CN1815516B - 一种烟雾报警器 - Google Patents
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Abstract
一种烟雾报警器，包括一个或多个信号发生器，信号接收器和分立的或中央的信号处理器，信号处理器用于检测所述的检测信号，将该检测信号与火警阈值信号和一个火警基底信号V基底进行比较；当在一个或连续的数个信号检测周期中，其中的一个或多个检测信号都大于所述的火警阈值信号与所述的火警基底信号V基底之和时，相应的信号处理器发出火灾报警信号；所述的信号处理器周期性地刷新基底信号V基底，V基底的刷新模式为V基底(n+1)＝V基底(n)*a+V(新)*(1-a)，a为一个不小于0.60但又不大于0.95的实数。
Description
(一)技术领域
在火灾报警***中，用烟雾检测器来检测周围的烟雾和/或粉尘的浓度和温度等参数。当检测器中的控制单元判断探测器的接收信号的幅度超过一定的阈值时，便发出报警信号。即当
V(n)-V基底＞V火灾
上述模式仅适用于通常的情况。如果报警器所处的环境较脏，有大量的灰尘沉积在传感器表面时，即使没有出现火警，逐渐沉积在报警器表面的灰尘会遮挡入射光。当这种遮挡效果足够强时，即使正常的入射光有些许的波动，也会使报警器所接收的信号的幅度出现质的变化，即触及上述的阈值，从而引发虚假的报警信号。因此需要对上述模型进行适当的修正。通常，由于单次取样可以将偶然的误差和错误带入，因此通常采取多次取样并对这些周期性的取样进行某种形式的取平均的方法来确定输出的检测信号，如根据前后相邻的三次测量结果取平均来确定新的检测信号：
Cl：V(n-1)＞V火灾+V基底 T(n-1)
C2：V(n)＞V火灾+V基底 T(n)
C3：V(n+1)＞V火灾+V基底 T(n+1)
即V＝(V(n-1)+V(n)+V(n+1))/3
可以说，V基底的确定是该类报警装置算法的核心问题。
(二)背景技术
已有技术对这个问题的解决采用两个途径：
(1)直接取样
一般来说，探测器的取样时间(即T(n+1)与T(n)之间的差值)为数毫秒，例如6毫妙，而V基底的更新周期较慢，一般为几十分钟，例如30分钟。
当采用以上的工作模式时，如图3所示，在时刻T(0)，***对探测器输出的光电压的火警基底进行取样，设定为V正常。设想在时刻T(f)，由于出现火灾，假设火灾产生浓度不变的烟雾，即探测器所接收的光电压为V火灾，在紧邻T(f)的探测器的下一次探测取样时刻T(n-1)，探测器所接收的光电压也为V火灾，该值远高于V正常。一般情况下，在紧邻其后6毫秒和12毫秒时探测器所接收的光电压仍为V火灾，因此通常三次平均的结果，探测器所接收的平均光电压为V火灾，显著高于V正常，***判别后将立即发出火灾报警信号。
但也确实存在着这样的可能，在紧跟着T(f)和T(n-1)之后并且在T(n)之前，***在时刻T(0)进行了一次以30分钟为周期的火警基底取样，将新的火警基底值确定为V火灾。显然，在随后的时刻T(n)和T(n+1)时探测器的的检测值虽然为V火灾，但由于新的火警基底值也为同样大小的值，在时刻T(n-1)、T(n)和T(n+1)的三次测量值的平均值并不比新的火警基底值高，因此***不但不能立即发出报警信号，而且在将来的一段时间也同样不会报警，这样就造成了火灾漏报。
(2)循环取平均
还有一种方法，即对在先的连续n次检测信号不断地取平均，作为当时的火警基底值V基底，
即
V基底(m+n)＝[V(m+n)+V(m+n-1)+......V(m+1)]/n
分析表明，这种方法能够避免第一种直接取样方法所可能招致的火灾误报的问题，但这种使V基底的改变平滑化的方法不可避免地会耗费宝贵的***内存资源。一个大的火灾报警器可以是一个探测***，其中甚至会有几万个探头，每个探头所需内存“不大”的增加都会使中央处理器的反应变慢，从而影响***的探测性能。
(三)发明内容
针对已有技术的不足，本发明提供了一种报警器的报警单元，采用取加权平均的数字滤波方法来更新火警基底(如图1所示)，即：
V基底(n+1)＝V基底(n)*a+V(新)*(1-a)
采用数字滤波技术，当前的火警基底值仅与当前的探测值和前一个火警基底值有关。通过调节a，可以兼顾地控制火警基底值的跳变幅度和逼近速度。这种技术方案更易于控制。
具体地说，本发明公开了一种烟雾报警器，包括：
(1)一个或多个信号发生器，所述的信号发生器为光电式信号发生器或离子感烟型信号发生器，周期性地发出一个检测信号，
(2)一个或多个信号接收器，所述的每个信号接收器都与某个所述的信号发生器相匹配，在信号发生器与信号接收器之间有一个空间，来自周围环境的气体、粉尘和液滴可以进入所述空间，所述的信号接收器接收该信号并把该信号发送到所述的信号处理器，
