专利名称：无线火焰探测器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于探测器，尤其涉及一种用于火灾报警的无线火灾探测器。
背景技术：
目前，火灾探测器主要有吸烟式感烟探测器、一氧化碳探测器、图像型探测器、点 型红外探测器、典型紫外探测器和红外、紫外混合型探测器等几大类型。吸烟式感烟探测器、一氧化碳探测器是对燃烧产生的烟雾颗粒和一氧化碳进行探 测；通过带通滤波、放大，然后将放大信号进行处理，进行火灾报警。但吸烟式感烟探测器、 一氧化碳探测器都容易被环境烟雾和一氧化碳所干扰，无法准确识别出是否为真正的火灾 fn息ο且以上各种火灾探测器均属于点型火灾探测器，即针对某固定点空间进行火灾探 测，无非是探测距离有远有近、与探测物质有接触无接触、探测准确性有高有低，而探测器 之间并没有相互的联系，探测器输出均为电平信号、或RS232、或RS485等有线方式，无法适 用于森林火灾、生态保护区、工业生产现场这种大面积多点联动的火灾探测，目前出现的有 线联接的大规模布点探测森林火灾，不仅成本很高、施工困难，而且带电线缆将成为现场重 大隐患；因此，长期以来森林、生态保护区、旅游景区、工业现场等火灾探测成为一大技术难 题，也是火灾探测的一大空白。现有技术的缺点是探测器之间并没有相互通信的功能，多点联动的火灾探测装 置是有线连接的大规模布点探测森林火灾系统，不仅成本很高、施工困难，而且带电的电缆 将成为现场重大隐患。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种探测准确度高的无线火灾探测器，具有短距离无线 通信、自组织网络能力和多点火灾联动检测的功能。为达到上述目的，本实用新型表述一种无线火焰探测器，包括火焰检测传感器、信 号放大电路、信号处理电路、微处理器，所述火焰检测传感器的输出端连接所述信号放大电 路，信号放大电路的输出端连接所述信号处理电路，信号处理电路的输出端连接所述微处 理器，其关键在于所述火焰检测传感器为检测火焰的热释电红外传感器或紫外线火焰探测传感器， 或其它烟雾、光谱检测传感器，该火焰检测传感器用于检测零星火源或明火燃烧的情况，产 生信号，并送到所述信号放大电路；红外、紫外混合型探测器则是为了提高火灾探测的准确率，防止误报二结合库特 定波长的红外、紫外探测光电管，同时对火焰特征进行探测，火灾探测更加准确。所述信号放大电路对火焰检测传感器产生的信号进行放大和滤波处理，并将处理 后的信号传送给所述信号处理电路；所述信号处理电路对信号放大电路传来的信号比较处理，超过报警阈值的情况下，发送火源信息唤醒所述微处理器；所述微处理器的输出端连接有无线模块5，所述微处理器对信号处理电路传来的 火源信息进行A/D转换，并进行数字滤波、人工智能模式识别，控制所述无线模块发射报警 fn息；所述无线模块根据微处理器的控制信号，发出无线报警信息。火焰检测传感器为PYD-1220A型热释电红外探测器，能探测120°视角范围内的 火焰信息，火焰检测传感器感知木材燃烧的火源信息，火焰检测传感器的信号输出端输出 火源信息到信号放大电路，火源信息经信号放大电路信号放大、滤波后，被传输到信号处理 电路，信号处理电路对比信号放大电路传来的火源信息，判断火源信号强度，如果火源信号 强度超过报警阈值，信号处理电路触发唤醒所述微处理器，微处理器对输入的火灾信号进 行A/D转换，并进行数字滤波、人工智能模式识别，控制所述无线模块发射报警信号；附近的联动无线火灾探测器感知火灾报警信号，并把火灾报警信号传输到其附近 的联动无线火灾探测器，由此一个个的跳转，将火情信息传输到监控中心，或者无线模块直 接把报警信号传输到其附近的监控中心。无线火灾探测器通过其自组织网络的能力，实现无线联动报警，每个无线火灾探 测器就是一个网络节点，不需要电缆，减少了成本，避免了由于电缆通信存在的火灾隐患。