专利名称：一种远红外探测人体位置的火灾报警器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子消防的技术领域，特别是涉及一种远红外探测人体位置的火灾报警器。
背景技术：
现有消防报警系统采用温感和烟感探测器以探测环境温度、烟浓度变化，当环境温度、烟浓度达到一定程度时，产生报警信号，并提供报警位置信息，同时经消防主机处理，实现联动水或气体灭火装置，实现消防报警处理。目前国内外标准消防设备中均没有考虑人体探测问题。这是行业产品惯例没考虑的问题，还有一个是现场各种火焰红外光波的干扰问题一直无法处理好。
·[0003]目前国内外红外探测器采用的探头如果是红外对管对射原理，没有专门针对人体检测，其波长跟人体辐射波长无关，并且其基本应用是在于安防系统，不是消防系统。虽然有的安防系统中也采用类似的远红外探测器，但其应用也是触发安防报警装置或者灯光控制管理，并且其一般主要是根据环境光强变化而动作，没有滤除与人体无关的其它红外波，更没有专门设备连接消防系统，提供人员位置信息。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种专门针对人体远红外特性波长、能准确探测出火灾环境中的活动人体并及时报告人体具体位置的火灾报警器，该火灾报警器可接入消防报警系统，也可以不依赖于消防系统而独立工作。为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供一种远红外探测人体位置的火灾报警器，包括单片机和至少一个与单片机连接的探测传感器，还包括菲涅尔透镜、放大器和滤波器，所述探测传感器采用热释电红外传感器(P I R)，所述菲涅尔透镜将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外传感器上，所述热释电红外传感器将红外信号变化转变为电信号通过放大器和滤波器后输入单片机，该火灾报警器输出声光报警信号。其中热释电红外传感器将红外信号变化转变为电信号，并能对自然界中的白光信号具有抑制作用，能滤除环境红外波长的干扰。菲涅尔透镜的作用是滤光和聚焦作用，能将人体(37度左右)辐射出的特定波长10微米附近的红外线滤光，并增强集聚到热释电红外传感器上，产生电信号。由于热释电红外传感器输出的电信号电压十分微弱，所以应对热释红外传感器输出的电压信号进行放大。上述远红外探测人体位置的火灾报警器，还包括连接在滤波器的输出端和单片机的输入端之间的电平比较器，所述滤波器的输出信号输入电平比较器，单片机根据实际情况调整比较的基准电压，反馈给电平比较器，最终结果输入单片机。进一步排除周边信号的干扰，保证探测的准确性。所述单片机内设软件控制系统，软件控制系统设软地址编码模块，软地址编码模块对该火灾报警器进行软地址编码，这样能大大提高上述火灾报警器的智能化控制水平，通过软件实现软地址编码，这是新的消防技术发展方向，同时，可以根据火灾报警实际情况，单片机内的软件控制系统所设的延时模块对联动的火灾报警器设定延时，使上述火灾报警器的报警性能大大提高。所述热释电红外传感器探测波长范围为0. 2 20um之间。能准确探测出3_15m处的活动人体。所述放大器为低频放大器，所述滤波器为0. I IOHz宽频带低通滤波器。因为人的动作频率大约在0. I IOHz范围，所以使用了低频放大器和0. I IOHz宽频带低通滤波器来进一步减少环境其它物体发出的红外波长的干扰，使得在火灾现场能准确探测人体活动情况。为增加探测角度和探测面积，采用多探头技术，上述远红外探测人体位置的火灾报警器可以连接1-5个探测传感器，探测传感器通常配置为单探头和三探头。所述单片机与与消防主机进行通信，从而实现上述远红外探测人体位置的火灾报警器连接到消防智能报警系统，能及时报告火灾环境中人员具体位置，大大提高消防系统救援能力。上述火灾报警器设有备用电源，可以不依赖于消防系统而独立工作，这样在消防主机出现通信故障的情况下，该火灾报警器可采用备用电源，发出声光报警，及时报告人员所在位置，为火灾现场的人员救援提供了更可靠、更准确的保证。与现有技术相比，本实用新型相对于现有技术的有益效果是I、目前消防系统基本没有探测人员位置的探测器或功能，本实用新型采用热释电远红外人体探测器应用于消防报警系统，实现火灾现场人员位置报警，这是传统消防中没有涉及的探测器，对火灾现场的人员救助意义重大。2、采用多项措施排除现场其它物体发出的远红外波长的干扰，专门识别人体发出的10微米远红外波长，包括有菲涅尔透镜滤光技术、根据人体运动信号频率规律采用的电子滤波技术、以及电压反馈比较排除周边信号干扰的硬件技术，也包括单片机控制器内软件算法处理技术。