CN118522112B - 一种提高感烟火灾探测器抗积灰性能的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高感烟火灾探测器抗积灰性能的方法和系统，涉及消防报警技术领域，解决了探测器光学暗室积灰导致探测器报警可靠性下降，无法及时预警火灾风险的技术问题；通过将探测器初始化状态调整为高灵敏度状态，定时检测烟雾浓度并更新本底值，再根据检测结果和探测器本底值对探测器的工作状态进行自适应调整，最后根据烟雾浓度对火灾进行报警；降低了探测器光学暗室积灰对光电感烟火灾探测器工作状态的影响，从而延长清洁探测器的周期，降低人力物力消耗。

Description

一种提高感烟火灾探测器抗积灰性能的方法和系统

技术领域

本发明属于消防设施领域，涉及消防报警技术，具体是一种提高感烟火灾探测器抗积灰性能的方法和系统。

背景技术

在火灾自动报警系统中，光电感烟火灾探测器是用量最大的火灾触发器件。光电感烟火灾探测器的关键器件是安装在光学暗室的光信号发射管和光信号接收管。当空气较为洁净，光学暗室内颗粒物较少时，只有少量光线在光学暗室内壁的反射作用下到达接收管，产生较弱的电信号，经探测器电信号处理模块转换后得到较小的检测值；当空气被污染，如因物质燃烧产生火灾烟雾，光学暗室内颗粒物较多时，在颗粒物的散射作用下到达接收管的光线显著增加，产生较强的电信号，经探测器信号处理模块转换后得到较大的检测值。称洁净空气中探测器采集到的检测值为探测器本底值，称探测器定时采集到的检测值为探测器实时值。当实时值与本底值的差值超过报警阈值时，探测器产生火灾预警信号。

现有技术中的光电感烟火灾探测器投入使用后，空气中的灰尘会逐渐沉积在光学暗室内，造成探测器本底值会逐渐增大；当探测器本底值与报警阈值之和超过探测器检测值量程后，探测器将无法正常工作。因此，现有技术中存在探测器光学暗室积灰导致探测器报警可靠性下降，无法及时预警火灾的风险。

本发明提供了一种提高感烟火灾探测器抗积灰性能的方法和系统，以解决以上技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了一种提高感烟火灾探测器抗积灰性能的方法和系统，用于解决现有技术中的探测器光学暗室积灰导致探测器报警可靠性下降，存在无法及时预警火灾风险的技术问题。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种提高感烟火灾探测器抗积灰性能的方法，包括：

S1、设置探测器灵敏度调整阈值和火灾报警阈值；将探测器的初始化状态调整高灵敏度状态；

S2、初始化探测器本底值；定时对烟雾浓度进行检测得到检测值，定期更新探测器的本底值进；

S3、获取探测器的工作状态，根据检测值和本底值对探测器的工作状态进行自适应调整；

S4、根据烟雾浓度检测值和探测器本底值对火灾进行报警。

优选的，所述设置探测器灵敏度调整阈值和火灾报警阈值，包括：

将触发探测器由高灵敏度调整为低灵敏度时的检测值增量标记为Thd；将触发探测器由低灵敏度调整为高灵敏度时的检测值增量标记为Thu；其中，Thd＞Thu；将火灾报警阈值标记为Thf。

本发明通过设置差异化的探测器灵敏度调整阈值能够避免在一定烟雾浓度下探测器反复调整工作状态，有利于后续分析的结果更加准确，提高探测器工作的可靠性。

优选的，所述将探测器的初始化状态调整为高灵敏度状态，包括：

调节驱动发射管的电流大小和电信号处理模块的转换系数，使探测器的初始状态为高灵敏度状态；

将探测器在高灵敏度状态下的烟雾浓度信号转换系数标记为Rh，将探测器在低灵敏度状态下的烟雾浓度信号转换系数标记为Rl。

优选的，所述初始化探测器本底值，包括：

采集洁净空气中的烟雾浓度的检测值，将检测值标记为探测器本底值并记为Vb。

本发明通过将探测器初始化状态设置在高灵敏度，将洁净空气环境中探测器采集到的检测值作为本底值，便于后续计算、判断过程的顺利进行。

优选的，所述定时对烟雾浓度进行检测得到检测值，包括：

探测器每隔一段时间，以脉冲电压驱动发射管并启动电信号处理模块完成一次烟雾浓度检测，将采集到的检测值标记为Vr。

优选的，所述定期更新探测器的本底值，包括：

调取定时采集的检测值Vr以及探测器的本底值Vb；

当探测器处于高灵敏度状态时，通过公式(Vr+7×Vb)/8计算更新后的本底值,并将结果赋值给Vb；

当探测器处于低灵敏度状态时，通过公式(Vr×Rh/Rl+7×Vb)/8计算更新后的本底值，并将结果赋值给Vb。

需要说明的是，每次更新时将检测值与本底值加权和作为新的本底值，加权的系数根据经验测试获得，例如检测值权重为1/8，本底值权重7/8。更新本底值的周期根据经验设定，例如将周期设定为4小时。