还设置有电源电路，该电源电路为太阳能电池，该电源电路为所述火焰检测传感 器、信号放大电路、信号处理电路、微处理器和无线模块供电。所述电源电路是太阳能电池或高能电池，或免维护的电池，作为供电电源，用于提 供各电路模块工作电源。所述信号放大电路是一种微功耗放大电路；该信号放大电路设置有第一放大器，该第一放大器的同相输入端连接所述火焰检 测传感器的信号输出端，该第一放大器的反相输入端串第一电阻后与第五电容的正端连 接，该第五电容的负端接地，所述第一放大器的反相输入端还串第二电阻后，与所述第一放 大器的输出端连接，所述第一放大器的反相输入端还与第六电容的正端连接，该第六电容 的负端与所述第一放大器的输出端连接；所述第一放大器的输出端还连接有第七电容的负端，该第七电容的正端串第三电 阻后，与第二放大器的同相输入端连接，所述第二放大器的同相输入端与地之间还跨接有 十九电容，所述第二放大器的反相输入端串第四电阻后，与第八电容的正端连接，该第八电 容的负端接地，所述第二放大器的反相输入端还串第五电阻后，与所述第二放大器的输出 端连接，所述第五电阻的两端还跨接有第九电容；所述第二放大器的输出端还连接有第十电容的负端，该第十电容的正端串与正电 压之间连接有第九电阻，所述第十电容的正端与地之间跨接有第十电阻，所述第十电容的 正端还串第六电阻后与第三放大器的正相输入端连接，所述第三放大器的反相输入端串第 七电阻后，与第十一电容的正端连接，该第十一电容的负端接地，所述该第三放大器的反相 输入端还串第八电阻后与该第三放大器的输出端连接，所述第八电阻的两端还跨接有第 十二电容。火焰检测传感器感知火灾信号，火焰检测传感器的信号输出端输出火灾信号，输 出的火灾信号经采样传输到第一放大器，第一放大器对输入的火灾采样信号进行一级放大，一级放大信号经过第七电容耦合至第二放大器，第二放大器及其外围电路组成的有源 低通滤波电路，对输入的一级放大信号进行低通滤波，滤波后的火灾信号经第十电容耦合 至第三放大器正相输入端，在第九电阻和第十电阻的作用下，第三放大器的正相输入端还 输入稳压，当存在火灾时候，在第十电容的作用下，第三放大器的正相输入端输入脉冲电压 信号，第三放大器对火灾信号进行二级放大，并输出二级放大信号至信号处理电路。所述信号处理电路是一种微功耗信号处理电路；该信号处理电路设置有比较器，该比较器的正相输入端与所述第三放大器的输出 端连接，所述比较器的反相输入端串第十一电阻后与正电压端连接，该比较器反相输入端 还串第十二电阻后与地连接，所述比较器的输出端与所述微处理器的触发信号端连接。信号处理电路设置的比较器比较处理信号放大电路传来的信号，如果信号放大电 路传来的信号超过报警阈值，比较器发送火源信息唤醒所述微处理器。所述微处理器由信号处理电路传来的比较信号触发，对信号处理电路传来的信号 进行A/D转换、数字滤波和人工智能模式识别，识别到火灾特征时向无线模块发出控制命 令，发出警情信息；该微处理器设置有触发信号输入端，该触发信号输入端与所述比较器的输出端连 接；所述微处理器还设置有第一数据端P2. 1、第二数据端P2. 2、片选端CS、串行数据 输出端SIM0、串行数据输入端SIMI和时钟信号端与所述无线模块连接。微处理器为MSP430F1232型单片机作为的控制核心，具备片上10位模数转换器、 SPI接口、RS232接口、比较器及看门狗等部件功能，具有多种低功耗模式，特别适合用于电 池供电的系统中。微处理器的触发信号输入端输入火灾报警报警信号，微处理器对输入的 信号进行数字滤波和人工智能识别，识别出火焰燃烧的2 20Hz的闪烁特征频率信号，以 有效避免误报与漏报发生；在火灾报警信号的触发作用下，微处理器控制无线模块工作，同 时微处理器也可接收其它火焰探测器发出的报警信息，并由微处理器决定是否进行跳传。 