一种电气火灾监控探测器及其报警方法

技术领域

本发明涉及公共安全消防领域，具体涉及一种极早期电气火灾监控探测器及其报警方法。

背景技术

现有电气火灾监控探测器，仅是对剩余电流和温度的探测，不能保证对所有发生电气故障的设备及导线发热进行探测和报警，因此，在实际工程中存在着漏报警情况。其次现有的电气火灾监控器探测仅对发生火灾后的烟雾和温度进行探测，无法实现火灾的提前预警。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种电气火灾监控探测器，能够实现极早期的火灾探测预警。

本发明的另一目的在于提供上述电气火灾监控探测器的报警方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

第一方面，本发明提供的一种电气火灾监控探测器，包括热解离子传感器检测模块、空气泵吸装置、泵吸控制电路、单片机、报警输出电路，热解离子传感器检测模块和报警输出电路均与单片机连接，空气泵吸装置通过泵吸控制电路与单片机连接；热解离子传感器检测模块和空气泵吸装置设于探测器壳体内部，泵吸控制电路用于根据单片机的启动信号控制空气泵吸装置启动，将空气吸入探测器内部；热解离子传感器检测模块用于实时检测空气中电解离子的数量，并将采集的电离子数量存储于单片机中；单片机用于对采集的电离子数量与预设的热解离子阈值进行比较，当满足预警条件时，触发报警输出电路输出火灾预警信号。

进一步地，所述预警条件为采集的电离子数量大于或等于预设的第一热解离子阈值。

进一步地，所述泵吸控制电路还用于采集泵吸装置工作电压、电流反馈给单片机，所述热解离子传感器检测模块还用于实时将自身工作电压、电流传输给单片机，单片机基于上述工作电压、电流与相应预设阈值的比较判断探测器是否发生故障。

进一步地，所述电气火灾监控探测器还包括烟雾传感器检测模块、烟雾腔室快门、快门控制电路，烟雾传感器检测模块与单片机连接，烟雾腔室快门通过快门控制电路与单片机连接；烟雾传感器检测模块设置于探测器内部一空腔内，空腔由烟雾腔室快门封住，快门控制电路用于在单片机的指令下控制烟雾腔室快门开和关的切换，当快门打开时烟雾传感器检测模块被唤醒；烟雾传感器检测模块用于检测烟雾浓度，并将采集的烟雾浓度存储于单片机中；所述单片机用于当预警条件满足时指示快门控制电路启动快门，以及用于对采集的烟雾浓度与预设的烟雾阈值进行比较，当满足报警条件时触发报警输出电路输出火灾报警信号，并切断电气设备主电源。

进一步地，所述快门控制电路还用于检测快门工作电压、电流并反馈至单片机，烟雾传感器检测模块在唤醒状态下实时将自身工作电压、电流传输给单片机，单片机基于上述工作电压、电流与相应预设阈值的比较判断探测器是否发生故障。

进一步地，所述报警条件为采集的烟雾浓度大于或等于烟雾预设阈值且采集的热解离子数量大于或等于第二热解离子阈值，所述第二热解离子阈值大于所述第一热解离子阈值。

第二方面，本发明提出一种基于上述电气火灾监控探测器的报警方法，包括：探测器上电工作时，单片机控制空气泵吸装置启动，采样空气流经热解离子传感器检测模块，热解离子传感器检测模块实时检测空气中电解离子的数量，并传送至单片机进行比对分析，当检测的电解离子数量超过预设的第一热解离子阈值时，报警电路输出火灾预警信号，提示相关人员进行电气设备检查。

进一步地，所述电气火灾监控探测器的报警方法还包括：当检测的电解离子数量超过预设的第一热解离子阈值时，单片机控制烟雾腔室快门打开，采样空气经烟雾腔室快门流入烟雾传感器检测模块内，当烟雾检测模块检测出烟雾浓度超过预设的烟雾阈值，且热解离子传感器检测模块检测出电解离子的数量超过第二热解离子阈值时，报警电路输出火灾报警信号，同时切断电气设备主电源。

相对现有技术，本发明实施例具有以下有益效果：

电气火灾监控探测器通过对电气设备火灾发生前释放的电离子进行探测，当热解离子传感器检测出电气设备火灾前释放出的电离子时，探测器发出预警信号，大大加快了电气火灾故障的极早期预警。同时通过烟雾传感器检测烟雾，一旦检测出烟雾，探测器发出火灾信号，并切断电气设备电源。两者结合判断，大大提高了火灾的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种电气火灾监控探测器系统结构框图；

图2为本发明实施例提供的热解离子/烟雾传感器检测模块电路结构图；

图3为本发明实施例提供的探测器上电初期故障判断的方法流程图；

图4为本发明实施例提供的探测器运行期间故障判断的方法流程图；

图5为本发明实施例提供的探测器运行过程中报警判断的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做更进一步的说明。应当了解，以下提供的实施例仅是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的技术构思，本发明还可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。

