专利名称：吸气式双重检测感烟火灾探测系统及其报警方法
技术领域：
本发明涉及一种吸气式感烟火灾探测系统及其报警方法，特别是涉及一种吸气式
双重检测感烟火灾探测系统及其报警方法。
背景技术：
目前，吸气式感烟火灾探测系统，也称为空气采样式极早期火灾报警系统或空气 采样式感烟探测报警器是一种用途广泛的火灾探测系统。图l为一种已有技术的吸气式感 烟火灾探测系统结构示意图。图2为图l示出的吸气式感烟火灾探测系统构成框图。如图 1、图2所示，这种已有技术的吸气式感烟火灾探测系统包括多路带有采样孔的采样管1以 及通过多个风管接头2与这些采样管1相连接的主机；其中主机包括风扇箱3、吸气泵4、过 滤器组件5、激光检测室6、激光器组件7、多个分管电动装置8和控制装置9 ;吸气泵4安装 在风扇箱3内，其同时与多路采样管1相连，并且其排气口通过管路与激光检测室6相接； 过滤器组件5安装在激光检测室6的进气口处；激光器组件7安装在激光检测室6的内部， 由激光发射器和接收器组成；多个分管电动装置8分别安装在多个风管接头2的内部；而 控制装置9则设置在风扇箱3上。这种吸气式感烟火灾探测系统的工作过程如下吸气泵 4通过由PVC或钢材制成的多路采样管1同时从被保护的不同区域抽取空气，并作为样品送 入激光检测室6。在激光检测室6内利用激光发射器发出的激光光束照射空气样品，如果空
气样品含有烟雾粒子，光束照射到这些烟雾粒子上时就会产生散射，这部分散射光将被接 收器接收，该接收器将接收到的光信号转换成电信号后再传送给控制装置9。 一旦激光器 组件7检测到烟雾粒子时，首先需要区分烟雾粒子是从哪个采样管1中吸入的，这时控制装 置9将依次只保留其中一个采样管1进气，并控制安装在其余风管接头2内的分管电动装 置7动作而将相应的采样管1关闭，这样控制装置9就能确认出烟气是由哪个采样管1进 来。只有当控制装置9确认出烟气由哪个采样管l进来时，才能准确地发出相应的火灾报 警信号。为了确认出烟气由哪个采样管1进来，目前还可以采用另一种吸气式感烟火灾探 测系统该系统是将多路采样管1分别连接一个吸气泵4，激光检测室6仍设置一个。当激 光检测室6内的激光器组件7检测到烟雾粒子并需要区分烟雾粒子是从哪个采样管1中吸 入时，控制装置9依次控制其中一个吸气泵4运转，或控制多个吸气泵4依次停止运转，由 此控制装置9就可以确认出哪一个采样管1中有烟气进来。 由此可见，为了确认烟雾粒子是由哪个采样管1吸入，即来自哪个被保护区域，上 述前一种吸气式感烟火灾探测系统需要设置多个分管电动装置8，而后一种吸气式感烟火 灾探测系统则需要设置多台吸气泵4，这样不仅会使设备的结构及控制过程复杂，因此投资 费用增大，而且激光器组件7两次检测的都是烟雾浓度值这一参数，因此检测结果比较单 一，所以可靠性差。另外，需要两次检测过程，因而报警时间长。此外，一旦有类似烟雾粒子 的水蒸气或空气尘埃吸入，控制装置9因无法区分而有可能会误发出火灾报警信号。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种结构及控制过程简单，检测结果 准确可靠的吸气式双重检测感烟火灾探测系统。 本发明的另一个目的在于提供一种上述吸气式双重检测感烟火灾探测系统的报 警方法。 为了达到上述目的，本发明提供的吸气式双重检测感烟火灾探测系统包括多路带 有采样孔的采样管以及通过多个风管接头与这些采样管相连接的主机；其中主机包括风扇 箱、吸气泵、过滤器组件、激光检测室、激光器组件和控制装置；吸气泵安装在风扇箱内，其 同时与多路采样管相连，并且其排气口通过管路与激光检测室相接；过滤器组件安装在激 光检测室的进气口处；激光器组件安装在激光检测室的内部，由激光发射器和接收器组成； 而控制装置则设置在位于激光检测室一侧的机箱内；所述的吸气式双重检测感烟火灾探测 系统还包括多个分别设置在多个风管接头内的气体传感器。 所述的气体传感器为一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢或氮化物气体传感器。