所述无线模块是一种微功耗的射频收发器，通过数据接口与微处理器通信，可发 出报警信息，也可接收其它火焰探测器发出的报警信息，并由微处理器决定是否进行跳 传；所述无线模块设置有无线收发芯片，该无线收发芯片设置有第一数据端GD00、第 二数据端GD02、片选信号端CSru串行数据输入端Si、串行数据输出端SO和时钟信号输入 端，所述第一数据端GD00、第二数据端GD02、片选信号端CSn、.串行数据输入端Si、串行数 据输出端SO和时钟信号输入端分别与所述微处理器设置的第一数据端P2. 1、第二数据端 P2. 2、片选端CS、串行数据输出端SIM0、串行数据输入端SIMI和时钟信号端连接；所述无线收发芯片还设置有第一无线信号端和第二无线信号端，所述第一无线信 号端与第一电感的一端连接，该第一电感的另一端串十三电容后与所述第二无线信号端 连接，所述第二无线信号端还分别串第二电感和十四电容后接地，所述第一无线信号端串 十五电容后接地，所述第一电感的另一端还与第三电感的一端连接，该第三电感的另一端 串十六电容后接地，所述第三电感的另一端还与第四电感的一端连接，该第四电感的另一 端串十七电容后接地，所述第四电感的另一端还串十八电容后与天线连接。无线模块设置的无线收发芯片型号为CC1100，无线收发芯片接收微处理器的控制信号，当处于火灾预警状态时，天线电路预警，接收其他无线火灾探测器传输来的无线信 号；当发生火灾，微处理器通过控制无线收发芯片，控制与第一无线信号端和第二无线信号 端连接的天线电路工作，发送无线火灾报警信号到控制中心，或发送无线火灾报警信号到 附近的处于预警状态的无线火灾探测器，处于预警状态的无线火灾探测器接收到火灾报警 信号，触发其微处理器控制无线收发芯片发送火灾报警信号到附近其他的火灾探测器，如 此火灾无线探测器一个个的跳转，直至将火情信息传输到监控中重心，从而实现了无线火 灾联动报警功能。本实用新型的显著效果是探测准确度高，具备无线通讯能力，能通过无线火灾探 测器的自组织网络的能力，实现无线联动报警，不需要电缆，减少了成本，避免了由于电缆 通信存在的火灾隐患。
图1为本实用新型的模块连接关系示意图；图2为本信号放大电路和信号处理电路的电路图；图3为微处理器外围电路图；图4为无线模块电路图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型进一步描述如图1所示，一种无线火焰探测器，包括火焰检测传感器1、信号放大电路2、信号 处理电路3、微处理器4，所述火焰检测传感器1的输出端连接所述信号放大电路2，信号放 大电路2的输出端连接所述信号处理电路3，信号处理电路3的输出端连接所述微处理器 4，所述火焰检测传感器1为检测火焰的热释电红外传感器或紫外线火焰探测传感器，或其 它烟雾、光谱检测传感器，该火焰检测传感器1用于检测零星火源或明火燃烧的情况，产生 信号，并送到所述信号放大电路2 ；所述信号放大电路2对火焰检测传感器1产生的信号进行放大和滤波处理，并将 处理后的信号传送给所述信号处理电路3 ；所述信号处理电路3对信号放大电路2传来的信号比较处理，超过报警阈值的情 况下，发送火源信息唤醒所述微处理器4 ；所述微处理器4的输出端连接有无线模块5，所述微处理器4对信号处理电路3传 来的火源信息进行A/D转换，并进行数字滤波、人工智能模式识别，控制所述无线模块5发 射报警信息；所述无线模块5根据微处理器4的控制信号，发出无线报警信息。还设置有电源电路9，该电源电路9为太阳能电池或高能电池，，该电源电路9为所 述火焰检测传感器1、信号放大电路2、信号处理电路3、微处理器4和无线模块5供电。