一种多功能安全报警器及其报警系统的制作方法

本发明涉及危险警报简易装置领域，特别涉及一种多功能安全报警器及其报警系统。

背景技术：

随着中国的城镇化进程加快，人民生活水平的提高，各地区高层建筑、工厂、公共设施众多，同时，消防安全压力日益增大，忧患意识日益深入人心，对活动环境的安全标准也提出了更高要求。目前，传统的烟雾报警器包括以下：

(1)专利名称：独立式感烟火灾探测器，专利号为：zl201520063778.7；

此独立式感烟火灾探测器只能对烟和火灾进行探测，所使用原理为反射性红外传感，能够应对普通的烟雾报警，不能检测其他类型的消防报警，以及不具备无线接收发功能。

(2)专利名称：用于连接独立式感烟探测器和声光警报器的控制电路，专利号为：zl201620490926.8；

此设计用于连接独立式感烟探测器和声光警报器的控制电路在独立式感烟火灾探测器的基础上增添了声光警报器的控制电路，能够应用声光警报器对电路实行控制，但是仍然不能做到无线接收发功能，以及一些其他情况下的消防报警。

在进行观察和使用后，我们发现，目前我国安全报警器存在的主要问题表现在：

(1)大部分方案采纳有线安装方式和信号传送；

(2)所应用场景单一，只能针对某一种特定环境进行报警；

(3)报警信号易受到外部信号和环境的干扰影响，甚至丧失报警功能；

(4)产品所需的外围配套设备过于繁琐，不易大面积普及；

(5)产品功耗相对较大，运作成本相对较高；

(6)缺少一整套的全面的联网监控反馈系统，信息反馈不明显、不及时、不准确，不够智能。

本发明的方案便是针对上述问题对现有安全报警器进行的改进。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种多功能安全报警器及其报警系统，具有传输信号安全稳定、产品通用性强、应用范围广、性能稳定、低功耗等特点。

为了达到上述发明目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明公开了一种多功能安全报警器，包括依次通过卡扣固定连接的壳体上层、壳体中层、壳体下层和壳体底座，其中：

所述壳体上层设置有通气孔群、复位按键、led灯和检测孔：

所述通气孔群均匀分布于所述壳体上层，用于采集烟雾和有毒气体；

所述复位按键设置于所述壳体上层上，用于安全报警器的复位自检；

所述led灯设置于所述壳体上层上，用于安全报警器的报警提示；

所述检测孔设置于所述壳体上层上，用于检测红外信号；

所述壳体中层设置有pcb主板，用于集成布设安全报警器各电气元件；

所述壳体下层设置有安装槽，用于安装电池并为所述pcb主板及led灯供电；

所述壳体底部设置有螺丝孔，用于将安全报警器固定在墙体上。

进一步的，所述pcb主板上布设的安全报警器电气元件包括烟雾传感器、火焰传感器、温度传感器、有毒气体传感器、信号放大器、模数转换器、单片机和蜂鸣器，其中：

所述烟雾传感器与所述信号放大器电性连接，用于感测周围环境中的烟雾浓度；

所述火焰传感器与所述信号放大器电性连接，用于感测周围环境中的火焰辐射强度；

所述温度传感器与所述信号放大器电性连接，用于感测周围环境的温度；

所述有毒气体传感器与所述信号放大器电性连接，用于感测周围环境中的有毒气体浓度；

所述信号放大器与所述模数转换器电性连接，用于将所述烟雾传感器、火焰传感器、温度传感器和/或有毒气体传感器感测的烟雾浓度、火焰辐射强度、温度和/或有毒气体浓度进行放大处理；

所述模数转换器与所述单片机电性连接，用于将经过放大处理后的烟雾浓度、火焰辐射强度、温度和/或有毒气体浓度的模拟量转换成数字量传送给所述单片机；

所述单片机与所述集蜂鸣器和位于所述壳体上层上的led灯电性连接，用于当烟雾浓度、火焰辐射强度、温度和/或有毒气体浓度的数值超过指定阈值时形成报警信息并通过与所述单片机电性连接的所述蜂鸣器和led灯进行声光报警。

进一步的，所述pcb主板还布设有外围电路，所述外围电路与所述单片机电性连接，用于在报警器上电之后进行初始化自检、断电报警、低电压检测、故障自诊断进而进入待机状态或报警状态。

进一步的，所述外围电路包括信号误触检测电路、低功耗电路和/或led控制驱动电路，其中：

所述信号误触检测电路，用于排除安全报警器的自身信号干扰；

所述低功耗电路，用于提高安全报警器的续航待机寿命；

所述led控制驱动电路，用于控制驱动所述led灯。

优选的，所述第一无线通讯模块采用433m短距离通信模块。

优选的，所述火焰传感器采用远红外火焰传感器或紫外火焰传感器。

优选的，所述壳体上层、壳体中层、壳体下层和壳体底座相互卡合后整体呈扁圆柱体。

本发明另外公开了一种多功能安全报警器报警系统，包括上述功能安全报警器，以及第一无线通讯模块、集中器、第二无线通讯模块、云端服务器和终端设备，其中：

所述集中器通过所述第二无线通讯模块与所述云端服务器和终端设备无线连接，用于通过所述第一无线通讯模块定时读取所述单片机中记录的烟雾浓度、火焰辐射强度、温度和/或有毒气体浓度的数值以及形成的报警信息并分别发送至所述云端服务器和终端设备。