本发明通过定期更新探测器本底值，每次更新时将检测值与本底值的加权和作为新的本底值，且根据采集烟雾浓度时的探测器灵敏度状态对检测值进行修正，能够使得本底值的更新过程更加平稳，提高了探测器在异常情况下的自恢复能力。

优选的，所述根据检测值和本底值对探测器的工作状态进行自适应调整，包括：

调取探测器的检测值Vr以及本底值Vb；

当探测器处于高灵敏度状态时，若满足Vr-Vb＞Thd，则将探测器调整为低灵敏度状态；否则，定时对烟雾浓度进行检测，并对本底值进行更新；

当探测器处于低灵敏度状态时，若满足Vr×Rh/Rl-Vb＜Thu，则将探测器调整为高灵敏度；否则，定时对烟雾浓度进行检测，并对本底值进行更新。

本发明通过自适应调整探测器灵敏度，扩大了探测器的检测量程。

优选的，所述根据烟雾浓度检测值和探测器本底值对火灾进行报警，包括：

当探测器处于高灵敏度状态时，若满足Vr-Vb＞Thf，则发出火警信号，否则进入步骤S2；

当探测器处于低灵敏度状态时，若满足Vr×Rh/Rl-Vb＞Thf，则发出火警信号，否则进入步骤S2。

本发明通过采用火灾烟雾报警的灵敏度自适应算法，既保证了探测器对低浓度烟雾具有很高的灵敏度，又实现了探测器对高浓度烟雾具有大的响应量程，探测器的可靠性更高。

本发明的第二方面提供了一种提高感烟火灾探测器抗积灰性能的系统，包括：光学传感模块、电信号处理模块、烟雾浓度采集模块、灵敏度自适应调整模块、本底值更新模块和报警模块。

光学传感模块包含发射管、接收管和光学暗室，用于将烟雾浓度转换为电信号；

电信号处理模块：用于放大电信号并实现模数转换；

烟雾浓度采集模块：用于控制光学传感模块和电信号处理模块的工作状态，定时采集烟雾浓度信息；

灵敏度自适应调整模块：用于自动调节探测器的灵敏度状态；

本底值更新模块：用于定时更新本底值；

报警模块：用于识别火灾烟雾，并输出报警信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明设置差异化的探测器灵敏度调整阈值能够避免在一定烟雾浓度下探测器反复调整工作状态，有利于后续分析的结果更加准确，提高探测器工作的可靠性。

2.本发明定期更新探测器本底值，每次更新时将检测值与本底值加权和作为新的本底值，且根据采集烟雾浓度时的探测器灵敏度状态对检测值进行修正，能够使得本底值的更新过程更加平稳，提高了探测器在异常情况下的自恢复能力；

3.本发明采用火灾烟雾报警的灵敏度自适应算法，既保证了探测器对低浓度烟雾具有很高的灵敏度，又实现了探测器对高浓度烟雾具有大的响应量程，探测器的可靠性更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。

图1为本发明工作方法原理的示意图；

图2为本发明实施方法的具体步骤的示意图；

图3为本发明提高感烟火灾探测器抗积灰性能的系统模块的示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明第一方面实施例提供了一种提高感烟火灾探测器抗积灰性能的方法，包括：

S1、设置探测器灵敏度调整阈值和火灾报警阈值；将探测器的初始化状态调整高灵敏度状态；

S2、初始化探测器本底值；定时对烟雾浓度进行检测得到检测值，定期更新探测器的本底值；

S3、获取探测器的工作状态，根据检测值和本底值对探测器的工作状态进行自适应调整；

S4、根据烟雾浓度检测值和探测器本底值对火灾进行报警。

请参阅图2，一种提高感烟火灾探测器抗积灰性能实施方法的具体步骤，包括：设置探测器灵敏度调整阈值，将触发探测器由高灵敏度调整为低灵敏度时的检测值增量标记为Thd；将触发探测器由低灵敏度调整为高灵敏度时的检测值增量标记为Thu；其中，Thd＞Thu；将火灾报警阈值标记为Thf；初始化探测器为高灵敏度状态；调节驱动发射管的电流大小和电信号转换系数，使探测器的初始状态为高灵敏度状态；将探测器在高灵敏度状态下的烟雾浓度信号转换系数标记为Rh，将探测器在低灵敏度状态下的烟雾浓度信号转换系数标记为Rl；