所述的控制装置包括微处理器、电源模块、激光驱动模块、转速控制模块、气体信 号处理模块、激光信号处理模块和显示模块；其中 微处理器，主要由模数转换器、数据处理单元和执行单元组成，用于将接收到的气 体和激光检测信号进行模数转换，并与预设的相应阈值进行比较、判断，经过处理后输出给 相应的控制、驱动模块或显示模块，并在发生火灾、故障时输出相应的报警信号，并能够通 过输入装置对气流、报警级别、吸气泵转速、激光发射器发射频率等参数进行设定；
电源模块，与微处理器相连，利用外部提供的输入电源为上述各模块供电；
激光驱动模块，与微处理器相连，用于驱动激光发射器发射激光光束；
转速控制模块，与微处理器相连，用于调整吸气泵的转速，以满足不同长度采样管 的要求； 气体信号处理模块，与微处理器相连，对气体传感器发出的信号进行采样、放大，
并将放大处理后的信号与基准信号进行比较、分析，然后传输给微处理器； 激光信号处理模块，与微处理器相连，对激光器组件发出的信号进行采样、放大，
并将放大处理后的信号与基准信号进行比较、分析，然后传输给微处理器； 显示模块，与微处理器相连，用于显示气流、分路、烟雾浓度、报警状态及其它信息。 所述的微处理器的型号为LPC2131 ;激光驱动模块的型号为IC-WJB ;转速控制模 块的型号为TP521-4、6N137、IRF9530或2N5551 ;气体信号处理模块的型号为LM358、2N5551 或SPX1117M3-2. 5 ;激光信号处理模块的型号为INA326、LM358、LT1112或MC78L05CP ;显示 模块的型号为ZLG7290、 SM420254、MAX1487或B505。 所述的吸气式双重检测感烟火灾探测系统中只设置一路采样管。 本发明提供的吸气式双重检测感烟火灾探测系统的报警方法包括按顺序进行的
下列步骤 1)控制装置实时对所有气体传感器对气流中气味的检测值和激光器组件上接收 器接收的信号值进行检测，并将所有检测值分别与预先设定的相应报警阈值A1、 A2进行比 较；
2)当上述检测值中任一个超过相应的报警阈值A1或A2时，控制装置立即发出火 灾预警信号； 3)当上述激光器组件上接收器接收的信号值和某一气体传感器对气流中气味的 检测值均超过相应的报警阈值A2或Al时，控制装置立即发出对应被保护区域的火灾报警信号。 所述的多条采样管中对应于每条采样管的报警阈值Al与对应于其它采样管的报 警阈值A1相同或不同。 本发明提供的吸气式双重检测感烟火灾探测系统包括多路带有采样孔的采样管 以及通过多个风管接头与这些采样管相连接的主机；其中主机包括风扇箱、吸气泵、过滤器 组件、激光检测室、激光器组件和控制装置；吸气泵安装在风扇箱内，其同时与多路采样管 相连，并且其排气口通过管路与激光检测室相接；过滤器组件安装在激光检测室的进气口 处；激光器组件安装在激光检测室的内部，由激光发射器和接收器组成；而控制装置则设 置在位于激光检测室一侧的机箱内；所述的吸气式双重检测感烟火灾探测系统除一路采样 管外，其余风管接头内分别安装有一个气体传感器。 本发明提供的吸气式双重检测感烟火灾探测系统的报警方法包括按顺序进行的 下列步骤 1)控制装置实时对所有气体传感器对气流中气味的检测值和激光器组件上接收 器接收的信号值进行检测，并将所有检测值分别与预先设定的相应报警阈值A1、 A2进行比 较； 2)当上述检测值中任一个超过相应的报警阈值A1或A2时，控制装置立即发出火 灾预警信号； 3)当上述激光器组件上接收器接收的信号值和某一气体传感器对气流中气味的 检测值均超过相应的报警阈值A2或Al时，控制装置立即发出对应被保护区域的火灾报警 信号；或当激光器组件上接收器接收的信号值超过报警阈值A2，但所有气体传感器对气流 中气味的检测值均没有超过相应的报警阈值Al时，控制装置延时0 30秒后发出与未设 置气体传感器的采样管相对应的被保护区域的火灾报警信号。 