专利名称：具有一氧化碳和烟传感器的报警器的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括一氧化碳(CO)传感器和烟传感器二者的生命安全装置。特别地，
本发明涉及对增强火情的探测和帮助消除假警报的组合的一氧化碳/烟探测器的改进。背景技术：
烟探测器、一氧化碳探测器以及组合烟探测与一氧化碳探测二者的装置已经发现 被广泛应用于住宅和商业建筑物中。烟探测器提供火情的预警，而一氧化碳探测器能够警 告居住者致命的一氧化碳的累积，例如，一氧化碳可能由故障的加热系统、烧木材的炉或者 壁炉产生。 两种类型的烟探测器被普遍使用电离烟探测器和光电烟探测器。电离烟探测 器在探测快速燃烧火情时通常工作较好，而光电烟探测器对于慢速闷烧火情能够较快速报 警。改变电离烟探测器的报警阈值对于慢速闷烧火情能够产生较好的灵敏度，但是灵敏度 的提高可能导致更多的假警报。 存在在一些情形下烟探测器产生警报可是并没有火情发生。这些类型的假警报的 普通例子就是由烹饪粒子或者在食物烹饪时产生的烟雾触发的警报。另一例子是由到达烟 探测器的淋浴蒸汽触发的假警报。在这些情况下所产生的警报是令人讨厌的，并且也会导 致警报被给予的关注比真正火情发生时它们应受到的更少。
发明内容
具有烟传感器和一氧化碳传感器的组合的生命安全装置通过使用可自适应地调 整烟报警灵敏度降低了假警报。当烟传感器信号指示处于烟报警阈值水平的烟存在时，烟 报警阈值被调整以降低烟灵敏度。如果一氧化碳传感器信号指示一氧化碳的存在，或者烟 传感器信号指示烟增加到被调整的报警阈值，或者烟传感器信号指示在超时(timeout)期 间结束时处于起始烟报警阈值的烟的持续存在，则将产生警报。如果在烟传感器信号指示 烟的存在之前，一氧化碳传感器信号指示一氧化碳的存在，则烟报警阈值被调整以增加烟 灵敏度。
图1是包括烟传感器和一氧化碳传感器的组合的生命安全装置的方框图。
图2是揭示图1的生命安全装置的控制器的烟探测功能的状态图。
具体实施方式
图1揭示了生命安全装置IO，其是一种包括烟传感器12、一氧化碳(C0)传感器 14、控制器16以及警报产生器18的组合装置。生命安全装置10是一种双重功能装置，其 提供响应于指示火情的烟累积的烟警报，以及响应于指示有毒气体的潜在生命危险级别的 一氧化碳累积的一氧化碳警报。
烟传感器12是一种产生烟传感器信号S的电离烟传感器，烟传感器信号S是一种 随烟粒子而改变的电压。当存在于烟传感器12的电离室中的烟粒子数量增加时，烟传感器 信号S的电压降低。 —氧化碳传感器14可以是现有的一氧化碳传感器。 一氧化碳传感器14的输出是 一氧化碳传感器信号C。例如，在一个实施方案中， 一氧化碳传感器信号C是电流，所述电流 作为被一氧化碳传感器15感知的一氧化碳分子的百万分率(parts per million)的函数 近似线性改变。 一氧化碳传感器信号C随一氧化碳分子浓度的增大而增大。
控制器16是基于微处理器的控制，所述控制基于烟传感器信号S和一氧化碳传感 器信号C而作出是否激活警报产生器18的判断。在一氧化碳探测的情形中，控制器16维 持一氧化碳报警阈值C0T。当一氧化碳传感器信号C达到报警阈值COT时，控制器16使得 警报产生器18产生一氧化碳警报。 在烟/火情探测的情形中，控制器16使用烟传感器信号S和一氧化碳传感器信号 C 二者作为烟报警判断的一部分。控制器16使用一氧化碳/烟报警阈值CT和可调整的烟 报警阈值ST以作出是否使得警报产生器18产生烟警报的判断。 烟探测器遇到的一个问题是烹饪粒子或者在烹饪时产生的烟导致假警报的倾向。 假警报的其他来源可能是产生蒸汽的淋浴里流动的热水和尘粒。烹饪粒子、蒸汽和尘粒能 导致在烟传感器12的输出上变化，并潜在地导致假警报。 