如图2所示，所述信号放大电路2是一种微功耗放大电路，对火焰检测传感器1产 生的信号进行放大和滤波处理，并将处理后的信号传送给信号处理电路3 ；该信号放大电路2设置有第一放大器ICl，该第一放大器ICl的同相输入端连接所 述火焰检测传感器1的信号输出端S，该第一放大器ICl的反相输入端串第一电阻Rl后与第五电容C5的正端连接，该第五电容C5的负端接地，所述第一放大器ICl的反相输入端还 串第二电阻R2后，与所述第一放大器ICl的输出端连接，所述第一放大器ICl的反相输入 端还与第六电容C6的正端连接，该第六电容C6的负端与所述第一放大器ICl的输出端连 接；所述第一放大器ICl的输出端还连接有第七电容C7的负端，该第七电容C7的正 端串第三电阻R3后，与第二放大器IC2的同相输入端连接，所述第二放大器IC2的同相输 入端与地之间还跨接有十九电容C19，所述第二放大器IC2的反相输入端串第四电阻R4后， 与第八电容C8的正端连接，该第八电容C8的负端接地，所述第二放大器IC2的反相输入端 还串第五电阻R5后，与所述第二放大器IC2的输出端连接，所述第五电阻R5的两端还跨接 有第九电容C9 ；所述第二放大器IC2的输出端还连接有第十电容ClO的负端，该第十电容ClO的 正端串与正电压之间连接有第九电阻R9，所述第十电容ClO的正端与地之间跨接有第十电 阻R10，所述第十电容ClO的正端还串第六电阻R6后与第三放大器IC3的正相输入端连接， 所述第三放大器IC3的反相输入端串第七电阻R7后，与第十一电容Cll的正端连接，该第 十一电容Cll的负端接地，所述该第三放大器IC3的反相输入端还串第八电阻R8后与该第 三放大器IC3的输出端连接，所述第八电阻R8的两端还跨接有第十二电容C12。所述信号处理电路3是一种微功耗信号处理电路，对信号放大电路2传来的反映 被探测火源强度的信号进行比较处理；该信号处理电路3设置有比较器IC4，该比较器IC4的正相输入端与所述第三放大 器IC3的输出端连接，所述比较器IC4的反相输入端串第十一电阻Rll后与正电压端连接， 该比较器IC4反相输入端还串第十二电阻R12后与地连接，所述比较器IC4的输出端与所 述微处理器4的触发信号端连接。如图3所示，所述微处理器4由信号处理电路3传来的比较信号触发，对信号处理 电路3传来的信号进行A/D转换、数字滤波和人工智能模式识别，识别到火灾特征时向无线 模块5发出控制命令，发出警情信息；所述微处理器4为微功耗单片机，该微处理器4设置有触发信号输入端INT，该触 发信号输入端INT与所述比较器IC4的输出端连接；所述微处理器4还设置有第一数据端P2. 1、第二数据端P2. 2、片选端CS、串行数据 输出端SIM0、串行数据输入端SIMI和时钟信号端CLK与所述无线模块5连接。如图4所示，所述无线模块5是一种微功耗的射频收发器，通过数据接口与微处理 器4通信，可发出报警信息，也可接收其它火焰探测器发出的报警信息，并由微处理器4决 定是否进行跳传；所述无线模块5设置有无线收发芯片6，该无线收发芯片6设置有第一数据端 GD00、第二数据端GD02、片选信号端CSru串行数据输入端Si、串行数据输出端SO和时钟信 号输入端SCLK，所述第一数据端GD00、第二数据端GD02、片选信号端CSru串行数据输入端 Si、串行数据输出端SO和时钟信号输入端SCLK分别与所述微处理器4设置的第一数据端 P2. 1、第二数据端P2. 2、片选端CS、串行数据输出端SIM0、串行数据输入端SIMI和时钟信号 端CLK连接；所述无线收发芯片6还设置有第一无线信号端RF-N和第二无线信号端RF-P，所述第一无线信号端RF-N与第一电感Ll的一端连接，该第一电感Ll的另一端串十三电容C13 后与所述第二无线信号端RF-P连接，所述第二无线信号端RF-P还分别串第二电感L2和 十四电容Q4后接地，所述第一无线信号端RF-N串十五电容C15后接地，所述第一电感Ll 的另一端还与第三电感L3的一端连接，该第三电感L3的另一端串十六电容C16后接地，所 述第三电感L3的另一端还与第四电感L4的一端连接，该第四电感L4的另一端串十七电容 C17后接地，所述第四电感L4的另一端还串十八电容C18后与天线7连接。