本发明提供的吸气式双重检测感烟火灾探测系统能够根据气体传感器和激光器 组件检测的综合结果迅速确定出发生火灾的区域，这样不仅能够加快报警的响应速度，而 且可靠性高。另外，与已有技术相比，本系统无需设置分管电动装置，而且对原系统的结构 改动不大，因此能够降低设备的投资及运行费用。此外，本控制方法简单、方便。
图1为一种已有技术的吸气式感烟火灾探测系统结构示意图。
图2为图1示出的吸气式感烟火灾探测系统构成框图。 图3为本发明提供的吸气式双重检测感烟火灾探测系统一实施例结构示意图。
图4为图3示出的吸气式双重检测感烟火灾探测系统构成框图。
具体实施例方式
下面结合附图及具体实施例对本发明提供的吸气式双重检测感烟火灾探测系统及其报警方法进行详细说明。与已有技术相同的部件采用相同的附图标号，并省略对其进 行的详细说明。 如图3、图4所示，本实施例提供的吸气式双重检测感烟火灾探测系统包括多路带 有采样孔的采样管1以及通过多个风管接头2与这些采样管1相连接的主机；其中主机包 括风扇箱3、吸气泵4、过滤器组件5、激光检测室6、激光器组件7和控制装置19 ;吸气泵4 安装在风扇箱3内，其同时与多路采样管1相连，并且其排气口通过管路与激光检测室6相 接；过滤器组件5安装在激光检测室6的进气口处；过滤器组件5安装在激光检测室6的进 气口处；激光器组件7安装在激光检测室6的内部，由激光发射器和接收器组成；而控制装 置19则设置在位于激光检测室6—侧的机箱内；所述的吸气式双重检测感烟火灾探测系统 还包括多个分别设置在多个风管接头2内的气体传感器10。 所述的气体传感器10为一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢或氮化物气体传 感器。 所述的控制装置19包括微处理器11、电源模块12、激光驱动模块13、转速控制模 块14、气体信号处理模块15、激光信号处理模块16和显示模块17 ;其中
微处理器11，主要由模数转换器、数据处理单元和执行单元组成，用于将接收到的 气体和激光检测信号进行模数转换，并与预设的相应阈值进行比较、判断，经过处理后输出 给相应的控制、驱动模块或显示模块，并在发生火灾、故障时输出相应的报警信号，并能够 通过输入装置对气流、报警级别、吸气泵转速、激光发射器发射频率等参数进行设定；
电源模块12，与微处理器11相连，利用外部提供的输入电源为上述各模块供电；
激光驱动模块13，与微处理器11相连，用于驱动激光发射器发射激光光束；
转速控制模块14，与微处理器11相连，用于调整吸气泵4的转速，以满足不同长度 采样管1的要求； 气体信号处理模块15，与微处理器11相连，对气体传感器10发出的信号进行采 样、放大，并将放大处理后的信号与基准信号进行比较、分析，然后传输给微处理器11 ;
激光信号处理模块16，与微处理器11相连，对激光器组件7发出的信号进行采样、 放大，并将放大处理后的信号与基准信号进行比较、分析，然后传输给微处理器11 ;
显示模块17，与微处理器11相连，用于显示气流、分路、烟雾浓度、报警状态及其 它信息。 所述的微处理器11的型号为LPC2131 ;激光驱动模块13的型号为IC-WJB ;转速 控制模块14的型号为TP521-4、6N137、IRF9530或2N5551 ;气体信号处理模块15的型号为 LM358、2N5551或SPX1117M3-2. 5 ;激光信号处理模i央16的型号为INA326、LM358、LT1112或 MC78L05CP ;显示模i央17的型号为ZLG7290、 SM420254、 MAX1487或B505。
