与电容C8另一端相连接,电阻R22另一端与正电位V1.8相连接,正电位V1.8分别与成运算放大器U2的第8引脚、调整器芯片U4第5引脚、电容C5一端、电容C 6一端和电阻R23一端相连接,电容C5和电容C 6另一端分别于地线相连接,调整器芯片U4第2引脚与地线相连接,调整器芯片U4第3引脚与电阻R99一端相连接,电阻R99另一端与地线相连接,电阻R23另一端分别于AD采集端口AD_IN_TEMP和三极管Q6的集电极相连接,三极管Q6的基极与电阻R26一端相连接,电阻R26另一端与检测短路驱动TEMP_CON相连接,三极管Q6的发射极与滑动变阻器RT2的一端相连接,滑动变阻器RT2的另一端与地线相连接。
所述多级过滤组件及管路连接转接头:用于连接采样管路;
所述控制器,具体包括:控制板、显示屏、主备电组件、按键输入、两总线通讯连接探测组件、数据通讯报警故障信号输出;
控制板分别与显示屏、主备电组件、按键输入、两总线通讯连接探测组件和数据通讯报警故障信号输出相连接;如图3所示;
所述控制板,如图9、图10、图11、图12、图13、如14所示,用于与两总线点型吸气感烟探测器进行通讯及整机控制;
所述显示屏,显示报警故障等信息;
所述主备电组件,用于提供稳定电源;
所述按键输入,用于输入信息
所述两总线通讯连接控制组件,用于桥接控制器中的控制板与两总线终端模块通讯;
所述数据通讯报警故障信号输出;用于输出无源报警故障信号;
一种基于两总线的点型吸气式火灾探测方法,采用所述一种基于两总线的点型吸气式火灾探测***实现,如图4所示,包括如下步骤:
步骤1:设定吸气管路内的气流流速C、吸气管路内的烟雾粒子浓度Y、温度T及气体Q报警阈值,开机自学习当前应用环境工况,根据实际环境检测参数进行响应阈值调整设定;
步骤2:探测主控板驱动气泵通过吸气管路对探测环境内气体吸气,吸气过程中气流流速检测组件实时检测吸气管路中的气体流速,直至吸气管路中的气体流速达到设定的吸气管路内的气流流速,执行步骤3;
步骤3:N个点型吸气感烟探测器实时探测各个采样孔流出的气体中的烟雾粒子浓度、温度及气体浓度,并传输至探测主控板;
步骤4:探测主控板判断当前烟雾粒子浓度是否小于烟雾粒子浓度报警阈值:是则记录并执行步骤5,否则记录并执行步骤8;
步骤5:探测主控板判断当前温度是否小于温度报警阈值:是则记录并执行步骤6,否则记录并执行步骤8;
步骤6:探测主控板判断当前气体浓度是否小于气体浓度报警阈值:是则记录并执行步骤7,否则记录并执行步骤8;
步骤7:烟雾粒子浓度Y、温度T及气体Q实时检测值、YA、TA、QA加权平均值及YT、TT、QT变化趋势值参数是否符合预警条件,是则执行步骤8,否则返回步骤3;
步骤8:报警并与控制器进行通讯,确定采样点位置,该采样点对应的探测环境区域为火灾报警区域,同时对火灾报警区域进行显示,最后返回步骤3进行重新检测。
Claims (9)
1.一种基于两总线的点型吸气式火灾探测***,其特征在于,包括:控制器、两总线、N个点型吸气感烟探测器;
控制器与通过两总线分别与N个点型吸气感烟探测器相连接;
所述控制器,通过两总线接收N个点型吸气感烟探测器检测信号,每个点型吸气感烟探测器根据预设定的阈值,判断是否发生火灾并发出报警信号,控制器接收并判断出火灾发生的具***置;
所述两总线,实现为整个探测***供电,并与每个点型吸气感烟探测器通讯;
两总线为两根电线,采用无极性连接方式布线,通过采用总线通讯模块实现控制器与探测器之间的通讯,连接方式为控制器通过串口与两总线通讯模块进行通讯,两总线通讯模块与两总线终端模块进行两总线通讯及供电,两总线终端模块通过电平转换实现终端供电及与终端处理单片机进行串口通讯;