(3)一个或多个分立的信号处理器，所述的每个分立的信号处理器对应于一个信号发生器和一个信号接收器，用于检测所述的检测信号，将该检测信号与火警阈值信号和一个火警基底信号V基底进行比较；当一个或连续的数个信号检测周期中的一个或多个检测信号都大于所述的火警阈值信号与所述的火警基底信号V基底之和时，相应的信号处理器在相应信号发生器和信号接收器所在位置，或在所述的烟雾报警器所负责的所有区域发出一个火灾报警信号；所述的信号处理器周期性地刷新火警基底信号V基底，以使该V基底值更符合现场环境和火警特征，V基底的刷新模式为
V基底(n+1)＝V基底(n)*a+V(新)*(1-a)
其中V基底(n)为第n个V基底值，V基底(n+1)为第n+1个V基底值，V(新)为新的检测信号，a为一个不小于0.60但又不大于0.95的实数。
本发明的另一个方面是公开了一种烟雾报警器，包括：
(1)一个或多个信号发生器，所述的信号发生器为光电式信号发生器或离子感烟型信号发生器，周期性地发出一个检测信号，
(2)一个或多个信号接收器，所述的每个信号接收器都与某个所述的信号发生器相匹配，在信号发生器与信号接收器之间有一个空间，来自周围环境的气体、粉尘和液滴可以进入所述空间，所述的每个信号接收器接收该信号并把该信号发送到下述的中央信号处理器，
(3)一个中央信号处理器，接收所有信号接收器所接收的检测信号，将所有的检测信号与火警阈值信号和一个火警基底信号V基底分别进行比较；当一个或连续的数个信号检测周期中的一个或多个信号接收器所接收的检测信号大于所述的火警阈值信号与所述的火警基底信号V基底之和时，所述的中央信号处理器会在相应的信号发生器和信号接收器所在位置或在报警器所负责的所有区域发出一个火灾报警信号；所述的信号处理器周期性地刷新火警基底信号V基底，以使该V基底值更符合现场环境和火警特征，V基底的刷新模式为
V基底(n+1)＝V基底(n)*a+V(新)*(1-a)
其中V基底(n)为第n个V基底值，V基底(n+1)为第n+1个V基底值，V(新)为新的检测信号，a为一个不小于0.60但又不大于0.95的实数。
在本发明的上述方面中，所述的分立的或中央信号处理器在刷新火警基底信号时所涉及的参数a还可以为一个不小于0.70但又不大于0.90的实数。
本发明的报警单元的信号处理器可以处于报警单元之内；如果报警器有多个探头(每个探头内至少包括一个信号发生器和一个信号接收器)，则既可以在每个探头内设置一个信号处理器，也可以将这些信号处理的任务集成在报警器的一个中央处理器之中完成，即用一个中央处理器来代替部分的或所有的这些分立的信号处理器。
本发明报警单元的报警***可以是具有一个报警探头(探头中通常包括一个信号发生器和一个信号接收器)，也可以是具有多个甚至达上万个以上的报警探头的大型报警器。在这样类型的报警器中采用本发明的方案，可以有效地分配和节省中央处理器的内存，从而节省有关的设备投资。
由于本发明的报警单元采用上述取加权平均的数字滤波方法来更新火警基底，当前的火警基底值仅与当前的探测值和前一个火警基底值有关。通过调节a，可以兼顾地控制火警基底值的跳变幅度和逼近速度。这种技术方案更易于控制。
(四)附图说明
图1示出了本发明的V基底更新的逻辑模式。先根据***和环境的情况确定一个a值，再由前一个V基底值及新的检测信号值进行
V基底(n+1)＝V基底(n)*a+V(新)*(1-a)
的逻辑运算，得出新的V基底值。然后用此新的V基底值去刷新前一个V基底值。到了下一个检测周期，***重新获得一个检测值V(新)，再用刷新后的V基底值结合a进行运算，得到又一个新的V基底值，再去刷新V基底。***就这样不断地检测，不断地刷新V基底，如此循环工作。第一个V基底可以根据装置的性能和经验来确定。
图2简单地示意了该类装置的工作原理。当所接收的信号低于火警阈值时，***不报警，而当所接收的信号幅度高于火警阈值时，***会输出报警信号。
图3示出了已有技术采用简单的单一阈值比较法时可能导致漏报警的问题。
图4为按照本发明的方案，将a分别取为0.9和0.5的情况下，从发生火灾的时刻起，表征V基底向新的阈值靠近情况的曲线。
(五)具体实施方式
与本发明最相近的已有技术为循环取平均法，即对在先的连续n次检测信号不断地取平均，作为当时的火警基底值V(基底)，按
V基底(m+n)＝[V(m+n)+V(m+n-1)+......V(m+1)]/n
进行火警基底值的刷新。其中最简单的情形即为
V基底(n+1)＝0.5*(V基底(n)+V(新))
如前所述，这种处理方法的问题在于V基底过于灵敏地随着新的探测值而变。为使V基底的改变不致于过于剧烈，本发明采用的技术方案是：使系数a一般地不小于0.70，更好的情况为大于0.8，有时甚至将a取为0.9或一个更为接近1的数字。但一般来说，a应小于0.95。