优选的，所述终端设备采用上位机、笔记本电脑、平板电脑或智能手机。

优选的，所述第二无线通讯模块采用gprs无线通讯模块或wifi无线通讯模块。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

本发明设计了一种应用范围更广、安全可靠、安装操作简便、控制精度高、稳定性好、节能效果好、易于普及的多功能安全报警器。在不同的应用场景中，可快速精准的让系统做出反应。同时，该多功能安全报警装置结构设计中的布局和结构缺陷得到了更进一步的优化，能提供精确的某危险或潜在危险的位置或坐标，指导人群提前排除隐患、即使远离危险、撤离、自救、急救、报警设置判断危险方位、提供危险发生的范围等方面的信息，可以综合分析对居民安全状况有反向作用的因素和条件，紧急提示居民居住状况在短期可能发生的剧烈环境变化，并提醒及时采取补救措施，给予居民充分的考虑时间来出具反应方案，引导人们通过危险因素监测让环境朝着高精度安全有利的方向发展。该多功能安全报警器合理利用了产品的包装空间，布局上紧凑且独立，使得体积相对传统报警器没有增加的情况下，增加了更多的应用功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

图1是本发明一种多功能安全报警器的主视图；

图2是本发明一种多功能安全报警器的俯视图；

图3是本发明一种多功能安全报警器中pcb主板上各电气元件的电气连接示意图；

图4是本发明一种多功能安全报警器报警系统的系统逻辑示意图。

【主要符号说明】

1-壳体上层；

2-壳体中层；

3-壳体下层；

4-通气孔群；

5-复位按键；

6-led灯；

7-检测孔；

8-pcb主板；

9-烟雾传感器；

10-火焰传感器；

11-温度传感器；

12-有毒气体传感器；

13-信号放大器；

14-模数转换器；

15-单片机；

16-蜂鸣器；

17-第一无线通讯模块；

18-集中器；

19-第二无线通讯模块；

20-云端服务器；

21-终端设备；

22-外围电路。

具体实施方式

以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例一

如图1和2所示，本实施例公开了一种多功能安全报警器，包括依次通过卡扣固定连接的壳体上层1、壳体中层2、壳体下层3和壳体底座(未图示)，其中：

所述壳体上层1设置有通气孔群4、复位按键5、led灯6和检测孔7，其内部为镂空结构，从图2的俯视图中，直观看到通气孔群4、复位按键5、led灯6和检测孔7的位置分布。

所述通气孔群4均匀分布于所述壳体上层1，用于采集烟雾和有毒气体；本实施例中，所述通气孔群4围绕所述壳体上层1顶部中心位置呈倒漏斗形设置。

所述复位按键5设置于所述壳体上层1上，用于安全报警器的复位自检；本实施例中，将用于放大无线信号的天线与复位按键5进行结合，从而既可以满足报警器基本的复位自检功能，减少信号干扰，又可以节省安装空间，呈现美观大方的外观；

所述led灯6设置于所述壳体上层1上，用于安全报警器的报警提示；

所述检测孔7设置于所述壳体上层1上，用于检测红外信号；

所述壳体中层2设置有pcb主板8，用于集成布设安全报警器各电气元件；

所述壳体下层3设置有安装槽(未图示)，用于安装电池并为所述pcb主板8及led灯6供电；

所述壳体底部设置有螺丝孔(未图示)，用于将安全报警器固定在墙体上。

如图3所示，所述pcb主板8上布设的安全报警器电气元件包括烟雾传感器9、火焰传感器10、温度传感器11、有毒气体传感器12、信号放大器13、模数转换器14、单片机15和蜂鸣器16，其中：

所述烟雾传感器9与所述信号放大器13电性连接，用于感测周围环境中的烟雾浓度；

所述火焰传感器10与所述信号放大器13电性连接，用于感测周围环境中的火焰辐射强度；优选的，所述火焰传感器10采用远红外火焰传感器或紫外火焰传感器。

所述温度传感器11与所述信号放大器13电性连接，用于感测周围环境的温度；

所述有毒气体传感器12与所述信号放大器13电性连接，用于感测周围环境中的有毒气体浓度；

所述信号放大器13与所述模数转换器14电性连接，用于将所述烟雾传感器9、火焰传感器10、温度传感器11和/或有毒气体传感器12感测的烟雾浓度、火焰辐射强度、温度和/或有毒气体浓度进行放大处理；

所述模数转换器14与所述单片机15电性连接，用于将经过放大处理后的烟雾浓度、火焰辐射强度、温度和/或有毒气体浓度的模拟量转换成数字量传送给所述单片机15；

所述单片机15与所述集蜂鸣器16和位于所述壳体上层1上的led灯6电性连接，用于当烟雾浓度、火焰辐射强度、温度和/或有毒气体浓度的数值超过指定阈值时形成报警信息并通过与所述单片机15电性连接的所述蜂鸣器16和led灯6进行声光报警。