所述点型吸气感烟探测器,底座与两总线通讯模块相连接,管路连接转换头与吸气管路相连接,实现对气流流速检测、烟雾检测、温度检测、气体探测功能,采集并根据自学习获取的现场常态监测数据并确定现场的报警阈值,判断是否满足火灾报警条件并发出报警信号,同时将所有检测数据通过两总线发送到主控器中。
2.根据权利要求1所述的一种基于两总线的点型吸气式火灾探测***,其特征在于,所述点型吸气感烟探测器,自学习获取的现场常态监测数据并确现场的报警阈值过程如下:
每一秒采集当前监测数据为C0,报警阈值数据B为:
B=C0+(CA-C0)/X
每7秒对已经计算出的报警阈值B做一次平均,循环采集到设定的自学习时间后,进行确定最终的报警阈值B’,其中,CA为检测最大值,X为人工规定的报警级别。
3.根据权利要求1所述的一种基于两总线的点型吸气式火灾探测***,其特征在于,所述点型吸气感烟探测器,具体包括:底座及总线连接、低功耗离心气泵、探测主控板及气流流速检测组件、烟雾探测组件、温度探测组件、气体探测组件、多级过滤组件及管路连接转接头;
待测试气体通过多级过滤组件及管路连接转接头,经过烟雾探测组件、温度探测组件、气体探测组件的检测,烟雾探测组件、温度探测组件、气体探测组件分别与探测主控板相连接,探测主控板分别与气流流速检测组件和低功耗离心气泵相连接,低功耗离心气泵与底座及总线相连接;
所述底座及总线连接:实现固定探测器及两总线的线路连接及电平转换;
所述低功耗离心气泵:用于抽取采样管路里面的气体样本,实现主动采样;
所述探测主控及气流流速检测组件:探测主控用于控制所有组件,气流流速检测组件用于检测管路采样气流流速,用于判断管路是否堵塞或破损;
所述烟雾探测组件:用于检测烟雾浓度是否满足报警阈值;
所述温度探测组件:用于检测温度是否满足报警阈值,同时用于其他检测器件的温度补偿条件;
所述气体探测组件:用于检测气体浓度是否满足报警阈值;
所述多级过滤组件及管路连接转接头:用于连接采样管路;
所述控制器,具体包括:控制板、显示屏、主备电组件、按键输入、两总线通讯连接探测组件、数据通讯报警故障信号输出。
4.根据权利要求2所述的一种基于两总线的点型吸气式火灾探测***,其特征在于,所述控制器中,控制板分别与显示屏、主备电组件、按键输入、两总线通讯连接探测组件和数据通讯报警故障信号输出相连接;
所述控制板,用于与两总线点型吸气感烟探测器进行通讯及整机控制;
所述显示屏,显示报警故障信息;
所述主备电组件,用于提供稳定电源;
所述按键输入,用于输入信息
所述两总线通讯连接控制组件,用于桥接控制器中的控制板与两总线终端模块通讯;
所述数据通讯报警故障信号输出;用于输出无源报警故障信号。
5.根据权利要求2所述的一种基于两总线的点型吸气式火灾探测***,其特征在于,所述总线连接,具体包括:二极管D5、三极管Q7、双向二极管D4、整流桥D3、保险丝F1、电容C12、电容C13、电阻R35、电阻R36、电阻R40和电阻R41;
总线输入口线1VIN1分别与双向二极管D4一端和整流桥D3第1引脚相连接,总线输入口线2VIN2分别与双向二极管D4另一端和保险丝F1一端相连接,保险丝F1另一端与整流桥D3的第2引脚相连接,整流桥D3的第3引脚分别与电阻R36的一端、三极管Q7的集电极和二极管D5的阳极相连接,整流桥D3的第4引脚分别与电容C12和电容C13一端相连接,电阻R36的另一端分别与总线的信号输入口EIN和电阻R40的一端相连接,电阻R40的另一端与整流桥D3的第4引脚相连接,三极管Q7的发射极与电阻R41的一端相连接,电阻R41的另一端与整流桥D3的第4引脚相连接,三极管Q7的基极与电阻R35一端相连接,电阻R35另一端与总线的信号输入口EOUT相连接,电容C12另一端与和电容C13另一端相连接,且与二极管D5阴极相连接。