本实施例提供的吸气式双重检测感烟火灾探测系统的报警方法包括按顺序进行 的下列步骤 1)控制装置19实时对所有气体传感器10对气流中气味的检测值和激光器组件7 上接收器接收的信号值进行检测，并将所有检测值分别与预先设定的相应报警阈值Al、 A2 进行比较； 2)当上述检测值中任一个超过相应的报警阈值A1或A2时，控制装置19立即发出 火灾预警信号；
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3)当上述激光器组件7上接收器接收的信号值和某一气体传感器10对气流中气 味的检测值均超过相应的报警阈值A2或A1时，控制装置19立即发出对应被保护区域的火 灾报警信号。 本实施例提供的吸气式双重检测感烟火灾探测系统工作原理如下吸气泵4通过 由PVC或钢材制成的多路采样管1同时从被保护的不同区域抽取空气作为样品。该空气样 品经过风管接头2及风扇箱3而流入过滤器组件5，以滤除掉灰尘颗粒，然后送入激光检测 室6。在激光检测室6内利用激光发射器发出的激光光束照射空气样品，如果空气样品含有 烟雾粒子，光束照射到这些烟雾粒子上时就会产生散射，这部分散射光将被接收器接收，该 接收器将接收到的光信号转换成电信号后并经过放大、比较再传送给微处理器11。微处理 器11将该模拟信号转换为数字信号并经处理后转换为烟雾浓度值，并将该烟雾浓度值与 预先设定的报警阈值A2进行比较；与此同时，当空气样品经过风管接头2时，设置在风管接 头2内的气体传感器IO将对该空气样品的气味进行检测，这是因为发生火灾时通常会产生 烟气，而烟气中通常含有一氧化碳、硫化物等气体，这些气体又通常带有剌激性气味。如果 空气样品中含有烟气，气体传感器10就会立即采集到这一信号，然后将该信号经放大、比 较后传送给微处理器11。微处理器11将该模拟信号转换为数字信号，并与预先设定的相应 报警阈值A1进行比较。如果上述两个检测值中任一个超过相应的报警阈值A2或A1，立即 发出火警预警信号；而如果上述两个检测值均超过相应的报警阈值A2或A1，立即发出对应 被保护区域的火警报警信号，并将报警信息显示在显示模块17上。这样就可以根据气体传 感器10和激光器组件7检测的综合结果迅速确定出哪条采样管1中吸入了带有气味的烟 雾粒子，进而能够很快确定出发生火灾的区域，因此可以增加火灾报警的可靠性。
另外，报警阈值A1与采样管1设置的被保护区域情况有关，如果多路采样管1设 置在相同的被保护区域，这时，对应于每条采样管1的报警阈值A1相同；而如果多路采样管 1设置在不同的被保护区域，那么，对应于每条采样管1的报警阈值A1就不相同。
此外，所述的报警阈值A1、 A2是根据被保护区域的情况、燃烧物质的种类通过试 验而确定的。 当然，当上述系统中只设置一路采样管1时，所述的报警方法同样适用，这时报警 阈值A1就不是一组，而是只有一个。
实施例2 : 本实施例提供的吸气式双重检测感烟火灾探测系统与实施例1提供的吸气式双 重检测感烟火灾探测系统区别在于有一路采样管1中没有安装气体传感器io，其余结构相 同。 本实施例提供的吸气式双重检测感烟火灾探测系统的报警方法包括按顺序进行 的下列步骤 1)控制装置19实时对所有气体传感器10对气流中气味的检测值和激光器组件7 上接收器接收的信号值进行检测，并将所有检测值分别与预先设定的相应报警阈值Al、 A2 进行比较； 2)当上述检测值中任一个超过相应的报警阈值A1或A2时，控制装置19立即发出 火灾预警信号； 3)当上述激光器组件7上接收器接收的信号值和某一气体传感器10对气流中气味的检测值均超过相应的报警阈值A2或A1时，控制装置19立即发出对应被保护区域的火 灾报警信号；或当激光器组件7上接收器接收的信号值超过报警阈值A2，但所有气体传感 器10对气流中气味的检测值均没有超过相应的报警阈值A1时，控制装置19延时0 30 秒后发出与未设置气体传感器10的采样管1相对应的被保护区域的火灾报警信号。