可调整的烟报警阈值ST的使用，其改变了基于烟传感器信号S和一氧化碳传感器 信号C二者的烟灵敏度，在增加生命安全装置10探测慢速闷烧火情的能力的同时可以降低 假警报。可调整的烟报警阈值利用了几种观测。第一，快速燃烧火情通常导致烟粒子的快 速累积，但是没有产生和闷烧火情一样多的一氧化碳。第二，假警报的典型起因(烹饪、蒸 汽和尘粒)如果产生一氧化碳，通常也不会产生太多。第三，闷烧火情将在探测量中同时具 有烟和一氧化碳。 图2揭示了烟报警状态图20，其揭示通过具有烟传感器信号S和一氧化碳传感器 信号C二者的控制器12的使用，以在避免来自例如烹饪粒子、蒸汽和尘粒的缘故的假警报 的同时增强火情探测。图2仅涉及烟和火情探测功能。控制器16也包括涉及仅使用一氧 化碳传感器信号C和一氧化碳报警阈值COT的一氧化碳警报产生的状态(其在图2中未被 示出)。 烟报警状态图20包括五种状态正常待机状态22、智能静默状态24、烟报警状态 26、正常静默状态28和烟敏感状态30。只要来自烟传感器12的信号S和来自一氧化碳传 感器14的信号C没有指示火情或者一氧化碳危险，控制器16保持在待机状态22。
如果烟传感器12感应到烟粒子以致烟传感器电压S小于标定的起始阈值X，控制 器16从待机状态22转换为智能静默状态24。当进入到智能静默状态24时，控制器16将 当前烟阈值ST降低一设定量，意味着它将需要更多的烟以使得生命安全装置IO报警。在 图2所示的实施例中，当前烟阈值ST从X(起始阈值)降低到X-2。 在一个实施方案中，对烟阈值ST的电压调整的每一梯度或增量大约是25毫伏，其 相当于被保险商实验所(UL)用于测试和表征烟探测器的灵敏度所使用的灵敏度刻度上的 3. 5微微安的灵敏度调整。因此，ST从X到X-2的变化降低了 50毫伏的电压并且对于烟的 灵敏度降低了 2倍增量、或者在UL灵敏度刻度上的7. 5微微安。
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只要烟控制器12继续感应一些烟，但是一氧化碳传感器14没有感应到级别比一 氧化碳/烟报警阈值CT(例如，其可以是在大约12ppm到大约20卯m的范围内)高的一氧 化碳的时候，控制器16将待在智能静默模式。如图2所示，只要烟电压S大于X-2并且小 于X+l，并且一氧化碳信号C小于CT时，控制器16保持在智能静默状态24。
两种情况可以使得控制器16从智能静默状态返回到待机状态22而无须任何警报 已被产生。第一种，如果在超时期间，烟的级别已经降低以致烟电压S大于X+1，控制器16 返回到待机状态22。第二种，如果在超时期间结束时(例如，大约8分钟)，烟级别已经降 低以致烟传感器电压S大于起始阈值ST = X，控制器16将返回待机状态22。在二者的任 一情形中，在超时期间烟级别的变化指示暂时性状况，例如，由烹饪的食物而非由火情导致 的暂时性状况。 当控制器16处在智能静默状态24时，控制器16继续寻找指示火情情况的两个事 件(a)烟的持续累积或者(b)高于一氧化碳/烟报警阈值水平的一氧化碳的出现。如图2 所示，如果烟继续累积以致烟信号S小于X-2，控制器16切换到烟报警状态，使得警报产生 器18产生烟警报。对于典型的快速燃烧火情，烟的累积很快，并且烟信号S在达到起始阈值 ST = X之后，可以在5到IO秒钟内达到可调整的阈值ST = X-2。因此，一旦烟存在，对于 降低灵敏度的烟报警阈值ST的调整不会显著改变探测快速燃烧火情的能力。如果在智能 静默状态24期间一氧化碳14感应到多于阈值水平CT的一氧化碳(C > CT)，控制器16进 入烟报警状态26并使得警报产生器18产生烟警报。