如图4所示，当把a设定为0.9时，与a为0.5的已有技术的情形相比，V基底的上升速度不那么快，因此既能及时反映V基底随火灾发生所应有的变化，又能在相当程度上避免漏报报警。
表1
| n | V<sub>正常</sub> | V<sub>火灾</sub> | V<sub>基底</sub>(a＝0.9) | V<sub>基底</sub>(a＝0.5) |
| 0 | 30 | 160 | 30 | 30 |
| 1 | 30 | 160 | 43 | 95 |
| 2 | 30 | 160 | 54.7 | 101.5 |
| 3 | 30 | 160 | 65.23 | 107.35 |
| 4 | 30 | 160 | 74.71 | 112.62 |
| 5 | 30 | 160 | 83.24 | 117.35 |
| 6 | 30 | 160 | 90.91 | 121.62 |
| 7 | 30 | 160 | 97.82 | 125.46 |
| 8 | 30 | 160 | 104.04 | 128.91 |
| 9 | 30 | 160 | 109.64 | 132.02 |
| 10 | 30 | 160 | 114.67 | 134.82 |
| 11 | 30 | 160 | 119.2 | 137.34 |
| 12 | 30 | 160 | 123.28 | 139.6 |
| n | V<sub>正常</sub> | V<sub>火灾</sub> | V<sub>基底</sub>(a＝0.9) | V<sub>基底</sub>(a＝0.5) |
| 13 | 30 | 160 | 126.96 | 141.64 |
| 14 | 30 | 160 | 130.26 | 143.48 |
| 15 | 30 | 160 | 133.23 | 145.13 |
| 16 | 30 | 160 | 135.91 | 146.62 |
| 17 | 30 | 160 | 138.32 | 147.96 |
| 18 | 30 | 160 | 140.49 | 149.16 |
| 19 | 30 | 160 | 142.44 | 150.24 |
| 20 | 30 | 160 | 144.2 | 151.22 |
| 21 | 30 | 160 | 145.78 | 152.1 |
| 22 | 30 | 160 | 147.2 | 152.89 |
| 23 | 30 | 160 | 148.48 | 153.6 |
| 24 | 30 | 160 | 149.63 | 154.24 |
| 25 | 30 | 160 | 150.67 | 154.82 |
| 26 | 30 | 160 | 151.6 | 155.33 |
| 27 | 30 | 160 | 152.44 | 155.8 |
| 28 | 30 | 160 | 153.2 | 156.22 |
| 29 | 30 | 160 | 153.88 | 156.6 |
| 30 | 30 | 160 | 154.49 | 156.94 |
| 31 | 30 | 160 | 155.04 | 157.24 |
| 32 | 30 | 160 | 155.54 | 157.52 |
| n | V<sub>正常</sub> | V<sub>火灾</sub> | V<sub>基底</sub>(a＝0.9) | V<sub>基底</sub>(a＝0.5) |
| 33 | 30 | 160 | 155.98 | 157.77 |
| 34 | 30 | 160 | 156.38 | 157.99 |
| 35 | 30 | 160 | 156.75 | 158.19 |
| 36 | 30 | 160 | 157.07 | 158.37 |
| 37 | 30 | 160 | 157.36 | 158.54 |
| 38 | 30 | 160 | 157.63 | 158.68 |
| 39 | 30 | 160 | 157.86 | 158.81 |
| 40 | 30 | 160 | 158.08 | 158.93 |
| 41 | 30 | 160 | 158.27 | 159.04 |
| 42 | 30 | 160 | 158.44 | 159.14 |
| 43 | 30 | 160 | 158.6 | 159.22 |
| 44 | 30 | 160 | 158.74 | 159.3 |
| 45 | 30 | 160 | 158.87 | 159.37 |
| 46 | 30 | 160 | 158.98 | 159.43 |
| 47 | 30 | 160 | 159.08 | 159.49 |