另外，上述延时时间与气体传感器10的响应时间有关，国家标准规定气体传感器 10的响应时间小于30秒，因此，延时时间一般可定为0 30秒，即只要满足延时时间大于 气体传感器10对气体气味的单独响应时间为前提即可。
权利要求
一种吸气式双重检测感烟火灾探测系统，包括多路带有采样孔的采样管(1)以及通过多个风管接头(2)与这些采样管(1)相连接的主机；其中主机包括风扇箱(3)、吸气泵(4)、过滤器组件(5)、激光检测室(6)、激光器组件(7)和控制装置(19)；吸气泵(4)安装在风扇箱(3)内，其同时与多路采样管(1)相连，并且其排气口通过管路与激光检测室(6)相接；过滤器组件(5)安装在激光检测室(6)的进气口处；激光器组件(7)安装在激光检测室(6)的内部，由激光发射器和接收器组成；而控制装置(19)则设置在位于激光检测室(6)一侧的机箱内；其特征在于所述的吸气式双重检测感烟火灾探测系统还包括多个分别设置在多个风管接头(2)内的气体传感器(10)。
2. 根据权利要求1所述的吸气式双重检测感烟火灾探测系统，其特征在于所述的气 体传感器(10)为一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢或氮化物气体传感器。
3. 根据权利要求1所述的吸气式双重检测感烟火灾探测系统，其特征在于所述的控制装置(19)包括微处理器(11)、电源模块(12)、激光驱动模块(13)、转速控制模块(14)、气体信号处理模块(15)、激光信号处理模块(16)和显示模块(17);其中微处理器(11)，主要由模数转换器、数据处理单元和执行单元组成，用于将接收到的气 体和激光检测信号进行模数转换，并与预设的相应阈值进行比较、判断，经过处理后输出给 相应的控制、驱动模块或显示模块，并在发生火灾、故障时输出相应的报警信号，并能够通过输入装置对气流、报警级别、吸气泵转速、激光发射器发射频率等参数进行设定；电源模块(12)，与微处理器(11)相连，利用外部提供的输入电源为上述各模块供电； 激光驱动模块(13)，与微处理器(11)相连，用于驱动激光发射器发射激光光束；转速控制模块(14)，与微处理器(11)相连，用于调整吸气泵4的转速，以满足不同长度 采样管1的要求；气体信号处理模块(15，与微处理器(11)相连，对气体传感器(10)发出的信号进行采 样、放大，并将放大处理后的信号与基准信号进行比较、分析，然后传输给微处理器(11);激光信号处理模块(16)，与微处理器(11)相连，对激光器组件(7)发出的信号进行采 样、放大，并将放大处理后的信号与基准信号进行比较、分析，然后传输给微处理器(11);显示模块(17，与微处理器(11)相连，用于显示气流、分路、烟雾浓度、报警状态及其它 信息。
4. 根据权利要求3所述的吸气式双重检测感烟火灾探测系统，其特征在于所述的微 处理器(11)的型号为LPC2131 ;激光驱动模块(13)的型号为IC-WJB ;转速控制模块(14) 的型号为TP521-4、6N137、 IRF9530或2N5551 ;气体信号处理模块(15)的型号为LM358、 2N5551或SPX1117M3-2. 5 ;激光信号处理模块(16)的型号为INA326、 LM358、 LT1112或 MC78L05CP ;显示模i央(17)的型号为ZLG7290、 SM420254、 MAX1487或B505。