如果存在烟粒子以致传感器信号S在 X-2和X+l之间，并且在智能静默状态24期间感应的一氧化碳位于或者超过阈值水平CT， 这表明火情发生，而不仅仅是烹饪问题、灰尘或者来自淋浴的蒸汽。在真正的火情中一氧化 碳总是存在的。尽管当食物烧焦或者烹饪较熟时也存在一些一氧化碳，但是一氧化碳的级 别通常处在低于阈值水平CT的量。因此，当生命安全装置10在感应一氧化碳的更高级别 CT时，同时它正在感应烟粒子，存在用于产生烟警报的基础。 如果在超时结束时烟传感器信号S低于X，烟粒子在被超时所定义的智能静默期 间没有消散。控制器16转换到烟报警状态26，并使得警报产生器18产生烟警报。
—旦控制器16处于烟报警状态26，它将保持在该状态直到(a)烟降低烟信号S高 于X+2的级别(这导致转换到正常待机状态22)，或者，(b)复位按钮被按下(导致转换到 正常静默状态28)。 当正常静默状态28被激活时，当前烟阈值被进一步降低到ST = X-4。在复位按钮 被按下时导致由警报产生器18产生的警报被停止，并将在正常静默状态28期间保持静默 状态，直到烟电压S大于X+2(表明烟已经消散)，或者正常静默期间的超时已经发生，无论 哪种情况更早。在二者中的任一情形下，控制器16将返回待机状态22。
如果烟继续累积以致烟传感器信号S降低到S小于X-4的点，控制器16退出正常 静默状态28并返回至烟报警状态16。在重新进入到烟报警状态26时，控制器16再次激活 警报产生器18。 在一些情形下，在烟已经累积到烟传感器信号S达到起始阈值水平ST = X的点之 前，处在高于阈值CT水平的一氧化碳可以被一氧化碳传感器14感应到。在该情形下，控制 器16将从待机状态22转换到烟敏感状态30。当在烟敏感状态30中时，控制器16将烟阈 值ST增加超过起始阈值至ST = X+2。因为烟电压S随烟增加而降低，在烟阈值ST上的增加使得控制器16对于烟的存在更加敏感。如果烟是存在于使S小于X+2的水平时，控制器 16将转换到烟报警状态26。在烟量不满足更敏感的阈值ST = X+2的时候，只要一氧化碳 信号C高于CT，控制器16则保持在烟敏感状态30。当一氧化碳水平一降低到低于阈值CT， 控制器16就返回待机状态22。 电离烟传感器通常在探测快速燃烧火情时工作较好，而光电烟传感器趋向于在慢 速闷烧火情时工作较好。快速燃烧火情通常不会产生和闷烧火情一样多的一氧化碳。通过 使用一氧化碳传感器14作为烟报警判断的部分，并且自适应地调整烟报警阈值ST，如图2 所示，电离烟传感器和一氧化碳传感器的组合的性能可以匹配探测闷烧火情的光电传感器 的性能，同时仍然保持探测快速燃烧火情的电离烟传感器的较高性能，并且不产生较高数 量的假警报。 尽管本发明结合较佳实施方案已经被描述，但是熟悉本领域的工作人员将意识到 在不脱离本发明的精神和范围下可以在形式和细节做出变化。
权利要求
一种生命安全装置，其包括烟传感器，其用于产生烟传感器信号；一氧化碳传感器，其用于产生一氧化碳传感器信号；控制器，其用于控制基于烟传感器信号和一氧化碳传感器信号的烟警报的产生，该控制器作为烟传感器信号和一氧化碳传感器信号的函数自适应地调整对烟传感器信号的灵敏度。
2. 根据权利要求1所述的生命安全装置，其特征在于当烟传感器信号达到起始烟阈 值时，控制器降低对烟传感器信号的灵敏度。
3. 根据权利要求2所述的生命安全装置，其特征在于如果烟传感器信号达到被降低 的灵敏度阈值，控制器导致烟警报被产生。
4. 根据权利要求2所述的生命安全装置，其特征在于如果在超时期间届满时烟传感 器信号位于或超过起始烟阈值，控制器导致烟警报被产生。
5. 根据权利要求2所述的生命安全装置，其特征在于如果在对烟传感器信号的灵敏 度被降低之后， 一氧化碳传感器信号达到一氧化碳/烟阈值，则控制器导致烟警报被产生。