3、本实用新型可以通过软件实现软地址编码，现有技术多数采用硬件拨码开关人工设置每个节点的地址，显然，软地址编码设置、调试更简单，更改也迅速，这是消防技术的发展方向和要求；另外，可以根据火灾报警实际情况，通过软件设定不同输入输出单元的延时联动，现有探测器基本采用时间继电器硬件延时，每个节点都需要增加硬件成本和人工反复调试。而软件设置这些功能大大简便操作，系统更人性化，科学化、智能化。4、当与消防主机通信出现故障或根据一些特殊复杂情况，本实用新型火灾报警器可自动采用备用电源，独立发出声光报警，为火灾现场的人员救援提供了更可靠、更准确的保证。这些是一般烟感、温感探测器所不具备的，本实用新型火灾报警器智能化程度更高。5、本实用新型采用多探头技术大大提高了探测的角度、面积，经过软件算法进一步提高了探测的准确性。
以下结合附图
和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。图I为本实用新型火灾报警器的结构示意图；[0023]图2为本实用新型PIR探测电路的电路不意图；图3为本实用新型放大和滤波电路的电路示意图；图4为本实用新型电压比较器电路的电路示意图；图5为本实用新型单片机处理器(MCU)电路的电路示意图；图6为本实用新型火警信号采集的流程图；图7为本实用新型人体信号采集的流程图。
具体实施方式
如图I所示，热释电红外传感器(PIR)能将波长为8 12um之间的红外信号变化转变为电信号，并能对自然界中的白光信号具有抑制作用，能滤除环境红外波长的干扰，这 是许多光探测器不具备的优点。菲涅尔透镜的作用是滤光和聚焦作用，其能将人体(37度左右)辐射出的特定波长10微米附近的红外线滤光，并增强集聚到热释电红外传感器上，产生电信号。接收电路采用了专用放大滤波电路，因为人的动作频率大约在0. I IOHz范围，所以使用了低频放大器和0. I IOHz宽频带低通滤波器。这是该电路的关键所在。这样进一步减少了环境其它物体发出的红外波长的干扰，使得在火灾现场能准确探测人体活动情况。采用单片机处理器(MCU)，单片机内设软件控制系统，软件控制系统设软地址编码模块，软地址编码模块对该火灾报警器进行软地址编码，这样能大大提高上述火灾报警器的智能化控制水平，通过软件实现软地址编码，这是新的消防技术发展方向，同时，可以根据火灾报警实际情况，单片机内的软件控制系统所设的延时模块对联动的火灾报警器设定延时，使上述火灾报警器的报警性能大大提高。工作过程是本实用新型火灾报警器通过菲涅尔透镜滤光和聚集作用，将人体发出的10微米左右的远红外光波增强聚集在热释电红外传感器上，产生电信号。经过放大和专用滤波器，滤除环境物体产生的红外波干扰，并通过电平比较器，将最终得到的人员活动警报提交单片机处理器(MCU)。单片机处理器(MCU)是本实用新型火灾报警器核心处理器。一方面单片机处理器根据实际情况调整比较的基准电压，反馈给电平比较器，进一步排除干扰并确认检测结构，判定是否现场有人体活动；另一方面经过进一步算法处理判断，输出声光报警信号，同时将本探测器位置信息上传给消防主机，提示现场人员位置的报警，大大提高火灾救援的准确性。图2和图3分别为PIR探测电路、放大和滤波电路。实现上述对人体辐射的远红外波长信号的接收、放大、滤波处理。图4为电压比较器电路，是对人体辐射产生的信号进行进一步比较处理，降低环境信号干扰，同时得到合适的报警信号交给单片机处理器实现报警。图5为单片机处理器(MCU)电路。本实施例中选用常用的8051核单片机，采用型号是 STC89C52RC。主要连接说明I脚，接发光二极管，作为火警报警灯。[0040]2脚,与电压比较器LM393输出端相连接,用于信号输入端。10脚，复用功能为RxD串口接收端。与MAX232收发器9脚接收器输出端R20UT相连。11脚，复用功能为TxD串口发送端。与MAX232收发器10脚发送器输入端T2IN相连。12脚，复用功能为外部中断0，外接按键，按键用于模拟火警发生。按键按下，则表示有火警发生，立即发生中断。单片机采集火警状态信息。Jl接口为串口做与MAX232的数据输出端T20UT和数据接收端R2IN相连接。作为从机接入RS-232通信接口。实现与消防主机的通信(报警，通过软件提供本报警器的位置编码)单片机可以通过软件实现软地址编码，这是新的消防技术发展方向，另外，能通过升级软件，可以增加适量的报警、联动单元数量，方便用户扩展使用，可以根据火灾报警实际情况，设定软件延时联动动作等，其性能大大提高。这些功能以前有设备通过硬件实现，比如编码是通过拨码开关实现，延时通过硬件继电器实现，这在调试安装中非常麻烦，而软件设置这些功能非常简单，方便，使系统更人性化，科学化。