初始化探测器本底值并标记为Vb，根据设定的周期生成采集信号，基于采集信号定期对烟雾浓度进行检测，将采集到的检测值标记为Vr，定期更新探测器本底值，将每次更新后检测值与本底值的加权和作为新的本底值；

当探测器处于高灵敏度状态时，通过公式(Vr+7×Vb)/8计算更新后的本底值,并将结果赋值给Vb，若满足Vr-Vb＞Thd，将探测器调整为低灵敏度状态，若满足Vr-Vb＞Thf，则发出火警信号，否则重新更新探测器的检测值Vr；

当探测器处于低灵敏度状态时，当探测器处于低灵敏度状态时，通过公式(Vr×Rh/Rl+7×Vb)/8计算更新后的本底值，并将结果赋值给Vb，若满足Vr×Rh/Rl-Vb＜Thu，将探测器调整为高灵敏度，若满足Vr×Rh/Rl-Vb＞Thf，则发出火警信号，否则重新更新探测器检测值Vr。

例如：现有两探测器A、B,其中探测器A处于高灵敏度状态，探测器B处于低灵敏度状态；

T1时刻，探测器A计算公式(Vr+7×Vb)/8并将结果赋值给Vb，但此刻不满足Vr-Vb＞Thd，则重新对Vr进行检测；T2时刻，探测器A计算公式(Vr+7×Vb)/8并将结果赋值给Vb，此刻满足Vr-Vb＞Thd，则将探测器调整为低灵敏度状态，但不满足Vr-Vb＞Thf，则重新对Vr进行检测；T3时刻，探测器为低灵敏度状态，计算公式(Vr×Rh/Rl+7×Vb)/8并将结果赋值给Vb，满足Vr×Rh/Rl-Vb＜Thu，将探测器调整为高灵敏度状态，且满足Vr×Rh/Rl-Vb＞Thf，则探测器A发出火警信号；

T1时刻，探测器B计算公式(Vr×Rh/Rl+7×Vb)/8并将结果赋值给Vb，但此刻不满足Vr×Rh/Rl-Vb＜Thu，则重新对Vr进行检测；T2时刻，探测器B计算公式(Vr×Rh/Rl+7×Vb)/8并将结果赋值给Vb，此刻满足Vr×Rh/Rl-Vb＜Thu，则将探测器调整为高灵敏度状态，但不满足Vr×Rh/Rl-Vb＞Thf，则重新对Vr进行检测；T3时刻，探测器为高灵敏度状态，计算公式(Vr×Rh/Rl+7×Vb)/8并将结果赋值给Vb，满足Vr-Vb＞Thd，则将探测器调整为低灵敏度状态，且此刻满足Vr-Vb＞Thf，则探测器B发出火警信号；

请参阅图3，本发明第二方面实施例提供了一种提高感烟火灾探测器抗积灰性能的系统，包括光学传感模块、电信号处理模块、烟雾浓度采集模块、灵敏度自适应调整模块、本底值更新模块和报警模块；

光学传感模块包含发射管、接收管和光学暗室，用于将烟雾浓度转换为电信号；

电信号处理模块：用于放大电信号并实现模数转换；

烟雾浓度采集模块：用于控制光学传感模块和电信号处理模块的工作状态；

灵敏度自适应调整模块：用于自动调节探测器的灵敏度状态；

本底值更新模块：用于定时更新本底值；

报警模块：用于识别火灾烟雾，并输出报警信号。

上述公式中的部分数据是去除量纲取其数值计算，公式是由采集的大量数据经过软件模拟得到最接近真实情况的一个公式；公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获得。

本发明的工作原理：本发明通过设置探测器灵敏度调整阈值和火灾报警阈值，将探测器的初始化状态调整高灵敏度状态、初始化探测器本底值，并且定期对烟雾浓度进行检测得到检测值，再根据检测值对探测器的本底值进行更新。