6. 根据权利要求1所述的生命安全装置，其特征在于如果在烟传感器信号达到起始 烟阈值之前， 一氧化碳传感器信号达到一氧化碳/烟阈值，则控制器增加对烟传感器信号 的灵敏度。
7. 根据权利要求6所述的生命安全装置，其特征在于如果在对烟传感器信号的灵敏 度被增加之后，烟传感器信号达到被增加的灵敏度阈值，控制器导致烟警报被产生。
8. 根据权利要求l所述的装置，其特征在于当烟传感器信号达到起始烟阈值时，控制 器进入智能静默状态，在该状态下，如果(a) —氧化碳传感器信号达到一氧化碳/烟阈值、 (b)烟传感器信号达到被调整的烟阈值，或者，(c)烟传感器信号已经在超时期间结束时达到起始烟阈值，控制器导致烟警报被产生。
9. 一种探测火情的方法，所述方法包括 比较烟传感器信号和烟报警阈值； 比较一氧化碳传感器信号和一氧化碳/烟阈值； 基于烟传感器信号和一氧化碳传感器信号，调整烟报警阈值；以及 基于烟传感器信号和调整后的烟报警阈值，产生烟警报。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于调整烟报警阈值包括 如果烟传感器信号达到烟报警阈值，则调整烟报警阈值以降低对烟的灵敏度。
11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于产生烟警报包括如果一氧化碳传感器信号达到一氧化碳/烟阈值或者烟传感器信号达到作为被调整 以降低灵敏度的烟报警阈值，则产生烟警报。
12. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于调整烟报警阈值包括如果一氧化碳传感器信号达到一氧化碳/烟阈值，则调整烟报警阈值以增加对烟的灵 敏度。
13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于产生烟警报包括 如果烟传感器信号达到作为被调整以增加灵敏度的烟报警阈值，则产生烟警报。
14. 一种装置，其包括第一危险状态传感器，其用于产生第一传感器信号； 第二危险状态传感器，其用于产生第二传感器信号；控制器，其当第一传感器信号满足第一阈值时产生第一警报，并且当第二传感器信号满足第二阈值时产生第二警报，并且用于作为第一传感器信号和第二传感器信号的函数调 整第一阈值以改变控制器对第一危险状态的灵敏度。
15. 根据权利要求14所述的装置，其特征在于第一危险状态传感器包括烟传感器。
16. 根据权利要求15所述的装置，其特征在于烟传感器包括电离烟传感器。
17. 根据权利要求16所述的装置，其特征在于第二危险状态传感器包括一氧化碳传 感器。
18. 根据权利要求14所述的装置，其特征在于当第一传感器信号达到起始的第一阈 值时，控制器降低对第一传感器信号的灵敏度。
19. 根据权利要求18所述的装置，其特征在于如果(a)第一传感器信号达到被降低 灵敏度的第一阈值、或者(b)第一传感器信号在超时期间届满时位于或超过起始第一阈 值、或者(c)在对第一传感器信号的灵敏度被降低之后，第二传感器信号达到第三阈值，则 控制器导致第一警报被产生。
20. 根据权利要求14所述的装置，其特征在于如果在第一传感器信号达到起始的第 一阈值之前，第二传感器信号达到第三阈值，则控制器增加对第一传感器信号的灵敏度。
全文摘要
一种生命安全装置包括烟传感器和一氧化碳(CO)传感器。基于所述烟传感器信号和所述一氧化碳传感器信号，该装置的烟灵敏度可被自适应地调整。
文档编号G08B23/00GK101765867SQ200880013469
公开日2010年6月30日 申请日期2008年2月27日 优先权日2007年3月2日
发明者D·A·布什, J·J·安德里斯, S·D·伯内特 申请人:沃尔特基德轻便装置公司