本实用新型火灾报警器设有备用电源，可以不依赖于消防系统而独立工作，这样在消防主机出现通信故障的情况下，该火灾报警器可采用备用电源，发出声光报警，及时报告人员所在位置，为火灾现场的人员救援提供了更可靠、更准确的保证。图6为火警信号采集的流程图。首先报警器开启外部中断，等待接收到其它火灾探测器(如温感、烟感)发出的火灾信号(一般规定都是干接点信号，即无电流的简单连通信号)，表明探测到有火灾报警情况，才开始有效处理人体红外探测。图7为人体信号采集的流程图。人体红外探测器接到火灾探测命令后，开始检查相应区域内是否有人体活动，如果判定有，则立刻将本地的地址编码发送到消防主机，同时自身发出声光警报。实现火灾现场人体探测报警。本实用新型的设计满足GB4717-2005《火灾报警控制器通用技术条件》。各项基本技术指标如下A、可连接保得威尔品牌99\6600\P200系列智能型消防报警主机，并能与相应温感、烟感以及输入输出模块共同构成完整的消防报警系统。B、对由于外界非火灾因素诸如温度、湿度、尘埃等环境缓慢变化引起的灵敏度漂移，能够进行自动补偿。C、历史事件记录可查询，可查最近10条报警记录。方便设备维护与检修。可以采用多探头技术，增加探测角度和探测面积，本报警器可以连接的探头是1-5个。常用的是单探头和三探头配置。D、额定使用条件环境温度-10 60°C±2°C相对湿度含95% (40 0C )气压86kPa 106kPa[0060]E、正常使用条件环境温度15 35°C相对湿度30% 90%气压86kPa 106kPaF、主要技术指标
+10%主电源DC24V irn/输出电流和电压 1A/24V 0. 5A/5V 静态功耗24V IOmA备电电源 DC12V 0. ImAG、探测范围直线距离0. 5m—IOm探测面积30平方米(单探头)60平方米(三探头)探测角度130度(单探头)170度(三探头)。以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本实用新型的具体实施方式
进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
权利要求1.一种远红外探测人体位置的火灾报警器，包括单片机和至少一个与单片机连接的探测传感器，其特征在于，还包括菲涅尔透镜、放大器和滤波器，所述探测传感器采用热释电红外传感器(P I R)，所述菲涅尔透镜将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外传感器上，所述热释电红外传感器将红外信号变化转变为电信号通过放大器和滤波器后输入单片机，该火灾报警器输出声光报警信号。
2.根据权利要求I所述的远红外探测人体位置的火灾报警器，其特征在于，还包括连接在滤波器的输出端和单片机的输入端之间的电平比较器，所述滤波器的输出信号输入电平比较器，单片机根据实际情况调整比较的基准电压，反馈给电平比较器，最终结果输入单片机。
3.根据权利要求I所述的远红外探测人体位置的火灾报警器，其特征在于，所述热释电红外传感器探测波长范围为O. 2 20um之间。
4.根据权利要求I所述的远红外探测人体位置的火灾报警器，其特征在于，所述放大器为低频放大器，所述滤波器为O. I IOHz宽频带低通滤波器。
5.根据权利要求I所述的远红外探测人体位置的火灾报警器，其特征在于，所述探测传感器为I 5个。
6.根据权利要求5所述的远红外探测人体位置的火灾报警器，其特征在于，所述探测传感器为单探头或三探头。
7.根据权利要求I至6任一项所述的远红外探测人体位置的火灾报警器，其特征在于，所述单片机与消防主机进行通信，向消防主机上传现场的位置信息。
8.根据权利要求7所述的远红外探测人体位置的火灾报警器，其特征在于，该火灾报警器设有备用电源。
专利摘要本实用新型涉及一种远红外探测人体位置的火灾报警器。包括单片机和与至少一个单片机连接的探测传感器，还包括菲涅尔透镜、放大器和滤波器、电平比较器，所述探测传感器采用热释电红外传感器，菲涅尔透镜滤光和聚集作用，将人体发出的10微米左右的远红外光波增强聚集在热释电红外传感器上，产生电信号，经过放大和专用滤波器，滤除环境物体产生的红外波干扰，并通过电平比较器，将最终得到的人员活动警报提交单片机处理器，该火灾报警器输出声光报警信号。本实用新型火灾报警器能准确探测出火灾环境中的活动人体并及时报告人体具体位置的火灾报警器，该火灾报警器可接入消防报警系统，也可以不依赖于消防系统而独立工作。
文档编号G08B17/00GK202615543SQ20122020205
公开日2012年12月19日 申请日期2012年5月7日 优先权日2012年5月7日
发明者熊爱民, 朱嘉祥 申请人:广州保得威尔电子科技有限公司