6.根据权利要求2所述的一种基于两总线的点型吸气式火灾探测***,其特征在于,所述烟雾探测组件,具体包括:第一运算放大器U1A、第二运算放大器U1B、发光二极管D1、光电传感器D2、电容C1、电容C3、三极管Q2、三极管Q4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9;
所述电阻R4一端与主控板驱动MLED_P相连接,电阻R4另一端与三极管Q2基极相连接,三极管Q2集电极与正电位VCC相连接,正电位VCC分别于二极管D1阳极和电容C3一端相连接,二极管D1阴极与三极管Q4集电极相连接,三极管Q4基极与三极管Q2的发射极相连接,三极管Q4发射极与电阻R2一端相连接,电阻R2另一端与电阻R6一端相连接,电阻R6另一端与电阻R9一端相连接,电阻R9另一端分别与地线和电容C3另一端相连接;
正电位VCC与电阻R3一端相连接,电阻R3另一端分别与光电传感器D2阳极和第二运算放大器U1B反相输入端相连接,光电传感器D2阴极分别与电阻R7一端和第二运算放大器U1B同相输入端相连接,电阻R7另一端与地线相连接,第二运算放大器U1B反相输入端与电阻R1一端相连接,电阻R1另一端与第二运算放大器U1B输出端相连接,第二运算放大器U1B正电源端与VCC相连接,第二运算放大器U1B负电源端与地线相连接,第二运算放大器U1B输出端与第一运算放大器U1A的同相输入端相连接,第二运算放大器U1B的同相输入端与电阻R5一端相连接,电阻R5另一端分别与第一运算放大器U1A的反相输入端和电阻R8一端相连接,电阻R8的另一端与第一运算放大器U1A的输出端相连接,第一运算放大器U1A的正电源端与正电位VCC相连接,第一运算放大器U1A的负电源端分别于地线和电容C1的一端相连接,电容C1的另一端于正电位VCC相连接。
7.根据权利要求2所述的一种基于两总线的点型吸气式火灾探测***,其特征在于,所述温度探测组件,具体包括:第三运算放大器U3、电容C20、电容C21、电容C23、电容C26、电容C40、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R31、电阻R63、电阻R64;
正电位VCC与电阻R63一端相连接,电阻R63另一端分别与电阻R64一端和第三运算放大器U3同相输入端相连接,电阻R64另一端与地线相连接,第三运算放大器U3同相输入端与电容C40一端相连接,电容C40另一端与地线相连接,第三运算放大器U3反相输入端与第三运算放大器U3输出端相连接,第三运算放大器U3输出端与参考点VrefN相连接,参考点VrefN分别与电容C和电容C26一端相连接,电容C23另一端与正电位VCC相连接,电容C26另一端与信号地相连接;
温度检测点T1分别与电阻R10和电阻R11一端相连接,电阻R10另一端与参考点VrefN相连接,电阻R11另一端与电容C20一端相连接,C20另一端与地线相连接;温度检测点T2分别与电阻R31和电阻R12一端相连接,电阻R31另一端与参考点VrefN相连接,电阻R12另一端与电容C21一端相连接,C21另一端与地线相连接。
8.根据权利要求3所述的一种基于两总线的点型吸气式火灾探测***,其特征在于,所述气体探测组件,具体包括:开关管D16、集成运算放大器U2、调整器芯片U4、场效应管Q5、三极管Q6、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R26、电阻R99和滑动变阻器RT2;