工作原理火焰检测传感器1感知火源信息，火焰检测传感器1的信号输出端S输 出火源信息到信号放大电路2，火源信息经信号放大电路2信号放大、滤波后，被传输到信 号处理电路3，信号处理电路3对比信号放大电路2传来的火源信息，判断火源信号强度，如 果火源信号强度超过报警阈值，信号处理电路3触发唤醒所述微处理器4，微处理器4对输 入的火灾信号进行A/D转换，并进行数字滤波、人工智能模式识别，控制所述无线模块5发 射报警信号；附近的联动无线火灾探测器感知火灾报警信号，并把火灾报警信号传输到其附近 的联动无线火灾探测器，由此一个个的跳转，将火情信息传输到监控中心，或者无线模块5 直接把报警信号传输到其附近的监控中心。无线模块5还接收其他无线火焰探测器的信号，并传输到微处理器4并由微处理 器4决定是否进行跳传。
权利要求一种无线火焰探测器，包括火焰检测传感器(1)、信号放大电路(2)、信号处理电路(3)、微处理器(4)，所述火焰检测传感器(1)的输出端连接所述信号放大电路(2)，信号放大电路(2)的输出端连接所述信号处理电路(3)，信号处理电路(3)的输出端连接所述微处理器(4)，其特征在于所述火焰检测传感器(1)为检测火焰的热释电红外传感器或紫外线火焰探测传感器，或为烟雾、光谱检测传感器，该火焰检测传感器(1)用于检测零星火源或明火燃烧的情况，产生信号，并送到所述信号放大电路(2)；所述信号放大电路(2)对火焰检测传感器(1)产生的信号进行放大和滤波处理，并将处理后的信号传送给所述信号处理电路(3)；所述信号处理电路(3)对信号放大电路(2)传来的信号比较处理，超过报警阈值的情况下，发送火源信息唤醒所述微处理器(4)；所述微处理器(4)的输出端连接有无线模块(5)，所述微处理器(4)对信号处理电路(3)传来的火源信息进行A/D转换，并进行数字滤波、人工智能模式识别，控制所述无线模块(5)发射报警信息；所述无线模块(5)根据微处理器(4)的控制信号，发出无线报警信息。
2.根据权利要求1所述的火焰探测器装置，其特征在于还设置有电源电路(9)，该电 源电路(9)为太阳能电池或高能电池，该电源电路(9)为所述火焰检测传感器(1)、信号放 大电路(2)、信号处理电路(3)、微处理器(4)和无线模块(5)供电。
3.根据权利要求1所述的火焰探测器装置，其特征在于所述信号放大电路(2)是一 种微功耗放大电路；该信号放大电路(2)设置有第一放大器(ICl)，该第一放大器(ICl)的同相输入端连接 所述火焰检测传感器(1)的信号输出端(S)，该第一放大器(ICl)的反相输入端串第一电阻 (Rl)后与第五电容(C5)的正端连接，该第五电容(C5)的负端接地，所述第一放大器(ICl) 的反相输入端还串第二电阻(R2)后，与所述第一放大器(ICl)的输出端连接，所述第一放 大器(ICl)的反相输入端还与第六电容(C6)的正端连接，该第六电容(C6)的负端与所述 第一放大器(ICl)的输出端连接；所述第一放大器(ICl)的输出端还连接有第七电容(C7)的负端，该第七电容(C7)的 正端串第三电阻(R3)后，与第二放大器(IC2)的同相输入端连接，所述第二放大器(IC2) 的同相输入端与地之间还跨接有十九电容(C19)，所述第二放大器(IC2)的反相输入端串 第四电阻(R4)后，与第八电容(C8)的正端连接，该第八电容(C8)的负端接地，所述第二放 大器(IC2)的反相输入端还串第五电阻(R5)后，与所述第二放大器(IC2)的输出端连接， 所述第五电阻(R5)的两端还跨接有第九电容(C9)；所述第二放大器(IC2)的输出端还连接有第十电容(ClO)的负端，该第十电容(ClO) 的正端串与正电压之间连接有第九电阻(R9)，所述第十电容(ClO)的正端与地之间跨接有 第十电阻(RlO)，所述第十电容(ClO)的正端还串第六电阻(R6)后与第三放大器(IC3)的 正相输入端连接，所述第三放大器(IC3)的反相输入端串第七电阻(R7)后，与第十一电容 (Cll)的正端连接，该第十一电容(Cll)的负端接地，所述该第三放大器(IC3)的反相输入 端还串第八电阻(R8)后与该第三放大器(IC3)的输出端连接，所述第八电阻(R8)的两端 还跨接有第十二电容(C12)。