5. 根据权利要求1所述的吸气式双重检测感烟火灾探测系统，其特征在于所述的吸 气式双重检测感烟火灾探测系统中只设置一路采样管(1)。
6. —种如权利要求1所述的吸气式双重检测感烟火灾探测系统的报警方法，其特征在于所述的吸气式双重检测感烟火灾探测系统的报警方法包括按顺序进行的下列步骤1)控制装置(19)实时对所有气体传感器(10)对气流中气味的检测值和激光器组 件(7)上接收器接收的信号值进行检测，并将所有检测值分别与预先设定的相应报警阈值 A1、A2进行比较；2) 当上述检测值中任一个超过相应的报警阈值A1或A2时，控制装置(19)立即发出火 灾预警信号；3) 当上述激光器组件(7)上接收器接收的信号值和某一气体传感器(10)对气流中气味的检测值均超过相应的报警阈值A2或A1时，控制装置(19)立即发 出对应被保护区域的火灾报警信号。
7. 根据权利要求6所述的吸气式双重检测感烟火灾探测系统的报警方法，其特征在 于所述的多条采样管(1)中对应于每条采样管(1)的报警阈值A1与对应于其它采样管 (1)的报警阈值A1相同或不同。
8. —种吸气式双重检测感烟火灾探测系统，包括多路带有采样孔的采样管(1)以及通 过多个风管接头(2)与这些采样管(1)相连接的主机；其中主机包括风扇箱(3)、吸气泵 (4)、过滤器组件(5)、激光检测室(6)、激光器组件(7)和控制装置(19);吸气泵(4)安装 在风扇箱(3)内，其同时与多路采样管(1)相连，并且其排气口通过管路与激光检测室(6) 相接；过滤器组件(5)安装在激光检测室(6)的进气口处；激光器组件(7)安装在激光检 测室(6)的内部，由激光发射器和接收器组成；而控制装置(19)则设置在位于激光检测室(6) —侧的机箱内；其特征在于所述的吸气式双重检测感烟火灾探测系统除一路采样管(1)夕卜，其余风管接头(2)内分别安装有一个气体传感器(10)。
9. 一种如权利要求8所述的吸气式双重检测感烟火灾探测系统的报警方法，其特征在于所述的吸气式双重检测感烟火灾探测系统的报警方法包括按顺序进行的下列步骤1) 控制装置(19)实时对所有气体传感器(10)对气流中气味的检测值和激光器组 件(7)上接收器接收的信号值进行检测，并将所有检测值分别与预先设定的相应报警阈值 A1、A2进行比较；2) 当上述检测值中任一个超过相应的报警阈值A1或A2时，控制装置(19)立即发出火 灾预警信号；3) 当上述激光器组件(7)上接收器接收的信号值和某一气体传感器(10)对气流中气 味的检测值均超过相应的报警阈值A2或A1时，控制装置(19)立即发出对应被保护区域的 火灾报警信号；或当激光器组件(7)上接收器接收的信号值超过报警阈值A2，但所有气体 传感器(10)对气流中气味的检测值均没有超过相应的报警阈值A1时，控制装置(19)延时 0 30秒后发出与未设置气体传感器(10)的采样管(1)相对应的被保护区域的火灾报警 信号。
全文摘要
一种吸气式双重检测感烟火灾探测系统及其报警方法。其中系统包括多路带有采样孔的采样管以及通过多个风管接头与这些采样管相连接的主机；其中主机包括风扇箱、吸气泵、过滤器组件、激光检测室、激光器组件、控制装置和多个分别设置在多个风管接头内的气体传感器。本发明提供的吸气式双重检测感烟火灾探测系统能够根据气体传感器和激光器组件检测的综合结果迅速确定出发生火灾的区域，这样不仅能够加快报警的响应速度，而且可靠性高。另外，与已有技术相比，本系统无需设置分管电动装置，而且对原系统的结构改动不大，因此能够降低设备的投资及运行费用。此外，本控制方法简单、方便。
文档编号G08B17/10GK101727727SQ200910228859
公开日2010年6月9日 申请日期2009年11月30日 优先权日2009年11月30日
发明者石建峰, 薛战华, 赵康柱, 马宏伟 申请人:西安博康电子有限公司