此外，所述pcb主板8还布设有外围电路22，所述外围电路22与所述单片机15电性连接，用于在报警器上电之后进行初始化自检、断电报警、低电压检测、故障自诊断进而进入待机状态或报警状态。原传统光电式烟雾报警器的外围电路功耗大约为25毫安，本实施例中的外围电路22功耗大约为0.1至0.2微安。

具体的，所述外围电路22包括信号误触检测电路、低功耗电路和/或led控制驱动电路，其中：

所述信号误触检测电路，用于排除安全报警器的自身信号干扰；

所述低功耗电路，用于提高安全报警器的续航待机寿命；

所述led控制驱动电路，用于控制驱动所述led灯6。

继续参考图1，所述壳体上层1、壳体中层2、壳体下层3和壳体底座相互卡合后整体呈扁圆柱体。整体大小与日常使用的烟雾报警器类似，增加了功能的同时，体积没有明显变化。

实施例二

本发明另外公开了一种多功能安全报警器报警系统，包括上述功能安全报警器，以及第一无线通讯模块17、集中器18、第二无线通讯模块19、云端服务器20和终端设备21，其中：

所述集中器18通过所述第二无线通讯模块19与所述云端服务器20和终端设备21无线连接，用于通过所述第一无线通讯模块17定时读取所述单片机15中记录的烟雾浓度、火焰辐射强度、温度和/或有毒气体浓度的数值以及形成的报警信息并分别发送至所述云端服务器20和终端设备21。本实施例中，所述集中器18设有rtc实时时钟，用于记录实时时间。优选的，所述终端设备21采用上位机、笔记本电脑、平板电脑或智能手机，便于工作人员及时查看和维护。

优选的，所述第一无线通讯模块17采用433m短距离通信模块，433m短距离通信模块的通讯距离理论值为800米左右，实际中，由于各种干扰，实测距离为300米，具有一定的穿透能力，可以满足一般建筑的报警需求。所述第二无线通讯模块19采用gprs无线通讯模块或wifi无线通讯模块。

具体工作原理：

首先系统上电后，多功能安全报警器会完成自检功能，确认系统各组件运行状态良好，然后集中器18上会显示默认的首界面，上面会显示实时时钟(由rtc时钟模块实现)。同时，集中器18上表示通讯的通讯灯会闪烁，接通电源的电源指示灯也会闪烁，以此来进行提示。在报警器接收到报警信号后，报警器壳体上层1上的led灯6会闪烁，同时报警器上的蜂鸣器16会响起。之后，报警器通过第一无线通讯模块(433m短距离通信模块)将报警信息发送给不远处的集中器18。集中器18接收到来自报警器的报警信号后，首先集中器18内部的蜂鸣器也会同时响起，其次，报警器上的led灯6会亮起(默认状态下是熄灭的)，之后，集中器18会将接收到的报警信息，通过gprs无线通讯模块将报警信息传送到云端服务器20同时发送到远程安防监控终端设备21(上位机)上。

监控室中的工作人员在上位机上看到了报警信号后，可通知消防人员前来，待消防人员赶到事发现场，完成灭火后，需要对集中器18做出一个消除报警的操作(通过集中器18上的l触摸显示屏来进行操作)。在集中器18解除报警后，会同时给报警器和上位机发出指令，报警器收到“消除报警”的指令后，自动进行复位操作，关闭报警的led灯6和蜂鸣器16；云端服务器20接收到指令后，也会发送一个指令给上位机，这样，远处的消防监控室的工作人员便可以实时掌握现场消防的工作进度。

将上述具体逻辑梳理如图4所示：首先系统上电之后会进行自检查，检查的内容包括，电池的电量检测，系统电路是否故障，传感器功能是否有效(外部环境在安全条件下，且没有报警信号)。如果遇到其中一个功能故障直接进入报警环节，如果没有，系统会启动低功耗功能，进入待机状态。在待机状态下，中间可能有受到一些内部或外部的干扰，在接收到这些干扰信号后，系统会进行一个判断，例如：有毒传感器可以接收到水蒸汽，而水蒸汽又不在报警范围内，我们可以采取到有毒气体传感器12发送出来的电阻阻值，根据模块的阻值不同来判断是哪种汽体(气体)。之后，烟雾传感器9、火焰传感器10、温度传感器11和有毒气体传感器12四者任意一个正常触发后都会输出一个触发信号，系统即进入报警状态。

本实施例中，所述多功能安全报警器具备很强的普及性和兼容性，安装方式摆脱传统走线布局的限制，同时与周边的多功能安全报警器之间可以进行联机通讯，但工作时又互不干扰。因此可以形成蜘蛛网式的扩散，而周边的多功能安全报警器都可以将收集到的信息集中发射到最中心的集中器。在日常使用时，新用户可以很快进行安装，老用户可以进行便捷的系统升级，只需要将原集中器的信息设置一个默认的通信协议就可以与新系统进行联机。具备以上功能后，就可以将原先独立式的报警器以及小范围的报警系统进行万物互联，从而最终构建“城市消防安全共同体”。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。