获取探测器的工作状态，根据检测值和本底值对探测器的工作状态进行自适应调整，当探测器处于高灵敏度状态时，通过公式计算探测器更新后的本底值，判断是否需要进行灵敏度的转换；是，则将高灵敏度状态调整为低灵敏度状态；否，则定期对探测器的本底值进行更新；当探测器处于低灵敏度状态时，通过公式计算探测器更新后的本底值，判断是否需要进行灵敏度的转换；是，则将低灵敏度状态调整为高灵敏度状态；否，则定期对探测器的本底值进行更新；更新探测器的本底值后判断是否满足发出火警信号的条件，是，则发出警报，否，则再根据探测器的工作状态重新对烟雾浓度进行检测，最后根据重新检测的检测值对火灾是否需要报警。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (4)

1.一种提高感烟火灾探测器抗积灰性能的方法，其特征在于，包括：

S1、设置探测器灵敏度调整阈值和火灾报警阈值；将探测器的初始化状态调整为高灵敏度状态；

S2、初始化探测器本底值；定时对烟雾浓度进行检测得到检测值，定期对探测器的本底值进行更新；

S3、获取探测器的工作状态，根据检测值和本底值对探测器的工作状态进行自适应调整；

S4、根据烟雾浓度检测值和探测器本底值对火灾进行报警；

所述设置探测器灵敏度调整阈值和火灾报警阈值，包括：

将触发探测器由高灵敏度调整为低灵敏度时的检测值增量标记为Thd；将触发探测器由低灵敏度调整为高灵敏度时的检测值增量标记为Thu；其中，Thd＞Thu；将火灾报警阈值标记为Thf；

所述初始化探测器本底值，包括：

采集洁净空气中的烟雾浓度的检测值，将检测值标记为探测器的本底值并记为Vb；

所述定时对烟雾浓度进行检测得到检测值，包括：

根据设定的周期生成采集信号，基于采集信号定时对烟雾浓度进行检测，将采集到的检测值标记为Vr；定期对探测器的本底值进行更新；

所述将探测器的初始化状态调整为高灵敏度状态，包括：

调节驱动发射管的电流大小和电信号转换系数，使探测器的初始状态为高灵敏度状态；

将探测器在高灵敏度状态下的烟雾浓度信号转换系数标记为Rh，将探测器在低灵敏度状态下的烟雾浓度信号转换系数标记为Rl；

所述根据检测值和本底值对探测器的工作状态进行自适应调整，包括：

调取探测器的检测值Vr以及本底值Vb；

当探测器处于高灵敏度状态时，若满足Vr-Vb＞Thd，则将探测器调整为低灵敏度状态；否则，定时对烟雾浓度进行检测，并对本底值进行更新；

当探测器处于低灵敏度状态时，若满足Vr×Rh/Rl-Vb＜Thu，则将探测器调整为高灵敏度；否则，定时对烟雾浓度进行检测，并对本底值进行更新。

2.根据权利要求1所述的一种提高感烟火灾探测器抗积灰性能的方法，其特征在于，所述定期对探测器的本底值进行更新，包括：

调取探测器的检测值Vr以及本底值Vb；

当探测器处于高灵敏度状态时，通过公式(Vr+7×Vb)/8计算更新后的本底值,并将结果赋值给Vb；

当探测器处于低灵敏度状态时，通过公式(Vr×Rh/Rl+7×Vb)/8计算更新后的本底值，并将结果赋值给Vb。

3.根据权利要求1所述的一种提高感烟火灾探测器抗积灰性能的方法，其特征在于，所述根据烟雾浓度检测值和探测器本底值对火灾进行报警，包括：

当探测器处于高灵敏度状态时，若满足Vr-Vb＞Thf，则发出火警信号，否则进入步骤S2；

当探测器处于低灵敏度状态时，若满足Vr×Rh/Rl-Vb＞Thf，则发出火警信号，否则进入步骤S2。

4.一种提高感烟火灾探测器抗积灰性能的系统，应用于权利要求1-3任一项所述的一种提高感烟火灾探测器抗积灰性能的方法，其特征在于，包括：光学传感模块、电信号处理模块、烟雾浓度采集模块、灵敏度自适应调整模块、本底值更新模块和报警模块；

光学传感模块包含发射管、接收管和光学暗室，用于将烟雾浓度信息转换为电信号；

电信号处理模块：用于放大电信号并实现模数转换；

烟雾浓度采集模块：用于控制光学传感模块和电信号处理模块的工作状态，定时采集烟雾浓度信息；

灵敏度自适应调整模块：用于自动调节探测器的灵敏度状态；

本底值更新模块：用于定期更新本底值；

报警模块：用于识别火灾烟雾，并输出报警信号。