检测电压的管脚AD_IN_Q0与电阻R13一端相连接,电阻R13另一端分别与电容C10和电容C11一端相连接,电容C11另一端与地线相连接,电容C10另一端与集成运算放大器U2的第2引脚相连接,集成运算放大器U2的第2引脚分别与电阻R14和电阻R15一端相连接,电阻R14另一端与集成运算放大器U2的第1引脚相连接,电阻R15另一端与场效应管Q5源极相连接,场效应管Q5的漏极与集成运算放大器U2的第1引脚相连接,场效应管Q5的栅极与作为复位传感器RES_CON端口相连接,成运算放大器U2的第2引脚还与电阻R16一端相连接,电阻R16另一端与电阻R17一端相连接,电阻R17另一端分别与电容C7一端、电阻R18一端、电阻R20一端和是传感器负端AD_IN_SEN相连接,电容C7另一端与地线相连接,电阻R18另一端分别与电阻R19和集成运算放大器U2的第3引脚相连接,电阻R19另一端与D16相连接,成运算放大器U2的第4引脚与地线相连接,电阻R20另一端分别与成运算放大器U2的第5引脚、第6引脚、第7引脚依次相连接,成运算放大器U2的第5引脚、第6引脚和第7引脚分别与电容C9、电阻R21、电阻R22、电容C8一端相连接,电容C9另一端分别与电阻R21另一端和地线相连接,地线与电容C8另一端相连接,电阻R22另一端与正电位V1.8相连接,正电位V1.8分别与成运算放大器U2的第8引脚、调整器芯片U4第5引脚、电容C5一端、电容C 6一端和电阻R23一端相连接,电容C5和电容C 6另一端分别于地线相连接,调整器芯片U4第2引脚与地线相连接,调整器芯片U4第3引脚与电阻R99一端相连接,电阻R99另一端与地线相连接,电阻R23另一端分别于AD采集端口AD_IN_TEMP和三极管Q6的集电极相连接,三极管Q6的基极与电阻R26一端相连接,电阻R26另一端与检测短路驱动TEMP_CON相连接,三极管Q6的发射极与滑动变阻器RT2的一端相连接,滑动变阻器RT2的另一端与地线相连接。
9.一种基于两总线的点型吸气式火灾探测方法,采用权利要求1所述的一种基于两总线的点型吸气式火灾探测***实现,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:设定吸气管路内的气流流速C、吸气管路内的烟雾粒子浓度Y、温度T及气体Q报警阈值,开机自学习当前应用环境工况,根据实际环境检测参数进行响应阈值调整设定;
步骤2:探测主控板驱动气泵通过吸气管路对探测环境内气体吸气,吸气过程中气流流速检测组件实时检测吸气管路中的气体流速,直至吸气管路中的气体流速达到设定的吸气管路内的气流流速,执行步骤3;
步骤3:N个点型吸气感烟探测器实时探测各个采样孔流出的气体中的烟雾粒子浓度、温度及气体浓度,并传输至探测主控板;
步骤4:探测主控板判断当前烟雾粒子浓度是否小于烟雾粒子浓度报警阈值:是则记录并执行步骤5,否则记录并执行步骤8;
步骤5:探测主控板判断当前温度是否小于温度报警阈值:是则记录并执行步骤6,否则记录并执行步骤8;
步骤6:探测主控板判断当前气体浓度是否小于气体浓度报警阈值:是则记录并执行步骤7,否则记录并执行步骤8;
步骤7:烟雾粒子浓度Y、温度T及气体Q实时检测值、YA、TA、QA加权平均值及YT、TT、QT变化趋势值参数是否符合预警条件,是则执行步骤8,否则返回步骤3 ;
步骤8:报警并与控制器进行通讯,确定采样点位置,该采样点对应的探测环境区域为火灾报警区域,同时对火灾报警区域进行显示,最后返回步骤3进行重新检测。
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