4.根据权利要求3所述的火焰探测器装置，其特征在于所述信号处理电路(3)是一 种微功耗信号处理电路；该信号处理电路(3)设置有比较器(IC4)，该比较器(IC4)的正相输入端与所述第三 放大器(IC3)的输出端连接，所述比较器(IC4)的反相输入端串第十一电阻(Rll)后与正 电压端连接，该比较器(IC4)反相输入端还串第十二电阻(R12)后与地连接，所述比较器 (IC4)的输出端与所述微处理器(4)的触发信号端连接。
5.根据权利要求4所述火焰探测器装置，其特征在于所述微处理器(4)为微功耗单 片机，该微处理器(4)设置有触发信号输入端(INT)，该触发信号输入端(INT)与所述比较 器(IC4)的输出端连接；所述微处理器(4)还设置有第一数据端P2. 1、第二数据端P2. 2、片选端CS、串行数据输 出端SIM0、串行数据输入端SIMI和时钟信号端CLK与所述无线模块(5)连接。
6.根据权利要求1所述的火焰探测器装置，其特征在于所述无线模块(5)是一种微 功耗的射频收发器；所述无线模块(5)设置有无线收发芯片(6)，该无线收发芯片(6)设置有第一数据端 ⑶00、第二数据端⑶02、片选信号端CSru串行数据输入端Si、串行数据输出端SO和时钟信 号输入端(SCLK)，所述第一数据端⑶00、第二数据端⑶02、片选信号端CSru串行数据输入 端Si、串行数据输出端SO和时钟信号输入端(SCLK)分别与所述微处理器⑷设置的第一 数据端P2. 1、第二数据端P2. 2、片选端CS、串行数据输出端SIM0、串行数据输入端SIMI和 时钟信号端(CLK)连接；所述无线收发芯片(6)还设置有第一无线信号端(RF-N)和第二无线信号端(RF-P)，所 述第一无线信号端(RF-N)与第一电感(Li)的一端连接，该第一电感(Li)的另一端串十三 电容(C13)后与所述第二无线信号端(RF-P)连接；所述第二无线信号端(RF-P)串第二电感(L2)后，再串十四电容(C14)接地，所述第一 无线信号端(RF-N)串十五电容(C15)后接地；所述第一电感(Li)的另一端还与第三电感(L3)的一端连接，该第三电感(L3)的另 一端串十六电容(C16)后接地，所述第三电感(L3)的另一端还与第四电感(L4)的一端连 接，该第四电感(L4)的另一端串十七电容(C17)后接地，所述第四电感(L4)的另一端还串 十八电容(C18)后与天线(7)连接。
专利摘要本实用新型涉及一种无线火焰探测器，包括火焰检测传感器，火焰检测传感器(1)连接信号放大电路，信号放大电路连接信号处理电路，信号处理电路连接微处理器，其特征在于所述火焰检测传感器为检测火焰的热释电红外传感器或紫外线火焰探测传感器，或为烟雾、光谱检测传感器。微处理器连接有无线模块，微处理器控制所述无线模块发射报警信息；所述无线模块根据微处理器的控制信号，发出无线报警信息。本实用新型的显著效果是探测准确度高，具备无线通讯能力，能通过无线火灾探测器的自组织网络的能力，实现无线联动报警，不需要电缆，减少了成本，避免了由于电缆通信存在的火灾隐患。
文档编号G08B25/10GK201681461SQ20102005524
公开日2010年12月22日 申请日期2010年1月5日 优先权日2010年1月5日
发明者彭鹏, 曹晓莉, 李昔华, 江朝元, 陈娟 申请人:重庆英卡电子有限公司