| 48 | 30 | 160 | 159.17 | 159.54 |
通过对已有技术缺点所存在问题进行的深入分析，本发明给出了改进的报警器，能有效地克服已有技术的缺点，在不显著增大***内存需求量的情况下，解决火灾漏报的问题。
Claims (3)
1.一种烟雾报警器，包括：
(1)一个信号发生器，所述的信号发生器为光电式信号发生器或离子感烟型信号发生器，周期性地发出一个检测信号，
(2)一个信号接收器，所述信号接收器与所述信号发生器相匹配，在所述信号发生器与所述信号接收器之间有一个空间，来自周围环境的气体、粉尘和液滴可以进入所述空间，所述信号接收器接收所述检测信号并把该检测信号发送到下述信号处理器，
(3)一个分立的信号处理器，所述分立的信号处理器对应于所述信号发生器和所述信号接收器，用于检测所述检测信号，将该检测信号与火警阈值信号和一个火警基底信号V基底进行比较；当一个或连续的数个信号检测周期中的一个或多个检测信号都大于所述的火警阈值信号与所述的火警基底信号V基底之和时，相应的信号处理器在相应信号发生器和信号接收器所在位置，或在所述的烟雾报警器所负责的所有区域发出一个火灾报警信号；所述信号处理器周期性地刷新火警基底信号V基底，以使该V基底值更符合现场环境和火警特征，V基底的刷新模式为
V 基底(n+1)＝V基底(n)*a+V(新)*(1-a)
其中V基底(n)为第n个V基底值，V基底(n+1)为第n+1个V基底值，V(新)为新的检测信号，a为一个不小于0.60但又不大于0.95的实数。
2.一种烟雾报警器，包括：
(1)多个信号发生器，所述的信号发生器为光电式信号发生器或离子感烟型信号发生器，周期性地发出一个检测信号，
(2)多个信号接收器，所述的每个信号接收器都与所述的信号发生器中的某个相匹配，在信号发生器与信号接收器之间有一个空间，来自周围环境的气体、粉尘和液滴可以进入所述空间，所述的每个信号接收器接收该信号并把该信号发送到下述的中央信号处理器，
(3)一个中央信号处理器，接收所有信号接收器所接收的检测信号，将所有的检测信号与火警阈值信号和一个火警基底信号V基底分别进行比较；当一个或连续的数个信号检测周期中的一个或多个信号接收器所接收的检测信号大于所述的火警阈值信号与所述的火警基底信号V基底之和时，所述的中央信号处理器会在相应的信号发生器和信号接收器所在位置或在报警器所负责的所有区域发出一个火灾报警信号；所述的信号处理器周期性地刷新火警基底信号V基底，以使该V基底值更符合现场环境和火警特征，V基底的刷新模式为V基底(n+1)＝V基底(n)*a+V(新)*(1-a)
其中V基底(n)为第n个V基底值，V基底(n+1)为第n+1个V基底值，V(新)为新的检测信号，a为一个不小于0.60但又不大于0.95的实数。
3.权利要求1或2所述的烟雾报警器，其特征在于所述的信号处理器在刷新火警基底信号时所涉及的参数a为一个不小于0.70但又不大于0.90的实数。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: BEIJING SIEMENS CERBERUS ELECTRONICS CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS (CHINA) CO., LTD. Effective date: 20100607 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 100102 NO.7, ZHONGHUAN SOUTH ROAD, WANGJING, CHAOYANG DISTRICT, BEIJING TO:100085 2/F, RUIBAO BUILDING, NO.18, XINXI ROAD, SHANGDI INFORMATION INDUSTRY BASE, HAIDIAN DISTRICT, BEIJING |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20100607 Address after: 100085 Beijing City, Haidian District information industry base on the information Chronoswiss Road No. 18 Building 2 layer Applicant after: Beijing Siemens Cerberus Electronics Ltd. Address before: 100102 Beijing, Wangjing, Central South Road, No. 7, No. Applicant before: Simens Co., Ltd. (China) |