参照图1，一种极早期电气火灾监控探测器包括：热解离子传感器检测模块、烟雾传感器检测模块、空气泵吸装置(以下简称泵吸装置)、烟雾腔室快门、泵吸控制电路、快门控制电路、单片机、报警输出电路组成。泵吸装置、热解离子传感器检测模块、烟雾腔室快门、烟雾传感器检测模块设置在探测器壳体内部，并且烟雾传感器检测模块设置在一个密闭空腔中，空腔由烟雾腔室快门封住。探测器上电工作时，单片机给予泵吸控制电路一个启动信号，泵吸控制电路控制泵吸装置启动，同时泵吸控制电路实时采集泵吸装置工作电压、电流反馈给单片机。采样空气经泵吸装置流入热解离子传感器检测模块，热解离子传感器检测模块实时采集流入空气的热解离子数量及传感器检测模块电压、电流或数据信号反馈给单片机。当单片机采集到的热解离子数量小于第一预设阈值N(min)时，烟雾腔室快门始终关闭，烟雾传感器检测模块处于休眠状态，采样空气直接从探测器排出。当单片机采集到的热解离子数量大于或等于第一预设阈值N(min)时，单片机给予快门控制电路一个启动信号，烟雾腔室快门打开，同时报警输出电路输出火灾预警信号；烟雾传感器检测模块唤醒，此时采样空气经烟雾腔室快门流入烟雾传感器检测模块内，当烟雾传感器检测模块采集到的烟雾浓度大于或等于烟雾预设阈值C(max)、热解离子数量大于或等于第二预设阈值N(max)时，报警输出电路输出火灾报警信号，同时切断电气设备主电源。烟雾腔室快门的开、关切换可使烟雾传感器检测模块一直置于洁净腔体内，减少现场灰尘及飞絮对烟雾传感器的影响，大大延长了烟雾传感器的使用寿命。

参照图2，热解离子传感器检测模块及烟雾传感器检测模块电路均由传感器、前置电路、滤波电路、放大电路及单片机组成。传感器的模拟量信号经前置电路放大后，经滤波电路滤波，再经过放大电路二次放大后进入单片机的AD端口，检测模块中的单片机将模拟量信号转换成数字量信号，并通过单片机的通信口将数字量信号传输给探测器主单片机。实际项目应用中，可直接将放大的模拟量信号传输给探测器主单片机的AD端口，实现模数转换，并基于数值比较进行火灾判断。热解离子传感器检测模块中的传感器用于探测电缆表面受热后会释放的特定类型气体，可以根据探测电缆自身具体属性来选择相应的的热解离子传感器。

上述电气火灾监控探测器进行火灾探测报警包括以下阶段：

(一)、探测器上电初期故障判断

参照图3，电气火灾监控探测器上电后，单片机控制泵吸控制电路启动泵吸装置、烟雾腔室快门控制电路启动快门；热解离子传感器检测模块启动；烟雾传感器检测模块启动；泵吸控制电路将当前泵吸装置的运行电压、电流反馈给单片机；烟雾腔室控制电路将快门运行电压、电流反馈给单片机；热解离子传感器检测模块和烟雾传感器检测模块的电压、电流或数字量信号(即传感器检测到的信号)传输给单片机。如上述电压、电流或数字量信号满足单片机内部正常运行预设阈值范围，探测器即正常运行，否则报警输出电路输出故障信号。

(二)、探测器运行期间故障判断

参照图4，电气火灾监控探测器正常运行期间，泵吸控制电路实时将当前泵吸装置的运行电压、电流反馈给单片机；热解离子传感器检测模块实时将电压、电流或数字量信号传输给单片机。如上述电压、电流或数字量信号满足单片机内部正常运行预设阈值范围，探测器正常运行，否则报警输出电路输出故障信号。为了检测烟雾传感器检测模块是否工作正常，单片机间隔周期内控制烟雾腔室快门控制电路启动快门，将休眠的烟雾传感器检测模块唤醒。此时烟雾腔室控制电路将快门运行电压、电流反馈给单片机，烟雾传感器检测模块的电压、电流或数字量信号传输给单片机。如上述电压、电流或数字量信号满足单片机内部正常运行预设阈值范围，探测器即正常运行，否则报警输出电路输出故障信号。

(三)、探测器运行过程中报警判断

参照图5，电气火灾监控探测器正常运行期间，热解离子传感器检测模块实时采集当前热解离子N，当当前热解离子数量小于单片机内第一热解离子预设阈值N(min)时，除了上述(二)阶段中周期性开启快门之外，烟雾腔室快门始终关闭，烟雾传感器检测模块处于休眠状态。当单片机采集到的热解离子数量大于或等于单片机内第一热解离子预设阈值N(min)时，单片机给予快门控制电路一个启动信号，烟雾腔室快门打开，同时报警输出电路输出火灾预警信号。烟雾传感器检测模块唤醒后，实时采集当前烟雾浓度C，当当前烟雾浓度大于或等于单片机内烟雾预设阈值C(max)、且热解离子数量大于或等于单片机内第二热解离子预设阈值N(max)时，报警输出电路输出火灾报警信号，同时切断电气设备主电源。

因为烟雾传感器被灰尘堵塞后影响检测结果，所以平时烟雾传感器不工作。快门关闭，保证烟雾腔室洁净。只有电解离子达到阈值时，才打开快门检测烟雾浓度。这样双重检测、两级报警的方式，可以在实现极早期火灾探测的同时提高检测精度。在实际应用中也可去掉烟雾传感器检测模块及相应的烟雾腔室快门和快门控制电路，仅保留热解离子传感器检测模块及相应的泵吸装置和泵吸控制电路。同时探测器采用电池供电时，该电气火灾监控探测器可作为电气设备检修人员异常发热部位搜寻使用。当热解离子探测器达到N(min)时，检修人员可携带探测器去搜寻最大热解离子数量N值，当搜寻到最大值时，该部位即为电气设备异常发热部位。